一種基于無輔助繞組結(jié)構(gòu)的反激式led恒流驅(qū)動(dòng)器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于無輔助繞組結(jié)構(gòu)的反激式LED恒流驅(qū)動(dòng)器，該LED恒流驅(qū)動(dòng)器通過采樣開關(guān)MOS管柵極信號(hào)來實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器原邊繞組消磁時(shí)間的檢測(cè)，通過對(duì)原邊電流采樣電阻上的電壓采樣來實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器原邊繞組電流峰值的檢測(cè)，之后由恒流控制邏輯通過定時(shí)確定開關(guān)電路的開關(guān)周期，實(shí)現(xiàn)恒流控制。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明節(jié)省了變壓器輔助繞組和分壓電阻，同時(shí)，可以將恒流控制電路及開關(guān)管集成到一片芯片上，提高了整體的抗干擾能力，降低了外圍電路的復(fù)雜程度，縮小了系統(tǒng)的體積，節(jié)省了整個(gè)驅(qū)動(dòng)器的成本。
【專利說明】一種基于無輔助繞組結(jié)構(gòu)的反激式LED恒流驅(qū)動(dòng)器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于LED驅(qū)動(dòng)控制【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于無輔助繞組結(jié)構(gòu)的反激式LED恒流驅(qū)動(dòng)器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，LED恒流驅(qū)動(dòng)器多采用反激式電路結(jié)構(gòu)，利用原邊反饋控制技術(shù)，即通過對(duì)變壓器原邊信號(hào)的檢測(cè)實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電流的控制。圖1是傳統(tǒng)的反激LED驅(qū)動(dòng)器的電路圖，交流電經(jīng)過二極管整流橋整流濾波后由第一電容Cl濾波，產(chǎn)生直流電壓。變壓器有三個(gè)繞組，分別為原邊繞組，副邊繞組和輔助繞組。原邊繞組接于前述直流電源與功率開關(guān)管Ml漏極之間，副邊繞組接于電路輸出側(cè)續(xù)流二極管陽極與輸出參考地之間。輔助繞組接于電阻分壓網(wǎng)絡(luò)分壓電阻Rfl —端和原邊電路參考地之間，分壓網(wǎng)絡(luò)分壓結(jié)果送入恒流控制單元中的消磁時(shí)間檢測(cè)電路。恒流控制單元包含三個(gè)部分:消磁時(shí)間檢測(cè)電路，峰值電流檢測(cè)電路和恒流邏輯控制電路。
[0003]傳統(tǒng)原邊反饋反激式LED恒流驅(qū)動(dòng)器正常工作時(shí)，峰值電流檢測(cè)電路檢測(cè)流經(jīng)變壓器原邊繞組的峰值電流Ip，pk，消磁時(shí)間檢測(cè)電路檢測(cè)電路的消磁時(shí)間TDEM，恒流邏輯控制電路根據(jù)前述檢測(cè)到的原邊繞組電流值和消磁時(shí)間計(jì)算高壓MOS管的開關(guān)周期T。依據(jù)變壓器特性，原邊繞組的峰值電流Ip，pk與副邊繞組的峰值電流Is，pk的關(guān)系:Is，pk = NIp；pk ;根據(jù)輸出端的安秒平衡原理，可以得到輸出電流I。與變壓器副邊繞組峰值電流的關(guān)系:10 =
0.5 (TDEM/T) Is，pk。從而，得到輸出電流的控制表達(dá)式:1。= 0.5N(Tdem/T) Ip，pk。只要控制(Tdem/T) Ip,pk為定值，則可以得到恒定的輸出電流。其中，消磁時(shí)間Tdem和原邊峰值電流Ip，pk通過對(duì)應(yīng)檢測(cè)電路測(cè)量得到，周期T通過恒流控制邏輯計(jì)算得到，從而保證輸出電流恒定。
