本實用新型涉及恒流電源技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種升降壓型恒流驅(qū)動器。

背景技術(shù)：

隨著行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的逐漸提高，越來越多的國家和地區(qū)針對LED電源提出了功率因數(shù)的要求，即要求輸入電流需要跟隨輸入電壓變化以降低對電網(wǎng)的諧波污染。由于傳統(tǒng)升降壓型電路具有效率高、可輸出大電流及靜態(tài)電流小等特點，所以升降壓型電路逐漸被應(yīng)用到LED恒流驅(qū)動器當(dāng)中。此外，隨著生產(chǎn)成本的增加，如何提供一種兼顧成本和性能的安全可靠的方案成為研究熱點。

在實現(xiàn)方式上，升降壓型LED恒流控制器有兩種傳統(tǒng)解決方案，第一種傳統(tǒng)解決方案如圖1所示，將恒流采樣反饋電阻Rcs置于續(xù)流二極管D和功率電感L之間，這樣可以對流經(jīng)LED的全部電流進行采樣反饋，再輔以高精度的閉環(huán)運算放大器和外部積分電容C1即可實現(xiàn)理論上無誤差的高精度恒流輸出控制。但是，在輸入電壓突增時而導(dǎo)通時間固定會引起電感電流陡增，而采樣電阻無法采集功率管Q1導(dǎo)通期間的電流所以在此情況下會出現(xiàn)電感飽和甚至功率管Q1過電流燒毀風(fēng)險。

第二種傳統(tǒng)解決方案如圖2所示，將恒流采樣反饋電阻Rcs置于續(xù)流二極管D和功率管Q1之間，即為傳統(tǒng)的原邊控制技術(shù)。這樣可以對流經(jīng)功率管Q1的電流進行最大值保護，不會出現(xiàn)由于輸入電壓突增引起的炸機風(fēng)險。但是，由于采樣反饋電阻無法直接采集流經(jīng)LED的電流，所以芯片2需要復(fù)雜的反饋控制環(huán)路設(shè)計，即需要通過對流經(jīng)Q1的峰值電流采樣和電感電流續(xù)流時間的計算得出輸出電流的信息從而間接控制輸出電流，由此帶來的最大問題是輸出電流的精度會隨輸入電壓、電感量誤差和驅(qū)動速度的變化而變化。

綜上所述，第一種傳統(tǒng)解決方案存在采樣反饋電阻無法直接采樣導(dǎo)通期間的電流信息，存在電流陡增而導(dǎo)致電感飽和甚至功率管Q1過電流燒毀的風(fēng)險。第二種傳統(tǒng)解決方案，恒流輸出受輸入電壓、電感量誤差和驅(qū)動速度變化而變化，導(dǎo)致恒流精度差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

基于此，有必要針對傳統(tǒng)升降壓型恒流控制電路中存在的因采樣反饋電阻無法直接采樣導(dǎo)通期間的電流信息導(dǎo)致功率管燒毀，以及恒流輸出精度差的問題，提供一種可實時監(jiān)控功率管導(dǎo)通電流并提高恒流輸出精度的升降壓型恒流驅(qū)動電路。

一種升降壓型恒流驅(qū)動電路，包括：

恒流驅(qū)動器，設(shè)有驅(qū)動引腳并通過驅(qū)動引腳輸出脈沖寬度調(diào)制信號、設(shè)有采樣引腳并通過采樣引腳輸入采樣信號；

升降壓主結(jié)構(gòu)，包括相互連接的功率管、功率電感以及續(xù)流二極管；其中所述功率管的柵極與恒流驅(qū)動器的驅(qū)動引腳連接，所述恒流驅(qū)動器根據(jù)輸入的脈沖寬度調(diào)制信號對功率管進行通斷控制；

其特征在于，還包括連接在所述功率管、功率電感和續(xù)流二極管之間的采樣反饋電阻，所述采樣反饋電阻的一端與功率電感連接，另一端與功率管的源極連接，且采樣反饋電阻與功率管連接的一端與恒流驅(qū)動器的采樣引腳連接，所述采樣反饋電阻用于對功率管的后端電路中的電流大小進行采樣，進而維持功率管的后端輸出電流恒定；所述功率電感與采樣反饋電阻串聯(lián)后再與功率管的源極一端連接，所述續(xù)流二極管的陰極與功率管的源極直接連接；

所述恒流驅(qū)動器用于通過采樣引腳獲取采樣信號，并通過驅(qū)動引腳輸出脈沖寬度調(diào)制信號控制功率管的通斷，進而調(diào)節(jié)功率管輸出電流的恒流精度以及保護電路中的元器件。

