拓扑恒流控制装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种拓扑恒流控制装置，该装置包括有升压拓扑恒流控制系统，该系统包括有升压拓扑恒流控制部分和基础部分，基础部分包括有电感、续流二极管、旁路电容、输出电容、LED输出负载、取样电阻、芯片电容和功率开关管；升压拓扑恒流控制部分包括有升压芯片、过压保护电阻和芯片电阻；升压芯片包括有VDD、OVP、DRV、CS、ADJ和VSS引脚。相比于现有技术，在本发明专利技术中，该装置不但可在外围省掉一个电流取样电阻，还可以省掉至少一个电容的外部补偿网络；通过本装置的外围系统方案而设计的内部控制电路，具有结构简单，稳定性强，同时可省去外围补偿电容，节约系统成本。

【技术实现步骤摘要】
拓扑恒流控制装置和方法
本专利技术属于电照明领域，特别涉及一种拓扑恒流控制装置和方法。
技术介绍
开关电源拓扑中，一个很重要的拓扑结构为升压拓扑，此拓扑结构不仅广泛应用于高压AC/DC类应用，亦在中低压直流输入DC/DC类中得到大范围的使用，特别在中低压升压恒流方面(LED驱动)得到广泛应用，比如在电池类输入时、或者灯串较多时，均需要使用到此种拓扑结构；且随着LED市场的逐渐普及及广泛应用，中低压升压恒流控制也跟着出现迅猛增长的势头。传统的升压恒流拓扑系统，采用通用的升压拓扑结构，系统外围所需元件较多，同时内部反馈设计较为复杂，且需要额外的补偿电容或补偿网络，不仅增加了设计难度(包括电路设计难度和外围补偿设计难度)，且增加系统成本，限制了此类应用的普及推广。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种可在外围省掉一个电流取样电阻的一种拓扑恒流控制装置和方法。本专利技术的另外一个目的则在于提供一种拓扑恒流控制装置和方法，该方法还可以省掉至少一个电容的外部补偿网络，节约成本。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下。本专利技术提供一种拓扑恒流控制装置，该装置包括有升压拓扑恒流控制系统，所述升压拓扑恒流控制系统包括有升压拓扑恒流控制部分和基础部分，所述基础部分包括有电感、续流二极管、旁路电容、输出电容、LED输出负载、取样电阻、芯片电容和功率开关管；所述升压拓扑恒流控制部分包括有升压芯片、过压保护电阻和芯片电阻；所述升压芯片包括有VDD、OVP、DRV、CS、ADJ和VSS引脚；所述电感的一端接于输入电压源，所述电感的另一端接于所述功率开关管的漏极，所述功率开关管的栅极接所述升压芯片的DRV引脚；所述芯片电阻一端接于输入电压源与所述电感之间，另一端接于所述升压芯片的VDD引脚；所述续流二极管的正极接于所述电感和所述功率开关管之间，所述续流二极管的负极接于所述输出电容的正极；所述芯片电容接于所述升压芯片的VDD引脚和VSS引脚之间，所述升压芯片的VSS引脚接地；所述旁路电容的正极接于所述输入电压源与所述芯片电阻之间，其负极接地；所述升压芯片的OVP引脚通过所述过压保护电阻接于输出电容的正极；所述LED输出负载的阳极接于所述功率开关管的负极；所述输出电容的负极、所述LED输出负载的阴极、所述功率开关管的源极和所述升压芯片的CS引脚均通过所述取样电阻接地。该装置不但可在外围省掉一个电流取样电阻，还可以省掉至少一个电容的外部补偿网络；通过本装置的外围系统方案而设计的内部控制电路，具有结构简单，稳定性强，同时可省去外围补偿电容，节约系统成本。当系统开始工作时，计算输出电流的公式为：IOUT＝IIN*(1-D)＝IL1*(1-D)其中IIN:输入电流；D:系统开关占空比；IL1:电感电流。当系统工作稳定后，计算输出电流的公式为：其中VCS:取样电压；RCS:取样电阻；VREF:芯片内部基准参考电压。