[0004]但現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)如圖1所示的反激LED驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)存在一些缺點(diǎn)。為了獲得消磁時(shí)間Tdem，需要在變壓器中添加輔助繞組，通過輔助繞組感應(yīng)電路工作狀態(tài)，并且在系統(tǒng)中添加分壓電阻Rfl和Rf2，實(shí)現(xiàn)電壓分壓以適應(yīng)集成電路內(nèi)部的耐壓要求。由于輔助繞組和分壓網(wǎng)絡(luò)無法集成到集成電路內(nèi)部，對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)而言使得系統(tǒng)的成本和體積都將有較大的增加。同時(shí)，集成電路通過額外的反饋引腳來獲得采樣信號(hào)，較大地提高了集成電路制造和封裝的成本，同時(shí)也降低了系統(tǒng)的抗干擾能力，使得系統(tǒng)的可靠性受到影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于無輔助繞組結(jié)構(gòu)的反激式LED恒流驅(qū)動(dòng)器，使得LED驅(qū)動(dòng)器無需輔助繞組和電阻反饋網(wǎng)絡(luò)，簡(jiǎn)化了 LED恒流驅(qū)動(dòng)電源的設(shè)計(jì)，相應(yīng)的減少系統(tǒng)的成本。
[0006]一種基于無輔助繞組結(jié)構(gòu)的反激式LED恒流驅(qū)動(dòng)器，包括:整流橋、輸入濾波電容、輸出濾波電容、功率開關(guān)管、采樣電阻、續(xù)流二極管、反激式變壓器和恒流控制單元；其中:整流橋的交流側(cè)接交流電源，直流側(cè)正極與輸入濾波電容的一端和功率開關(guān)管的輸入端相連；功率開關(guān)管的輸出端與采樣電阻的一端相連，控制端與恒流控制單元相連；恒流控制單元還與采樣電阻兩端連接；反激式變壓器的原邊繞組同名端與采樣電阻的另一端相連，原邊繞組異名端與輸入濾波電容的另一端和整流橋的直流側(cè)負(fù)極相連，副邊繞組同名端與輸出濾波電容的一端相連并接地，副邊繞組異名端與續(xù)流二極管的陽極相連；續(xù)流二極管的陰極與輸出濾波電容的另一端相連，輸出濾波電容兩端并聯(lián)LED。
[0007]所述的恒流控制單元，包括:
[0008]消磁時(shí)間檢測(cè)電路，用于采集功率開關(guān)管的控制端信號(hào)，并使之與內(nèi)部基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，檢測(cè)得到續(xù)流二極管續(xù)流結(jié)束時(shí)控制端信號(hào)所產(chǎn)生的跳變沿并以此作為消磁定時(shí)信號(hào)；
[0009]峰值電流檢測(cè)電路，用于采集采樣電阻兩端的電壓，根據(jù)該電壓通過計(jì)算判斷反激式變壓器的原邊電流是否達(dá)到峰值，從而輸出峰值檢測(cè)信號(hào)；
[0010]恒流邏輯控制電路，以峰值檢測(cè)信號(hào)作為起始以消磁定時(shí)信號(hào)作為結(jié)束進(jìn)行定時(shí)生成消磁時(shí)間Tdem，進(jìn)而根據(jù)消磁時(shí)間Tdem通過恒流比例關(guān)系確定控制端信號(hào)的周期，并根據(jù)峰值檢測(cè)信號(hào)確定控制端信號(hào)關(guān)斷電平的起始時(shí)間，從而生成控制端信號(hào)以驅(qū)動(dòng)功率開關(guān)管。
[0011]所述的消磁時(shí)間檢測(cè)電路包括比較器CMP1、基準(zhǔn)電壓源Vrefl和電壓跟隨器；其中，電壓跟隨器的輸入端與功率開關(guān)管的控制端相連，輸出端與比較器CMPl的正相輸入端相連；比較器CMPl的反相輸入端與基準(zhǔn)電壓源Vrefl的正極相連，基準(zhǔn)電壓源Vrefl的負(fù)極接地，比較器CMPl的輸出端生成消磁定時(shí)信號(hào)。
[0012]所述的峰值電流檢測(cè)電路包括比較器CMP2和基準(zhǔn)電壓源Vref2 ;其中，比較器CMP2的正相輸入端與采樣電阻的一端相連，反相輸入端與基準(zhǔn)電壓源Vref2的正極相連，輸出端生成峰值檢測(cè)信號(hào)；基準(zhǔn)電壓源Vref2的負(fù)極與采樣電阻的另一端相連并接地。
