[发明专利]功率开关型LED驱动电路的恒流控制方法及其电路

说明书

技术领域

本发明涉及功率开关型LED驱动电路的恒流控制方法及其电路。

背景技术

众所周知，随着发光二极管(LED)制造技术的迅猛发展，LED光源因其高效、可靠、持久、节能环保等特点已被广泛应用于背光、汽车照明以及通用照明等各个领域。LED本身是恒流型器件，也就是说需要恒定的电流来驱动以保持稳定可靠地发光。而在实际应用当中大部分电能提供源为恒压源，因此需要特定的LED驱动电路以恒流的形式从电源提取电能并供给LED。

目前主流的LED驱动电路主要分为两类：线性电流型和开关电流型。线性电流型的LED驱动电路结构如图1所示，电路产生一个线性直流恒流源直接同LED串联，通过控制直流恒流源的电流来控制LED的驱动电流。这样的控制方式在中华人民共和国专利200710193834.9等文献中均有提及。线性电流型驱动电路的主要优点是控制精度较高、电流纹波小、系统相对简单可靠。但是，因其效率相对较差，其在大功率LED驱动系统中的应用受到了严重的限制。

相较线性电流型LED驱动电路，开关电流型LED驱动电路有显著的效率优势。其电路原理结构图如图2所示。借助储能器件电感和受控的开关，驱动电路可将LED中的平均电流控制恒定。当然，开关电流型电路相对而言较为复杂，控制精度和电流纹波也往往不如线性电流型电路。但随着电路设计技术的不断进步，这些劣势不断缩小，使开关电流型电路已成为LED驱动特别是大功率LED驱动中的主流方案。

传统的开关电流型LED驱动电路是以峰值电流检测的方式来控制电流的。例如，中华人民共和国专利200510124707.4提到的美国SuperTex公司产品HV9910作为市场上大功率LED驱动产品的代表便是以峰值电流检测的方式工作。尽管峰值电流检测电路较为简单可靠，但其控制精度较差，特别是负载调整率(Load Regulation)低一直是其最大缺点，并给产品的应用带来许多不便。针对此问题，各公司已提出一些相应的解决方案，如峰值、谷值电流同时检测，来提高电流精度和负载调整率。但是，这些方案往往较为复杂。由于需要更多的外围器件，增加了系统成本降低了系统的可靠性，同时复杂的方案在应用方面也给客户带来了较大的障碍。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种功率开关型LED驱动电路的恒流控制方法及实施该方法的电路，其能够在不增加电路器件的复杂度的条件下提高电流控制精度和负载调整率。

本发明提供了一种功率开关型LED驱动电路的恒流控制方法，该功率开关型LED驱动电路用于驱动LED灯组，该方法包括：

设定与LED灯组的恒定平均电流值相对应的基准电压值及功率开关的持续关断时间T2；

开启功率开关，采集与LED灯组的工作电流相对应的感应电压，并将该感应电压与基准电压值进行比较；

累计功率开关从开启时至感应电压达到基准电压值时的持续开启时间Ta；

累计功率开关从LED灯组的感应电压达到基准电压值时起的持续开启时间Tb，当Tb＝Ta时，关断功率开关；

从功率开关关断时起对功率开关的持续关断时间计时，达到设定的持续关断时间T2后，开启功率开关。

本发明还提供了一种非峰值电流检测的LED驱动电路，用于驱动LED灯组，该LED驱动电路包括储能电感、续流二极管、功率开关、电流检测电路、功率开关控制电路以及电源，LED灯组的正极与电源的正极相连，负极与储能电感的第一端相连，储能电感的第二端与功率开关的漏极相连；续流二极管的正极与功率开关的漏极相连，负极与LED灯组的正极相连；电流检测电路的输入端与功率开关的源极相连，输出端与功率开关控制电路的输入端相连，功率开关控制电路的输出端与功率开关的栅极相连，电流检测电路包括LED工作电流取样电路和电压比较电路，功率开关控制电路包括开启控制电路、关断控制电路及栅驱动电路；其中：

LED工作电流取样电路，与功率开关的源极相连，用于采集与LED灯组的工作电流相对应的感应电压；

电压比较电路，将感应电压与基准电压值进行比较，并根据比较结果控制所述开启控制电路；

开启控制电路，累计功率开关从开启时至所述感应电压达到基准电压值时的持续开启时间Ta，并累计功率开关从LED灯组的感应电压达到基准电压值时起的持续开启时间Tb；当Tb＝Ta时，通过栅驱动电路关断功率开关，同时触发关断控制电路开始计时；

关断控制电路，用于设定功率开关的关断时间T2，并从功率开关关断时起对功率开关的持续关断时间计时，达到设定的持续关断时间T2后，通过栅驱动电路开启功率开关；