一种开关降压型LED恒流控制器、控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术提供一种开关降压型LED恒流控制器、控制系统及控制方法，所述控制器包括：电流控制模块、时钟振荡模块、PWM逻辑控制模块、输出前级驱动模块、电源检测模块、占空比比较模块及过流保护模块；通过电流控制模块的设计，利用积分、斜波补偿及斜波电压比较得到导通信号，并对导通信号和具有固定频率的时钟信号进行逻辑处理得到逻辑控制信号，以此控制功率开关管的导通和关断，使输出平均电流与设定电流一致，从而实现恒流控制；还通过电源检测模块、占空比比较模块及过流保护模块及设计，实现对系统短路的检测及保护，解决了控制器无法检测系统短路及输出纹波较大、输出平均电流与设定电流存在一定偏差的问题。电流存在一定偏差的问题。电流存在一定偏差的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种开关降压型LED恒流控制器、控制系统及控制方法


[0001]本专利技术涉及LED照明领域，特别是涉及一种开关降压型LED恒流控制器、控制系统及控制方法。

技术介绍

[0002]开关降压型LED控制器常采取峰值电流检测的控制方式，输出纹波较大，输出平均电流与设定电流存在一定偏差。而且，保护电路比较单一，只有针对输出发生大电流时的过流保护，即当输出电流大于过流保护基准时，系统迅速关断整个电路，进入短路打嗝模式；但当LED灯串的正负级发生短路时，即发生系统短路时，由于输出短路电流不够大，不足以触发内部的过流比较器翻转，此时控制器仍处于正常的PWM开关周期，无法进入短路打嗝模式。系统短路会造成输入电源不必要的漏电，同时为了维持输出大电流，外围的续流二极管上长时间流过大电流，导致续流二极管的功耗增大，造成局部温升过高和器件损耗等问题，使得实际应用的环境温度条件较为苛刻。