[0013]所述的恒流邏輯控制電路包括三個(gè)反相器INVl?INV3、兩個(gè)電流源Il?12、兩個(gè)RS觸發(fā)器RSl?RS2、兩個(gè)D觸發(fā)器DFFl?DFF2、PMOS管、NMOS管、定時(shí)電容C、比較器CMP3、基準(zhǔn)電壓源Vref3和三態(tài)門；其中，反相器INVl的輸入端接收消磁定時(shí)信號(hào)，輸出端與D觸發(fā)器DFFl的時(shí)鐘端相連；D觸發(fā)器DFFl的D端接電源電壓VDD，Q端與RS觸發(fā)器RSl的R端相連；RS觸發(fā)器RSl的S端與D觸發(fā)器DFF2的復(fù)位端和RS觸發(fā)器RS2的R端相連并接收峰值檢測(cè)信號(hào)，RS觸發(fā)器RSl的Q端與PMOS管的柵極、NMOS管的柵極和反相器INV3的輸入端相連；電流源Il的輸入端接電源電壓VDD，輸出端與PMOS管的源極相連；PMOS管的漏極與NMOS管的漏極、定時(shí)電容C的一端和比較器CMP3的正相輸入端相連，NMOS管的源極與電流源12的輸入端相連，電流源12的輸出端和定時(shí)電容C的另一端接地，比較器CMP3的反相輸入端與基準(zhǔn)電壓源Vref3的正極相連，基準(zhǔn)電壓源Vref3的負(fù)極接地，比較器CMP3的輸出端與D觸發(fā)器DFF2的時(shí)鐘端相連；D觸發(fā)器DFF2的D端接電源電壓VDD，Q端與RS觸發(fā)器RS2的S端相連；觸發(fā)器RS2的Q端與三態(tài)門的輸入端和D觸發(fā)器DFFl的復(fù)位端相連，反相器INV3的輸出端與反相器INV2的輸入端相連；三態(tài)門的使能端與反相器INV2的輸出端相連，輸出端生成控制端信號(hào)。
[0014]上述恒流控制單元還可應(yīng)用于Buck-Boost (升降壓)型LED恒流驅(qū)動(dòng)器，同時(shí)兼容兩種不同的LED恒流驅(qū)動(dòng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，而不需要為每種拓?fù)浞謩e定制芯片，對(duì)芯片的設(shè)計(jì)和制造成本有較大的節(jié)省。
[0015]本發(fā)明節(jié)省了控制采樣所需的輔助繞組及反饋分壓網(wǎng)絡(luò)，從而簡(jiǎn)化了 LED恒流驅(qū)動(dòng)電源的設(shè)計(jì)，縮小了 LED恒流驅(qū)動(dòng)電源的整體體積，降低了 LED恒流驅(qū)動(dòng)控制電路和LED恒流驅(qū)動(dòng)電源的制造成本和設(shè)計(jì)成本。同時(shí)，本發(fā)明的控制電路能夠容易地完整集成到集成電路芯片上，且具有外部引腳少、集成電路芯片面積小的特點(diǎn)，降低了芯片的制造和封裝成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為帶輔助繞組反激式LED恒流驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2為本發(fā)明反激式LED恒流驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖3為恒流邏輯控制電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖4為Buck-Boos型LED恒流驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]為了更為具體地描述本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0021]如圖2所示，一種基于無輔助繞組結(jié)構(gòu)的反激式LED恒流驅(qū)動(dòng)器，包括:整流橋、輸入濾波電容CR、功率開關(guān)管M、采樣電阻Rs、反激式變壓器T、續(xù)流二極管D、輸出濾波電容CL，還包括恒流控制單元I，恒流控制單元又包含消磁時(shí)間檢測(cè)電路11、恒流邏輯控制電路12和峰值電流檢測(cè)電路13。輸入濾波電容CR跨接在整流橋輸出正負(fù)端之間，功率開關(guān)管M漏極接整流橋正輸出，源極接采樣電阻Rs —端，采樣電阻Rs另一端接變壓器T原邊繞組同名端，變壓器T原邊繞組非同名端接整流橋負(fù)輸出，變壓器T副邊繞組非同名端接續(xù)流二極管D陽極，續(xù)流二極管D陰極接輸出濾波電容CL 一端，輸出濾波電容另一端接變壓器T副邊繞組同名端。
