LED灯电流的控制方法和系统技术方案

本公开涉及LED灯电流的控制方法和系统。提供了一种用于LED灯电流的控制系统，包括：功率级，用于将输入电压转化为经调整的电压提供至一个或多个LED灯珠；反馈采样模块，用于接收系统的反馈信号，并且基于至少反馈信号来生成检测信号；误差放大器，用于接收检测信号，并且至少基于检测信号来生成控制信号；同步模块，用于基于控制信号同步误差放大器输出的采样时刻以及脉冲宽度调制器PWM的时钟信号，并且生成采样控制信号；PWM控制器，用于通过控制开关基于采样控制信号来生成PWM信号；以及驱动器，用于根据PWM信号来驱动系统。

【技术实现步骤摘要】
LED灯电流的控制方法和系统
本专利技术的某些实施例涉及集成电路。更具体地，本专利技术的一些实施例提供了LED(LightEmittingDiode，发光二极管)灯电流的控制方法。
技术介绍
LED作为一种节能环保的新型光源，由于具有高亮度、低功耗而且寿命长的优点而被广泛用于各个领域。在传统的高PF(PowerFactor，功率因数)恒流LED控制系统中，由于系统输入电压的工频信号频率仅100赫兹左右，用于控制系统稳定性的误差放大器输出COMP端往往需要连接较大容值的补偿电容(一般为上百nF甚至uF量级)，较大容值电容存在一定系统成本，同时也会增加系统板的体积。图1是典型的误差放大器输出补偿电容内置的LED照明系统的示例。系统采用Buck-Boost架构QR模式控制，系统因结构简单、系统成本低的特点而在LED照明等领域有广泛应用，是当前比较常用的高PF、低成本、高效率LED照明方案。系统100的主要控制单元包括：检测电阻器、功率调整管、以及控制器。通常，AC输入电压由全波整流单元U1整流输出不小于0V的电压V1。V1通过电阻R1对电容C1进行充电至设定控制器U2的UVLO关闭阈值电压时，控制器开始启动且VDD电压被钳位在固定电压。控制器已将功率开关内置其功率开关的漏极(即U2的DRAIN端)，控制器通过产生一定频率和占空比的PWM脉冲信号控制内置功率开关的通断，实现系统正常工作。U2内置功率开关导通(turnon)后，系统通过电阻R2检测流过LED的电流。R2上的电压从CS引脚输入到控制器内部进行逐周期处理，R2的峰值电压控制内置功率开关输出信号在每个周期的关断点(turnoffpoint)。电感L1两端电压经电阻R3、R4分压后由控制器FBPin输入到控制器内部检测电感L1退磁结束，以控制开关管M1下一个周期的开启点。C2是系统输入电压保持电容，用于维持全波整流后的输入电压V1，C3为系统输出电压保持电容，用于维持LED稳定的电流输出。不同的系统控制架构主要体现在恒流控制单元的差异，如开关电源恒流控制架构和线性恒流控制架构，其中开关电源控制中又包括boost，buck，flyback，buck-boost等恒流控制架构。这类恒流控制单元主要的工作目标是系统正常工作时维持输出LED负载的电流恒定。图2是是典型的误差放大器输出补偿电容内置，高PFBUCK—Boost控制器的功能框图。VDD电压连接功率开关的栅极，并且由欠压锁定(undervoltagelockout，UVLO)模块检测VDD电压大小。当VDD电压大于UVLO阈值电压后，控制器开始工作；反馈感测模块通过检测FB信号来判断系统电感退磁结束，同时还判断系统输出电压是否过压；误差放大器(erroramplifier，EA)从CS引脚检测放大系统输出LED电流大小，通过退磁采样保持后进行积分控制EA的输出信号Vc。通过振荡器(OSC)产生的Comp采样信号对VC进行采样以进一步降低EA的gm大小，等效的COMP电容(COMP为EA的输出)也会增加，以替代外部的大电容(在传统的应用中COMP电容为外置)。COMP电压与斜坡生成器产生的ramp信号一起进入PWM控制单元进行PWM控制；PWM信号由驱动模块增强后驱动功率开关。在图2所示的应用中，为适应高PF的需求，振荡器的频率较低同时采样的振荡器和芯片的工作频率之间无同步控制，在芯片工作在一定频率时，工作频率和Comp_Sample信号控制开关K1的采样频率或者其倍频之间出现一定的低频差频。由于差频频率过低，导致采样后的COMP上同样存在低频包络，从而使得LED电流出现和COMP相同的低频包络，在某些应用下可以出现LED的闪烁问题。在调光应用中当调光器处于小角度时，输出的LED电流较低，当内置补偿电容上低频的纹波产生时，LED电流波动所占比例较大，人眼所感受到的抖动更强。因此，非常需要改进的处理LED电流的波动问题的方法。附图说明图1是典型的误差放大器输出补偿电容内置的LED照明系统的示例。图2是典型的误差放大器输出补偿电容内置，高PFBUCK—Boost控制器的功能框图。图3是根据本公开实施例的控制器的示意性框图。图4示出了根据本公开的实施例的PWM信号同步的具体实现方法。图5示出了根据本公开的实施例的同步模块控制的时序图。图6是根据本公开的又一实施例的采样信号的另外一种同步的方式。图7是根据本公开的一个实施例的样信号的时序图。图8是根据本公开的一个实施例的flyback系统的图示。图9是根据本公开的一个实施例的buck系统的图示。
