專利名稱：一種具有輸入電壓采樣及補(bǔ)償?shù)膌ed恒流控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種開關(guān)電源控制方法，如LED驅(qū)動(dòng)電源，尤其涉及一種對(duì)輸入電壓進(jìn)行采樣并補(bǔ)償?shù)腖ED恒流控制電路。
背景技術(shù)：
LED驅(qū)動(dòng)中廣泛采用峰值電流控制方式實(shí)現(xiàn)恒流輸出。但由于峰值電流控制部分的延時(shí)，導(dǎo)致峰值采樣精度低，從而使得輸出恒流效果差。傳統(tǒng)的峰值電流控制LED驅(qū)動(dòng)電路包括變壓器、開關(guān)管、電感電流采樣單元和輸出開關(guān)管控制單元。圖1是一種傳統(tǒng)的采用峰值電流控制方式實(shí)現(xiàn)恒流輸出的LED驅(qū)動(dòng)電路。如圖1 所示，電阻Rfl、Rfh、Rs、Vr、比較器構(gòu)成一個(gè)峰值電流采樣極補(bǔ)償電路。Rfh、他1、控制& 驅(qū)動(dòng)構(gòu)成控制電路去驅(qū)動(dòng)晶體管Ql的開關(guān)。Tl為主變壓器，其中Np為主繞組，Ns為輸出繞組，Ns為輸出采樣繞組。當(dāng)晶體管Ql導(dǎo)通時(shí)，變壓器Np繞組中的電流增加，當(dāng)其增加到電流參考閾值Iref2時(shí)，關(guān)斷Q1，變壓器Np繞組中的電流為0。此時(shí)Ns通過次級(jí)輸出二極管Dl給負(fù)載及C2供電，此時(shí)Ql —直處于關(guān)斷狀態(tài)直至從Rfh、Rfl、控制&驅(qū)動(dòng)電路發(fā)出再次開通的信號(hào)，完成一個(gè)開關(guān)周期。輸出的負(fù)載電流Iout與變壓器主繞組電流的關(guān)系為Iout=2XDXILpXNps，其中D為Tl輸出繞組電流的占空比，ILp為主繞組Np中的峰值電流，Nps為主繞組與輸出繞組的匝比。電感各繞組的電流波形如圖2所示，當(dāng)輸入電壓VIN增加時(shí)，其上升斜率增大，如圖2中Vinl表示，由于延時(shí)的影響，電感電流的峰值從Iref2增加到Irefl，輸出電流也就從Iout2增加到Ioutl?？梢?，傳統(tǒng)的峰值電流控制LED驅(qū)動(dòng)電路中輸出電流受輸入電壓的影響大，電流精度低。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，提供一種寬輸入范圍下改善峰值電流控制中電流精度的LED驅(qū)動(dòng)電路，以提高電流精度，降低輸出電流對(duì)輸入電壓的靈敏度。為了實(shí)現(xiàn)上述實(shí)用新型目的，本實(shí)用新型公開一種具有輸入電壓采樣及補(bǔ)償?shù)?LED恒流控制電路，包括變壓器、輸入電壓采樣補(bǔ)償模塊以及開關(guān)管，該輸入電壓采樣補(bǔ)償模塊與該開關(guān)管與該變壓器相連，該輸入電壓采樣補(bǔ)償模塊對(duì)輸入電壓進(jìn)行采樣，根據(jù)該采樣信號(hào)改變?cè)撟儔浩鞯闹骼@組的峰值電流。更進(jìn)一步地，該輸入電壓采樣補(bǔ)償模塊包括一電流控制電壓源，一運(yùn)算電路，一比較器，一控制驅(qū)動(dòng)電路，一輸入電壓采樣電阻，一電流基準(zhǔn)以及一電流采樣電阻。更進(jìn)一步地，該采樣電阻一端該變壓器的采樣繞組連接，另一端與該電流控制電壓源輸入端連接，用于將采樣繞組的電壓轉(zhuǎn)換為電流。[0011]更進(jìn)一步地，該控制驅(qū)動(dòng)電路的輸入端分別與反饋信號(hào)與比較器的輸出端連接， 該控制驅(qū)動(dòng)電路的輸出端與開關(guān)管連接。更進(jìn)一步地，該運(yùn)算電路的輸入端分別連接電流控制電壓源的輸出端以及該電流基準(zhǔn)。該比較器的輸入端分別連接該運(yùn)算電路的輸出端以及該電流采樣電阻。更進(jìn)一步地，該運(yùn)算電路的輸入端分別連接電流控制電壓源的輸出端以及該電流采樣電阻。