專利名稱：一種cot模式led照明驅(qū)動電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于LED照明電源轉(zhuǎn)換器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種COT模式LED照明驅(qū)動 電路。
背景技術(shù)：
隨著能源日益緊張，LED以其發(fā)光效率高，穩(wěn)定可靠等優(yōu)點，取代傳統(tǒng)的照明方式 已成為趨勢，因而基于LED照明的電源驅(qū)動電路成為當(dāng)前節(jié)能環(huán)保的熱門研究課題?；贚ED的電源驅(qū)動電路一般主要有三種實現(xiàn)形式線性穩(wěn)壓源(LD0)，開關(guān)電容 形式(有電容無電感)，開關(guān)電源形式(有電容有電感)。三種形式中，線性穩(wěn)壓源的使用范圍 相對較小，只能降壓且只在輸出電壓比輸入電壓相差不多的情況下使用，這樣來保證較高 的轉(zhuǎn)換效率；開關(guān)電容形式(有電容無電感)由于開關(guān)電容采用的是電荷泵輸出的方式，所 以輸出電壓是一些離散的值，不能保證輸出電壓的連續(xù)性，同時由于無電感，系統(tǒng)很難提供 大電流輸出，而且電流和電壓的紋波都比較大，所以不太適合用在LED照明領(lǐng)域；開關(guān)電源 形式由于有電感，因而可以提供較大的電流，同時成熟的電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)升壓降壓 等多種輸出需求，所以現(xiàn)有的產(chǎn)品方案中，照明用LED驅(qū)動電路以開關(guān)電源居多。開關(guān)電源的多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)升壓，降壓，升降壓，多種控制模式，電壓環(huán)控制，峰值電 流控制，滯回控制等特點極大的擴(kuò)展了開關(guān)電源的應(yīng)用范圍。由于LED燈的亮度是主要由 其電流的大小決定的所以會采樣LED等上的電流做為反饋信號進(jìn)行處理，得到恰當(dāng)?shù)恼伎?比信號，完成電路的驅(qū)動。由于電流控制模式在占空比大于0. 5的情況下會引起次級諧波 振蕩，所以需要特殊的電路進(jìn)行處理如斜率補償電路等，而這些斜率補償電路在片內(nèi)集成 會占用大量的芯片面積。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種避免可次級諧波振蕩的LED照明驅(qū)動電路。本發(fā)明提供的LED照明驅(qū)動電路，采用COT模式控制方案，克服在占空比大于0. 5 時系統(tǒng)產(chǎn)生的次級諧波振蕩問題，同時的固定關(guān)斷時間是可以調(diào)整的。具體由降壓Buck電 路、采樣濾波電路、輔助電路和COT控制電路組成。其中C0T控制電路分別與降壓Buck電 路、采樣濾波電路相連；降壓Buck電路與采樣濾波電路相連；三者構(gòu)成反饋環(huán)路，以控制降 壓Buck電路電流輸出，從而控制LED燈的亮度。本發(fā)明中，所述的COT控制電路可以使系統(tǒng)工作在COT模式下。此時開關(guān)管的關(guān) 斷時間固定但其大小可以調(diào)整。具體原理如下當(dāng)基準(zhǔn)電壓電路201輸出正常、保護(hù)電路202使能信號，使COT模 式控制核心電路203開始工作，由于端口 RT與GATE相連，此時的GATE信號被上電復(fù)位信 號置為低，此時電路開始對電容C充電，信號VC慢慢增加，經(jīng)過一段固定的時間后，產(chǎn)生時 鐘CLK，此時鐘CLK經(jīng)過后續(xù)數(shù)字邏輯電路305后使GATE端為高電平；當(dāng)GATE信號為高的 時候使充放電系統(tǒng)進(jìn)入休眠狀態(tài)，與此同時開始有電流流過采樣電阻Rcs，由于有電感的存在，電路的電流逐漸增加，使得CS端的電壓高過內(nèi)部設(shè)定的閾值vref 2后，經(jīng)過遲滯比較器 306，產(chǎn)生控制信號RESET，進(jìn)入數(shù)字邏輯電路305，使GATE變?yōu)榈碗娖?