一种ＬＥＤ驱动系统轻负载频率扩展方法技术方案

本发明专利技术涉及一种ＬＥＤ驱动系统轻负载频率扩展方法，首先将主比较器的反馈电压Ｖｃｓ依次经时钟信号为低电平采样和时钟信号高电平保持后得到动态量Ｖｃｓ＿ｈｏｌｄ，得到动态量Ｖｃｓ＿ｈｏｌｄ与主比较器的反馈电压Ｖｒｅｆ２的差值。然后将差值经跨导放大器的跨导ｇｍ转换成动态电流信号，然后再经过Ｍ１和Ｍ２的镜相得到下拉电流，从而可动态扩展振荡器的震荡周期，实现轻负载条件下的恒流控制。本方法改善了在小输出功率条件下的系统恒流控制，延长ＬＥＤ的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种轻负载条件下LED驱动系统中频率扩展方法，属于LED驱动及电 源转换系统控制领域。
技术介绍
现有的LED驱动系统控制方法如图1所示，通过反馈电压Vcs和Vref 2比较得出比 较输出信号Vout，再通过RS触发器的控制。在clock信号产生上升沿和Vout高则drive 为高打开M2，Vcs电压上升，Vcs上升过于Vref2时Vout为低，则drive为低关断M2，打开 时间为Ton，关断时间为Toff，<formula>formula see original document page 3</formula>这种方法是在固定Ts时间周期内调节导通时间和关断时间，如图2所示。主比较 器在有限的功耗情况下反馈电压Vcs高于Vref2时不能及时使Vout为低，有一定的物理延 时响应Tdl，同时RS触发器到输出drive也有物理延时Td2 ；系统控制环路延时<formula>formula see original document page 3</formula>D为系统理论理想工作时的占空比<formula>formula see original document page 3</formula>D为理想控制时的占空比，系统在低电压输出即轻负载状况下这种现象比较突出； 在系统延时Td时间内出现了 Vcs > Vref2，这个误差<formula>formula see original document page 3</formula&gt;产生<formula>formula see original document page 3</formula> 导致系统不能很好的实现理想恒流控制，减少LED使用寿命，这种现象如果严重 就会导致LED烧坏，产生系统安全问题，在电源转换系统里同时也会浪费系统实际转换效率。
技术实现思路
本专利技术目的在于克服上述现有技术之不足而提供一种LED驱动系统轻负载频率 扩展方法，通过对下拉电流的控制，动态扩展振荡器的震荡周期，实现轻负载条件下的恒流控制，提高系统安全和转换效率。实现本专利技术目的采用的技术方案是一种LED驱动系统轻负载频率扩展方法，包 括以下步骤(1)将主比较器的反馈电压Vcs依次经时钟信号为低电平采样和时钟信号高电 平保持后得到动态量VCS_hold，动态量VCS_hold与主比较器的反馈电压Vref2的差值为 Verror2 = Vcs_hold-Vref2 ；(2)将上述步骤中的差值经跨导放大器的跨导gm转换成动态电流信号，然后再经 Cl * Vrefl过Ml和M2的镜相得到下拉电流12 = Verrorf^gm，根据式(1)得到D2= / ’从而Il — 72可动态扩展振荡器的震荡周期，实现轻负载条件下的恒流控制，由式(3)可知Derror随Ts2 的动态增加而动态减小，由式(4)、(5)、(6)、(7)、(8)和(9)可知，这种专利技术显著改善了在 轻负载情况下的恒流效果，提高了系统安全及转换效率。本专利技术方法简单，只需将反馈电压Vcs经过相应的采样电路、保持电路和跨导放 大器即可实现轻负载即小输出功率条件下的系统恒流控制，提高了系统安全，避免了 LED 被烧坏的可能，延长LED的使用寿命。附图说明图1为传统的LED驱动控制方法所用电路示意图。图2为传统的LED驱动控制方法输出波形图。图3为本专利技术方法的驱动控制电路示意图。图4为本专利技术方法波形输出图。具体实施例方式一种LED驱动系统轻负载频率扩展方法，包括以下步骤(1)将主比较器的反馈电压Vcs依次经时钟信号为低电平采样和时钟信号高电平 保持后得到动态量VCS_hold，如图3所示。