所述装置还包括有升降压拓扑恒流控制系统，所述升降压拓扑恒流控制系统包括有升降压拓扑恒流控制部分和基础部分；所述基础部分包括有电感、续流二极管、旁路电容、输出电容、LED输出负载、取样电阻、芯片电容和功率开关管；所述升降压拓扑恒流控制部分包括有升降压芯片；所述升降压芯片包括有VDD、VIN、CSN、DRV、ADJ和VSS引脚；所述芯片电容接于所述升降压芯片的VDD引脚和VSS引脚之间；所述取样电阻接于所述升降压芯片的VIN引脚和CSN引脚之间；所述电感的一端接于所述升降压芯片的CSN引脚，其另一端接于所述功率开关管的漏极，所述功率开关管接于所述升降压芯片的DRV引脚，所述续流二极管的正极接于所述电感和功率开关管之间，所述续流二极管的负极接于所述输出电容的正极，所述LED输出负载的阳极接于所述输出电容的正极，所述LED输出负载的阴极接于所述输出电容的负极，所述旁路电容接于电源输入端的正极和负极之间，且所述旁路电容的正极还接于所述取样电阻与所述升降压芯片的VIN引脚之间，所述输出电容的负极接于所述旁路电容和所述取样电阻之间，所述功率开关管的源极和所述升降压芯片的VSS引脚接地。该系统的芯片内部均是通过检测电感电流的变化，进而通过评估运算得出输出电流，控制驱动开关使得系统稳定。所述升降压恒流系统，当所述升降压恒流系统的升降压芯片得到信号后，计算输出电流的公式为：其中:IL1:电感电流；D:系统开关占空比；VCS:取样电压；RCS:取样电阻；VREF:芯片内部基准参考电压。一种拓扑恒流控制方法，所述方法包括有升压芯片内部控制逻辑，所述逻辑通过所述升压芯片CS引脚检测到电感电流的大小，对其进行比例放大，通过放大后的信号计算输出电流大小，以此进入输出电流评估控制模块，通过简单的补偿网络，即可进入比较器及其后面的控制逻辑部分，达到对输出电流的稳定控制。该逻辑通过检测本系统的外围方案，进而检测电感电流，控制输出电流，使得输出达到恒流的效果；起到了简化芯片设计的作用，同时提高了芯片及系统的稳定性，以及通过应用本方法提出的方案，简化了系统外围，节约了系统成本，提高了系统可靠性。当系统开始工作时，输出电流评估控制计算输出电流的公式为：IOUT＝IIN*(1-D)＝IL1*(1-D)其中IIN:输入电流；D:系统开关占空比；IL1:电感电流。当系统工作稳定后，输出电流评估控制计算输出电流的公式为：其中VCS:取样电压；RCS:取样电阻；VREF:芯片内部基准参考电压。所述升降压恒流系统，当所述升降压芯片得到信号后，输出电流评估控制计算输出电流的公式为：通过应用本专利技术的拓扑恒流控制方法，可有效提高系统的稳定性及可靠性，同时简化了芯片方案及外围方案，节约了系统成本等，这些改进均具有重大意义。本专利技术的优势在于：相比于现有技术，在本专利技术当中，拓扑恒流控制装置和方法不但可在外围省掉一个电流取样电阻，还可以省掉至少一个电容的外部补偿网络；通过本装置的外围系统方案而设计的内部控制电路，具有结构简单，稳定性强，同时可省去外围补偿电容，节约系统成本。附图说明图1是现有技术传统的升压恒流拓扑架构图。图2是本专利技术升压拓扑恒流控制系统电路图。图3是本专利技术升降压拓扑恒流控制系统电路图。图4是本专利技术芯片内部控制逻辑图。图5是本专利技术输入驱动PWM波形及电感电流波形图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。参见图1所示，传统的DC/DC类升压恒流控制沿用了通用的升压拓扑结构改变而来，如下图所示。此拓扑结构通过电感L1、开关MOS管Q1以及续流二极管D1形成传统的升压拓扑架构，即可实现从输入到输出的升压形势；升压完成后，电压在输出电容Cout上实现稳压，稳压后即可在输出负载LED上形成直流电流，其电流流过电阻RFB后，便会获得FB引脚电压，此电压被芯片获得后，通过调节内部补偿电压值，进而控制CS引脚电压峰值，即输入电感电流能量值，如此输出电压便会随之改变；稳定后，FB引脚电压值便会达到预期值，而FB电压值即标志着输出电流达到预期值，从而形成了一条稳定的反馈环路。