恒流开关电源系统及其控制电路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电路和控制方法，其中，该恒流开关电源系统包括电感和功率开关，该控制电路被配置为：基于用于控制功率开关的导通与关断的脉宽调制信号和表征流过电感的电感电流的电流检测信号，生成与电流检测信号相关联的电流采样信号；以及基于电流采样信号、表征电感的退磁情况的退磁检测信号、以及参考电压，生成脉宽调制信号，其中，电流采样信号在脉宽调制信号处于第一逻辑电平时为电流检测信号本身，并且在脉宽调制信号处于第二逻辑电平时为对电流检测信号进行采样生成的采样信号。采样生成的采样信号。采样生成的采样信号。

【技术实现步骤摘要】
恒流开关电源系统及其控制电路和控制方法


[0001]本专利技术涉及电路领域，更具体地涉及一种恒流开关电源系统及其控制电路和控制方法。

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电路，其中，该恒流开关电源系统包括电感和功率开关，该控制电路被配置为：基于用于控制功率开关的导通与关断的脉宽调制信号和表征流过电感的电感电流的电流检测信号，生成与电流检测信号相关联的电流采样信号；以及基于电流采样信号、表征电感的退磁情况的退磁检测信号、以及参考电压，生成脉宽调制信号，其中，电流采样信号在脉宽调制信号处于第一逻辑电平时为电流检测信号本身，并且在脉宽调制信号处于第二逻辑电平时为对电流检测信号进行采样生成的采样信号。
[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，该恒流开关电源系统包括电感和功率开关，该控制方法包括：基于用于控制功率开关的导通与关断的脉宽调制信号和表征流过电感的电感电流的电流检测信号，生成与电流检测信号相关联的电流采样信号；以及基于电流采样信号、表征电感的退磁情况的退磁检测信号、以及参考电压，生成脉宽调制信号，其中，电流采样信号在脉宽调制信号处于第一逻辑电平时为电流检测信号本身，并且在脉宽调制信号处于第二逻辑电平时为对电流检测信号进行采样生成的采样信号。
[0005]根据本专利技术实施例的恒流开关电源系统，包括上述控制电路。
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的多个信号的时序图。
[0009]图3示出了图1所示的恒流控制单元的示例电路实现的电路图。
[0010]图4示出了与图3所示的采样控制单元相关的多个信号的时序图。
[0011]图5示出了图1所示的恒流控制单元的另一示例电路实现的电路图。
[0012]图6示出了与图5所示的采样控制单元相关的多个信号的时序图。
[0013]图7示出了图5所示的误差放大器的示例电路实现的电路图。
具体实施方式
[0014]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。
[0015]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、和体积小等优点，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。
[0016]图1示出了根据本专利技术实施例的用于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U100，其中：系统母线电压VIN经由控制芯片U100的HV引脚为控制芯片U100供电；控制芯片U100基于表征流过电感L1的电感电流IL(图中未示出)的电流检测信号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。
[0017]如图1所示，控制芯片U100包括低压降稳压器(LDO)模块102、退磁检测模块104、恒流控制模块106、以及驱动器模块108，其中：低压降稳压器模块102基于系统母线电压VIN为控制芯片U100的内部电路供电；退磁检测模块104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106(应该理解的是，退磁检测模块104检测电感L1的退磁情况的方式不限于此，退磁检测模块104也可以基于经由芯片引脚从外部接收的退磁检测相关信号来生成退磁检测信号Dem)；恒流控制模块106基于参考电压Vref、退磁检测信号Dem、以及电流检测信号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108；驱动器模块108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。
[0018]在图1所示的恒流开关电源系统100中，功率开关Q1在脉宽调制信号PWM为逻辑高电平时处于导通状态，并且在脉宽调制信号PWM为逻辑低电平时处于关断状态；参考电压Vref用于控制恒流开关电源系统100的系统输出电流Iout的大小；退磁检测信号Dem用于系统恒流控制，同时用于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；电流检测信号CS用于实现恒流开关电源系统100的闭环恒流控制。
[0019]这里，系统输出电流Iout的设计值可以由以下等式1表示：
[0020][0021]在图1所示的恒流开关电源系统100中，主要利用流过电感L1的电感电流IL在功率开关Q1的一个开关周期中呈现近似三角形的波形特征来实现恒流控制。但是，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，所以在传统的恒流控制方案中，通过获取电流检测信号CS在功率开关Q1从导通状态变为关断状态之前的峰值电压CS_peak和电感L1的退磁时间并基于它们二者进行三角形面积运算来实现恒流控制。
[0022]图2示出了图1所示的恒流开关电源系统100中的多个信号的时序图。如图2所示，流过电感L1的电感电流IL在功率开关Q1的一个开关周期(即，栅极驱动信号Gate为逻辑高电平的持续时间Ton+栅极驱动信号Gate为逻辑低电平的持续时间Toff)中呈现近似三角形的波形特征；并且在功率开关Q1处于关断状态期间(即，栅极驱动信号Gate为逻辑低电平的持续时间Toff内)，电流检测信号CS为0V。
[0023]由于系统母线电压VIN并非理想的直流电压而是存在工频波动，流过电感L1的电感电流IL在功率开关Q1处于导通状态的持续时间Ton内并不是理想地线性增加。具体地，在功率开关Q1处于导通状态时流过电感L1的电感本文档来自技高网...

【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电路，其中，所述恒流开关电源系统包括电感和功率开关，所述控制电路被配置为：基于用于控制所述功率开关的导通与关断的脉宽调制信号和表征流过所述电感的电感电流的电流检测信号，生成与所述电流检测信号相关联的电流采样信号；以及基于所述电流采样信号、表征所述电感的退磁情况的退磁检测信号、以及参考电压，生成所述脉宽调制信号，其中所述电流采样信号在所述脉宽调制信号处于第一逻辑电平时为所述电流检测信号本身，并且在所述脉宽调制信号处于第二逻辑电平时为对所述电流检测信号进行采样生成的采样信号。2.根据权利要求1所述的控制电路，进一步被配置为：在所述脉宽调制信号处于所述第二逻辑电平时，通过对所述电流检测信号的峰值电压进行采样生成所述电流采样信号。3.根据权利要求1所述的控制电路，进一步被配置为：在所述脉宽调制信号处于所述第二逻辑电平时，通过对所述电流检测信号的峰值电压进行采样并对采样结果进行“除以2”的运算生成所述电流采样信号。4.根据权利要求1所述的控制电路，进一步被配置为：基于所述电流采样信号和所述参考电压，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。5.根据权利要求4所述的控制电路，进一步被配置为：基于所述电流采样信号和所述参考电压，生成误差补偿信号；基于所述脉宽调制信号或所述电流检测信号，生成斜坡信号；以及基于所述误差补偿信号和所述斜坡信号，生成所述关断控制信号。6.根据权利要求5所述的控制电路，进一步被配置为：通过对所述电流采样信号和所述参考电压进行误差放大，生成所述误差补偿信号。7.根据权利要求5所述的控制电路，进一步被配置为：通过对所述电流采样信号进行“除以2”的运算并对运算结果和所述参考电压进行误差放大，生成所述误差补偿信号。8.根据权利要求5所述的控制电路，进一步被配置为：通过对所述误差补偿信号和所述斜坡信号进行比较，生成所述关断控制信号。9.根据权利要求1所述的控制电路，进一步被配置为：利用所述退磁检测信号作为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。10.一种用于恒流开关电源系统的控制方法，其中，所述恒流开关电源系统包括电感和功率开关，所述控制方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱力强，周俊，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：