开关降压型LED恒流控制电路、系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种开关降压型LED恒流控制电路、系统及方法，包括：将电流检测采样信号与平均基准比较的平均电流比较模块；将电流检测采样信号与峰值基准比较的峰值电流比较模块；产生关断结束信号的自适应时钟产生模块；产生逻辑控制信号的PWM逻辑控制模块；驱动模块。电流检测采样信号上升至平均基准以及超出平均基准的相同时间内导通功率开关管，随后关断功率开关管；若电流检测采样信号大于峰值基准则提前关断功率开关管，同时调整关断参考信号，当预设充电信号大于关断参考信号时，功率开关管重新导通，并开始下一个新的PWM周期。本发明专利技术能实现较小电流纹波和高精度的输出电流，具有较好的线性调整率和负载调整率。好的线性调整率和负载调整率。好的线性调整率和负载调整率。

【技术实现步骤摘要】
开关降压型LED恒流控制电路、系统及方法


[0001]本专利技术涉及LED恒流控制领域，特别是涉及一种开关降压型LED恒流控制电路、系统及方法。

技术介绍

[0002]传统的开关降压型LED控制器采取固定时钟频率的峰值电流检测方式，受电感纹波影响，输出LED发光单元上的电流精度较差；并且当外接电源和负载变化时，需要调整电感值来保证输出电感电流工作在连续导通模式，电感值的选取影响LED电流的精度和纹波。
[0003]传统的LED控制方案中，电源VDD上电以后，电流检测采样信号与基准电压进行比较产生充电结束信号，充电结束信号与时钟信号经PWM逻辑控制产生逻辑控制信号，再经过输出前级驱动产生外部功率器件的栅极驱动信号，控制功率器件的开启和关断从而控制外接LED发光单元上的电流(电流峰值和纹波)。
[0004]连续导通模式的驱动时序如图1所示，电源VDD上电后，内部驱动电路开始工作，内部PWM逻辑控制外部电感周期性充放电，外部LED发光单元上流过相应的电流I_LED。对一个PWM周期进行放大，时序如图2所示：在一个固定PWM周期内(例如可以设定该固定时钟周期为7us)，首先设置栅极驱动信号DRV为逻辑高电平，功率器件导通，电感电流充电，反馈信号CS电平慢慢上升至基准电压VREF，当检测到充电结束信号DISCHARGE为高时，DRV变为逻辑低电平，功率器件截止，电感电流放电。
[0005]连续导通模式下：输出电流I_LED的峰值为：Ipeak＝VREF/R_sense，其中，Ipeak为峰值电流，R_sense为采样电阻的阻值。I_LED的纹波为：Δi＝V
LED
*Toff/L，其中，V
LED
为LED发光单元上的压降，L为电感量，Toff为固定放电时间。由于是降压型LED控制器，固定放电时间Toff由LED发光单元上的压降V
LED
，输入电压Vin和PWM周期T来决定：Toff＝(1-V
LED
/Vin)*T，所以：Δi＝V
LED
*(1-V
LED
/Vin)*T/L，输出电流I_LED的精度受峰值Ipeak和纹波Δi的影响。
[0006]为保证恒定输出电流，需采用合适的电感值来保证环路工作在连续导通模式下，最小电感量的计算公式为：L1>V
LED
*(1-V
LED
/Vin)*T*R_sense/VREF，此时Δi＝Ipeak＝VREF/R_sense，输出工作在临界连续导通模式。为实现更好的电流精度，需保证电感电流的纹波较小，例如设置Δi＝40％*Ipeak，电感量需增大到：L1>2.5*V
LED
*(1-V
LED
/Vin)*T*R_sense/VREF。如果设置的外部电感量较小，就容易进入非连续导通模式，此时I_LED的纹波和精度都会受影响。
[0007]传统的LED控制回路频率固定，为了保证输出电流精度，必须保证控制器工作在连续导通模式。当外接电感较小或是设定的输出I_LED电流较小时，Vin和LED发光单元等负载发生变化时，容易进入非连续导通模式，使得输出电流精度受影响。因此，如何确保LED控制回路不受输入电压及LED发光单元等影响，提高输出电流精度并减小输出纹波，已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。