技术实现思路

[0003]鉴于以上缺点，本专利技术的目的在于提供一种开关降压型LED恒流控制器、控制系统及控制方法，用以解决开关降压型LED恒流控制器无法检测系统短路的问题及因采用峰值电流检测方式导致输出纹波较大、输出平均电流与设定电流存在一定偏差的问题。
[0004]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恒流控制器，所述开关降压型LED恒流控制器包括：
[0005]电流控制模块，用于对输出电流采样信号和恒流基准信号进行积分处理得到环路参考基准电压，并对所述环路参考基准电压和经过斜波补偿的所述输出电流采样信号进行斜波电压比较得到导通信号；
[0006]时钟振荡模块，用于产生固定频率的时钟信号；
[0007]PWM逻辑控制模块，连接于所述电流控制模块及所述时钟振荡模块的输出端，用于对所述导通信号和所述时钟信号进行逻辑处理得到逻辑控制信号；
[0008]输出前级驱动模块，连接于所述PWM逻辑控制模块的输出端，用于将所述逻辑控制信号转换为栅极驱动信号输出，以控制功率开关管的导通和关断；
[0009]电源检测模块，用于检测输入电源的电压；
[0010]占空比比较模块，连接于所述电源检测模块及所述PWM逻辑控制模块的输出端，用于根据所述电源检测模块的输出产生一占空比信号，并在所述逻辑控制信号的占空比小于所述占空比信号的占空比时产生系统短路故障信号；
[0011]过流保护模块，连接于所述占空比比较模块的输出端，用于在所述输出电流采样信号大于过流保护基准或所述系统短路故障信号有效时产生关断信号；产生所述关断信号后，所述PWM逻辑控制模块接收所述关断信号，并根据所述关断信号产生关断的逻辑控制信号，所述输出前级驱动模块则将关断的逻辑控制信号转换为关断的栅极驱动信号，以控制
所述功率开关管关断。
[0012]可选地，所述电流控制模块包括：
[0013]积分单元，用于对所述输出电流采样信号和所述恒流基准信号进行积分处理得到所述环路参考基准电压；
[0014]斜波补偿单元，用于对所述输出电流采样信号进行斜波补偿得到斜波补偿电压；
[0015]斜波电压比较单元，连接于所述积分单元及所述斜波补偿单元的输出端，用于对所述环路参考基准电压和所述斜波补偿电压进行斜波电压比较得到所述导通信号。
[0016]可选地，所述电流控制模块还包括：消隐单元，连接于所述积分单元和所述斜波补偿单元的输入端或连接于所述斜波补偿单元的输出端；在所述消隐单元连接于所述积分单元和所述斜波补偿单元的输入端时，用于对所述输出电流采样信号进行设定时间的消隐处理；在所述消隐单元连接于所述斜波补偿单元的输出端时，则用于对所述斜波补偿电压进行设定时间的消隐处理。
[0017]可选地，所述积分单元包括：第一电阻、第一电容及运算放大器，所述运算放大器的同相输入端接入所述恒流基准信号，所述运算放大器的反相输入端通过所述第一电阻接入所述输出电流采样信号，所述第一电容连接于所述运算放大器的反相输入端及其输出端之间，所述运算放大器的输出端作为所述积分单元的输出端。
[0018]可选地，所述电源检测模块包括：(n+1)个分压电阻及n个迟滞比较器，(n+1)个分压电阻串联于输入电源和地之间以形成n个电阻分压端，n个迟滞比较器的同相输入端与n个电阻分压端一一对应连接，n个迟滞比较器的反相输入端均接入检测基准电压，n个迟滞比较器的输出端作为所述电源检测模块的输出端；其中，n为大于1的正整数。
[0019]可选地，所述占空比比较模块包括：
[0020]占空比信号产生单元，连接于所述电源检测模块的输出端，用于根据所述电源检测模块的输出对应产生一占空比信号；
[0021]时间比较单元，连接于所述占空比信号产生单元及所述PWM逻辑控制模块的输出端，用于对所述占空比信号和所述逻辑控制信号的占空比进行至少一次的比较，并在所述逻辑控制信号的占空比小于所述占空比信号的占空比时产生系统短路故障信号。
[0022]可选地，所述时间比较单元包括：一个反相器及至少一个DFF触发器，所述反相器的输入端连接于所述PWM逻辑控制模块的输出端，所述反相器的输出端连接于所述DFF触发器的数据输入端，所述DFF触发器的时钟输入端连接于所述占空比信号产生单元的输出端，所述DFF触发器的清零端接入所述关断信号的反相信号，所述DFF触发器的数据输出端作为所述时间比较单元的输出端。
[0023]可选地，在所述DFF触发器的数量大于1个时，第一个DFF触发器的数据输入端连接于所述反相器的输出端，其余DFF触发器的数据输入端均连接于前一DFF触发器的数据输出端，最后一个DFF触发器的数据输出端作为所述时间比较单元的输出端，所有DFF触发器的时钟输入端均连接于所述占空比信号产生单元的输出端，所有DFF触发器的清零端均接入所述关断信号的反相信号。
[0024]可选地，所述过流保护模块包括：过流比较器、或非门及延时单元，所述过流比较器的同相输入端接入所述输出电流采样信号，所述过流比较器的反相输入端接入所述过流保护基准，所述过流比较器的输出端连接于所述或非门的一输入端，所述或非门的另一输