該比較器的輸入端分別連接該運(yùn)算電路的輸出端以及該電流基準(zhǔn)。更進(jìn)一步地，該變壓器還包括一輸出繞組，該采樣繞組的電壓與輸入電壓的關(guān)系滿足主繞組與采樣繞組的匝比。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠?qū)崿F(xiàn)如下有益效果通過分析輸入電壓對(duì)輸出電流的影響，利用輸入電壓動(dòng)態(tài)地改變電流的峰值，以消除不同的輸入電壓下對(duì)變壓器主繞組的峰值電流的影響，從而獲得恒定的輸出電流。更進(jìn)一步來說，通用利用電路本身就存在的輸出電壓采樣的變壓器的輔助繞組以及采樣電阻來對(duì)輸入電壓進(jìn)行采樣去對(duì)輸入電壓的變化進(jìn)行采樣，使得輸入電壓采樣回路簡(jiǎn)單，方便。
關(guān)于本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)與精神可以通過以下的實(shí)用新型詳述及所附圖式得到進(jìn)一步的了解。圖1是現(xiàn)有技術(shù)中采用峰值電流控制方式實(shí)現(xiàn)恒流輸出的LED驅(qū)動(dòng)電路；圖2是現(xiàn)有技術(shù)中峰值電流控制LED驅(qū)動(dòng)電路中的電感電流示意圖；圖3是根據(jù)本實(shí)用新型第一實(shí)施例的具有輸入電壓采樣轉(zhuǎn)換補(bǔ)償單元的LED驅(qū)動(dòng)電路；圖4是第一實(shí)施例的具有輸入電壓采樣轉(zhuǎn)換補(bǔ)償單元的LED驅(qū)動(dòng)電路的電感電流示意圖；圖5是根據(jù)本實(shí)用新型第二實(shí)施例的具有輸入電壓采樣轉(zhuǎn)換補(bǔ)償單元的LED驅(qū)動(dòng)電路；圖6是第二實(shí)施例的具有輸入電壓采樣轉(zhuǎn)換補(bǔ)償單元的LED驅(qū)動(dòng)電路的電感電流示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明本實(shí)用新型的具體實(shí)施例。為了便于描述和突出顯示本實(shí)用新型，將省略對(duì)與現(xiàn)有技術(shù)中相同的電路部分的詳細(xì)描述。本實(shí)用新型提供一種具有輸入電壓采樣及補(bǔ)償?shù)腖ED恒流控制電路，其特征在于，包括變壓器、輸入電壓采樣補(bǔ)償模塊以及開關(guān)管，該輸入電壓采樣補(bǔ)償模塊與該開關(guān)管與該變壓器相連，該輸入電壓采樣補(bǔ)償模塊對(duì)輸入電壓進(jìn)行采樣，根據(jù)該采樣信號(hào)改變?cè)撟儔浩鞯闹骼@組的峰值電流。圖3是根據(jù)本實(shí)用新型第一實(shí)施例的具有輸入電壓采樣轉(zhuǎn)換補(bǔ)償單元的LED驅(qū)動(dòng)電路。如圖3中所示，該具有輸入電壓采樣轉(zhuǎn)換補(bǔ)償單元的LED驅(qū)動(dòng)電路包括輸入電源，變壓器Tl，開關(guān)管、輸出電路以及輸入電壓采樣補(bǔ)償模塊。該輸入電源Vbulk —端接地，另一端與變壓器Tl的主繞組211連接。該變壓器Tl包括主繞組211，輸出繞組213以及采樣繞組212。輸出繞組213與輸出電路連接。該輸出電路包括次級(jí)輸出二極管214，電容215以及負(fù)載216。該輸入電壓采樣補(bǔ)償模塊通過控制開關(guān)管207的導(dǎo)通，以控制變壓器Tl的主繞組211的峰值電流，從而達(dá)到根據(jù)輸入電壓的變化來動(dòng)態(tài)地改變峰值參考電流，以使輸出電流恒定。在本實(shí)施方式中，該輸入電壓采樣補(bǔ)償模塊包括電阻201，采樣電阻200，電流控制電壓源202，電流基準(zhǔn)204，運(yùn)算電路203，電流比較器205，電流采樣電阻310，以及控制驅(qū)動(dòng)單元206。電阻201 —端接地，另一端分別與采樣電阻200和電流控制電壓源202連接。