[0022]消磁時(shí)間檢測(cè)電路11輸入端接功率開關(guān)管M柵極，消磁時(shí)間檢測(cè)電路通過檢測(cè)功率開關(guān)管M柵端的信號(hào)跳變及在消磁時(shí)間結(jié)束時(shí)的感應(yīng)電壓,輸出消磁定時(shí)信號(hào)。峰值電流檢測(cè)電路13輸入端接采樣電阻Rs兩端，通過檢測(cè)采樣電阻Rs兩端的壓降以獲得流經(jīng)變壓器T原邊繞組的電流值。峰值電流檢測(cè)電路13的輸出端為檢測(cè)得的峰值電流信號(hào)。恒流邏輯控制電路12的輸出為功率開關(guān)管M柵極信號(hào)，輸入為依據(jù)峰值電流檢測(cè)電路13的輸出及消磁時(shí)間檢測(cè)電路11的輸出，恒流邏輯控制電路依據(jù)峰值電流檢測(cè)電路13的輸出確定功率開關(guān)管M的關(guān)斷時(shí)刻，依據(jù)消磁時(shí)間檢測(cè)電路11的輸出確定消磁時(shí)間，并進(jìn)行定時(shí)，確定功率開關(guān)管M開通時(shí)間及開關(guān)周期T。
[0023]消磁時(shí)間檢測(cè)電路11包括電壓跟隨器A、參考基準(zhǔn)電壓源Vrefl、比較器CMP1。消磁時(shí)間檢測(cè)電路11利用電壓跟隨器A，將功率開關(guān)管M柵極感應(yīng)信號(hào)進(jìn)行電平平移，并由比較器CMPl與電壓基準(zhǔn)Vrefl進(jìn)行比較，從而獲得原邊消磁定時(shí)信號(hào)。
[0024]峰值電流檢測(cè)電路13包括比較器CMP2和參考基準(zhǔn)電壓源Vref2，其將采樣電阻Rs與變壓器T相連一端，同電路參考地相連以節(jié)省電路端口數(shù)量。
[0025]恒流邏輯控制電路12如圖3所示，該電路利用消磁時(shí)間檢測(cè)電路11產(chǎn)生的消磁定時(shí)信號(hào)Tr_dem以及峰值電流檢測(cè)電路13產(chǎn)生的峰值電流信號(hào)CS_hit，通過邏輯運(yùn)算得到消磁時(shí)間TDEM，由消磁時(shí)間Tdem控制恒流源對(duì)定時(shí)電容C進(jìn)行充放電來計(jì)算PWM周期并生成PWM波形，并通過三態(tài)門控制功率開關(guān)管M的柵端信號(hào)DRV，實(shí)現(xiàn)通過DRV控制功率開關(guān)管M和采樣消磁時(shí)間。
[0026]恒流邏輯控制電路12包含兩個(gè)D觸發(fā)器DFFl和DFF2，D觸發(fā)器包含時(shí)鐘控輸入端cik，數(shù)據(jù)輸入端D，數(shù)據(jù)輸出端Q和復(fù)位端Reset。恒流邏輯控制電路12還包含兩個(gè)RS觸發(fā)器RSl和RS2，RS觸發(fā)器包含置位端S，復(fù)位端R和數(shù)據(jù)輸出端Q。恒流邏輯控制電路還包含一個(gè)反相器INV1、兩個(gè)恒流源Il和12、一個(gè)PMOS管MP、一個(gè)NMOS管麗、一個(gè)定時(shí)電容C、一個(gè)比較器CMP3、一個(gè)數(shù)字延時(shí)電路Delay (即由兩個(gè)反相器INV2?INV3串接而成)以及一個(gè)三態(tài)門TSG。
[0027]消磁時(shí)間檢測(cè)電路11產(chǎn)生的消磁時(shí)間定時(shí)信號(hào)Tr_dem經(jīng)由一個(gè)反相器INVl接D觸發(fā)器DFFl的時(shí)鐘輸入端，D觸發(fā)器DFFl的數(shù)據(jù)輸入端接電源VDD，復(fù)位端接pwm輸出信號(hào)。D觸發(fā)器DFFl的輸出數(shù)據(jù)端接RS觸發(fā)器RSl的復(fù)位端，RS觸發(fā)器RSl的置位端接峰值電流檢測(cè)電路13輸出的峰值電流檢測(cè)信號(hào)CS_hit，輸出數(shù)據(jù)端為消磁時(shí)間TDEM。消磁時(shí)間信號(hào)接PMOS管MP和NMOS管MN的柵極，PMOS管MP的源極接電流源Il的電流流出端，NMOS管MN的源極接電流源12的電流流入端。PMOS管MP漏極與NMOS管MP的漏極相連，并與定時(shí)電容C的一端相連，定時(shí)電容C的另一端接地。定時(shí)電容C的非接地端的電位即為用于計(jì)算周期的斜坡信號(hào)Ramp，斜坡信號(hào)Ramp接比較器CMP3的同相輸入端，比較器CMP3的反相輸入端接參考電平Vref3，比較器CMP3的輸出端接D觸發(fā)器DFF2的時(shí)鐘輸入端，D觸發(fā)器DFF2的數(shù)據(jù)輸入端接電源VDD，復(fù)位端接峰值電流檢測(cè)電路13輸出的峰值電流檢測(cè)信號(hào)CS_hit，輸出端接RS觸發(fā)器RS2的置位端，RS觸發(fā)器RS2的復(fù)位端接峰值電流檢測(cè)電路13輸出的峰值電流檢測(cè)信號(hào)CS_hit，RS觸發(fā)器的輸出端信號(hào)即為PWM信號(hào)，PWM信號(hào)接三態(tài)門TSG的輸入端，三態(tài)門TSG的輸出端為恒流邏輯控制電路的輸出端DRV，接功率開關(guān)管M的柵端。消磁時(shí)間信號(hào)Tdem經(jīng)由延時(shí)電路Delay接三態(tài)門TSG的使能端。
