恒流开关电源系统及其控制芯片和控制方法技术方案

提供了一种恒流开关电源系统及其控制芯片和控制方法，该恒流开关电源系统包括电感和功率开关，该控制芯片被配置为：基于表征电感的退磁情况的退磁检测信号、用于控制功率开关的导通与关断的脉宽调制信号、以及调节参考电压，生成恒流控制参考电压；基于恒流控制参考电压和表征流过电感的电感电流的电流反馈信号，生成用于控制功率开关从导通状态变为关断状态的关断控制信号；基于退磁检测信号，生成用于控制功率开关从关断状态变为导通状态的导通控制信号；以及基于关断控制信号和导通控制信号，生成脉宽调制信号。生成脉宽调制信号。生成脉宽调制信号。

【技术实现步骤摘要】
恒流开关电源系统及其控制芯片和控制方法


[0001]本专利技术涉及集成电路领域，更具体地涉及一种恒流开关电源系统及其控制芯片和控制方法。

技术介绍

[0002]开关电源又称交换式电源、开关变换器，是电源供应器的一种。开关电源的功能是通过不同形式的架构(例如，反激(fly
‑
back)架构、降压(BUCK)架构、或升压(BOOST)架构等)将一个位准的电压转换为用户端所需要的电压或电流。

技术实现思路

[0003]根据本专利技术实施例的用于恒流开关电源系统的控制芯片，其中，该恒流开关电源系统包括电感和功率开关，该控制芯片被配置为：基于表征电感的退磁情况的退磁检测信号、用于控制功率开关的导通与关断的脉宽调制信号、以及调节参考电压，生成恒流控制参考电压；基于恒流控制参考电压和表征流过电感的电感电流的电流反馈信号，生成用于控制功率开关从导通状态变为关断状态的关断控制信号；基于退磁检测信号，生成用于控制功率开关从关断状态变为导通状态的导通控制信号；以及基于关断控制信号和导通控制信号，生成脉宽调制信号。
[0004]根据本专利技术实施例的用于恒流开关电源系统的控制方法，其中，该开关电源系统包括电感和功率开关，该控制方法包括：基于表征电感的退磁情况的退磁检测信号、用于控制功率开关的导通与关断的脉宽调制信号、以及调节参考电压，生成恒流控制参考电压；基于恒流控制参考电压和表征流过电感的电感电流的电流反馈信号，生成用于控制功率开关从导通状态变为关断状态的关断控制信号；基于退磁检测信号，生成用于控制功率开关从关断状态变为导通状态的导通控制信号；以及基于关断控制信号和导通控制信号，生成脉宽调制信号。
[0005]根据本专利技术实施例的恒流开关电源系统，包括上述控制芯片。
附图说明
[0006]从下面结合附图对本专利技术的具体实施方式的描述中可以更好地理解本专利技术，其中：
[0007]图1示出了根据本专利技术实施例的用于可调光LED照明的恒流开关电源系统的示例电路图。
[0008]图2示出了图1所示的恒流开关电源系统中的多个信号的工作波形图。
[0009]图3示出了图1所示的恒流开关电源系统中的多个信号的工作波形图。
[0010]图4示出了图1所示的恒流控制模块的示例电路图。
[0011]图5是图4所示的参考电压产生单元的示例电路图。
[0012]图6示出了根据本专利技术实施例的用于非调光LED照明的恒流开关电源系统的示例
电路图。
具体实施方式
[0013]下面将详细描述本专利技术的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本专利技术的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本专利技术可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本专利技术的示例来提供对本专利技术的更好的理解。本专利技术决不限于下面所提出的任何具体配置和算法，而是在不脱离本专利技术的精神的前提下覆盖了元素、部件和算法的任何修改、替换和改进。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以便避免对本专利技术造成不必要的模糊。
[0014]近年来，发光二极管(LED)由于相对于传统白炽灯、卤素灯、或荧光灯等照明产品具有寿命长、成本低、和体积小等特点，被广泛应用在社会生产生活的各个方面，LED自身的亮度主要受流过LED的电流控制，因此高精度的恒流控制是设计用于LED照明的恒流开关电源系统的关键。
[0015]图1示出了根据本专利技术实施例的用于可调光LED照明的恒流开关电源系统100的示例电路图。如图1所示，恒流开关电源系统100采用BUCK架构，主要包括整流器BD1、输入电容C1、二极管D1、电感L1、输出负载电容C2、功率开关Q1、电流侦测电阻R1、以及控制芯片102，其中：线电压VIN经由控制芯片102的HV引脚为控制芯片102供电；控制芯片102基于用于调节LED的发光亮度的调光控制信号DIM和表征流过电感L1的电感电流IL(图中未示出)的电流反馈信号CS，输出用于驱动功率开关Q1的导通和关断的栅极驱动信号Gate。
