一種用于led恒流驅(qū)動(dòng)電路的控制裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于電子電路技術(shù)，具體涉及一種用于LED恒流驅(qū)動(dòng)電路的控制裝置。本發(fā)明的控制裝置，包括驅(qū)動(dòng)模塊、LED電路，其特征在于，還包括反相器、采樣控制開關(guān)管Q2、平均電流采樣電路、濾波電路、第一比較器、第二比較器和RS觸發(fā)器，通過用峰值控制法來控制功率開關(guān)Q1的關(guān)斷時(shí)刻，通過TOFF階段平均電流控制法來控制功率開關(guān)Q1的開啟時(shí)刻，極大提高了恒流輸出的穩(wěn)定性。本發(fā)明的有益效果為，使得輸出電流具有很高的精度，同時(shí)由于電路簡單易實(shí)現(xiàn)，功耗小等優(yōu)點(diǎn)進(jìn)而提高了電源的整體性能，簡化了恒流控制的設(shè)計(jì)，降低設(shè)計(jì)成本。本發(fā)明尤其適用于LED驅(qū)動(dòng)電路。
【專利說明】—種用于LED恒流驅(qū)動(dòng)電路的控制裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電子電路技術(shù)，具體涉及一種用于LED恒流驅(qū)動(dòng)電路的控制裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]LED以其長壽命、亮度高、性能穩(wěn)定、無污染等特點(diǎn)成為當(dāng)今社會(huì)的綠色照明技術(shù)。對(duì)于LED的驅(qū)動(dòng)電路，如果LED采用普通的穩(wěn)壓源驅(qū)動(dòng)，當(dāng)電壓稍微波動(dòng)時(shí)，通過LED燈具的電流波動(dòng)很大，很容易出現(xiàn)亮度不穩(wěn)定甚至過流現(xiàn)象而燒毀LED，所以目前LED普遍釆用恒流方式進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
[0003]如圖1所示，是一種傳統(tǒng)意義上的電感電流全周期采樣LED驅(qū)動(dòng)方式，LED驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)功率開關(guān)Ql開啟和關(guān)閉時(shí)流經(jīng)電感(LI)的電流信號(hào)，通過由鋸齒波發(fā)生器、誤差放大器、比較器、積分電容等組成的環(huán)路控制電路，關(guān)閉所述功率開關(guān)Ql ;LED驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)電磁檢測模塊檢測電感(LI)上的退磁時(shí)間，開啟功率開關(guān)Ql，如此反復(fù)，來實(shí)現(xiàn)對(duì)LED驅(qū)動(dòng)電路的恒流控制。
[0004]上述已存在的LED恒流驅(qū)動(dòng)電路中，存在如下缺點(diǎn):
[0005]第一，電感電流全周期采樣過程，由于電磁檢測電路部分R2、R3通路的存在，使得檢測到的電感上的電流和LED負(fù)載上的電流存在較大誤差，進(jìn)而影響橫流輸出電流的控制精度。
[0006]第二，精度高的電磁檢測部分較為復(fù)雜，增加系統(tǒng)成本和體積。
[0007]第三，整個(gè)控制過程系統(tǒng)復(fù)雜，采樣過程為全周期采樣，消耗的功耗較大，可靠性降低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的，就是針對(duì)上述問題，提成一種高精度、簡單易實(shí)現(xiàn)的用于LED驅(qū)動(dòng)電路的恒流輸出控制裝置。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種用于LED恒流驅(qū)動(dòng)電路的控制裝置，包括驅(qū)動(dòng)模塊、LED電路，其特征在于，還包括反相器、采樣控制開關(guān)管Q2、平均電流采樣電路、濾波電路、第一比較器、第二比較器和RS觸發(fā)器；其中，LED電路由開關(guān)管Q1、電阻R1、電感L1、電容Cl、二極管Dl和LED模塊構(gòu)成；Q1的源極接電源VIN，其柵極接驅(qū)動(dòng)模塊的輸出端和反相器的輸入端，其漏極依次通過電阻Rl和電感LI后接LED模塊的正極；LED模塊的負(fù)極接地；電容Cl與LED模塊并聯(lián)；二極管Dl的正極接地，其負(fù)極接第一比較器的正向輸入端；第一比較器的負(fù)向輸入端接第一基準(zhǔn)電壓VPEAK，其正向輸入端接開關(guān)管Ql漏極與電阻Rl的連接點(diǎn)，其輸出端接RS觸發(fā)器的R輸出端；RS觸發(fā)器的S輸入端接第二比較器的輸出端，其D輸出端接驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端；采樣控制開關(guān)管Q2的源極接開關(guān)管Ql漏極與電阻Rl的連接點(diǎn)，其柵極接反相器的輸出端，其漏極接平均電流采樣電路的輸入端；平均電流采樣電路的輸出端通過濾波電路后接第二比較器的負(fù)向輸入端；第二比較器的正向輸入端接第二基準(zhǔn)電壓VREF。
