升降压型恒流源负载驱动装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种升降压型恒流源负载驱动装置，包括控制器集成电路、功率转换级以及一供电电阻，所述功率转换级包括功率开关、电感、续流二极管、电容以及检测电阻。按照本发明专利技术，可以减省外围元件，且控制器集成电路能够采用普通工艺设计生产，有效降低了成本。而且，本发明专利技术通过直接检测输出电压VCC实现开路保护，保护精度大幅提高。

Constant current source load driving device

【技术实现步骤摘要】
升降压型恒流源负载驱动装置
本专利技术涉及恒流源负载驱动装置，具体而言，涉及一种升降压型恒流源负载驱动装置，以及包含所述驱动装置的照明灯具。
技术介绍
目前，发光二极管(LED)照明光源已经得到广泛应用。作为LED光源的主力驱动电源，在市场初期，多款专业的LED恒流开关电源控制器就已出现；随后，逐渐成熟专业的驱动集成电路大大促进了LED照明市场的启动和成长。第一代较为成熟的非隔离LED降压恒流控制器的电路结构，如图1所示。随着中低端市场的出货量迅速上升，市场对LED驱动电源的成本又提出新的要求。目前开始流行的新一代LED降压恒流控制器的电路结构，如图2所示。图1和图2电路结构的主要不同在于，图2电路省掉控制芯片的供电电阻103和供电电容104，控制芯片200的供电直接来自电网电压整流滤波后的高压VIN；其他外围元件和连接关系均与图1相同。图2所示新一代恒流控制器虽然少了外围元件，但是控制芯片本身的设计和生产难度都有较大的提高。比如，控制芯片200内部集成有耐压700V以上、能瞬时提供50mA以上输出电流的JFET(结场效应管)，这一JFET避免不了面积较大。因此，控制芯片200不仅设计和生产技术难度大，成本也会有所上升。此外，图1和图2电路中，所采用的LED开路保护方法一样，都通过电阻105设置最高输出电压来实现开路保护。由于这种开路保护方法不能实现精确的输出电压检测，所实现的开路保护很粗糙，误差相当大(大于+/-25％)。这可以说是两者共同的缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的是，针对现有技术中LED降压恒流控制器所存在的以上问题，提供一种新的恒流源负载驱动方案，既能减省控制器芯片的外围元件，又不增加控制器芯片本身的技术难度和成本，同时在性能上还有所提升。根据本专利技术的第一方面，提供一种升降压型恒流源负载驱动装置，包括控制器集成电路、功率转换级以及一供电电阻，所述功率转换级包括功率开关、电感、续流二极管、电容以及检测电阻，其中，功率开关的漏极与输入电压源VIN连接，源极经所述电感与续流二极管的正极连接；续流二极管的负极连接所述供电电阻与电容一端之间的VCC节点；电容另一端连接至所述控制器集成电路的参考地，为所述集成电路供电，并用作所述恒流源负载的滤波电容；检测电阻连接在所述恒流源负载与所述集成电路的参考地之间，用以产生负载电流的检测信号CS；并且，控制器集成电路基于所述负载电流检测信号CS，确定所述恒流源负载的平均电流，并控制所述功率开关的闭合与断开。根据第二方面，提供一种升降压型恒流源负载驱动装置，包括控制器集成电路、功率转换级以及一供电电阻，所述功率转换级包括功率开关、电感、续流二极管、电容以及检测电阻，其中，功率开关的漏极与输入电压源VIN连接，源极经所述电感与续流二极管的正极连接；续流二极管的负极连接所述供电电阻与电容一端之间的VCC节点；电容另一端连接至所述恒流源负载与检测电阻一端之间的节点，为所述集成电路供电，并用作所述恒流源负载的滤波电容；检测电阻的另一端连接至所述集成电路的参考地，用以产生负载电流的检测信号CS；并且，控制器集成电路基于所述负载电流检测信号CS，确定所述恒流源负载的平均电流，并控制所述功率开关的闭合与断开。在第一、二方面中，优选的是，所述供电电阻连接在输入电压源VIN与VCC节点之间。优选的是，所述控制器集成电路包括恒流电路，所述恒流电路包括：误差放大电路，一输入端接收所述负载电流检测信号CS，另一输入端接收第一参考信号，其输出端产生经放大的误差信号；第一比较器，将所述经放大的误差信号与锯齿波信号进行比较，并产生一脉宽调制信号。优选的是，所述控制器集成电路还包括开路保护电路与驱动器，所述开路保护电路包括：第一、二电阻，串联连接在所述VCC节点与集成电路的参考地之间；第二比较器，一输入端连接第一电阻与第二电阻之间的节点，接收VCC节点电压在第二电阻上的分压信号；另一输入端接收第二参考信号，输出端产生过压保护信号OVP；与电路，一输入端接收所述过压保护信号OVP，另一输入端接收所述恒流电路中第一比较器产生的脉宽调制信号；并且，驱动器，输入端连接所述与电路的输出端，其输出端连接所述功率开关的栅极。优选的是，所述控制器集成电路还包括电源管理电路，用以检测所述VCC节点电压是否在正常范围内，并为所述集成电路内其他电路提供工作电压和电流。优选的是，所述恒流源负载为LED负载。根据第三方面，提供一种照明灯具，包括上述第一、二方面中所述的驱动装置以及LED负载。按照本专利技术创新的升降压型恒流源负载驱动装置，外围元件的种类、数量达到与图2电路一样，控制器芯片(集成电路)却能够采用普通工艺设计生产，其成本可做到比图2电路中控制芯片的成本更低。并且，本专利技术驱动装置通过直接检测输出电压VCC实现开路保护，保护精度大幅提高。在LED照明市场竞争极度激烈的现状下，一分钱的成本优势都可能决定驱动芯片的生存和死亡。所以，只要有成本优势，市场优势就会凸显，生存优势就会更加明显，这正是本专利技术的价值所在。附图说明为更好地理解本专利技术，下文以实施例结合附图对本专利技术作进一步说明。附图中：图1为现有技术中第一代非隔离LED降压恒流控制器的电路结构图；图2为现有技术中新一代LED降压恒流控制器的电路结构图；图3为本专利技术一实施例的升降压型恒流源负载驱动装置的电路结构图；图4为图3中恒流电路370的一种示例；图5为图3中开路保护电路360的一种示例；图6为本专利技术另一实施例的升降压型恒流源负载驱动装置的电路结构图。具体实施方式专利技术人考虑，既要减省外围元件，控制芯片又要做到简单、成本低，只能想办法设计一种新的电路结构。参照图3，图3为本专利技术一实施例的升降压型恒流源负载驱动装置的电路结构图。与图1、图2恒流控制器的拓扑结构不同，该驱动装置不是降压型拓扑；它也不是升压型拓扑，亦不同于一般的升降压型拓扑，而是一种新的变种升降压型拓扑。如图3所示，用以驱动LED负载111的驱动装置包括控制器集成电路300、供电电阻103和功率转换级，功率转换级由功率开关307、电感309、续流二极管308、电容304以及检测电阻306构成。其中，功率开关307的漏极与输入电压源VIN连接，源极经电感309与续流二极管308的正极连接；续流二极管308的负极连接供电电阻103与电容304一端之间的VCC节点；电容304的另一端连接至控制器集成电路300的参考地ICGND，为集成电路300供电，并用作LED负载111的滤波电容；检测电阻306连接在LED负载111与集成电路300的参考地ICGND之间，用以产生负载电流的检测信号CS；并且，基于负载电流检测信号CS，控制器集成电路300确定LED负载111的平均电流，并控制功率开关307的闭合与断开。在功率开关307的闭合阶段，也就是电感309的充电阶段，充电斜率为VIN/L。功率开关307断开后，电感309进入放电阶段，放电斜率为V本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种升降压型恒流源负载驱动装置，包括控制器集成电路、功率转换级以及一供电电阻，所述功率转换级包括功率开关、电感、续流二极管、电容以及检测电阻，其中，/n功率开关，其漏极与输入电压源(VIN)连接，源极经所述电感与续流二极管的正极连接；/n续流二极管，其负极连接所述供电电阻与电容一端之间的VCC节点；/n电容，其另一端连接至所述控制器集成电路的参考地，为所述集成电路供电，并用作所述恒流源负载的滤波电容；/n检测电阻，连接在所述恒流源负载与所述集成电路的参考地之间，用以产生负载电流的检测信号(CS)；并且，/n控制器集成电路，基于所述负载电流检测信号(CS)，确定所述恒流源负载的平均电流，并控制所述功率开关的闭合与断开。/n

