專利名稱：一種高精度led恒流驅(qū)動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及LED照明，具體涉及一種高精度LED恒流驅(qū)動(dòng)裝置。
背景技術(shù)：
基于滯環(huán)控制的LED恒流驅(qū)動(dòng)電路，具有控制電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用于大功率LED驅(qū)動(dòng)。傳統(tǒng)的滯環(huán)控制LED恒流驅(qū)動(dòng)電路，電路如圖1 所示，包括運(yùn)算放大器U11、遲滯比較器U2和功率管驅(qū)動(dòng)模塊U3。該電路控制原理如圖2 所示，電感電流被控制在一個(gè)遲滯窗口內(nèi)，理想情況下電感電流的峰值為IL-H，電感電流的谷值為IL-L，電感電流的平均值為IL-AVE= (IL-H+IL-L)/2。實(shí)際電路實(shí)現(xiàn)中，由于遲滯比較器具有延遲，導(dǎo)致實(shí)際的電感電流峰值會(huì)超過(guò)IL-H，假設(shè)超過(guò)值為Delta-ILH，實(shí)際的電感電流谷值會(huì)低過(guò)IL-L，假設(shè)超過(guò)值為Delta-ILL，通常Delta-ILH與Delta-ILL并不相等，并且二者隨輸入電壓、輸出電壓、工作頻率而變化，導(dǎo)致實(shí)際電感電流平均值與IL-AVE 之間有一定的誤差。所以傳統(tǒng)的滯環(huán)控制LED驅(qū)動(dòng)電路的恒流效果并不理想。這樣，傳統(tǒng)滯環(huán)控制LED驅(qū)動(dòng)電路只是控制電感電流在一個(gè)周期內(nèi)的兩個(gè)點(diǎn)即峰值與谷值，而由于遲滯比較器的延遲，使得這兩個(gè)點(diǎn)的控制總是有誤差，并且這個(gè)誤差隨輸入電壓、輸出電壓、工作頻率而變化，所以恒流效果不好。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問(wèn)題是，如何提供一種高精度LED恒流驅(qū)動(dòng)裝置，能提高恒流效果、減少誤差。本發(fā)明的上述技術(shù)問(wèn)題這樣解決構(gòu)建一種高精度LED恒流驅(qū)動(dòng)裝置，包括與發(fā)光LED燈串聯(lián)的電感、采樣電阻和第一場(chǎng)效應(yīng)管，還包括與第一場(chǎng)效應(yīng)管的柵極依次電連接的功率驅(qū)動(dòng)模塊、遲滯比較器、第一放大器和電感電流采樣單元；所述電感電流采樣單元的二輸入端分別電連接采樣電阻的二端，輸出端電連接所述第一放大器的第一輸入端和遲滯比較器的第一輸入端；所述遲滯比較器的第二輸入端電連接所述第一放大器的輸出端； 所述第一放大器的第二輸入端電連接基準(zhǔn)電壓?jiǎn)卧?。按照本發(fā)明提供的驅(qū)動(dòng)裝置，還包括與所述電感、采樣電阻和第一場(chǎng)效應(yīng)管并聯(lián)的反向二極管。按照本發(fā)明提供的驅(qū)動(dòng)裝置，所述采樣電阻、發(fā)光LED燈、電感和第一場(chǎng)效應(yīng)管依次串聯(lián)。按照本發(fā)明提供的驅(qū)動(dòng)裝置，所述第一場(chǎng)效應(yīng)管、采樣電阻、電感和發(fā)光LED燈依次串聯(lián)。按照本發(fā)明提供的驅(qū)動(dòng)裝置，所述電感電流采樣單元包括第二放大器和與地依次電連接的第二電阻、第二場(chǎng)效應(yīng)管和第一電阻；所述第二放大器的第一輸入端經(jīng)第一電阻電連接采樣電阻的一端，第二輸入端電連接采樣電阻的另一端，輸出端電連接第一場(chǎng)效應(yīng)管的柵極；所述電感電流采樣單元的輸出端電連接在第二場(chǎng)效應(yīng)管和第二電阻之間。
按照本發(fā)明提供的驅(qū)動(dòng)裝置，所述電感電流采樣單元包括第二放大器和與地依次電連接的第二電阻、鏡像電流源、第二場(chǎng)效應(yīng)管和第一電阻；所述第二放大器的第一輸入端經(jīng)第一電阻電連接采樣電阻的一端，第二輸入端電連接采樣電阻的另一端，輸出端電連接第一場(chǎng)效應(yīng)管的柵極；所述電感電流采樣單元的輸出端電連接在所述鏡像電流源和第二電阻之間。按照本發(fā)明提供的驅(qū)動(dòng)裝置，所述第一放大器是誤差放大器。本發(fā)明提供的高精度LED恒流驅(qū)動(dòng)裝置，增加了誤差放大器，將電感電流的平均值信息直接與目標(biāo)值相比較，并將電感電流平均值與目標(biāo)值的誤差進(jìn)行放大。誤差放大器的輸出電壓用于調(diào)節(jié)遲滯比較器的一個(gè)輸入端的參考電平。通過(guò)負(fù)反饋環(huán)路來(lái)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)條件下誤差放大器的兩個(gè)輸入端的均值相等。與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)勢(shì)