技术实现思路

[0008]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种开关降压型LED恒流控制电路、系统及方法，用于解决现有技术中LED控制回路输出电流精度低的问题。
[0009]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种开关降压型LED恒流控制电路，所述开关降压型LED恒流控制电路至少包括：
[0010]平均电流比较模块、峰值电流比较模块、自适应时钟产生模块、PWM逻辑控制模块及驱动模块；
[0011]所述平均电流比较模块接收降压型LED电路的电流检测采样信号，用于将所述电流检测采样信号与平均基准进行比较，并得到第一比较结果；
[0012]所述峰值电流比较模块接收所述电流检测采样信号，用于将所述电流检测采样信号与峰值基准进行比较，并得到第二比较结果；所述平均基准小于所述峰值基准；
[0013]所述自适应时钟产生模块接收所述第二比较结果的反相逻辑信号调整关断参考信号电平，并产生对应的关断结束信号；
[0014]所述PWM逻辑控制模块连接所述平均电流比较模块、所述峰值电流比较模块及所述自适应时钟产生模块的输出端，基于所述第一比较结果及所述第二比较结果调整逻辑控制信号的导通时间，基于所述关断结束信号调整所述逻辑控制信号的关断时间，以实现所述降压型LED电路的恒流输出，并减小输出电流纹波；
[0015]所述驱动模块连接于所述PWM逻辑控制模块的输出端，基于所述逻辑控制信号驱动所述降压型LED电路中的功率开关管导通或关断。
[0016]可选地，所述自适应时钟产生模块包括关断参考信号控制单元及关断结束信号产生单元；
[0017]所述关断参考信号控制单元接收所述第二比较结果的反相逻辑信号，当所述电流检测采样信号大于所述峰值基准时产生下拉控制信号；当所述电流检测采样信号小于所述峰值基准时产生上拉控制信号；
[0018]所述关断结束信号产生单元接收所述下拉控制信号及所述上拉控制信号以调整关断参考信号的大小，所述下拉控制信号控制所述关断参考信号放电减小电平，所述上拉控制信号控制所述关断参考信号充电增大电平；同时将预设充电信号与所述关断参考信号进行比较，当所述预设充电信号大于所述关断参考信号时产生所述关断结束信号。
[0019]更可选地，所述关断参考信号控制单元包括第一反相器、第一与非门、第二与非门、第三与非门、第四与非门及第二反相器；
[0020]所述第一与非门的输入端分别连接所述第二比较结果的反相逻辑信号及所述第二与非门的输出端；所述第一反相器的输入端接收所述第二比较结果的反相逻辑信号；所述第二与非门的输入端分别连接所述第一反相器及所述第一与非门的输出端；所述第三与非门的输入端分别连接所述第一与非门的输入端及一脉冲信号，所述第二反相器的输入端连接所述第三与非门的输出端，输出端输出所述下拉控制信号；所述第四与非门的输入端分别连接所述第二与非门的输入端及所述脉冲信号，输出端输出所述上拉控制信号。
[0021]更可选地，所述关断结束信号产生单元包括第一电流源、上拉管、下拉管、第二电流源、第一充电电容、第一开关、第三电流源、第二充电电容及比较器；
[0022]所述第一电流源、所述上拉管、所述下拉管及所述第二电流源依次串联于电源和
地之间，所述上拉管与所述下拉管的连接节点输出所述关断参考信号，所述上拉管的控制端连接所述上拉控制信号，所述下拉管的控制端连接所述下拉控制信号；所述第一充电电容的一端连接所述关断参考信号，另一端接地；所述第一开关的一端连接所述关断参考信号，另一端连接偏置电压后接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种开关降压型LED恒流控制电路，其特征在于，所述开关降压型LED恒流控制电路至少包括：平均电流比较模块、峰值电流比较模块、自适应时钟产生模块、PWM逻辑控制模块及驱动模块；所述平均电流比较模块接收降压型LED电路的电流检测采样信号，用于将所述