[实用新型]驱动恒流源负载的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及直流/直流转换器电路，具体而言，涉及一种基于电感器储能的降压型直流/直流转换器电路。

背景技术

目前，发光二极管(LED)越来越被广泛用作新一代的照明光源。作为恒流源负载中的一种，LED需要与恒压源负载不同的驱动装置。通常，工业界有两种用于驱动LED的直流/直流转换器，一种是升压型，另一种是降压型。

图1示出了传统降压型直流/直流转换器的电路结构。如图1所示，该转换器用于驱动LED负载190，它包括功率级170与控制电路100。功率级170中，设有功率开关120、二极管101以及由电感110与电容102构成的滤波器。其中，功率开关120的漏极与输入电压源正极VIN连接，其源极通过检测电阻103与电感110和二极管101的负极连接，二极管101的正极与输入电压源和负载190的公共地连接。 LED负载190与电容102并联。这样，功率级170用来将高输入直流电压VIN转换成低输出直流电压VOUT，提供给LED负载190。

控制电路100中，设有比较器130、关闭时间产生器140、与比较器130和关闭时间产生器140输出端连接的RS触发器150，以及与RS触发器150输出端连接的驱动器160。驱动器160的输出端连接到功率开关120。 VCC为控制电路100提供电源，控制电路100的参考地GNDIC与检测电阻103和二极管101的负极接在一起。接在VCC与参考地GNDIC之间的稳压二极管限制了VCC的最高电压，避免控制电路100遭到过高电压损害。

当功率开关120闭合时，电流流过检测电阻103，并被转换成一反映流过电感110电流的电流检测信号IS(因此时二极管101不导通，电感110与检测电阻103串联)。该电流检测信号IS被送至比较器130与参考电压VREF1进行比较，VREF1表示电感110的电流峰值Ipk。比较器130的输出信号RST作为复位信号送至RS触发器150，被复位后的RS触发器输出信号Q从高电位变为低电位，再通过驱动器160将功率开关120的漏极和源极断开。功率开关120断开后，关闭时间产生器140开始计时。当计时时间到了之后，关闭时间产生器140输出信号SET作为置位信号送至RS触发器150，RS触发器150输出信号Q即从低电位变为高电位，该高电位信号再通过驱动器160使功率开关120闭合，开始一个新的工作周期。

上述直流/直流转换器中，存在两方面的缺陷，均直接导致无法向恒流源负载提供准确的输出电流。一方面，电感谷值电流会随着负载变化而变化。参照图2，图2为上述直流/直流转换器中的信号波形示意图。其中，波形210、220分别表示电感110的电流和驱动器160的输出信号DRV。从波形可以看出，控制器100工作在连续模式，因为电感电流总是大于零。电感电流上升期斜率为(VIN-VOUT)/L。电流峰值Ipk由比较器130、检测电阻103和参考电压VREF1共同决定。电感电流下降期斜率为VOUT/L，电感电流谷值IVAL＝(Ipk-Toff＊VOUT/L)，其中，Toff为开关断开时间。因此，负载得到的平均电流(即，输出电流)ILED＝(Ipk+IVAL)/2＝(Ipk-0.5＊Toff＊VOUT/L)，其中Ipk和Toff是常数，而VOUT是负载上的压降。显然，LED负载电流会受到负载电压的影响。LED正向压降会随温度变化而变化；同时正向LED压降也会因为制造工艺偏差导致LED个体间的差异。所以，不同的环境温度，不同的LED负载都会致使电感谷值电流发生变化，从而导致输出电流的变化。

另一方面，电感峰值电流会受输入电压的影响。如上文所述，LED负载电流ILED＝(Ipk+IVAL)/2，所以峰值电流不准也会导致输出电流变化。传统直流/直流转换器采用电感峰值电流控制方法，输入电压会影响Ipk。理论上说，如果比较器130的比较速度无限快的话，该控制方法也可以做到线调整率很好。但是，实际的比较器都有一定的响应速度，太快了容易受噪声干扰，太慢了线调整率则变得很差。因此，通常的做法是将比较器130的最快响应时间做成100nS量级。全球照明电网主要分为两种，交流110V和交流220V。LED控制器要能够适用这两种电网，这是工业界对该类控制器的一个基本要求。而在这两种电网下，图1所示传统方案的输出电流会明显不同，通常，在220V电网下输出电流会比110V电网下输出电流高15％以上。

实用新型内容

针对传统方案的上述缺陷，本实用新型的目的在于，通过采用一种新的驱动恒流源负载的电路结构，来有效提高输出电流的准确度。