專利名稱：基于電感放電時間調(diào)制的降壓led驅(qū)動電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于電子電路技術領域，尤其是涉及一種基于電感放電時間調(diào)制的降壓LED驅(qū)動電路，可用于模擬集成電路的設計。
背景技術：
發(fā)光二極管LED在照明應用中，因其具有發(fā)光效率高、壽命長、高亮度、節(jié)能、環(huán)保和耐用等特點，被認為是當前最具潛力的光源之一。為了充分發(fā)揮其優(yōu)勢，并且與前代照明產(chǎn)品如白熾燈、節(jié)能燈管等充分兼容,需要配備體積小,壽命長,成本低,并直接以交流市電為電源的LED驅(qū)動電路，以最大限度發(fā)揮LED自身優(yōu)勢。目前以交流市電為電源的LED驅(qū)動電路種類繁多，其中降壓型AC-DC開關電源LED驅(qū)動電路以其電壓低，安全性高，隔離性好的優(yōu)勢在LED中占有重要位置。降壓型AC-DC開關電源LED驅(qū)動電路主要可以分為兩類。參考圖1，第一種為非隔離型AC-DC變換器，或稱Buck型AC-DC變換器，源于經(jīng)典降壓型開關電源設計。當開關MOSFET管S導通時，續(xù)流二極管D截止，交流電源通過整流橋后為電感充電，同時為負載LED供電；當開關MOSFET管S關斷時，電感放電，續(xù)流二極管D導通，繼續(xù)為負載LED供電?？刂破鰿控制開關MOSFET管S的反復導通與關斷使電感L充放電，以驅(qū)動LED負載。此類LED驅(qū)動電路優(yōu)點為效率高；但是也有明顯的缺點，即開關MOSFET管S的源極電位是浮動的，這導致控制器C需要用自舉電路或變壓器隔離驅(qū)動方式對其進行驅(qū)動，增加了控制器內(nèi)部電路的復雜度，所以實際上以這種方式驅(qū)動LED的實例非常少。參考圖2，第二種為隔離型AC-DC變換器，或稱反激式AC-DC變換器，現(xiàn)今大量應用于LED驅(qū)動領域。開關MOSFET管S導通時，交流輸入電源為變壓器主電感Lp充電，此時續(xù)流二極管D截止，輸出電容Co為負載LED供電。S斷開瞬間，變壓器主電感Lp放電，極性反轉(zhuǎn)，次級線圈LI極性反轉(zhuǎn)，續(xù)流二極管D導通，主電感通過變壓器耦合為負載LED供電，同時為輸出電容Co充電。反饋線圈L2與次級線圈LI同名端相對應，L2的耦合電壓與LI兩端電壓成比例，通過電阻Rl，R2分壓后反饋至控制器C?？刂破鰿通過檢測反饋電壓VFB的值改變開關占空比、頻率等參數(shù)，以根據(jù)Vfb調(diào)節(jié)Vwt，實現(xiàn)恒流輸出。隔離型AC-DC變換器的優(yōu)勢在于高低壓之間的隔離，可以做到較小的輸出電壓和較大的輸出電流，符合一些特定的安全規(guī)范；其缺點也很明顯，變壓器的存在使得其轉(zhuǎn)換效率無法做到很高，小功率應用下甚至達不到80%，并且外圍器件繁多，調(diào)試復雜。對LED器件的保護也是一個不可忽視的問題。在用傳統(tǒng)降壓結(jié)構(gòu)驅(qū)動串聯(lián)結(jié)構(gòu)LED時，一旦輸入電壓出現(xiàn)突波，上述兩種結(jié)構(gòu)會直接將此突波傳遞至輸出端，對LED器件形成損壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有電源系統(tǒng)芯片供電技術的缺陷，提供一種基于電感放電時間調(diào)制的降壓LED驅(qū)動電路，以簡化芯片內(nèi)部電路以及外圍電路，提高轉(zhuǎn)換效率，有效抑制電壓突波對LED器件的影響。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明基于電感放電時間調(diào)制的降壓LED驅(qū)動電路，包括整流橋、功率開關器件M、輸出二極管D、電感L和輸出電容Cott ;其特征在于整流橋正向端連接到電感L的一端，電感L的另一端與功率開關器件M的漏極和輸出二極管D的正向端相連，功率開關器件M的漏極與柵極之間跨接有控制電路，該控制電路通過控制功率開關器件M的關斷時間，對電感L的放電時間進行調(diào)制；輸出二極管D的負向端連接到負載LED，該負載LED與輸出電容Cot并聯(lián)后跨接于輸出二極管D與整流橋正向端之間。