在其中一個實施例中，所述恒流驅(qū)動器還包括：

補償引腳，用于輸入補償信號；

檢測引腳，用于輸入檢測信號；

運算放大器，用于將采樣引腳輸入的采樣信號與恒流輸出基準(zhǔn)進行運算放大，得到誤差結(jié)果，并輸出放大后的采樣信號；

第一比較器，用于將采樣引腳輸入的采樣信號與過流保護基準(zhǔn)進行比較，并在所述采樣信號超過所述過流保護基準(zhǔn)時輸出第一過流保護信號；

第二比較器，用于將運算放大器的輸出結(jié)果與三角波信號進行比較，并在運算放大器的輸出結(jié)果超過所述三角波信號時輸出第二過流保護信號；

驅(qū)動模塊，接收所述第一過流保護信號和第一過流保護信號，并通過驅(qū)動引腳輸出脈沖寬度調(diào)制信號；

所述運算放大器的反相輸入端與采樣引腳連接，且在采樣引腳與運算放大器的反相輸入端之間設(shè)置有反饋開關(guān)，所述反饋開關(guān)的導(dǎo)通時序與功率管的導(dǎo)通時序相反。

在其中一個實施例中，還包括用于進行誤差補償?shù)姆e分電容，所述積分電容的一端與恒流驅(qū)動器的補償引腳連接，另一端連接在采樣反饋電阻與功率電感之間。

在其中一個實施例中，還包括用于消磁檢測與過壓檢測的第一電阻和第二電阻，所述第一電阻與第二電阻串聯(lián)，且串聯(lián)的第一電阻和第二電阻與串聯(lián)的采樣反饋電阻和功率電感并聯(lián)，所述檢測引腳連接在第一電阻和第二電阻之間。

在其中一個實施例中，所述運算放大器的同相輸入端輸入恒流輸出基準(zhǔn)，反相輸入端輸入采樣信號，運算放大器的輸出端與第二比較器的反向輸入端連接。

在其中一個實施例中，所述第一比較器的同相輸入端與采樣引腳連接，輸入采樣信號；反相輸入端輸入過流保護基準(zhǔn)；輸出端與驅(qū)動模塊連接。

在其中一個實施例中，所述第二比較器的同相輸入端輸入三角波信號；反向輸入端與補償引腳和運算放大器的輸出端連接，輸入進行誤差補償后的采樣信號；輸出端與驅(qū)動模塊連接。

在其中一個實施例中，還包括檢測模塊，所述檢測模塊包括消磁檢測單元和過壓檢測單元，檢測模塊的輸入端與檢測引腳連接，通過檢測引腳輸入檢測信號，對檢測信號進行消磁檢測和過壓檢測，并通過消磁檢測單元輸出消磁信號，通過過壓檢測單元輸出過壓保護信號。

在其中一個實施例中，所述驅(qū)動模塊包括RS觸發(fā)器和驅(qū)動單元，所述RS觸發(fā)器的R端和S端分別連接有至少一個或門電路；

所述RS觸發(fā)器的S端與第一或門電路的輸出端連接，所述第一或門電路的輸入端輸入通斷時鐘信號和/或檢測模塊輸出的消磁信號；

所述RS觸發(fā)器的R端與第二或門電路的輸出端連接，所述第二或門電路的輸入端輸入第一過流保護信號和/或第二過流保護信號和/或過壓保護信號；

所述RS觸發(fā)器的Q端與驅(qū)動單元連接。

上述升降壓型恒流驅(qū)動電路，通過將采樣反饋電阻設(shè)置于功率管、功率電感和續(xù)流二極管之間，既可以采樣功率管導(dǎo)通器件的輸出電流信息，又可以采樣續(xù)流器件流經(jīng)輸出負載的電流信息；通過在恒流驅(qū)動器的采樣引腳與運算放大器的反相輸入端之間設(shè)置反饋開關(guān)，且所述反饋開關(guān)的導(dǎo)通時序與功率管的導(dǎo)通時序相反，更精準(zhǔn)地獲取對輸出電流的采樣，提高了采樣精度。綜上所述，本實用新型實施例實現(xiàn)了對功率管導(dǎo)通期間最大的電流保護，達到直接的輸出電流反饋和高精度的恒流輸出效果。