采樣電阻200與變壓器Tl的采樣繞組212連接，用于將采樣繞組上的的電壓 Vm轉(zhuǎn)換成電流Iia并送到電流控制電壓源202。電流控制電壓源202輸入端連接到采樣電阻200和接地，其輸出端分別連接運(yùn)算電路203的輸入端和接地，用于將電流I·轉(zhuǎn)化成電壓Vn送至運(yùn)算電路205。運(yùn)算電路205的輸入端分別與電流控制電壓源202和電流基準(zhǔn) 204相連。運(yùn)算電路205對(duì)來自電流控制電壓源202的電壓Vn和來自電流基準(zhǔn)204的電壓Vr進(jìn)行運(yùn)算后產(chǎn)生新的基準(zhǔn)信號(hào)Vrn。該基準(zhǔn)信號(hào)Vrn與來自電流采樣電阻210的電壓信號(hào)Cs —起進(jìn)入電流比較器205比較，將比較后獲得的結(jié)果作為輸入端進(jìn)入控制驅(qū)動(dòng)電路 206。該控制驅(qū)動(dòng)電路206的輸入端還與反饋信號(hào)冊(cè)相連，輸出端與開關(guān)管207連接。電流采樣電阻210 —端分別與比較器205和開關(guān)管207相連，另一端接地。輸入電壓信號(hào)經(jīng)采樣電阻200連接到變壓器的212繞組，再經(jīng)過電流控制電壓源 202送至運(yùn)算電路203與電流基準(zhǔn)204進(jìn)行運(yùn)算后產(chǎn)生新的基準(zhǔn)Vrn，再送至電流比較器 205和控制驅(qū)動(dòng)電路206去控制晶體管207的導(dǎo)通情況，去控制變壓器Tl主繞組211里的峰值電流。從而達(dá)到根據(jù)輸入電壓的變化來動(dòng)態(tài)地改變峰值參考電流，以使輸出電流恒定。具體來說，輸入電壓會(huì)通過Tl的主繞組211耦合到采樣繞組212產(chǎn)生一與輸入電
壓成比例的電壓，其關(guān)系為Γ..., - ^p Λ VI, Ik。其中丨W為采樣繞組212上的電壓，Np為
Xf—
主繞組211的匝數(shù)，Nf為采樣繞組212的匝數(shù)，Vbulk為輸入電壓。采樣繞組212上的電壓
...會(huì)通過采樣電阻Mi產(chǎn)生電流，其值為^。此電流會(huì)流過電流控制電壓源202產(chǎn)生一與 「·..·/Rh
輸入電壓Vbulk相關(guān)的電壓Vn。此電壓Vn再與比較基準(zhǔn)Vr —起送到運(yùn)算單203元進(jìn)行運(yùn)算產(chǎn)生產(chǎn)的電流比較基準(zhǔn)Vrn并送至電流比較器205，從而通過控制驅(qū)動(dòng)電路206及晶體管 207對(duì)電流的峰值進(jìn)行控制的目的。圖4是第一實(shí)施例的具有輸入電壓采樣轉(zhuǎn)換補(bǔ)償單元的LED驅(qū)動(dòng)電路的電感電流示意圖。如圖4中所示，當(dāng)輸入電壓增加到Vinl時(shí)，參考電流由Iref降低到Iref 1，從而減少峰值電流的變化，穩(wěn)定了平均輸出電流。這樣就實(shí)現(xiàn)了根據(jù)輸入電壓的變化來動(dòng)態(tài)地改變峰值參考電流值，使輸出獲得恒定的輸出電流。根據(jù)本實(shí)用新型的改善峰值電流控制中電流精度的LED驅(qū)動(dòng)方法，通過對(duì)輸入電壓進(jìn)行采樣，并將所采樣得到的輸入電壓變化量與基準(zhǔn)進(jìn)行運(yùn)算產(chǎn)生新的基準(zhǔn)，進(jìn)而將該基準(zhǔn)與電流采樣電阻上的電壓進(jìn)行比較輸出至控制&控制單元去控制晶體管的導(dǎo)通情況，以改變主繞組中的電流值，獲得恒定的輸出電流。圖5示出了根據(jù)本實(shí)用新型另一實(shí)施例的具有輸入電壓采樣轉(zhuǎn)換補(bǔ)償單元的LED 驅(qū)動(dòng)電路。圖6是第二實(shí)施例的具有輸入電壓采樣轉(zhuǎn)換補(bǔ)償單元的LED驅(qū)動(dòng)電路的電感電流示意圖。