上述基于電感放電時間調(diào)制的降壓LED驅(qū)動電路，其中所述的控制電路包括電流檢測電路、放電計時電路和邏輯電路；所述峰值電流檢測電路，其輸入端接電感L的電流采樣信號，其輸出端接邏輯電路；用于對電感電流L的采樣信號進行判斷，當電感電流采樣信號超過設定的電流閾值Ium時，輸出邏輯信號至邏輯電路，通過邏輯電路使功率開關器件M關斷，以保證電感的峰值電流恒定；所述放電計時電路，其輸出端接邏輯電路；用于對開關M的關斷時間進行計時，當達到設定的計時時間Tsrt時，輸出邏輯信號至邏輯電路，通過邏輯電路使功率開關器件M重新導通，以保證輸出功率恒定；所述邏輯電路，其兩個輸入端分別為峰值電流檢測電路的輸出端和放電計時電路的輸出端，其輸出端接功率開關器件M的柵極；通過對峰值檢測電路和放電計時電路輸出的兩個邏輯信號進行邏輯綜合，控制開關M的導通與關斷，通過控制功率開關器件M的關斷時間來實現(xiàn)電感放電時間調(diào)制。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點(I)本發(fā)明由于采用降壓型架構(gòu)，負載LED兩端電壓低于輸入電壓，因此外圍電路中不需要變壓器，簡化了外圍電路；(2)本發(fā)明對電感放電時間進行調(diào)制,控制輸出電流的大小,輸出電流恒定則負載LED兩端電壓恒定，因此不需要對輸出電壓進行采樣，簡化了外圍電路；(3)本發(fā)明由于功率開關器件M的源極接地，因此無需自舉式或變壓器線圈去驅(qū)動具有浮動源極的高壓M0SFET，簡化了驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)；(4)本發(fā)明由于電感放電計時時間長，則輸出功率小，放電計時時間短，則輸出功率大，用戶可以根據(jù)需求進行定制，輸出功率靈活多變。下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細描述。


圖1是現(xiàn)有非隔離型AC-DC變換器作為LED驅(qū)動電路的原理圖；圖2是現(xiàn)有隔離型AC-DC變換器作為LED驅(qū)動電路的原理圖；圖3是本發(fā)明的原理圖；圖4是本發(fā)明中的控制電路方框圖；圖5是本發(fā)明中的電感放電回路等效架構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明中的電感充電回路等效架構(gòu)示意圖；圖7是本發(fā)明的工作時序波形圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖及其實施例對本發(fā)明作進一步描述。參考圖3，本發(fā)明基于電感放電時間調(diào)制的降壓LED驅(qū)動電路包括整流橋、功率開關器件M、輸出二極管D、電感L、輸出電容Qjut和控制電路I ;其中整流橋輸入接交流市電，其負向端接地，正向端連接到電感L的一端；電感L的另一端連接到功率開關器件M的漏極，用于儲存能量；開關器件M的源極接地，用于控制電感L的充電和放電；控制電路I的輸入端a連接到開關功率器件M的漏極，輸出端b連接到開關器件M的柵極，用于控制開關器件M的導通與關斷；輸出二極管D的正向端連接到開關控制器件M的漏極，其負向端連接至1J輸出電容Qm和負載LED正向端,用于防止輸出電容Cotjt的放電電流通過開關器件M倒灌到地；輸出電容Cot與負載LED并聯(lián)后跨接于輸出二極管D與整流橋的正向端之間，負載電容Qm用于在電感L充電期間為負載LED供電,保證輸出電壓及電流恒定。
參照圖4，所述控制電路I，包括峰值電流檢測電路11，放電計時電路12，邏輯電路13 ;其中峰值電流檢測電路11，其輸入端接電感L的電流采樣信號，其輸出端接邏輯電路13 ;用于對電感電流L的采樣信號進行判斷，當電感電流采樣信號超過設定的電流閾值Ium時，輸出控制峰值電流的邏輯信號至邏輯電路13，通過邏輯電路13使功率開關器件M關斷，以保證電感的峰值電流恒定；放電計時電路12，其輸出端接邏輯電路13，用于對開關M的關斷時間進行計時，當達到設定的計時時間Tsrt時，輸出控制放電時間的邏輯信號至邏輯電路13，通過邏輯電路13使功率開關器件M重新導通，以保證輸出功率恒定；邏輯電路13輸出端接功率開關器件M的柵極；通過對峰值檢測電路11和放電計時電路12輸出的兩個邏輯信號進行邏輯綜合，控制開關M的導通與關斷，通過控制功率開關器件M的關斷時間來實現(xiàn)電感放電時間調(diào)制。圖5給出本發(fā)明中的電感放電回路等效架構(gòu)示意圖，其中虛線框內(nèi)部即為電感的放電回路，電感電流通過輸出二極管D為負載LED供電，同時給輸出電容Qjut充電，最后流回電感。