，此時開關(guān)管106關(guān) 閉；當(dāng)GATE變?yōu)榈碗娖綍r，充放電系統(tǒng)從休眠中恢復(fù)，開始工作，經(jīng)過一段固定的時間后， 電路產(chǎn)生時鐘CLK，此時鐘經(jīng)過后續(xù)數(shù)字邏輯電路305后使GATE端為高電平，此時電路重新 進(jìn)入休眠狀態(tài)，不進(jìn)行充放電，而開關(guān)管106開啟，如此往復(fù)形成COT控制模式。


圖1是COT模式LED照明驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)圖。圖2是COT模式控制電路結(jié)構(gòu)框圖。圖3是COT模式控制核心電路實現(xiàn)示意圖。圖4是COT模式控制電路主要節(jié)點波形圖。
具體實施例方式本發(fā)明公開了 一種用于LED照明的COT模式模擬電源驅(qū)動電路，主要包括COT 模式控制電路101，由二極管102、電容103、電感104和開關(guān)管106構(gòu)成的降壓型BUCK電 路，LED陣列105，采樣電阻107，調(diào)整電阻108，穩(wěn)壓電容109。具體結(jié)構(gòu)如圖1所示二極 管102的正極與開關(guān)管106的漏極和電感104的負(fù)極相連；電容103的正極、二級管102的 負(fù)極和LED陣列105的正端與電源VIN相連；電容103的負(fù)極、LED陣列105的負(fù)端與電感 104的正極相連，開關(guān)管106的漏極與二極管102的正極、源極與采樣電阻107的上端相連、 柵極與COT模式控制電路101的輸出信號GATE相連；采樣電阻107—段與開關(guān)管106的源 極相連另一端與GND相連；調(diào)整電阻108 —段和開關(guān)管106的柵極GATE相連另一端和COT 模式控制電路101的RT端相連；穩(wěn)壓電容109正極和COT模式控制電路101的端口 VDD相 連，負(fù)端與GND相連。COT模式控制電路101從CS端接受采樣電阻107的電壓，經(jīng)過內(nèi)部處 理輸出GATE信號控制開關(guān)管106柵極開啟和關(guān)閉。調(diào)整電阻108改變固定關(guān)斷時間的大 小。穩(wěn)壓電容109保證內(nèi)部芯片電壓穩(wěn)定。LED陣列105是電路的負(fù)載。COT模式控制電路包括三部分基準(zhǔn)電壓電路201、保護(hù)電路202、COT模式控制核 心電路203。具體結(jié)構(gòu)如圖2所示。基準(zhǔn)電壓電路201為整個電路提供所需的基準(zhǔn)電壓； 保護(hù)電路202包括欠壓保護(hù)，過溫保護(hù)，上電復(fù)位等電路，保護(hù)電路正常工作；COT模式控 制核心電路203是本發(fā)明的重點可使電路工作在COT模式下。COT模式控制核心電路203如圖3所示，包括調(diào)整電阻108，運算放大器301，第 一比較器302，第二比較器303，RS觸發(fā)器304，數(shù)字邏輯305，遲滯比較器306，由第一 NMOS 管Ml、第二 PMOS管M2、第三PMOS管M3、第四NMOS管M4、第五NMOS管M5和電容C構(gòu)成的充 放電系統(tǒng)；其中調(diào)整電阻108 —端和GATE信號相連，另一端與運算放大器301的負(fù)端及第 一 NMOS管Ml的源極相連；運算放大器301的正端接基準(zhǔn)電壓電路201的輸出信號vrefl、 運算放大器301的負(fù)端與調(diào)整電阻108的一端和第一 NMOS管Ml的源極相連、運算放大器 301的輸出端與第一 NMOS管Ml的柵極相連；第一 NMOS管Ml漏極與第二 PMOS管的漏極和 柵極相連；第二 PMOS管M2的源極和第三PMOS管M3源極與電源VDD相連；第三PMOS管M3 的柵極與第二 PMOS管M2的柵極相連、第三PMOS管M3的漏極與第四NMOS管M4的漏極、第 五NMOS管M5的漏極、電容C的上極板、第一比較器301的正端、第二比較器303的負(fù)端相