传统技术的缺点在于：通用的升压恒流拓扑结构，外围元件较多，成本相对较高，且系本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种拓扑恒流控制装置，该装置包括有升压拓扑恒流控制系统，所述升压拓扑恒流控制系统包括有升压拓扑恒流控制部分和基础部分，所述基础部分包括有电感、续流二极管、旁路电容、输出电容、LED输出负载、取样电阻、芯片电容和功率开关管；其特征在于，所述升压拓扑恒流控制部分包括有升压芯片、过压保护电阻和芯片电阻；所述升压芯片包括有VDD、OVP、DRV、CS、ADJ和VSS引脚；所述电感的一端接于输入电压源，所述电感的另一端接于所述功率开关管的漏极，所述功率开关管的栅极接所述升压芯片的DRV引脚；所述芯片电阻一端接于输入电压源与所述电感之间，另一端接于所述升压芯片的VDD引脚；所述续流二极管的正极接于所述电感和所述功率开关管之间，所述续流二极管的负极接于所述输出电容的正极；所述芯片电容接于所述升压芯片的VDD引脚和VSS引脚之间，所述升压芯片的VSS引脚接地；所述旁路电容的正极接于所述输入电压源与所述芯片电阻之间，其负极接地；所述升压芯片的OVP引脚通过所述过压保护电阻接于输出电容的正极；所述LED输出负载的阳极接于所述功率开关管的负极；所述输出电容的负极、所述LED输出负载的阴极、所述功率开关管的源极和所述升压芯片的CS引脚均通过所述取样电阻接地。...

【技术特征摘要】
1.一种拓扑恒流控制装置，该装置包括有升压拓扑恒流控制系统，所述升压拓扑恒流控制系统包括有升压拓扑恒流控制部分和基础部分，所述基础部分包括有电感、续流二极管、旁路电容、输出电容、LED输出负载、取样电阻、芯片电容和功率开关管；其特征在于，所述升压拓扑恒流控制部分包括有升压芯片、过压保护电阻和芯片电阻；所述升压芯片包括有VDD、OVP、DRV、CS、ADJ和VSS引脚；所述电感的一端接于输入电压源，所述电感的另一端接于所述功率开关管的漏极，所述功率开关管的栅极接所述升压芯片的DRV引脚；所述芯片电阻一端接于输入电压源与所述电感之间，另一端接于所述升压芯片的VDD引脚；所述续流二极管的正极接于所述电感和所述功率开关管之间，所述续流二极管的负极接于所述输出电容的正极；所述芯片电容接于所述升压芯片的VDD引脚和VSS引脚之间，所述升压芯片的VSS引脚接地；所述旁路电容的正极接于所述输入电压源与所述芯片电阻之间，其负极接地；所述升压芯片的OVP引脚通过所述过压保护电阻接于输出电容的正极；所述LED输出负载的阳极接于所述功率开关管的负极；所述输出电容的负极、所述LED输出负载的阴极、所述功率开关管的源极和所述升压芯片的CS引脚均通过所述取样电阻接地。2.如权利要求1所述的拓扑恒流控制装置，其特征在于当系统开始工作时，计算输出电流的公式为：IOUT＝IIN*(1-D)＝IL1*(1-D)其中IIN:输入电流；D:系统开关占空比；IL1:电感电流。3.如权利要求2所述的拓扑恒流控制装置，其特征在于当系统工作稳定后，计算输出电流的公式为：其中VCS:取样电压；RCS:取样电阻；VREF:芯片内部基准参考电压。4.一种拓扑恒流控制装置，该装置包括有升降压拓扑恒流控制系统，所述升降压拓扑恒流控制系统包括有升降压拓扑恒流控制部分和基础部分；所述基础部分包括有电感、续流二极管、旁路电容、输出电容、LED输出负载、取样电阻、芯片电容和功率开关管；其特征在于，所述升降压拓扑恒流控制部分包括有升降压芯片；所述升降压芯片包括有VDD、VIN、CSN、...

【专利技术属性】
技术研发人员：李剑，黄朝刚，
申请(专利权)人：泉芯电子技术深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44