在第二實(shí)施方式中，該輸入電壓采樣補(bǔ)償模塊包括電阻301，采樣電阻300，電流控制電壓源302，電流基準(zhǔn)304，運(yùn)算電路303，電流比較器305，電流采樣電阻310，以及控制驅(qū)動(dòng)單元306。電阻301 —端接地，另一端分別與采樣電阻300和電流控制電壓源302連接。采樣電阻300與變壓器Tl的采樣繞組212連接，用于將采樣繞組上的的電壓Vsf轉(zhuǎn)換成電流 Ito并送到電流控制電壓源302。電流控制電壓源302輸入端連接到采樣電阻300和接地， 其輸出端分別連接運(yùn)算電路303的輸入端和接地，用于將電流Ilttl轉(zhuǎn)化成電壓Vn送至運(yùn)算電路305。運(yùn)算電路305的輸入端分別與電流控制電壓源302和電流采樣電阻310相連。 運(yùn)算電路305對(duì)來自電流控制電壓源302的電壓Vn和來自電流采樣電阻310的電壓Cs進(jìn)行運(yùn)算后產(chǎn)生新的基準(zhǔn)信號(hào)Csn。該基準(zhǔn)信號(hào)Csn與來自電流基準(zhǔn)304的基準(zhǔn)信號(hào)Vr —起進(jìn)入電流比較器305比較，將比較后獲得的結(jié)果作為輸入端進(jìn)入控制驅(qū)動(dòng)電路306。該控制驅(qū)動(dòng)電路306的輸入端還與反饋信號(hào)1 相連，輸出端與開關(guān)管307連接。電流采樣電阻 310 一端分別與比較器305和開關(guān)管307相連，另一端接地。輸入電壓信號(hào)經(jīng)采樣電阻300連接到變壓器的312繞組，再經(jīng)過電流控制電壓源 302送至運(yùn)算單元與電流采樣電阻310上的電壓Cs進(jìn)行運(yùn)算后產(chǎn)生新的變化量Csn，再送至電流比較器305和控制驅(qū)動(dòng)電路303去控制晶體管Ql的導(dǎo)通情況，去控制變壓器Tl主繞組311里的峰值電流。從而達(dá)到根據(jù)輸入電壓的變化來動(dòng)態(tài)地改變峰值參考電流，以使輸出電流恒定。具體來說，輸入電壓會(huì)通過Tl的主繞組311耦合到采樣繞312產(chǎn)生一與輸入電壓
成比例的電壓，其關(guān)系為K., ,ViiiiIk。其中!W為采樣繞組312上的電壓，Np為主繞
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組311的匝數(shù)，Nf為采樣繞組312的匝數(shù)，Vbulk為輸入電壓。采樣繞組312上的電壓1
會(huì)通過采樣電阻300產(chǎn)生電流，其值為M。此電流會(huì)流過電流控制電壓源302產(chǎn)生一與輸
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入電壓相關(guān)的電壓Vn。此電壓Vn再與電流采樣電阻310上的電壓Cs —起送到運(yùn)算電路 303進(jìn)行運(yùn)算產(chǎn)生的電流比較基準(zhǔn)Csn并送至電流比較器305，從而通過控制驅(qū)動(dòng)電路306 及晶體管307對(duì)主繞組311中的電流的峰值進(jìn)行控制的目的。如圖6中所示，圖6是第二實(shí)施例的具有輸入電壓采樣轉(zhuǎn)換補(bǔ)償單元的LED驅(qū)動(dòng)電路的電感電流示意圖。當(dāng)輸入電壓增加到Vinl時(shí)，比較器的輸入量由0升高至Iref+，從而減少峰值電流的變化，穩(wěn)定了平均輸出電流。這樣就實(shí)現(xiàn)了根據(jù)輸入電壓的變化來動(dòng)態(tài)地改變峰值參考電流值，使輸出獲得恒定的輸出電流。根據(jù)本實(shí)用新型的改善峰值電流控制中電流精度的LED驅(qū)動(dòng)方法，通過對(duì)輸入電壓進(jìn)行采樣，并將所采樣得到的輸入電壓變化量與主繞組Np中的電流變化量進(jìn)行運(yùn)算產(chǎn)生新的變化量，進(jìn)而將該變化量與基準(zhǔn)時(shí)行比較輸出至控制&控制單元去控制晶體管的導(dǎo)