入端连接于所述占空比比较模块的输出端，所述或非门的输出端连接于所述延时单元的输入端，所述延时单元的输出端作为所述过流保护模块的输出端。
[0025]可选地，所述过流保护模块还包括：计数器、与非门及RS触发器，所述计数器的输入端接入时钟信号，所述计数器的清零端连接于所述RS触发器的输出端，所述计数器的输出端连接于所述与非门的一输入端及所述RS触发器的一输入端，所述与非门的另一输入端连接于所述延时单元的输出端，所述与非门的输出端连接于所述RS触发器的另一输入端；此时，所述RS触发器的输出端替代所述延时单元的输出端来作为所述过流保护模块的输出端。
[0026]可选地，所述开关降压型LED恒流控制器还包括：稳压器模块，用于对所述输入电源进行电压变换产生低压电源，为所述开关降压型LED恒流控制器供电。
[0027]本专利技术还本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种开关降压型LED恒流控制器，其特征在于，所述开关降压型LED恒流控制器包括：电流控制模块，用于对输出电流采样信号和恒流基准信号进行积分处理得到环路参考基准电压，并对所述环路参考基准电压和经过斜波补偿的所述输出电流采样信号进行斜波电压比较得到导通信号；时钟振荡模块，用于产生固定频率的时钟信号；PWM逻辑控制模块，连接于所述电流控制模块及所述时钟振荡模块的输出端，用于对所述导通信号和所述时钟信号进行逻辑处理得到逻辑控制信号；输出前级驱动模块，连接于所述PWM逻辑控制模块的输出端，用于将所述逻辑控制信号转换为栅极驱动信号输出，以控制功率开关管的导通和关断；电源检测模块，用于检测输入电源的电压；占空比比较模块，连接于所述电源检测模块及所述PWM逻辑控制模块的输出端，用于根据所述电源检测模块的输出产生一占空比信号，并在所述逻辑控制信号的占空比小于所述占空比信号的占空比时产生系统短路故障信号；过流保护模块，连接于所述占空比比较模块的输出端，用于在所述输出电流采样信号大于过流保护基准或所述系统短路故障信号有效时产生关断信号；产生所述关断信号后，所述PWM逻辑控制模块接收所述关断信号，并根据所述关断信号产生关断的逻辑控制信号，所述输出前级驱动模块则将关断的逻辑控制信号转换为关断的栅极驱动信号，以控制所述功率开关管关断。2.根据权利要求1所述的开关降压型LED恒流控制器，其特征在于，所述电流控制模块包括：积分单元，用于对所述输出电流采样信号和所述恒流基准信号进行积分处理得到所述环路参考基准电压；斜波补偿单元，用于对所述输出电流采样信号进行斜波补偿得到斜波补偿电压；斜波电压比较单元，连接于所述积分单元及所述斜波补偿单元的输出端，用于对所述环路参考基准电压和所述斜波补偿电压进行斜波电压比较得到所述导通信号。3.根据权利要求2所述的开关降压型LED恒流控制器，其特征在于，所述电流控制模块还包括：消隐单元，连接于所述积分单元和所述斜波补偿单元的输入端或连接于所述斜波补偿单元的输出端；在所述消隐单元连接于所述积分单元和所述斜波补偿单元的输入端时，用于对所述输出电流采样信号进行设定时间的消隐处理；在所述消隐单元连接于所述斜波补偿单元的输出端时，则用于对所述斜波补偿电压进行设定时间的消隐处理。4.根据权利要求2所述的开关降压型LED恒流控制器，其特征在于，所述积分单元包括：第一电阻、第一电容及运算放大器，所述运算放大器的同相输入端接入所述恒流基准信号，所述运算放大器的反相输入端通过所述第一电阻接入所述输出电流采样信号，所述第一电容连接于所述运算放大器的反相输入端及其输出端之间，所述运算放大器的输出端作为所述积分单元的输出端。5.根据权利要求1所述的开关降压型LED恒流控制器，其特征在于，所述电源检测模块包括：(n+1)个分压电阻及n个迟滞比较器，(n+1)个分压电阻串联于输入电源和地之间以形成n个电阻分压端，n个迟滞比较器的同相输入端与n个电阻分压端一一对应连接，n个迟滞比较器的反相输入端均接入检测基准电压，n个迟滞比较器的输出端作为所述电源检测模
块的输出端；其中，n为大于1的正整数。6.根据权利要求1所述的开关降压型LED恒流控制器，其特征在于，所述占空比比较模块包括：占空比信号产生单元，连接于所述电源检测模块的输出端，用于根据所述电源检测模块的输出对应产生一占空比信号；时间比较单元，连接于所述占空比信号产生单元及所述PWM逻辑控制模块的输出端，用于对所述占空比信号和所述逻辑控制信号的占空比进行至少一次的比较，并在所述逻辑控制信号的占空比小于所述占空比信号的占空比时产生系统短路故障信号。7.根据权利要求6所述的开关降压型LED恒流控制器，其特征在于，所述时间比较单元包括：一个反相器及至少一个DFF触发器，所述反相器的输入端连接于所述PWM逻辑控制模块的输出端，所述反相器的输出端连接于所述DFF触发器的数据输...

【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：