4連；電容C的下極板與GND相連；第四NMOS管M4的源極和第五NMOS管的源極和GND相連； 第四NMOS管的柵極與保護(hù)電路202的輸出POR信號相連；第5NM0S管的的柵極與RS觸發(fā) 器304的輸出CLK相連；第一比較器302的負(fù)端與基準(zhǔn)電壓電路201的輸出信號VH相連、 輸出端與RS觸發(fā)器304的S端相連；第二比較器303的正端與基準(zhǔn)電壓電路201的輸出信 號VL相連、輸出端與RS觸發(fā)器的R端相連；RS觸發(fā)器304的輸出端CLK信號進(jìn)入數(shù)字邏 輯305 ；數(shù)字邏輯305同時接受遲滯比較器306輸出信號RESET，同時數(shù)字邏輯305的輸出 與GATE信號相連；遲滯比較器306的正端接受采樣信號CS，負(fù)端與基準(zhǔn)電壓電路201的輸 出信號vref2相連。COT模式控制原理闡述如下當(dāng)基準(zhǔn)電壓電路201輸出正常、保護(hù)電路202使能信 號，使COT模式控制核心電路203開始工作，由于端口 RT與GATE相連，此時的GATE信號被 上電復(fù)位信號置為低，此時電路開始對電容C充電，信號VC慢慢增加，經(jīng)過一段固定的時間 后，產(chǎn)生時鐘CLK，此時鐘CLK經(jīng)過后續(xù)數(shù)字邏輯電路305后使GATE端為高電平；當(dāng)GATE信 號為高的時候使充放電系統(tǒng)進(jìn)入休眠狀態(tài)，與此同時開始有電流流過采樣電阻Rcs，由于有 電感的存在，電路的電流逐漸增加，使得CS端的電壓高過內(nèi)部設(shè)定的閾值vref2后，經(jīng)過遲 滯比較器306，產(chǎn)生控制信號RESET，進(jìn)入數(shù)字邏輯電路305，使GATE變?yōu)榈碗娖?，此時開關(guān) 管106關(guān)閉；當(dāng)GATE變?yōu)榈碗娖綍r，充放電系統(tǒng)從休眠中恢復(fù)，開始工作，經(jīng)過一段固定的 時間后，電路產(chǎn)生時鐘CLK，此時鐘經(jīng)過后續(xù)數(shù)字邏輯電路305后使GATE端為高電平，此時 電路重新進(jìn)入休眠狀態(tài)，不進(jìn)行充放電，而開關(guān)管106開啟，如此往復(fù)形成COT控制模式。本發(fā)明采用峰值電流COT模式控制方式實現(xiàn)對LED電流的控制，可以避免峰值電 流控制電路的占空比大于0. 5所引起的次級諧波振蕩問題。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，適應(yīng)性強，更 適應(yīng)于集成實現(xiàn)從而降低成本，可廣泛應(yīng)用在LED驅(qū)動照明領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1.一種COT模式LED照明驅(qū)動電路，其特征在于包括降壓Buck電路、采樣電路、輔助電 路、COT模式控制電路；其中，COT模式控制電路分別與降壓Buck電路、采樣電路相連；降壓 型Buck電路與采樣濾波電路相連；三者構(gòu)成反饋環(huán)路，控制降壓Buck電路電流輸出，從而 控制LED燈的亮度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的COT模式LED照明驅(qū)動電路，其特征在于所述COT模式控制 電路包括三部分基準(zhǔn)電壓電路(201)、保護(hù)電路(202、COT模式控制核心電路(203 ；基準(zhǔn) 電壓電路(201為整個電路提供所需的基準(zhǔn)電壓；保護(hù)電路(202包括欠壓保護(hù)電路、過溫保 護(hù)電路和上電復(fù)位電路，用于保護(hù)電路正常工作；COT模式控制核心電路(203使電路工作 在COT模式下。