6通情況，以改變主繞組Np中的電流值，獲得恒定的輸出電流。應(yīng)理解，本實(shí)用新型在于采樣輸入電壓，通過一定的轉(zhuǎn)換方式，改電流比較器的參考值或輸入量，用以補(bǔ)償延時(shí)引起的在不同輸入電壓情況下的峰值電流偏差。本說明書中該的只是本實(shí)用新型的較佳具體實(shí)施例，以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非對(duì)本實(shí)用新型的限制。凡本領(lǐng)域技術(shù)人員依本實(shí)用新型的構(gòu)思通過邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在本實(shí)用新型的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種具有輸入電壓采樣及補(bǔ)償?shù)腖ED恒流控制電路，其特征在于，包括變壓器、輸入電壓采樣補(bǔ)償模塊以及開關(guān)管，所述輸入電壓采樣補(bǔ)償模塊與所述開關(guān)管與所述變壓器相連，所述輸入電壓采樣補(bǔ)償模塊對(duì)輸入電壓進(jìn)行采樣，根據(jù)所述采樣信號(hào)改變所述變壓器的主繞組的峰值電流。
2.如權(quán)利要求1所述的LED恒流控制電路，其特征在于，所述輸入電壓采樣補(bǔ)償模塊包括一電流控制電壓源，一運(yùn)算電路，一比較器，一控制驅(qū)動(dòng)電路，一輸入電壓采樣電阻，一電流基準(zhǔn)以及一電流采樣電阻。
3.如權(quán)利要求2所述的LED恒流控制電路，其特征在于，所述采樣電阻一端與所述變壓器的采樣繞組連接，另一端與所述電流控制電壓源輸入端連接，用于將采樣繞組的電壓轉(zhuǎn)換為電流。
4.如權(quán)利要求2所述的LED恒流控制電路，其特征在于，所述控制驅(qū)動(dòng)電路的輸入端分另IJ與反饋信號(hào)與比較器的輸出端連接，所述控制驅(qū)動(dòng)電路的輸出端與開關(guān)管連接。
5.如權(quán)利要求2所述的LED恒流控制電路，其特征在于，所述運(yùn)算電路的輸入端分別連接電流控制電壓源的輸出端以及所述電流基準(zhǔn)。
6.如權(quán)利要求5所述的LED恒流控制電路，其特征在于，所述比較器的輸入端分別連接所述運(yùn)算電路的輸出端以及所述電流采樣電阻。
7.如權(quán)利要求2所述的LED恒流控制電路，其特征在于，所述運(yùn)算電路的輸入端分別連接電流控制電壓源的輸出端以及所述電流采樣電阻。
8.如權(quán)利要求7所述的LED恒流控制電路，其特征在于，所述比較器的輸入端分別連接所述運(yùn)算電路的輸出端以及所述電流基準(zhǔn)。
9.如權(quán)利要求1所述的LED恒流控制電路，其特征在于，所述變壓器還包括一輸出繞組，所述采樣繞組的電壓與輸入電壓的關(guān)系滿足主繞組與采樣繞組的匝比。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種具有輸入電壓采樣及補(bǔ)償?shù)腖ED恒流控制電路，包括變壓器、輸入電壓采樣補(bǔ)償模塊以及開關(guān)管，該輸入電壓采樣補(bǔ)償模塊與該開關(guān)管與該變壓器相連，該輸入電壓采樣補(bǔ)償模塊對(duì)輸入電壓進(jìn)行采樣，根據(jù)該采樣信號(hào)改變?cè)撟儔浩鞯闹骼@組的峰值電流。
文檔編號(hào)H05B37/02GK202261941SQ201120334429
公開日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2011年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月7日
發(fā)明者于得水, 張義, 胡黎強(qiáng) 申請(qǐng)人:上海晶豐明源半導(dǎo)體有限公司