[0016]如图1所示，控制芯片102包括低压降稳压器(LDO)模块1022、调光控制模块1024、退磁检测模块1026、恒流控制模块1028、以及驱动器模块1030，其中：低压降稳压器模块1022基于线电压VIN为控制芯片102的内部电路供电；调光控制模块1024基于调光控制信号DIM和预定参考电压Vref，生成调节参考电压Vdim并将调节参考电压Vdim输出到恒流控制模块1028；退磁检测模块1026基于栅极驱动信号Gate，生成表征电感L1的退磁情况的退磁检测信号Dem并将退磁检测信号Dem输出到恒流控制模块1028(应该理解的是，退磁检测模块1026检测电感L1的退磁情况的方式不限于此，退磁检测模块1026也可以基于经由芯片引脚从外部接收退磁检测相关信号来生成退磁检测信号Dem)；恒流控制模块1028基于调节参考电压Vdim、退磁检测信号Dem、以及电流反馈信号CS，生成用于控制功率开关Q1的导通与关断的脉宽调制信号PWM并将脉宽调制信号PWM输出到驱动器模块1030；驱动器模块1030基于脉宽调制信号PWM，生成栅极驱动信号Gate并将栅极驱动信号Gate输出到功率开关Q1的栅极。这里，调光控制信号DIM可以是直流电压信号也可以是脉宽调制脉冲信号；退磁检测信号Dem参与系统恒流控制，同时控制恒流开关电源系统100工作在断续导通模式(DCM)或准谐振(QR)模式；电流反馈信号CS用于实现恒流开关电源系统100的闭环恒流控制。
[0017]在图1所示的恒流开关电源系统100中，由于采用了共地的BUCK架构，电流侦测电阻R1在功率开关Q1处于关断状态期间无法检测流过电感L1的电感电流IL。图2示出了图1所示的恒流开关电源系统100中的多个信号的工作波形图，其中，Gate表示用于驱动功率开关Q1的导通和关断的栅极驱动信号，IL表示流过电感L1的电感电流，CS表示表征流过电感L1的电感电流IL的电流反馈信号(即，电流侦测电阻R1上的电压)。如图2所示，在功率开关Q1
处于关断状态期间，电流反馈信号CS为0V。
[0018]在图1所示的恒流开关电源系统100中，恒流控制模块1028可以基于功率开关Q1从导通状态变为关断状态之前的电流反馈信号CS的峰值电压和电感L1的退磁时间进行运算来实现系统恒流控制，但是控制芯片102的实际电路在电流反馈信号CS的峰值电压采样和信号运算处理过程中都会产生一定量的误差，特别是采用调节参考电压Vdim进行模拟方式调光时，用于实现LED低亮度照明的电流反馈信号CS的峰值电压较低，容易受控制芯片102的内部电路的输入失调电压影响，导致恒流控制误差进一步变大，进一步影响恒流精度。
[0019]图3示出了图1所示的恒流开关电源系统100中的多个信号的工作波形图，其中，Gate表示用于驱动功率开关Q1的导通和关断的栅极驱动信号，Dem表示表征电感L1的退磁情本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于恒流开关电源系统的控制芯片，其中，所述恒流开关电源系统包括电感和功率开关，所述控制芯片被配置为：基于表征所述电感的退磁情况的退磁检测信号、用于控制所述功率开关的导通与关断的脉宽调制信号、以及调节参考电压，生成恒流控制参考电压；基于所述恒流控制参考电压和表征流过所述电感的电感电流的电流反馈信号，生成用于控制所述功率开关从导通状态变为关断状态的关断控制信号；基于所述退磁检测信号，生成用于控制所述功率开关从关断状态变为导通状态的导通控制信号；以及基于所述关断控制信号和所述导通控制信号，生成所述脉宽调制信号。2.根据权利要求1所述的控制芯片，其中，所述控制芯片进一步被配置为：通过对所述恒流控制参考电压与所述电流反馈信号进行误差放大，生成误差表征信号；通过在所述功率开关的一个完整开关周期内对所述误差表征信号进行积分，生成补偿控制信号；通过将所述补偿控制信号与所述电流反馈信号进行比较，生成所述关断控制信号。3.根据权利要求2所述的控制芯片，其中，所述控制芯片进一步被配置为：在将所述补偿控制信号与所述电流反馈信号进行比较之前，对所述补偿控制信号进行电平移位。4.根据权利要求1所述的控制芯片，其中，所述恒流控制参考电压与所述调节参考电压成比例。5.根据权利要求4所述的控制芯片，其中，所述恒流控制参考电压与所述调节参考电压之间的比值等于所述功率开关处于导通状态的持续时间与以下时间和之间的比值，所述时间和是所述功率开关处于导通状态的持续时间和所述电感处于退磁状态的持续时间之和。6.根据权利要求1所述的控制芯片，其中，所述控制芯片进一步被配置为：通过利用所述脉宽调制信号和所述退磁检测信号对所述调节参考电压进行斩波处理，生成经斩波参考电压；通过对所述经斩波参考电压进行低通滤波，生成所述恒流控制参考电压。7.根据权利要求1所述的控制芯片，其中，所述控制芯片进一步被配置为：基于用于调节发光二极管的发光亮度的调光控制信号和预定参考电压，生成所述调节参考电压。8.根据权利要求1所述的控制芯片，其中，所述调节参考电压是预定参考电压。9.一种用于恒流开关电源系统的控制方法，其中，所述恒流开关电源...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱力强，方烈义，
申请(专利权)人：昂宝电子上海有限公司，
类型：发明
国别省市：