[0028]恒流邏輯控制電路12在正常工作狀態(tài)下的工作流程為:當(dāng)PWM輸出為高電平時(shí)，D觸發(fā)器DFFl復(fù)位端有效，其輸出復(fù)位為O。三態(tài)門TSG為導(dǎo)通狀態(tài)，輸出高電平使功率開關(guān)管M導(dǎo)通，變壓器T原邊電流線性上升，采樣電阻Rs兩端電壓也線性上升。當(dāng)采樣電阻Rs兩端電壓上升到參考電平Vref2時(shí)，比較器CMP2翻轉(zhuǎn)，輸出信號(hào)CS_hit變?yōu)楦摺ｋS后，RS觸發(fā)器RSl的置位端變?yōu)楦唠娖?，D觸發(fā)器DFF2的復(fù)位端變?yōu)楦唠娖剑琑S觸發(fā)器RS2的復(fù)位端變?yōu)楦唠娖?。從而，消磁時(shí)間信號(hào)Tdem變?yōu)楦唠娖?，PWM_set信號(hào)變?yōu)榈碗娖?，PWM信號(hào)變?yōu)榈碗娖?，輸出DRV信號(hào)變?yōu)榈碗娖?，將功率開關(guān)管M關(guān)斷，從而保證流經(jīng)變壓器原邊的峰值電流為一確定值。功率開關(guān)管M關(guān)斷后，原邊電流變?yōu)榱?，比較器CMP2再次翻轉(zhuǎn)，輸出信號(hào)CS_hit變?yōu)榈?。同時(shí)，原邊勵(lì)磁電感消磁過程開始，副邊電壓經(jīng)由變壓器感應(yīng)回原邊。消磁時(shí)間信號(hào)Tdem此時(shí)為高電平，經(jīng)過延時(shí)單元Delay后，三態(tài)門TSG輸出被置為高阻，功率開關(guān)管M柵極此時(shí)通過寄生參數(shù)開始感應(yīng)變壓器T原邊電壓。在消磁時(shí)間信號(hào)Tdem為高電平期間，定時(shí)電容C經(jīng)由NMOS管MN和電流源12進(jìn)行恒流放電，定時(shí)電容C兩端電壓線性下降，即Ramp節(jié)點(diǎn)信號(hào)線性減小，當(dāng)Ramp信號(hào)小于參考電平Vref3時(shí)，比較器CMP3輸出為低電平。隨著原邊勵(lì)磁電感消磁時(shí)間的結(jié)束，系統(tǒng)進(jìn)入諧振狀態(tài)。原邊勵(lì)磁電感的電壓將降低，此電壓變化將耦合到功率開關(guān)管M的柵端，即柵端電壓開始下降。當(dāng)柵端電壓下降到預(yù)設(shè)比較電位以下時(shí)，消磁時(shí)間檢測(cè)電路11的輸出信號(hào)Tr_dem將由高電平變?yōu)榈碗娖?，從而在D觸發(fā)器DFFl的時(shí)鐘輸入端產(chǎn)生一個(gè)正的跳變沿，D觸發(fā)器DFFl的輸出將變?yōu)?，從而使得RS觸發(fā)器RSl被清零，即有消磁時(shí)間信號(hào)Tdem清零，從而定時(shí)電容C經(jīng)由PMOS管MP和電流源Il進(jìn)行恒流充電，定時(shí)電容C兩端電壓即節(jié)點(diǎn)Ramp電壓開始線性上升。當(dāng)Ramp電壓上升到參考電平Vref3以上時(shí)，比較器CMP3輸出電平發(fā)生翻轉(zhuǎn)，在D觸發(fā)器DFF2的時(shí)鐘輸入端產(chǎn)生一個(gè)上升沿，從而D觸發(fā)器DFF2輸出發(fā)生翻轉(zhuǎn)，即PWM_set變?yōu)楦唠娖?，從而，RS觸發(fā)器RS2置位輸入端為高電平,其輸出信號(hào)PWM信號(hào)被置為高。同時(shí)，消磁時(shí)間Tdem信號(hào)變?yōu)榈碗娖胶?，?jīng)延時(shí)單元Delay，控制三態(tài)門TSG變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，PWM信號(hào)輸出到功率開關(guān)管M柵極，使功率開關(guān)管M開通。電路進(jìn)入下一個(gè)工作周期，重復(fù)上述動(dòng)作。