負載LED兩端的電壓為V0Ut=VL+Vin-Vin=VLI)其中八為電感放電時的感應電動勢，Vin為輸入電壓，因此本發(fā)明所述的LED驅(qū)動電路為負載LED負極浮動的降壓電路,這種結(jié)構(gòu)僅需米用較小的輸出電容即可穩(wěn)定輸出電壓。如果忽略傳輸效率，任何開關電源電路的輸出功率都可以用電感平均電流和電感量表示，本發(fā)明的輸出功率也可以由下式得出Potlt I Il2其中Pout為輸出功率，L為電感L的電感量，込為電感L中的電流平均值。圖6給出本發(fā)明中的電感充電回路等效架構(gòu)示意圖，其中虛線框內(nèi)部即為電感充電回路；整流橋負向端接地，電流從整流橋正向端流過電感L，通過開關功率器件M流回到地。在峰值電流檢測電路使峰值電感電流為一個固定值，設為Iniax時，由于電感充放電的特性

權利要求
1.一種基于電感放電時間調(diào)制的降壓LED驅(qū)動電路，包括整流橋、功率開關器件Μ、輸出二極管D、電感L和輸出電容Ctot ;其特征在于整流橋正向端連接到電感L的一端，電感L的另一端與功率開關器件M的漏極和輸出二極管D的正向端相連，功率開關器件M的漏極與柵極之間跨接有控制電路(I)，該控制電路(I)通過控制功率開關器件M的關斷時間，對電感L的放電時間進行調(diào)制；輸出二極管D的負向端連接到負載LED，該負載LED與輸出電容Qm并聯(lián)后跨接于輸出二極管D與整流橋正向端之間。
2.根據(jù)權利要求1所述的降壓LED驅(qū)動電路，其特征在于所述的控制電路(1)，包括電流檢測電路(11)、放電計時電路(12)和邏輯電路(13)； 所述峰值電流檢測電路(11)，其輸入端接電感L的電流采樣信號，其輸出端接邏輯電路(13);用于對電感電流L的采樣信號進行判斷，當電感電流采樣信號超過設定的電流閾值Ium時，輸出邏輯信號至邏輯電路(13)，通過邏輯電路(13)使功率開關器件M關斷，以保證電感的峰值電流恒定； 所述放電計時電路(12)，其輸出端接邏輯電路(13);用于對開關M的關斷時間進行計時，當達到設定的計時時間Tsrt時，輸出邏輯信號至邏輯電路(13)，通過邏輯電路(13)使功率開關器件M重新導通，以保證輸出功率恒定； 所述邏輯電路(13)，其兩個輸入端分別為峰值電流檢測電路(11)的輸出端和放電計時電路(12)的輸出端，其輸出端接功率開關器件M的柵極；通過對峰值檢測電路(11)和放電計時電路(12)輸出的兩個邏輯信號進行邏輯綜合，控制開關M的導通與關斷，通過控制功率開關器件M的關斷時間來實現(xiàn)電感放電時間調(diào)制。
3.根據(jù)權利要求2所述的降壓LED驅(qū)動電路，其特征在于所述的電流閾值Ium，根據(jù)用戶需求進行定制，其最大值不超過電感L的飽和電流。
4.根據(jù)權利要求2所述的降壓LED驅(qū)動電路，其特征在于所述的計時時間Tsrt，其大小決定負載電流大小，根據(jù)用戶所需負載電流的大小進行定制，計時時間Tsrt越大，負載電流越小，計時時間Tsrt越小,負載電流越大。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于電感放電時間調(diào)制的降壓LED驅(qū)動電路，主要解決現(xiàn)有LED驅(qū)動電路內(nèi)部及外圍電路復雜的問題。它包括整流橋、功率開關器件M、輸出二極管D、電感L、輸出電容COUT和控制電路(1)。整流橋正向端連接到電感L的一端，電感L的另一端與功率開關器件M的漏極和輸出二極管D的正向端相連；控制電路(1)跨接于功率開關器件M的漏極與柵極之間，通過控制功率開關器件M的關斷時間，對電感L的放電時間進行調(diào)制；輸出二極管D的負向端連接到負載LED，該負載LED與輸出電容COUT并聯(lián)后跨接于輸出二極管D與整流橋正向端之間，通過控制電感放電時間實現(xiàn)對輸出功率的調(diào)節(jié)。本發(fā)明具有內(nèi)部及外圍電路簡單的優(yōu)點，可應用于LED球泡燈和LED燈管之中。
文檔編號H05B37/02GK103025021SQ20121054370
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月14日 優(yōu)先權日2012年12月14日
發(fā)明者來新泉, 劉從, 韓杰, 邵麗麗 申請人:西安銓芯電子有限公司