技术实现思路
本专利技术的某些实施例涉及集成电路。更具体地，本专利技术的一些实施例提供了LED灯电流的控制方法。仅作为示例，本专利技术的一些实施例被应用到LED恒流控制。但是，将认识到，本专利技术有更广泛的适用范围。根据本公开的实施例，提供了一种用于LED灯电流的控制系统，包括：功率级，用于将输入电压转化为经调整的电压提供至一个或多个LED灯珠；反馈采样模块，用于接收系统的反馈信号，并且基于至少反馈信号来生成检测信号；误差放大器，用于接收检测信号，并且至少基于检测信号来生成控制信号；同步模块，用于基于控制信号同步误差放大器输出的采样时刻以及脉冲宽度调制器PWM的时钟信号，并且生成采样控制信号；PWM控制器，用于通过控制开关基于采样控制信号来生成PWM信号；以及驱动器，用于根据PWM信号来驱动系统。根据本公开的又一实施例，提供了一种用于LED灯电流的控制方法，包括：将输入电压转化为经调整的电压提供至一个或多个LED灯珠；接收系统的反馈信号，并且基于至少反馈信号来生成检测信号；接收检测信号，并且至少基于检测信号来生成控制信号；基于控制信号同步误差放大器输出的采样时刻以及脉冲宽度调制器PWM的时钟信号，并且生成采样控制信号；通过控制开关基于采样控制信号来生成PWM信号；以及根据PWM信号来驱动系统。具体实施方式图3是根据本公开实施例的控制器的示意性框图。例如，示出了误差放大器输出补偿电容内置，高PFBUCK—Boost控制器的功能框图。与图2相比较增加了同步模块SYNC，控制EA输出采样的Comp_Sample脉冲信号为OSC产生的时钟脉冲信号经由控制功率MOS开关的PWM信号同步后产生。其它器件与连接关系在此不再赘述。在一个示例中，控制开关是场效应晶体管(例如，金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET))。在另一示例中，功率调整管是绝缘栅双极晶体管(IGBT)。在另一示例中，功率调整管是双极结型晶体管。在各种示例中，系统可以包括更多或更少的元件。图4示出了根据本公开的实施例的PWM信号同步的具体实现方法。例如，给出了EA输出采样信号通过控制功率管的PWM信号同步的具体实现方法。控制功率管开关的PWM信号通过时间延迟模块产生PWM_Delay信号，PWM输入到D触发器的CLK端，振荡器OSC产生的采样频率CLK输入到D触发器的reset端，D触发器的数据端D连接逻辑高电平，每隔一个采样周期D触发器的输出端Q输出信号Q1，通过Sample_Pulse模块产生EA输出采样信号COMP_Sample。图5示出了根据本公开的实施例的同步模块控制的时序图。PWM信号经过延时产生PWM_Delay信本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于LED灯电流的控制系统，包括：功率级，用于将输入电压转化为经调整的电压提供至一个或多个LED灯珠；反馈采样模块，用于接收系统的反馈信号，并且基于至少所述反馈信号来生成检测信号；误差放大器，用于接收所述检测信号，并且至少基于所述检测信号来生成控制信号；同步模块，用于基于所述控制信号同步所述误差放大器输出的采样时刻以及脉冲宽度调制器PWM的时钟信号，并且生成采样控制信号；PWM控制器，用于通过控制开关基于所述采样控制信号来生成PWM信号；以及驱动器，用于根据所述PWM信号来驱动所述系统。

【技术特征摘要】
1.一种用于LED灯电流的控制系统，包括：功率级，用于将输入电压转化为经调整的电压提供至一个或多个LED灯珠；反馈采样模块，用于接收系统的反馈信号，并且基于至少所述反馈信号来生成检测信号；误差放大器，用于接收所述检测信号，并且至少基于所述检测信号来生成控制信号；同步模块，用于基于所述控制信号同步所述误差放大器输出的采样时刻以及脉冲宽度调制器PWM的时钟信号，并且生成采样控制信号；PWM控制器，用于通过控制开关基于所述采样控制信号来生成PWM信号；以及驱动器，用于根据所述PWM信号来驱动所述系统。2.如权利要求1所述的系统，其中所述同步模块包括时钟振荡器，用于经由PWM信号进行同步后生成所述控制开关采样的时钟频率。3.如权利要求1所述的系统，其中所述同步模块对所述PWM信号进行N分频后整形以生成所述时钟信号，其中N为大于2的整数。4.如权利要求2所述的系统，其中所述同...

【专利技术属性】
技术研发人员：李萌，方倩，方烈义，
申请(专利权)人：昂宝电子上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31