[发明专利]一种LED驱动电路的电感电流谷值检测方法和恒流控制方法有效

专利信息
申请号: 201811388142.4 申请日: 2018-11-21
公开(公告)号: CN109327938B 公开(公告)日: 2020-12-29
发明(设计)人: 方健;段艳秋;雷一博;王定良;冯垚荣;王卓;张波 申请(专利权)人: 电子科技大学
主分类号: H05B45/30 分类号: H05B45/30;H05B45/345
代理公司: 成都点睛专利代理事务所(普通合伙) 51232 代理人: 葛启函
地址: 611731 四川省成*** 国省代码: 四川;51
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摘要:
搜索关键词: 一种 led 驱动 电路 电感 电流 检测 方法 控制
【说明书】:

一种LED驱动电路的电感电流谷值检测方法和恒流控制方法,属于电子电路技术领域。电感电流谷值检测方法检测LED驱动电路第n个工作周期内电感电流谷值的方法为:首先利用LED驱动电路的基准电压和采样电阻计算电感电流的平均电流;然后在开关管开启时检测第n个工作周期内采样电阻两端电压的最大值;根据流过采样电阻的电流与流过电感的电流相同,利用采样电阻两端电压最大值和采样电阻计算第n个工作周期内电感电流的峰值;最后利用第n个工作周期内电感电流的平均电流和峰值电流计算电感电流的谷值。LED驱动电路的恒流控制方法通过将每个工作周期的电感电流谷值设置为上一个工作周期内的电感电流的谷值电流,从而实现恒流控制。

技术领域

本发明属于电子电路技术领域,具体的说是涉及一种检测LED驱动电路的电感电流谷值检测方法和恒流控制方法。

背景技术

LED因其节能、可靠性高、寿命长以及环境友好等特点,已成为当今照明光源的主流。在LED功率小于20W的领域,主要采用Buck拓扑的非隔离结构来驱动,在保证转换效率的同时也保证了较高的性价比。另一方面,因为LED独特的电流-电压转移特性,很小的电压波动就会产生较大的电流波动,所以现在普遍采用恒定电流的方式来驱动LED,从而保证LED的亮度保持稳定,而通常使用电感电流的平均值来表征流过LED的电流,电感电流平均值恒定则流过LED电流恒定。

如图1所示是传统的峰值电流控制的Buck拓扑的LED恒流驱动电路,该电路主要包括功率开关管Q、续流二极管D、电感L、电容C、负载LED灯、采样电阻Rs、RS触发器以及比较器。该方案工作原理为时钟脉冲使得RS触发器置“1”,令功率开关管Q导通,电感电流线性上升,电流流过LED,使LED发光,电感电流上升使得采样电阻Rs两端的电压变大,当该电压上升到大于比较器的基准电压VREF,则会使比较器翻转,由输出“0”转变到输出“1”,RS触发器置“0”,使得功率开关管关断,此时电感电流会线性下降,LED仍然保持发光,等到下一个时钟脉冲再使RS触发器置“1”,电感电流又重新上升,如此循环下去,只要选取合适的脉冲时间就能使得电感电流不会下降到零,保持工作在连续导电模式(CCM) 下。

上述方案所采取的电感电流采样方法是通过功率开关管和地之间的电流采样电阻Rs进行,该方法只能在功率开关管导通时进行电流采样,而功率开关管处于关断状态时,则无法进行电流的采样。这就决定了在一个周期范围内,只能准确地采样到电感电流的峰值,而根本无法对谷值进行采样。

如图2所示为传统的峰值电流控制的Buck拓扑的LED恒流驱动电路中电感电流的周期变化图,该工作方式决定了电感电流峰值Ip为固定的,而谷值Iv不确定且无法被检测,平均电流值自然不确定,不一定能保持恒定,并且无法精准控制平均电流值。由此可知,采用采样电阻检测电流的传统的峰值电流控制模式存在固定的缺陷,谷值的不确定致使平均电流的不确定甚至不恒定,无法精准地控制平均电流,因此该控制模式理论上就难以实现恒流。

专利名称为一种用于LED驱动电路的恒流输出控制装置,专利号为ZL2014102500721 的发明专利中提出了一种电流控制方法,如图3所示为该恒流输出控制装置的结构示意图,其主要思想是通过平均电流采样模块反馈到驱动电路使开关管Q1导通,使得加减计数器B1 从零开始加数,随着电感电流上升,采样电阻R1两端的电压升高致使比较器A1翻转,而加减计数器B1开始减数,直到减到零值,使开关管Q1关断,TOFF时间控制模块中的加计数器B2从零开始计数,计到人工设定的某一个数时,控制开关管Q1重新导通,如此循环下去。这个电流控制方法可以实现在一个周期内,电感电流从谷值上升到平均值的时间等于电流从平均值上升到峰值的时间,而且电流平均值可以人为设定,而设定的电流平均值就为比较器的基准电压VR除以采样电阻R1。然而这种方法中由于采样电阻只能在开关管Q1导通时才能进行电流检测,因此也无法直接检测到电感电流的谷值,导致无法精确地控制电感电流的平均电流。

发明内容

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