[0029]在整個(gè)工作周期中，定時(shí)電容C在原邊勵(lì)磁電感消磁過程中恒流充電，在其它時(shí)間恒流放電，電路進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后，定時(shí)電容C上的充放電在每周期內(nèi)都能夠達(dá)到平衡。即有TDEM*I1 = (T-TDEM)*I2，從而使得消磁時(shí)間與周期達(dá)成固定的比例關(guān)系，TDEM/T = 11/(11+12)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的恒流控制。
[0030]本實(shí)施方式中的恒流控制單元I還可應(yīng)用于如圖4所示的Buck-Boost型LED恒流驅(qū)動(dòng)器，該LED恒流驅(qū)動(dòng)器包括:整流橋、輸入濾波電容CR、輸出濾波電容CL、功率開關(guān)管M、采樣電阻Rs、續(xù)流二極管D和電感L ;其中，整流橋的交流側(cè)接交流電源AC，直流側(cè)正極與輸入濾波電容CR的一端和功率開關(guān)管M的輸入端相連；功率開關(guān)管M的輸出端與米樣電阻Rs的一端相連，控制端與恒流控制單元I相連；恒流控制單元I還與采樣電阻Rs兩端連接；采樣電阻Rs的另一端與電感L的一端和續(xù)流二極管D的陰極相連，續(xù)流二極管D的陽極與輸出濾波電容CL的一端相連,輸出濾波電容CL的另一端與電感L的另一端、輸入濾波電容CR的另一端和整流橋的直流側(cè)負(fù)極相連，輸出濾波電容CL兩端并聯(lián)LED。恒流控制單元I包括消磁時(shí)間檢測(cè)電路11、恒流邏輯控制電路12和峰值電流檢測(cè)電路13，各子電路的功能以及結(jié)構(gòu)與前述的一致。
[0031]傳統(tǒng)的Buck-Boost型LED恒流驅(qū)動(dòng)器需要通過外部分壓電阻來采樣電路輸出端信息，由于分壓電阻的存在，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度，增大了體積和成本，同時(shí)，由于反饋引腳的存在，也使得芯片的封裝和制造成本增加，外部反饋也使得芯片更容易受到干擾。而采用本實(shí)施方式中的恒流控制單元，通過內(nèi)部采樣方式，省去了外部的反饋電阻，降低了系統(tǒng)的體積和成本；同時(shí)由于節(jié)省反饋引腳，能夠較大地降低芯片的制造和封裝成本，增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
【權(quán)利要求】
1.一種基于無輔助繞組結(jié)構(gòu)的反激式LED恒流驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，包括:整流橋、輸入濾波電容、輸出濾波電容、功率開關(guān)管、采樣電阻、續(xù)流二極管、反激式變壓器和恒流控制單元；其中，整流橋的交流側(cè)接交流電源，直流側(cè)正極與輸入濾波電容的一端和功率開關(guān)管的輸入端相連；功率開關(guān)管的輸出端與采樣電阻的一端相連，控制端與恒流控制單元相連；恒流控制單元還與采樣電阻兩端連接；反激式變壓器的原邊繞組同名端與采樣電阻的另一端相連，原邊繞組異名端與輸入濾波電容的另一端和整流橋的直流側(cè)負(fù)極相連，副邊繞組同名端與輸出濾波電容的一端相連并接地，副邊繞組異名端與續(xù)流二極管的陽極相連；續(xù)流二極管的陰極與輸出濾波電容的另一端相連，輸出濾波電容兩端并聯(lián)LED。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反激式LED恒流驅(qū)動(dòng)器，其特征在于:所述的恒流控制單元，包括: 消磁時(shí)間檢測(cè)電路，用于采集功率開關(guān)管的控制端信號(hào)，并使之與內(nèi)部基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，檢測(cè)得到續(xù)流二極管續(xù)流結(jié)束時(shí)控制端信號(hào)所產(chǎn)生的跳變沿并以此作為消磁定時(shí)信號(hào); 峰值電流檢測(cè)電路，用于采集采樣電阻兩端的電壓，根據(jù)該電壓通過計(jì)算判斷反激式變壓器的原邊電流是否達(dá)到峰值，從而輸出峰值檢測(cè)信號(hào)； 恒流邏輯控制電路，以峰值檢測(cè)信號(hào)作為起始以消磁定時(shí)信號(hào)作為結(jié)束進(jìn)行定時(shí)生成消磁時(shí)間Tdem，進(jìn)而根據(jù)消磁時(shí)間Tdem通過恒流比例關(guān)系確定控制端信號(hào)的周期，并根據(jù)峰值檢測(cè)信號(hào)確定控制端信號(hào)關(guān)斷電平的起始時(shí)間，從而生成控制端信號(hào)以驅(qū)動(dòng)功率開關(guān)管。