1、恒流效果好，對(duì)輸入電壓、輸出電壓的變化不敏感，可實(shí)現(xiàn)高精度LED恒流驅(qū)動(dòng)；
2、可工作于更高的頻率而不犧牲恒流精度，因而可減小系統(tǒng)體積；
3、電路實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例進(jìn)一步對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。圖1是傳統(tǒng)的滯環(huán)控制LED恒流驅(qū)動(dòng)電路示意圖； 圖2是圖1所示電路的電感電流控制原理示意圖3是本發(fā)明第一種高精度LED恒流驅(qū)動(dòng)裝置電路原理示意圖； 圖4是本發(fā)明第二種高精度LED恒流驅(qū)動(dòng)裝置電路原理示意圖； 圖5是圖3或4中第一種電感電流采樣單元電路示意圖； 圖6是圖3或4中第二種電感電流采樣單元電路示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明第一種高精度LED恒流驅(qū)動(dòng)裝置，電路結(jié)構(gòu)如圖3所示，包括與發(fā)光LED燈 LED串聯(lián)的電感L、采樣電阻RS和第一場(chǎng)效應(yīng)管M1，還包括與第一場(chǎng)效應(yīng)管Ml的柵極依次電連接的功率驅(qū)動(dòng)模塊U3、遲滯比較器U2、第一放大器Ul和電感電流采樣單元；所述電感電流采樣單元的二輸入端分別電連接采樣電阻RS的二端，輸出端電連接所述第一放大器 Ul的第一輸入端和遲滯比較器U2的第一輸入端；所述遲滯比較器U2的第二輸入端電連接所述第一放大器Ul的輸出端；所述第一放大器Ul的第二輸入端電連接基準(zhǔn)電壓VREF。所述第一場(chǎng)效應(yīng)管Ml、采樣電阻RS、電感L和發(fā)光LED燈LED依次串聯(lián)。本發(fā)明第二種高精度LED恒流驅(qū)動(dòng)裝置，電路結(jié)構(gòu)如圖4所示，所述采樣電阻RS、 發(fā)光LED燈LED、電感L和第一場(chǎng)效應(yīng)管Ml依次串聯(lián)，只是第一場(chǎng)效應(yīng)管Ml位置不同，其他同第一種高精度LED恒流驅(qū)動(dòng)裝置。上述第一放大器Ul的作用是誤差放大，簡(jiǎn)稱誤差放大器Ul。本發(fā)明上述二裝置的工作原理是電感電流采樣單元采樣電感L上的電流信息， 并將其轉(zhuǎn)化成一個(gè)與電感電流成比例的電壓VSEN。VSEN與基準(zhǔn)電壓VREF相比較。如果 VSEN的均值電壓低于VREF時(shí)，誤差放大器Ul的輸出電壓VERR增大，由于遲滯比較器U2的正端與VERR相連，遲滯比較器U2的負(fù)端與VSEN相連，因此VSEN在更高的電平遲滯比較器U2才能夠翻轉(zhuǎn)，從而使得電感電流均值增大。同理，如果VSEN均值電壓高于VREF時(shí)，誤差放大器Ul的輸出電壓VERR將減小，由于遲滯比較器U2的正端與VERR相連，遲滯比較器U2 的負(fù)端與VSEN相連，因此VSEN在更低的電平遲滯比較器U2就翻轉(zhuǎn)，從而使得電感電流均值減小。從以上敘述可以看出，這是一個(gè)負(fù)反饋控制系統(tǒng)，最終在穩(wěn)態(tài)條件下VSEN均值將
接近VREF。只要誤差放大器Ul的增益足夠高，最終VSEN均值與VREF的差值非常小。設(shè)誤
差放大器Ul的增益為AV，則在穩(wěn)態(tài)下VSEN均值與VREF的差值為
-VSRR
VPMF-VEBN=-
AV
穩(wěn)態(tài)時(shí)VERR的值與VREF接近。誤差放大器Ul的作用是將VSEN的均值與VREF做比較，因此它要處理的是低頻信號(hào)，需抑制高頻信號(hào)，應(yīng)合理設(shè)置誤差放大器Ul的帶寬，使得其帶寬小于LED驅(qū)動(dòng)電路的開(kāi)關(guān)頻率。 本發(fā)明上述二裝置的核心在于由于增加了誤差放大器Ul，因此能夠?qū)㈦姼须娏鞯钠骄敌畔⒅苯优c目標(biāo)值相比較，并將電感電流平均值與目標(biāo)值的誤差進(jìn)行放大。誤差放大器Ul的輸出電壓用于調(diào)節(jié)遲滯比較器U2的一個(gè)輸入端的參考電平。通過(guò)負(fù)反饋環(huán)路來(lái)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)條件下誤差放大器Ul的兩個(gè)輸入端的均值相等。本發(fā)明上述二裝置的電感電流采樣單元也包括二種具體實(shí)現(xiàn)方式