【技术特征摘要】
1.一种升降压型恒流源负载驱动装置，包括控制器集成电路、功率转换级以及一供电电阻，所述功率转换级包括功率开关、电感、续流二极管、电容以及检测电阻，其中，
功率开关，其漏极与输入电压源(VIN)连接，源极经所述电感与续流二极管的正极连接；
续流二极管，其负极连接所述供电电阻与电容一端之间的VCC节点；
电容，其另一端连接至所述控制器集成电路的参考地，为所述集成电路供电，并用作所述恒流源负载的滤波电容；
检测电阻，连接在所述恒流源负载与所述集成电路的参考地之间，用以产生负载电流的检测信号(CS)；并且，
控制器集成电路，基于所述负载电流检测信号(CS)，确定所述恒流源负载的平均电流，并控制所述功率开关的闭合与断开。


2.一种升降压型恒流源负载驱动装置，包括控制器集成电路、功率转换级以及一供电电阻，所述功率转换级包括功率开关、电感、续流二极管、电容以及检测电阻，其中，
功率开关，其漏极与输入电压源(VIN)连接，源极经所述电感与续流二极管的正极连接；
续流二极管，其负极连接所述供电电阻与电容一端之间的VCC节点；
电容，其另一端连接至所述恒流源负载与检测电阻一端之间的节点，为所述集成电路供电，并用作所述恒流源负载的滤波电容；
检测电阻，其另一端连接至所述集成电路的参考地，用以产生负载电流的检测信号(CS)；并且，
控制器集成电路，基于所述负载电流检测信号(CS)，确定所述恒流源负载的平均电流，并控制所述功率开关的闭合与断开。


3.如权利要求1或2所述的驱...

【专利技术属性】
技术研发人员：许瑞清，刘立国，
申请(专利权)人：北京模电半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11