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的反激式LED恒流驅(qū)動(dòng)器，其特征在于:所述的消磁時(shí)間檢測(cè)電路包括比較器CMP1、基準(zhǔn)電壓源Vrefl和電壓跟隨器；其中，電壓跟隨器的輸入端與功率開關(guān)管的控制端相連，輸出端與比較器CMPl的正相輸入端相連；比較器CMPl的反相輸入端與基準(zhǔn)電壓源Vrefl的正極相連，基準(zhǔn)電壓源Vrefl的負(fù)極接地，比較器CMPl的輸出端生成消磁定時(shí)信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的反激式LED恒流驅(qū)動(dòng)器，其特征在于:所述的峰值電流檢測(cè)電路包括比較器CMP2和基準(zhǔn)電壓源Vref2 ;其中，比較器CMP2的正相輸入端與采樣電阻的一端相連，反相輸入端與基準(zhǔn)電壓源Vref2的正極相連，輸出端生成峰值檢測(cè)信號(hào)；基準(zhǔn)電壓源Vref2的負(fù)極與采樣電阻的另一端相連并接地。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的反激式LED恒流驅(qū)動(dòng)器，其特征在于:所述的恒流邏輯控制電路包括三個(gè)反相器INVl~INV3、兩個(gè)電流源Il~12、兩個(gè)RS觸發(fā)器RSl~RS2、兩個(gè)D觸發(fā)器DFFl~DFF2、PMOS管、NMOS管、定時(shí)電容C、比較器CMP3、基準(zhǔn)電壓源Vref 3和三態(tài)門；其中，反相器INVl的輸入端接收消磁定時(shí)信號(hào)，輸出端與D觸發(fā)器DFFl的時(shí)鐘端相連；D觸發(fā)器DFFl的D端接電源電壓VDD，Q端與RS觸發(fā)器RSl的R端相連；RS觸發(fā)器RSl的S端與D觸發(fā)器DFF2的復(fù)位端和RS觸發(fā)器RS2的R端相連并接收峰值檢測(cè)信號(hào)，RS觸發(fā)器RSl的Q端與PMOS管的柵極、NMOS管的柵極和反相器INV3的輸入端相連；電流源Il的輸入端接電源電壓VDD，輸出端與PMOS管的源極相連；PM0S管的漏極與NMOS管的漏極、定時(shí)電容C的一端和比較器CMP3的正相輸入端相連，NMOS管的源極與電流源12的輸入端相連，電流源12的輸出端和定時(shí)電容C的另一端接地，比較器CMP3的反相輸入端與基準(zhǔn)電壓源Vref3的正極相連，基準(zhǔn)電壓源Vref3的負(fù)極接地，比較器CMP3的輸出端與D觸發(fā)器DFF2的時(shí)鐘端相連；D觸發(fā)器DFF2的D端接電源電壓VDD，Q端與RS觸發(fā)器RS2的S端相連；觸發(fā)器RS2的Q端與三態(tài)門的輸入端和D觸發(fā)器DFFl的復(fù)位端相連，反相器INV3的輸出端與反相器INV2的輸入端相連；三態(tài)門的使能端與反相器INV2的輸出端相連，輸出端生成控制端信號(hào)。
6.一種恒流控制電路，應(yīng)用于Buck-Boost型LED恒流驅(qū)動(dòng)器；該1^0恒流驅(qū)動(dòng)器包括:整流橋、輸入濾波電容、輸出濾波電容、功率開關(guān)管、采樣電阻、續(xù)流二極管和電感；其中，整流橋的交流側(cè)接交流電源，直流側(cè)正極與輸入濾波電容的一端和功率開關(guān)管的輸入端相連；功率開關(guān)管的輸出端與采樣電阻的一端相連，控制端與恒流控制電路相連；恒流控制電路還與采樣電阻兩端連接；采樣電阻的另一端與電感的一端和續(xù)流二極管的陰極相連，續(xù)流二極管的陽極與輸出濾波電容的一端相連，輸出濾波電容的另一端與電感的另一端、輸入濾波電容的另一端和整流橋的直流側(cè)負(fù)極相連，輸出濾波電容兩端并聯(lián)LED ； 其特征在于，所述的恒流控制電路包括: 