一种LED驱动电路的电感电流谷值检测方法和恒流控制方法技术

一种LED驱动电路的电感电流谷值检测方法和恒流控制方法，属于电子电路技术领域。电感电流谷值检测方法检测LED驱动电路第n个工作周期内电感电流谷值的方法为：首先利用LED驱动电路的基准电压和采样电阻计算电感电流的平均电流；然后在开关管开启时检测第n个工作周期内采样电阻两端电压的最大值；根据流过采样电阻的电流与流过电感的电流相同，利用采样电阻两端电压最大值和采样电阻计算第n个工作周期内电感电流的峰值；最后利用第n个工作周期内电感电流的平均电流和峰值电流计算电感电流的谷值。LED驱动电路的恒流控制方法通过将每个工作周期的电感电流谷值设置为上一个工作周期内的电感电流的谷值电流，从而实现恒流控制。

【技术实现步骤摘要】
一种LED驱动电路的电感电流谷值检测方法和恒流控制方法
本专利技术属于电子电路
，具体的说是涉及一种检测LED驱动电路的电感电流谷值检测方法和恒流控制方法。
技术介绍
LED因其节能、可靠性高、寿命长以及环境友好等特点，已成为当今照明光源的主流。在LED功率小于20W的领域，主要采用Buck拓扑的非隔离结构来驱动，在保证转换效率的同时也保证了较高的性价比。另一方面，因为LED独特的电流-电压转移特性，很小的电压波动就会产生较大的电流波动，所以现在普遍采用恒定电流的方式来驱动LED，从而保证LED的亮度保持稳定，而通常使用电感电流的平均值来表征流过LED的电流，电感电流平均值恒定则流过LED电流恒定。如图1所示是传统的峰值电流控制的Buck拓扑的LED恒流驱动电路，该电路主要包括功率开关管Q、续流二极管D、电感L、电容C、负载LED灯、采样电阻Rs、RS触发器以及比较器。该方案工作原理为时钟脉冲使得RS触发器置“1”，令功率开关管Q导通，电感电流线性上升，电流流过LED，使LED发光，电感电流上升使得采样电阻Rs两端的电压变大，当该电压上升到大于比较器的基准电压VREF，则会使比较器翻转，由输出“0”转变到输出“1”，RS触发器置“0”，使得功率开关管关断，此时电感电流会线性下降，LED仍然保持发光，等到下一个时钟脉冲再使RS触发器置“1”，电感电流又重新上升，如此循环下去，只要选取合适的脉冲时间就能使得电感电流不会下降到零，保持工作在连续导电模式(CCM)下。上述方案所采取的电感电流采样方法是通过功率开关管和地之间的电流采样电阻Rs进行，该方法只能在功率开关管导通时进行电流采样，而功率开关管处于关断状态时，则无法进行电流的采样。这就决定了在一个周期范围内，只能准确地采样到电感电流的峰值，而根本无法对谷值进行采样。如图2所示为传统的峰值电流控制的Buck拓扑的LED恒流驱动电路中电感电流的周期变化图，该工作方式决定了电感电流峰值Ip为固定的，而谷值Iv不确定且无法被检测，平均电流值自然不确定，不一定能保持恒定，并且无法精准控制平均电流值。由此可知，采用采样电阻检测电流的传统的峰值电流控制模式存在固定的缺陷，谷值的不确定致使平均电流的不确定甚至不恒定，无法精准地控制平均电流，因此该控制模式理论上就难以实现恒流。在专利名称为一种用于LED驱动电路的恒流输出控制装置，专利号为ZL2014102500721的专利技术专利中提出了一种电流控制方法，如图3所示为该恒流输出控制装置的结构示意图，其主要思想是通过平均电流采样模块反馈到驱动电路使开关管Q1导通，使得加减计数器B1从零开始加数，随着电感电流上升，采样电阻R1两端的电压升高致使比较器A1翻转，而加减计数器B1开始减数，直到减到零值，使开关管Q1关断，TOFF时间控制模块中的加计数器B2从零开始计数，计到人工设定的某一个数时，控制开关管Q1重新导通，如此循环下去。这个电流控制方法可以实现在一个周期内，电感电流从谷值上升到平均值的时间等于电流从平均值上升到峰值的时间，而且电流平均值可以人为设定，而设定的电流平均值就为比较器的基准电压VR除以采样电阻R1。然而这种方法中由于采样电阻只能在开关管Q1导通时才能进行电流检测，因此也无法直接检测到电感电流的谷值，导致无法精确地控制电感电流的平均电流。
技术实现思路
针对上述功率开关管和地之间的采样电阻无法对传统峰值电流控制模式的Buck拓扑的LED恒流驱动电路进行谷值电流检测的问题，本专利技术在专利号为ZL2014102500721，专利名称为一种用于LED驱动电路的恒流输出控制装置提出的电流控制方法的基础上，提出了一种谷值电流的检测方法以及利用本专利技术提出的谷值电流检测方法实现恒流控制的方法，规避了因谷值电流无法确定而平均电流不确定甚至不恒定，无法精准地控制平均电流的问题。本专利技术的技术方案为：一种LED驱动电路的电感电流谷值检测方法，所述LED驱动电路包括BUCK电路和平均电流采样模块，所述平均电流采样模块包括采样电阻和比较器，比较器的负输入端作为所述平均电流采样模块的输入端并通过采样电阻后接地，其正输入端连接基准电压；所述BUCK电路包括开关管和电感，所述平均电流采样模块的输入端通过开关管后对流过所述电感的电流进行采样；所述LED驱动电路的电感电流谷值检测方法用于检测所述LED驱动电路每个工作周期内电感电流的谷值，其中检测第n个工作周期内电感电流谷值的方法包括如下步骤：步骤一、通过公式(1)计算所述电感电流的平均电流Iavg；其中VR为所述基准电压的电压值，R1为所述采样电阻的电阻值；步骤二、在所述开关管开启时检测所述采样电阻两端的电压，得到第n个工作周期内所述采样电阻两端电压的最大值Vmax(n)；步骤三、根据流过所述采样电阻的电流与流过所述电感的电流相同，利用公式(2)计算第n个工作周期内电感电流的峰值Ip(n)；步骤四、利用公式(3)计算第n个工作周期内电感电流的谷值Iv(n)；Iv(n)＝2×Iavg-Ip(n)(3)其中n为正整数。一种LED驱动电路的恒流控制方法，所述LED驱动电路包括BUCK电路和平均电流采样模块，所述平均电流采样模块包括采样电阻和比较器，比较器的负输入端作为所述平均电流采样模块的输入端并通过采样电阻后接地，其正输入端连接基准电压；所述BUCK电路包括开关管和电感，所述平均电流采样模块的输入端通过开关管后对流过所述电感的电流进行采样；所述恒流控制方法通过对所述LED驱动电路每个工作周期内电感电流进行调整，使得每个工作周期内电感电流的平均电流相等实现恒流，其中对第n个工作周期内电感电流进行调整的方法包括如下步骤，n为正整数：步骤一、通过公式(4)计算第n-1个工作周期内所述电感电流的平均电流Iavg(n-1)；其中VR为所述基准电压的电压值，R1为所述采样电阻的电阻值；步骤二、在所述开关管开启时检测所述采样电阻两端的电压，得到第n-1个工作周期内所述采样电阻两端电压的最大值Vmax(n-1)；步骤三、根据流过所述采样电阻的电流与流过所述电感的电流相同，利用公式(5)计算第n-1个工作周期内电感电流的峰值Ip(n-1)；步骤四、利用公式(6)计算第n-1个工作周期内电感电流的谷值Iv(n-1)；Iv(n-1)＝2×Iavg(n-1)-Ip(n-1)(6)步骤五、将第n个工作周期内电感电流的谷值设置为Iv(n-1)，使得第n个工作周期内电感电流的平均电流Iavg(n)与第n-1个工作周期内电感电流的平均电流Iavg(n-1)相等。本专利技术的有益效果为：解决了传统电流控制方法电感电流谷值无法检测的问题，提出了一种检测LED驱动电路中电流电流的谷值电流检测方法，可以检测到每个开关周期内的电感电流谷值；基于该谷值电流检测提出一种LED驱动电路的恒流控制方法，实现对电流谷值和峰值的精准控制，从而可以实现对平均电流的精准控制，可以更好地实现严格意义上的恒定电流。附图说明图1为传统的峰值电流控制的Buck拓扑结构LED恒流驱动电路的结构示意图。图2为传统的峰值电流控制的Buck拓扑结构LED恒流驱动电路的电感电流周期变化图。图3为一种用于LED驱动电路的恒流输出控制装置的结构示意图。图4为利用本专利技术提出的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种LED驱动电路的电感电流谷值检测方法，所述LED驱动电路包括BUCK电路和平均电流采样模块，所述平均电流采样模块包括采样电阻和比较器，比较器的负输入端作为所述平均电流采样模块的输入端并通过采样电阻后接地，其正输入端连接基准电压；所述BUCK电路包括开关管和电感，所述平均电流采样模块的输入端通过开关管后对流过所述电感的电流进行采样；其特征在于，所述LED驱动电路的电感电流谷值检测方法用于检测所述LED驱动电路每个工作周期内电感电流的谷值，其中检测第n个工作周期内电感电流谷值的方法包括如下步骤：步骤一、通过公式(1)计算所述电感电流的平均电流Iavg；