动态量VCS_hold与主比较器的反馈电压Vref2 的差值为 Verror2 = Vcs_hold-Vref20(2)将上述步骤中的差值经跨导放大器的跨导gm转换成动态电流信号，然后再经Cl * Vrefl过Ml和M2的镜相得到下拉电流12 = Verrorf^gm，根据式(1)得到乃2=。 J，从而Ii — J 2可动态扩展振荡器的震荡周期，实现轻负载条件下的恒流控制。所用LED驱动的震荡频率在1MHz，即Ts = IOOOnS ；系统输入电压40V ；LED的正偏 电压3. 2V，正偏电流360mA，即系统负载为1. 152ffatt ；系统工作的理想占空比D是8% ；系 统控制环路的Td = 60nS。按传统方法控制由公式(3)、⑷、(5)、(6)、(7)、⑶和(9)可以得到Ierror高达 240mA。系统恒流出现明显偏差。按本专利技术系统轻负载频率扩展控制方法，当Verror出现后，通过采样电路(1)、保 持电路(2)、在和Vref2产生Verrorf，由跨导放大器(3)转换成电流再经过镜像电路(4) 得到下拉电流(5)可以得到Ts2为4000nS,由公式(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)和(9)可 以得到Ierror仅仅为60mA，如图4所示。在轻负载的条件下Ts2动态变长，系统频率Fsw=^-相应变小。对驱动外置功率管上的寄生电容损耗<formula>formula see original document page 5</formula>及布线的寄生电感的功率损耗<formula>formula see original document page 5</formula>所以系统Pacloss = Pacloss_c+PaclossJ相应的减少。系统负载为1. 152瓦，功率管的寄生电容InF，电感lnH，VCC为18V， Idriver为50mA，采用轻负载频率扩展技术频率Fsw由1MHz降到0. 25MHz，没有频率扩展前 的系统交流损耗为0. 16200125瓦，约0. 162瓦，占系统功耗的14% ；采用本专利技术方法后为 0. 0405003125瓦，约0. 0405瓦，占系统功耗的3. 5% ；效率提升了 10. 5%0权利要求一种LED驱动系统轻负载频率扩展方法，其特征在于包括以下步骤(1)将主比较器的反馈电压Vcs依次经时钟信号为低电平采样和时钟信号高电平保持后得到动态量Vcs_hold，并得到动态量Vcs_hold与主比较器的反馈电压Vref2的差值；(2)将上述步骤(1)中的差值经跨导放大器的跨导gm转换成动态电流信号，然后再经过M1和M2的镜相得到下拉电流I2＝Verror2*gm，即得到动态扩展振荡器的震荡周期，得到相应扩展变化的系统频率，实现恒流控制。全文摘要本专利技术涉及一种LED驱动系统轻负载频率扩展方法，首先将主比较器的反馈电压Vcs依次经时钟信号为低电平采样和时钟信号高电平保持后得到动态量Vcs_hold，得到动态量Vcs_hold与主比较器的反馈电压Vref2的差值。然后将差值经跨导放大器的跨导gm转换成动态电流信号，然后再经过M1和M2的镜相得到下拉电流，从而可动态扩展振荡器的震荡周期，实现轻负载条件下的恒流控制。本方法改善了在小输出功率条件下的系统恒流控制，延长LED的使用寿本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＬＥＤ驱动系统轻负载频率扩展方法，其特征在于包括以下步骤：（１）将主比较器的反馈电压Ｖｃｓ依次经时钟信号为低电平采样和时钟信号高电平保持后得到动态量Ｖｃｓ＿ｈｏｌｄ，并得到动态量Ｖｃｓ＿ｈｏｌｄ与主比较器的反馈电压Ｖｒｅｆ２的差值；（２）将上述步骤（１）中的差值经跨导放大器的跨导ｇｍ转换成动态电流信号，然后再经过Ｍ１和Ｍ２的镜相得到下拉电流Ｉ２＝Ｖｅｒｒｏｒ２＊ｇｍ，即得到动态扩展振荡器的震荡周期，得到相应扩展变化的系统频率，实现恒流控制。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谭秀和，
申请(专利权)人：重庆美硅微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：85[中国|重庆]