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的COT模式LED照明驅(qū)動電路，其特征在于所述的COT模式控制 核心電路包括調(diào)整電阻(108)，運算放大器(301)，第一比較器(302)，第二比較器(303)， RS觸發(fā)器(304)，數(shù)字邏輯(305)，遲滯比較器(306)，由第一 NMOS管(Ml)、第二 PMOS管 (M2)、第三PMOS管(M3)、第四NMOS管(M4)、第五NMOS管(M5)和電容C構(gòu)成的充放電系統(tǒng)； 其中調(diào)整電阻(108)—端和GATE信號相連，另一端與運算放大器(301)的負(fù)端及第一 NMOS 管(Ml)的源極相連；運算放大器(301)的正端接基準(zhǔn)電壓電路(201)的輸出信號vrefl、 運算放大器(301)的負(fù)端與調(diào)整電阻(108)的一端和第一 NMOS管(Ml)的源極相連、運算放 大器(301)的輸出端與第一 NMOS管(Ml的柵極相連；第一 NMOS管(Ml)漏極與第二 PMOS管 (M) 2的漏極和柵極相連；第二 PMOS管(M2)的源極和第三PMOS管(M3)源極與電源VDD相 連；第三PMOS管(M3)的柵極與第二 PMOS管(M2)的柵極相連、第三PMOS管(M3)的漏極與 第四NMOS管(M4)的漏極、第五NMOS管(M5)的漏極、電容C的上極板、第一比較器(301)的 正端、第二比較器(303)的負(fù)端相連；電容C的下極板與GND相連；第四NMOS管(M4)的源 極和第五NMOS管(M5)的源極和GND相連；第四NMOS管(M4)的柵極與保護(hù)電路(202)的輸 出POR信號相連；第5NM0S管(M5)的柵極與RS觸發(fā)器(304)的輸出CLK相連；第一比較器 (302)的負(fù)端與基準(zhǔn)電壓電路(201)的輸出信號VH相連、輸出端與RS觸發(fā)器(304)的S端 相連；第二比較器(303)的正端與基準(zhǔn)電壓電路(201)的輸出信號VL相連、輸出端與RS觸 發(fā)器的R端相連；RS觸發(fā)器(304)的輸出端CLK信號進(jìn)入數(shù)字邏輯(305)；數(shù)字邏輯(305) 同時接受遲滯比較器(306 )輸出信號RESET，同時數(shù)字邏輯(305 )的輸出與GATE信號相連； 遲滯比較器(306)的正端接受采樣信號CS，負(fù)端與基準(zhǔn)電壓電路(201)的輸出信號vref2 相連。
全文摘要
本發(fā)明屬于LED照明電源轉(zhuǎn)換器技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種COT模式LED照明驅(qū)動電路。包括降壓Buck電路、采樣電路、輔助電路、COT模式控制電路；其中，COT模式控制電路分別與降壓Buck電路、采樣電路相連；降壓型Buck電路與采樣濾波電路相連；三者構(gòu)成反饋環(huán)路，控制降壓Buck電路電流輸出，從而控制LED燈的亮度。COT模式可避免峰值電流控制電路的占空比大于0.5所引起的次級諧波振蕩問題。本發(fā)明在固定關(guān)斷時間模式下關(guān)斷時間可調(diào)，該方案結(jié)構(gòu)簡單，適應(yīng)于大規(guī)模集成實現(xiàn)，從而降低成本，可廣泛用于因降壓型LED驅(qū)動照明領(lǐng)域。
文檔編號H05B37/02GK102123553SQ201110065809
公開日2011年7月13日 申請日期2011年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月18日
發(fā)明者李文宏, 郭俊彥 申請人:復(fù)旦大學(xué)