附圖說明

圖1為傳統(tǒng)方案一的升降壓型恒流驅(qū)動電路的原理圖；

圖2為傳統(tǒng)方案二的升降壓型恒流驅(qū)動電路的原理圖；

圖3為本實用新型一實施例的升降壓型恒流驅(qū)動電路的原理圖；

圖4為本實用新型一實施例的恒流驅(qū)動器模塊圖；

圖5為本實用新型一實施例中功率管、反饋開關(guān)的導(dǎo)通時序以及功率電感電流與運放輸入電流的波形對比圖；

圖6為本實用新型另一實施例的升降壓型恒流驅(qū)動電路的原理圖；

圖7為本實用新型另一實施例的恒流驅(qū)動器模塊圖。

具體實施方式

為了便于理解本實用新型，下面將參照相關(guān)附圖對本實用新型進行更全面的描述。附圖中給出了本實用新型的較佳實施例。但是，本實用新型可以以許多不同的形式來實現(xiàn)，并不限于本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本實用新型的公開內(nèi)容的理解更加透徹全面。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本實用新型的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本實用新型的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在限制本實用新型。本文所使用的術(shù)語“和/或”包括一個或多個相關(guān)的所列項目的任意的和所有的組合。

以下提供一種升降壓型恒流驅(qū)動器，用于調(diào)節(jié)功率管輸出電流的恒流精度以及保護電路中的元器件。

參閱圖3所示，為本實用新型一實施例的升降壓型恒流驅(qū)動電路的原理圖，所述升降壓型恒流驅(qū)動電路包括恒流驅(qū)動器100、升降壓主結(jié)構(gòu)200和采樣反饋電阻Rcs；所述恒流驅(qū)動器100設(shè)有驅(qū)動引腳GATE、采樣引腳CS、補償引腳COMP和檢測引腳FB；所述升降壓主結(jié)構(gòu)200包括功率管Q1、功率電感L和續(xù)流二極管D；可選地，所述功率管Q1可以是晶體管或MOS管。

進一步地，所述功率管Q1的柵極與恒流驅(qū)動器100的驅(qū)動引腳GATE連接，所述恒流驅(qū)動器100根據(jù)輸入的脈沖寬度調(diào)制信號對功率管Q1進行通斷控制；所述功率電感L與采樣反饋電阻Rcs串聯(lián)后再與功率管Q1的源極一端連接，所述功率電感L用于在功率管Q1導(dǎo)通時將功率管Q1輸出的電流儲存，并在功率管Q1斷開時為功率管Q1的后端電路提供電流；所述續(xù)流二極管D的陰極與功率管的源極連接，所述續(xù)流二極管D在電路中起到續(xù)流作用，并保護電路中的元器件不被損壞。

所述采樣反饋電阻Rcs連接在功率管Q1、功率電感L和續(xù)流二極管D之間，所述采樣反饋電阻Rcs的一端與功率電感L連接，另一端與功率管Q1的源極連接，且采樣反饋電阻Rcs與功率管Q1連接的一端與采樣引腳CS連接；所述采樣反饋電阻Rcs用于對功率管Q1的后端電路輸出的電流大小進行采樣，進而維持功率管的后端輸出電流恒定，并實現(xiàn)對流經(jīng)功率管Q1的電流最大值保護；所述恒流驅(qū)動器100用于通過采樣引腳CS獲取的采樣信號控制功率管Q1的通斷，進而調(diào)節(jié)功率管輸出電流的恒流精度以及保護電路中的元器件。

在一個實施例中，所述升降壓型恒流驅(qū)動電路還包括積分電容C1、第一電阻R1和第二電阻R2，所述積分電容C1的一端與恒流驅(qū)動器100的補償引腳COMP連接，另一端連接在采樣反饋電阻Rcs與功率電感L之間，所述積分電容C1在充電后可釋放電量，通過補償引腳COMP給恒流驅(qū)動器100輸入補償信號。

所述第一電阻R1與第二電阻R2串聯(lián)，且串聯(lián)的第一電阻R1和第二電阻R2與串聯(lián)的采樣反饋電阻Rcs和功率電感L并聯(lián)，所述檢測引腳FB連接在第一電阻R1和第二電阻R2之間，所述第一電阻R1和第二電阻R2用于實現(xiàn)消磁信號的檢測，所述檢測引腳FB通過第一電阻R1和第二電阻R2的電流大小檢測功率電感L是否消磁；同時，因為第一電阻R1進而第二電阻R2存在分壓關(guān)系，所述檢測引腳FB能夠通過第一電阻R1和第二電阻R2的電壓關(guān)系檢測此時電路是否過壓。