消磁時(shí)間檢測(cè)模塊，用于采集功率開關(guān)管的控制端信號(hào)，并使之與內(nèi)部基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，檢測(cè)得到續(xù)流二極管續(xù)流結(jié)束時(shí)控制端信號(hào)所產(chǎn)生的跳變沿并以此作為消磁定時(shí)信號(hào); 峰值電流檢測(cè)模塊，用于采集采樣電阻兩端的電壓，根據(jù)該電壓通過計(jì)算判斷反激式變壓器的原邊電流是否達(dá)到峰值，從而輸出峰值檢測(cè)信號(hào)； 恒流邏輯控制模塊，以峰值檢測(cè)信號(hào)作為起始以消磁定時(shí)信號(hào)作為結(jié)束進(jìn)行定時(shí)生成消磁時(shí)間Tdem，進(jìn)而根據(jù)消磁時(shí)間Tdem通過恒流比例關(guān)系確定控制端信號(hào)的周期，并根據(jù)峰值檢測(cè)信號(hào)確定控制端信號(hào)關(guān)斷電平的起始時(shí)間，從而生成控制端信號(hào)以驅(qū)動(dòng)功率開關(guān)管。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的恒流控制電路，其特征在于:所述的消磁時(shí)間檢測(cè)模塊包括比較器CMP1、基準(zhǔn)電壓源Vrefl和電壓跟隨器；其中，電壓跟隨器的輸入端與功率開關(guān)管的控制端相連，輸出端與比較器CMPl的正相輸入端相連；比較器CMPl的反相輸入端與基準(zhǔn)電壓源Vrefl的正極相連，基準(zhǔn)電壓源Vrefl的負(fù)極接地，比較器CMPl的輸出端生成消磁定時(shí)信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的恒流控制電路，其特征在于:所述的峰值電流檢測(cè)模塊包括比較器CMP2和基準(zhǔn)電壓源Vref2 ;其中，比較器CMP2的正相輸入端與采樣電阻的一端相連，反相輸入端與基準(zhǔn)電壓源Vref2的正極相連，輸出端生成峰值檢測(cè)信號(hào)；基準(zhǔn)電壓源Vref2的負(fù)極與采樣電阻的另一端相連并接地。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的恒流控制電路，其特征在于:所述的恒流邏輯控制模塊包括三個(gè)反相器INVl~INV3、兩個(gè)電流源Il~12、兩個(gè)RS觸發(fā)器RSl~RS2、兩個(gè)D觸發(fā)器DFFl~DFF2、PMOS管、NMOS管、定時(shí)電容C、比較器CMP3、基準(zhǔn)電壓源Vref3和三態(tài)門；其中，反相器INVl的輸入端接收消磁定時(shí)信號(hào)，輸出端與D觸發(fā)器DFFl的時(shí)鐘端相連；D觸發(fā)器DFFl的D端接電源電壓VDD，Q端與RS觸發(fā)器RSl的R端相連；RS觸發(fā)器RSl的S端與D觸發(fā)器DFF2的復(fù)位 端和RS觸發(fā)器RS2的R端相連并接收峰值檢測(cè)信號(hào)，RS觸發(fā)器RSl的Q端與PMOS管的柵極、NMOS管的柵極和反相器INV3的輸入端相連；電流源Il的輸入端接電源電壓VDD，輸出端與PMOS管的源極相連；PM0S管的漏極與NMOS管的漏極、定時(shí)電容C的一端和比較器CMP3的正相輸入端相連，NMOS管的源極與電流源12的輸入端相連，電流源12的輸出端和定時(shí)電容C的另一端接地，比較器CMP3的反相輸入端與基準(zhǔn)電壓源Vref3的正極相連，基準(zhǔn)電壓源Vref3的負(fù)極接地，比較器CMP3的輸出端與D觸發(fā)器DFF2的時(shí)鐘端相連；D觸發(fā)器DFF2的D端接電源電壓VDD，Q端與RS觸發(fā)器RS2的S端相連；觸發(fā)器RS2的Q端與三態(tài)門的輸入端和D觸發(fā)器DFFl的復(fù)位端相連，反相器INV3的輸出端與反相器INV2的輸入端相連；三 態(tài)門的使能端與反相器INV2的輸出端相連，輸出端生成控制端信號(hào)。
【文檔編號(hào)】H02M3/335GK103986335SQ201410224566
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年5月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月23日
【發(fā)明者】冷亞輝, 奚劍雄, 何樂年, 朱勤為, 黃飛明 申請(qǐng)人:浙江大學(xué), 無錫硅動(dòng)力微電子股份有限公司