【技术特征摘要】
1.一种LED驱动电路的电感电流谷值检测方法，所述LED驱动电路包括BUCK电路和平均电流采样模块，所述平均电流采样模块包括采样电阻和比较器，比较器的负输入端作为所述平均电流采样模块的输入端并通过采样电阻后接地，其正输入端连接基准电压；所述BUCK电路包括开关管和电感，所述平均电流采样模块的输入端通过开关管后对流过所述电感的电流进行采样；其特征在于，所述LED驱动电路的电感电流谷值检测方法用于检测所述LED驱动电路每个工作周期内电感电流的谷值，其中检测第n个工作周期内电感电流谷值的方法包括如下步骤：步骤一、通过公式(1)计算所述电感电流的平均电流Iavg；其中VR为所述基准电压的电压值，R1为所述采样电阻的电阻值；步骤二、在所述开关管开启时检测所述采样电阻两端的电压，得到第n个工作周期内所述采样电阻两端电压的最大值Vmax(n)；步骤三、根据流过所述采样电阻的电流与流过所述电感的电流相同，利用公式(2)计算第n个工作周期内电感电流的峰值Ip(n)；步骤四、利用公式(3)计算第n个工作周期内电感电流的谷值Iv(n)；Iv(n)＝2×Iavg-Ip(n)(3)其中n为正整数。2.一种LED驱动电路的恒流控制方法，所述LED驱动电路包括BUCK电路和平均电流采样模块，所述平均电流采样模块包括采样电阻和比较器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：方健，段艳秋，雷一博，王定良，冯垚荣，王卓，张波，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51