參閱圖4所示，在一個實施例中，所述恒流驅(qū)動器100還包括第一比較器110、運算放大器120、第二比較器130、檢測模塊140和驅(qū)動模塊150，所述檢測模塊140包括消磁檢測單元141和過壓檢測單元142，所述驅(qū)動模塊150包括RS觸發(fā)器151和驅(qū)動單元152，所述運算放大器120用于將采樣引腳CS輸入的采樣信號與恒流輸出基準(zhǔn)進行運算，得到誤差結(jié)果并輸出；所述第一比較器110用于將采樣引腳CS輸入的采樣信號與過流保護基準(zhǔn)進行比較，并在所述采樣信號超過所述過流保護基準(zhǔn)時輸出第一過流保護信號；所述第二比較器130用于將運算放大器120的輸出結(jié)果與三角波信號進行比較，并在運算放大器的輸出結(jié)果超過所述三角波信號時輸出第二過流保護信號；所述檢測模塊140用于對功率管Q1的后端電路進行消磁檢測和過壓檢測，并輸出過壓保護信號和消磁信號；所述驅(qū)動模塊150用于接收所述第一過流保護信號、第二過流保護信號、過壓保護信號和消磁信號，并通過驅(qū)動引腳輸出脈沖寬度調(diào)制信號。

進一步地，所述第一比較器110的同相輸入端與采樣引腳CS連接，輸入采樣信號；第一比較器110的反相輸入端輸入過流保護基準(zhǔn)；第一比較器110的輸出端與驅(qū)動模塊150連接；通過采樣引腳CS獲取功率管Q1導(dǎo)通期間的輸出電流，即流經(jīng)功率電感L的電流，將所述輸出電流實時與過流保護基準(zhǔn)進行比較，當(dāng)所述輸出電流超過所述過流保護基準(zhǔn)時，第一比較器110向驅(qū)動模塊150發(fā)送第一過流保護信號，驅(qū)動模塊150接收所述第一過流保護信號后驅(qū)動功率管Q1斷開，以保護功率管Q1的后端電路安全可靠地工作；所述流經(jīng)功率電感L的電流與過流保護基準(zhǔn)的波形關(guān)系如圖5所示。

進一步地，所述運算放大器120的反向輸入端與采樣引腳CS連接，所述運算放大器120的反相輸入端輸入采樣信號，同相輸入端輸入恒流輸出基準(zhǔn)，且在采樣引腳CS與運算放大器120的反相輸入端之間設(shè)置有反饋開關(guān)S1，所述反饋開關(guān)S1用于控制運算放大器120的反相輸入，當(dāng)反饋開關(guān)S1斷開時，運算放大器120的反相輸入端無信號輸入。參閱圖5所示，所述反饋開關(guān)S1的導(dǎo)通時序與驅(qū)動引腳GATE輸出的驅(qū)動控制時序相反，即當(dāng)驅(qū)動模塊150驅(qū)動功率管Q1導(dǎo)通時，所述反饋開關(guān)S1斷開；當(dāng)驅(qū)動模塊150驅(qū)動功率管Q1斷開時，所述反饋開關(guān)S1導(dǎo)通；由于在功率管Q1斷開時，由功率電感L為功率管Q1的后端電路提供電流，此時反饋開關(guān)S1導(dǎo)通，使得運算放大器120的輸入端能夠采樣功率電感L完整的輸出信息，并將采樣的所述功率電感L的輸出電流與恒流輸出基準(zhǔn)進行運算放大，得到誤差結(jié)果，并輸出放大后的采樣信號，以達到恒流控制目的。運算放大器120的反相輸入端輸入電流的波形如圖5所示。

進一步地，所述運算放大器120的輸出端與第二比較器130的反向輸入端連接；所述第二比較器130的同相輸入端輸入三角波信號；第二比較器130的反向輸入端分別與補償引腳COMP和運算放大器120的輸出端連接，輸入進行誤差補償后的采樣信號；第二比較器130的輸出端與驅(qū)動模塊150連接；所述補償引腳COMP根據(jù)所述運算放大器120運算出的誤差結(jié)果獲取誤差補償，由積分電容C1向補償引腳COMP輸入補償信號，對運算放大器120輸出的放大后的采樣信號進行補償，補償后的采樣信號輸入到第二比較器130的反相輸入端，第二比較器130將所述補償后的采樣信號與三角波信號進行比較，當(dāng)所述補償后的采樣信號超過所述三角波信號時，第二比較器130向驅(qū)動模塊150發(fā)送第二過流保護信號，驅(qū)動模塊150在接收到所述第二過流保護信號后驅(qū)動功率管Q1斷開，以保護功率管Q1的后端電路安全可靠地工作。