[0010]本發(fā)明的有益效果為，使得輸出電流具有很高的精度，同時(shí)由于電路簡單易實(shí)現(xiàn)，功耗小等優(yōu)點(diǎn)進(jìn)而提高了電源的整體性能，簡化了恒流控制的設(shè)計(jì)，降低設(shè)計(jì)成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為傳統(tǒng)的LED恒流驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2為實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖3為實(shí)施例的各個(gè)接口輸出信號(hào)示意圖和脈沖時(shí)序圖。

【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0015]本發(fā)明通過用峰值控制法來控制功率開關(guān)Ql的關(guān)斷時(shí)刻，通過TOFF階段平均電流控制法來控制功率開關(guān)Ql的開啟時(shí)刻，極大提高了恒流輸出的穩(wěn)定性。同時(shí)由于平均電流采樣部分僅僅采樣了功率開關(guān)TOFF時(shí)間段內(nèi)的平均電流，功率開關(guān)TON階段處于關(guān)閉狀態(tài)，具有功耗小，抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，符合了電源低功耗、小成本設(shè)計(jì)的趨勢(shì)。TON階段峰值控制法和TOFF階段平均電流控制法結(jié)合，簡便地而且精確控制了輸出平均電流。
[0016]實(shí)施例:
[0017]如圖2所示，本例的包括開關(guān)管Q1、采樣電阻R1、續(xù)流電感L1、電容C1、LED模塊、續(xù)流二極管D1、反相器Al、采樣控制開關(guān)Q2、平均電流采樣電路、濾波電路、第一比較器A2、第二比較器A3、柵極驅(qū)動(dòng)模塊和RS觸發(fā)器；
[0018]本例的控制系統(tǒng)分為TON時(shí)間控制模塊、TOFF時(shí)間控制模塊和輸出主電路。
[0019]TON時(shí)間控制模塊主要包括比較器A2、RS觸發(fā)器、驅(qū)動(dòng)模塊；其中，比較器A2的負(fù)輸入端為第一基準(zhǔn)電壓VPEAK，正輸入端接到開關(guān)管Ql的源極，比較器A2的輸出端接到RS觸發(fā)器的復(fù)位R端，RS觸發(fā)器的輸出端D接到驅(qū)動(dòng)模塊的輸入。TON時(shí)間控制模塊用于將采樣到反應(yīng)電感上電流的電壓與反映固定峰值電流的電壓VPEAK進(jìn)行比較，當(dāng)電感上電流達(dá)到峰值電流時(shí)，有RS觸發(fā)器來關(guān)斷開關(guān)管Ql。其中比較器A2的正輸入端接開關(guān)管Ql的源端，負(fù)輸入端接VPEAK，輸出接到RS觸發(fā)器的復(fù)位R端。
[0020]TOFF時(shí)間控制模塊主要是反相器Al、采樣控制開關(guān)管Q2、平均電流采樣電路、濾波電路、比較器A3組成。其中，反相器Al的輸入端接驅(qū)動(dòng)模塊的輸出，反相器Al的輸出端接采樣控制開關(guān)Q2的柵極，采樣控制開關(guān)Q2的漏極接到開關(guān)管Ql的源極，采樣控制開關(guān)Q2的源極接平均電流采樣電路的輸入，平均電流采樣電路的輸出接濾波電路的輸入，濾波電路的輸出接到比較器A3的負(fù)輸入端，比較器A3的正輸入端接第二基準(zhǔn)電壓VREF，比較器A3的輸出接到RS觸發(fā)器的置位S端。TOFF時(shí)間內(nèi)流過電感的平均電流，轉(zhuǎn)化為反映該平均電流的電壓信號(hào)VCTRL來和基準(zhǔn)電壓VREF比較，當(dāng)TOFF時(shí)間內(nèi)的平均電流達(dá)到固定值時(shí)，觸發(fā)RS觸發(fā)器來開啟開關(guān)管Ql進(jìn)入TON階段。其中，控制系統(tǒng)的輸出接到開關(guān)管Ql的柵極和反相器Al的輸入端，反相器Al的輸出接到采樣控制開關(guān)管Q2的柵極以控制采樣電壓VREF的產(chǎn)生，然后平均電流采樣電路連接到濾波電路，濾波電路的輸出VCTRL接到比較器A3的負(fù)輸入端，正輸入端接VREF，輸出接到RS觸發(fā)器的置位S端。
[0021]輸出主電路主要由開關(guān)管Q1、電感L1、電容Cl和二極管D1、負(fù)載LED構(gòu)成。其中，驅(qū)動(dòng)模塊的輸出連接開關(guān)管Ql的柵極，開關(guān)管Ql的漏極接輸入信號(hào)VIN，開關(guān)管Ql的源極依次通過采樣電阻R1、電感LI接到負(fù)載LED的一端，LED的另外一端接地和續(xù)流二極管的Dl正極，續(xù)流二極管Dl的負(fù)極接開關(guān)管Ql的源極。電容與負(fù)載LED并聯(lián)。