电流检测采样信号与平均基准进行比较，并得到第一比较结果；所述峰值电流比较模块接收所述电流检测采样信号，用于将所述电流检测采样信号与峰值基准进行比较，并得到第二比较结果；所述平均基准小于所述峰值基准；所述自适应时钟产生模块接收所述第二比较结果的反相逻辑信号调整关断参考信号电平，并产生对应的关断结束信号；所述PWM逻辑控制模块连接所述平均电流比较模块、所述峰值电流比较模块及所述自适应时钟产生模块的输出端，基于所述第一比较结果及所述第二比较结果调整逻辑控制信号的导通时间，基于所述关断结束信号调整所述逻辑控制信号的关断时间，以实现所述降压型LED电路的恒流输出，并减小输出电流纹波；所述驱动模块连接于所述PWM逻辑控制模块的输出端，基于所述逻辑控制信号驱动所述降压型LED电路中的功率开关管导通或关断。2.根据权利要求1所述的开关降压型LED恒流控制电路，其特征在于：所述自适应时钟产生模块包括关断参考信号控制单元及关断结束信号产生单元；所述关断参考信号控制单元接收所述第二比较结果的反相逻辑信号，当所述电流检测采样信号大于所述峰值基准时产生下拉控制信号；当所述电流检测采样信号小于所述峰值基准时产生上拉控制信号；所述关断结束信号产生单元接收所述下拉控制信号及所述上拉控制信号以调整关断参考信号的大小，所述下拉控制信号控制所述关断参考信号放电减小电平，所述上拉控制信号控制所述关断参考信号充电增大电平；同时将预设充电信号与所述关断参考信号进行比较，当所述预设充电信号大于所述关断参考信号时产生所述关断结束信号。3.根据权利要求2所述的开关降压型LED恒流控制电路，其特征在于：所述关断参考信号控制单元包括第一反相器、第一与非门、第二与非门、第三与非门、第四与非门及第二反相器；所述第一与非门的输入端分别连接所述第二比较结果的反相逻辑信号及所述第二与非门的输出端；所述第一反相器的输入端接收所述第二比较结果的反相逻辑信号；所述第二与非门的输入端分别连接所述第一反相器及所述第一与非门的输出端；所述第三与非门的输入端分别连接所述第一与非门的输入端及一脉冲信号，所述第二反相器的输入端连接所述第三与非门的输出端，输出端输出所述下拉控制信号；所述第四与非门的输入端分别连接所述第二与非门的输入端及所述脉冲信号，输出端输出所述上拉控制信号。4.根据权利要求2所述的开关降压型LED恒流控制电路，其特征在于：所述关断结束信号产生单元包括第一电流源、上拉管、下拉管、第二电流源、第一充电电容、第一开关、第三电流源、第二充电电容及比较器；所述第一电流源、所述上拉管、所述下拉管及所述第二电流源依次串联于电源和地之间，所述上拉管与所述下拉管的连接节点输出所述关断参考信号，所述上拉管的控制端连
接所述上拉控制信号，所述下拉管的控制端连接所述下拉控制信号；所述第一充电电容的一端连接所述关断参考信号，另一端接地；所述第一开关的一端连接所述关断参考信号，另一端连接偏置电压后接地；所述第三电流源的一端连接电源，另一端连接所述第二充电电容；所述第二充电电容的另一端接地；所述第三电流源与所述第二充电电容的连接节点输出所述预设充电信号；所述比较器的输入端分别连接所述关断参考信号及所述预设充电信号，输出所述关断结束信号。5.根据权利要求1～4任意一项所述的开关降压型LED恒流控制电路，其特征在于：所述PWM逻辑控制模块包括导通信号产生单元及逻辑控制信号产生单元；所述导通信号产生单元接收所述第一比较结果及所述第二比较结果，在所述电流检测采样信号上升至所述平均基准的第一时间以及所述电流检测采样信号超出所述平均基准的第一时间内输出有效的导通信号，若所述电流检测采样信号大于所述峰值基准，则所述导通信号直接失效；所述逻辑控制信号产生单元连接所述导通信号产生单元及所述自适应时钟产生模块的输出端，基于所述导通信号及...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢飞，尤勇，卢圣晟，李国成，
申请(专利权)人：华润微集成电路无锡有限公司，
类型：发明
国别省市：