所述消磁檢測單元141和過壓檢測單元142的輸入端分別與檢測引腳FB連接；消磁檢測單元141和過壓檢測單元142的輸出端分別與驅(qū)動模塊150連接；通過檢測引腳FB輸入檢測信號，對所述檢測信號進行消磁檢測和過壓檢測，所述消磁檢測單元141在檢測到消磁信號后輸出消磁信號，驅(qū)動模塊150在接收到所述消磁信號后驅(qū)動功率管Q1導(dǎo)通；所述過壓檢測單元142在檢測到電路過壓時輸出過壓保護信號，并通過故障保護邏輯向驅(qū)動模塊150發(fā)送故障保護請求，驅(qū)動模塊150在接收到所述故障保護請求后驅(qū)動功率管Q1斷開。通過消磁檢測單元141和過壓檢測單元142對功率管Q1的后端電路進行消磁檢測和過壓檢測，能夠更有效地保護電路，維護電路中的元器件穩(wěn)定工作。

所述RS觸發(fā)器151的R端和S端分別連接有至少一個或門電路，所述RS觸發(fā)器151的S端與第一或門電路(圖未標(biāo))的輸出端連接，所述第一或門電路的輸入端輸入通斷時鐘信號和/或消磁檢測單元141輸出的消磁信號；所述RS觸發(fā)器的R端與第二或門電路(圖未標(biāo))的輸出端連接，所述第二或門電路的輸入端輸入第一比較器110輸出的第一過流保護信號和/或第二比較器130輸出的第二過流保護信號和/或過壓檢測單元142輸出的過壓保護信號；所述RS觸發(fā)器151的Q端與驅(qū)動單元152連接；根據(jù)RS觸發(fā)器151的觸發(fā)原理，當(dāng)S端輸入的關(guān)斷時鐘信號和/或消磁信號有效時，RS觸發(fā)器151的Q端置1，并通過驅(qū)動單元152驅(qū)動功率管Q1導(dǎo)通；當(dāng)R端輸入的第一過流保護信號和/或第二過流保護信號和/或過壓保護信號有效時，RS觸發(fā)器151的Q端置0，并通過驅(qū)動單元152驅(qū)動功率管Q1斷開。

上述升降型恒流驅(qū)動電路，通過將采樣反饋電阻設(shè)置于功率管、功率電感和續(xù)流二極管之間，實現(xiàn)了既可以采樣功率管導(dǎo)通器件的輸出電流信息，又可以采樣續(xù)流器件流經(jīng)輸出負載的電流信息；通過在恒流驅(qū)動器的采樣引腳與運算放大器的反相輸入端之間設(shè)置反饋開關(guān)，且所述反饋開關(guān)的導(dǎo)通時序與功率管的導(dǎo)通時序相反，更精準(zhǔn)地獲取對輸出電流的采樣，提高了采樣精度。綜上所述，本實用新型實施例實現(xiàn)了對功率管導(dǎo)通期間最大的電流保護，達到直接的輸出電流反饋和高精度的恒流輸出效果。通過采樣引腳獲取采樣信號，并通過驅(qū)動引腳輸出脈沖寬度調(diào)制信號控制功率管的通斷，提高了電路的恒流輸出精度并保護電路，使電路中的元器件穩(wěn)定工作。

在其他實施例中，參閱圖6所示，為本實用新型實施例另一種升降型恒流驅(qū)動電路，該升降型恒流驅(qū)動電路工作于定頻模式下，則電路中減少了用于消磁檢測和過壓檢測的電阻，電路中的其他器件的工作原理與圖3所示電路相同，并請參閱圖7所示，工作在定頻模式下的恒流驅(qū)動器100’減少了檢測引腳，并在恒流驅(qū)動器100’內(nèi)部減少了檢測模塊；在RS觸發(fā)器151’的S端輸入定頻時鐘信號，通過定頻時鐘信號使RS觸發(fā)器151’的Q端置1，并通過驅(qū)動單元152’驅(qū)動功率管Q1導(dǎo)通。

在定頻模式下，所述升降型恒流驅(qū)動電路中的恒流驅(qū)動器通過定頻時鐘驅(qū)動功率管的關(guān)斷，減少了消磁檢測和過壓檢測，從而使升降型恒流驅(qū)動電路的恒流控制更簡單，增加了恒流驅(qū)動器的驅(qū)動效率。

以上所述實施例的各技術(shù)特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術(shù)特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說明書記載的范圍。

以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對實用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。