[0022]本例的工作原理為:
[0023]當(dāng)開關(guān)管Ql導(dǎo)通時(shí)，電感電流上升，采樣電阻Rl上采樣到的電壓也上升，當(dāng)采樣電壓達(dá)到VPEAK (根據(jù)需要的峰值電流來確定VPEAK的值)時(shí)，RS觸發(fā)器復(fù)位，輸出低電位關(guān)斷開關(guān)管Ql。
[0024]當(dāng)開關(guān)管Ql關(guān)斷時(shí)，電感電流開始下降，采樣電阻Rl傳遞給比較器A2的采樣電壓一直小于VPEAK,比較器A2輸出低電位給RS觸發(fā)器,復(fù)位端口無效。而此時(shí)，米樣控制管Q2由于反相器Al輸出的高電位而開啟，從而傳遞Rl采樣到的電壓VREF到平均電流采樣電路，平均電流采樣電路可據(jù)采樣電壓VREF得到電壓VAVG，電壓VAVG是采樣電阻Rl采樣TOFF時(shí)期電感上的平均電流得到的一紋波較小的電壓。該電壓經(jīng)過一濾波電路得到電壓VCTRL，該電壓反映電感上電流在TOFF階段的水平，進(jìn)而和基準(zhǔn)VREF比較，當(dāng)反映TOFF階段平均電流的電壓VCTRL減小到基準(zhǔn)電壓VREF時(shí)，比較器A3翻轉(zhuǎn)輸出高電平到RS觸發(fā)器的置位S端，RS觸發(fā)器輸出高電平，驅(qū)使開關(guān)管Ql開啟。
[0025]這兩個(gè)階段周而復(fù)始，從而保證了恒流輸出到負(fù)載LED上，如圖3本發(fā)明的脈沖時(shí)序圖和各個(gè)接口輸出信號(hào)示意圖。其橫坐標(biāo)中TON表示開關(guān)管Q的開啟時(shí)間，TOFF表示開關(guān)管Q的關(guān)斷時(shí)間。R、S的波形分別是傳輸?shù)絉S觸發(fā)器復(fù)位R端、置位S端的脈沖信號(hào)。
[0026]綜上可以看出，相比圖1中傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)LED的輸出恒流電路，本發(fā)明改進(jìn)了其固有的一些缺點(diǎn)，通過用經(jīng)典的峰值控制法來控制功率開關(guān)Ql的關(guān)斷時(shí)刻，更創(chuàng)新性地通過檢測TOFF階段平均電流控制法來控制功率開關(guān)Ql的開啟時(shí)刻，進(jìn)而簡便地精確控制了輸出平均電流。同時(shí)由于平均電流采樣部分創(chuàng)新性地加入采樣控制開關(guān)Q2，使得僅僅采樣了功率開關(guān)TOFF時(shí)間段內(nèi)的平均電流，功率開關(guān)TON階段處于關(guān)閉狀態(tài)，具有功耗小，抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，符合了電源低功耗、小成本設(shè)計(jì)的趨勢(shì)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于LED恒流驅(qū)動(dòng)電路的控制裝置，包括驅(qū)動(dòng)模塊、LED電路，其特征在于，還包括反相器、采樣控制開關(guān)管Q2、平均電流采樣電路、濾波電路、第一比較器、第二比較器和RS觸發(fā)器；其中，LED電路由開關(guān)管Q1、電阻R1、電感L1、電容Cl、二極管Dl和LED模塊構(gòu)成；Q1的源極接電源VIN，其柵極接驅(qū)動(dòng)模塊的輸出端和反相器的輸入端，其漏極依次通過電阻Rl和電感LI后接LED模塊的正極；LED模塊的負(fù)極接地；電容Cl與LED模塊并聯(lián)；二極管Dl的正極接地，其負(fù)極接第一比較器的正向輸入端；第一比較器的負(fù)向輸入端接第一基準(zhǔn)電壓VPEAK，其正向輸入端接開關(guān)管Ql漏極與電阻Rl的連接點(diǎn)，其輸出端接RS觸發(fā)器的R輸出端；RS觸發(fā)器的S輸入端接第二比較器的輸出端,其D輸出端接驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端；采樣控制開關(guān)管Q2的源極接開關(guān)管Ql漏極與電阻Rl的連接點(diǎn)，其柵極接反相器的輸出端，其漏極接平均電流采樣電路的輸入端；平均電流采樣電路的輸出端通過濾波電路后接第二比較器的負(fù)向輸入端；第二比較器的正向輸入端接第二基準(zhǔn)電壓VREF。
【文檔編號(hào)】H05B37/02GK104185345SQ201410425343
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月27日
【發(fā)明者】方健, 馬佳佳, 趙帥, 伍滔, 胥林江, 杜世才 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)