如圖5所示，第一種電感電流采樣單元電路包括第二放大器U4和與地依次電連接的第二電阻R2、鏡像電流源、第二場(chǎng)效應(yīng)管M2和第一電阻Rl ；所述第二放大器的第一輸入端經(jīng)第一電阻Rl電連接采樣電阻RS的一端，第二輸入端電連接采樣電阻RS的另一端，輸出端電連接第一場(chǎng)效應(yīng)管Ml的柵極；所述電感電流采樣單元的輸出端電連接在所述鏡像電流源和第二電阻R2之間。所述鏡像電流源包括電源VCC、場(chǎng)效應(yīng)管M51和場(chǎng)效應(yīng)管M52。如圖6所示，第二種電感電流采樣單元電路是第一種電感電流采樣單元電路的簡(jiǎn)化，它不具備鏡像電流源。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明權(quán)利要求的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種高精度LED恒流驅(qū)動(dòng)裝置，包括與發(fā)光LED燈(LED)串聯(lián)的電感(L)、采樣電阻 (RS)和第一場(chǎng)效應(yīng)管(M1)，其特征在于，還包括與第一場(chǎng)效應(yīng)管的柵極依次電連接的功率驅(qū)動(dòng)模塊(U3)、遲滯比較器(U2)、第一放大器(Ul)和電感電流采樣單元；所述電感電流采樣單元的二輸入端分別電連接采樣電阻的二端，輸出端電連接所述第一放大器的第一輸入端和遲滯比較器的第一輸入端；所述遲滯比較器的第二輸入端電連接所述第一放大器的輸出端；所述第一放大器的第二輸入端電連接基準(zhǔn)電壓?jiǎn)卧?br> 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，還包括與所述電感、采樣電阻和第一場(chǎng)效應(yīng)管并聯(lián)的反向二極管(D)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述采樣電阻、發(fā)光LED燈、電感和第一場(chǎng)效應(yīng)管依次串聯(lián)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述第一場(chǎng)效應(yīng)管、采樣電阻、電感和發(fā)光LED燈依次串聯(lián)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述電感電流采樣單元包括第二放大器(U4)和與地依次電連接的第二電阻(R2)、第二場(chǎng)效應(yīng)管(M2)和第一電阻(Rl);所述第二放大器的第一輸入端經(jīng)第一電阻電連接采樣電阻(RS)的一端，第二輸入端電連接采樣電阻的另一端，輸出端電連接第一場(chǎng)效應(yīng)管(Ml)的柵極；所述電感電流采樣單元的輸出端電連接在第二場(chǎng)效應(yīng)管和第二電阻之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述電感電流采樣單元包括第二放大器(U4)和與地依次電連接的第二電阻(R2)、鏡像電流源、第二場(chǎng)效應(yīng)管(M2)和第一電阻 (Rl)；所述第二放大器的第一輸入端經(jīng)第一電阻電連接采樣電阻(RS)的一端，第二輸入端電連接采樣電阻的另一端，輸出端電連接第一場(chǎng)效應(yīng)管(Ml)的柵極；所述電感電流采樣單元的輸出端電連接在所述鏡像電流源和第二電阻之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高精度LED恒流驅(qū)動(dòng)裝置，包括與發(fā)光LED燈(LED)串聯(lián)的電感(L)、采樣電阻(RS)和第一場(chǎng)效應(yīng)管(M1)，還包括與第一場(chǎng)效應(yīng)管的柵極依次電連接的功率驅(qū)動(dòng)模塊(U3)、遲滯比較器(U2)、第一放大器(U1)和電感電流采樣單元；所述電感電流采樣單元的二輸入端分別電連接采樣電阻的二端，輸出端電連接所述第一放大器的第一輸入端和遲滯比較器的第一輸入端；所述遲滯比較器的第二輸入端電連接所述第一放大器的輸出端；所述第一放大器的第二輸入端電連接基準(zhǔn)電壓?jiǎn)卧＿@種LED恒流驅(qū)動(dòng)裝置，恒流效果更好，對(duì)輸入/輸出電壓的變化不敏感，且可工作于更高的頻率而不犧牲恒流精度，能減小照明系統(tǒng)體積。
文檔編號(hào)H05B37/02GK102316644SQ20111025964
公開(kāi)日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2011年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月5日
發(fā)明者李永紅, 黃朝剛 申請(qǐng)人:泉芯電子技術(shù)(深圳)有限公司