專利名稱：基于連續電流檢測和浮地的恒流led驅動器的控制方法
技術領域：
此披露涉及LED驅動器，更具體的，是控制一個降壓開關穩壓器采用浮地電流檢測達到精確恒流調節。
背景技術：
在許多LED的應用中，特別是在AC-DC LED燈照明的應用中，一個恒定的LED電流是必要的。在AC - DC LED驅動器的現有技術的應用中，對峰值電感電流控制是使用降壓模式配置，參考圖I。I是輸入電容；2是肖特基二極管(續流二極管)，用于降壓型LED驅動器；3是電容器，用于平滑LED電流；4是電感；5是LED串；6是功率M0SFET，用于降壓型LED驅動器；7是電流檢測電阻；8是用于對振蕩頻率進行編程的電阻；9是連接VDD的輸出 電容；VDD是一個內部產生的且被調節的輸出電壓。LD是用作對LED電流的線性調光；PWMD是對于LED電流做脈寬調制的輸入端；R0SC是用于連接電阻8來對開關頻率進行編程；GND是用于接地；CS是用于在開關(6)源極的電流檢測；GATE是用于連接到開關(6)。峰值電流模式調節是用于電感峰值電流調節。對LED電流峰值的調節是當外部電源MOSFET開啟時，CS引腳監視在CS端電壓。一旦在CS的電壓水平超過預先確定的值時，電源開關會自動關閉，直到下一個時鐘周期的到來。這個時鐘周期是由振蕩電阻進行產生，這就是所謂的PWM峰值電流模式控制，參考圖2。開關波形(SWITCH waveform)是在開關節點的電壓波形，其值取于一個在開關(6)，二極管(2)和電感(4)的聯接處。CLOCK是由內部產生的時鐘信號。下降沿將觸發開關6開啟。IL是電感(4)的電流波形。該峰值電流PWM降壓模式的LED的調節控制的缺點是，調節是在電感的峰值電流，而不是平均電流。如果電壓或溫度變化時，其LED電流會隨著變化，LED平均電流無法保持恒定。在許多應用中，需要的是更準確的平均LED電流。目前的解決方案是在峰值電流達到所編程的值時關閉開關。而新的發明是通過一個檢測電阻連續地檢測電感電流，調節流過電阻的平均電流，從而實現準確的LED電流調節。它可以在連續導通模式和非連續導通模式下工作。
發明內容
發明目的
為了克服現有技術的缺陷，本發明提出一種基于連續電流檢測和浮地的恒流LED驅動器的控制方法，以獲得精確的LED電流調節。技術方案
基于連續電流檢測和浮地的恒流LED驅動器的控制方法，包括利用感應流經電感的電流并轉換為電壓與內部控制電壓進行比較的步驟。電流的感應是通過感應電阻進行的。由于感應電阻是與電感串聯，電阻電流即是電感電流。電感電流通過電阻電壓進入誤差放大器。誤差放大器的輸出電容具有低通濾波器的作用。此誤差放大器的輸出產生一個內部控制電壓。一種實現方式是感應到的電阻電壓與內部控制電壓將進行比較，一旦感應的電壓高于預定值時，開關被關閉。另外一種實現方式是振蕩器斜坡信號與內部控制電壓進行比較。一旦振蕩器斜坡電壓高于內部控制電壓時，開關關閉。兩種實現方式均利用據有低通特性的內部控制電壓來達到調節恒流的目的。有益效果 本發明的有益效果在于，保持了恒定的LED電流，從而取得光強度的一致性。它與電壓或穩定變化無關，即使在LED的數量很少的情況下。
圖I.現有技術，采用峰值電流控制的降壓模式LED驅動器；
圖2.現有技術，降壓模式峰值電流PWM控制波形；
圖3.用浮地和PWM平均電流模式控制；
圖4.采用平均電流模式浮地降壓型LED驅動器的重要波形；
圖5.實施例一浮地型PWM平均電流模式框 圖6.實施例二浮地型PWM平均電流模式框圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明作進一步描述。現以一個降壓模式的LED驅動器使用平均電流模式以達到精準LED電流調節，其中LED驅動器包括以下部分
一個電感器件；
一個二極管，介于接地端和SW節點之間；
一個開關裝置(一個MOSFET或雙極型晶體管)提供連接VIN到感應電阻；
一個用于驅動開關裝置的開關控制電路，使電源能在降壓型模式下操作對LED電流調
節;
一個感應電阻用來產生開關電流的限制，和對平均電感電流的調節。例如，開關控制電路可配置多個LED。恒流是通過感應電阻進行調節。這個控制電路包括一個內置振蕩器作固定頻率運行。一個電流感應放大器連接到SW和CS引腳用來監測LED電流通過感應電阻的電壓。該電流感應放大器總是通過感應電阻來監測流過的電感電流。平均電感電流是流過(或通過)LED的電流。對平均電感電流導致LED電流被精準地調節。本發明提出了一種新的解決方案，其中高電壓的AC - DC降壓調節器采用的浮地方案可用來在固定的頻率下精確地控制LED電流。這就是所謂的PWM平均電流模式控制。引腳VIN是用于電壓輸入；GATE是連接到外部的MOSFET 14 ；Sff為開關節點；CS為電流檢測節點，連接到電阻15和電感16的其中一個終端；10是輸入電容；11是電阻；12是具有反偏作用的高壓二極管；13為一個電容；14是一個高壓功率MOSFET ；15是一個電阻；16是一個電感；17是一個電容，與一個LED串18并聯，用于過濾高頻波紋；19是肖特基續流二極管。參見圖3。開關波形是在開關節點的電壓波形，其值取于一個在開關(14)源，二極管(19)陰極和電阻(15)的聯接處。CLOCK是由內部產生的時鐘信號。下降沿將觸發開關6開啟。IL是電感(16)的電流波形。虛線是平均電流，標記為ISENSE。圖中IL是被用于連續導通模式，但也可應用于非連續導通模式。參見圖4實施例一
20是功率MOSFET用于開關；21是檢測電阻，它可以內置于IC或外置；22是個電感；23是個電容用于過濾高頻波紋；24是個LED串；25是肖特基續流二極管；26是誤差放大器用來檢測流過電阻21的電流；27是一個電容；28是一個電壓比較器；29是S-R觸發器；30是一個控制邏輯塊。參見圖5。在時鐘周期的開始，開關(一個MOSFET或雙極晶體管)開啟。電流路徑從VIN通過電感器和LED到地。此電流的感應是通過感應電阻進行的。當電流升高到一個預定值時，開關關閉。續流二極管打開，電感電流繼續流動。該開關在時鐘周期的剩余部分關閉。電流檢測放大器在開關關閉時仍然工作，而且所檢測的電流通過電壓反饋來調整內部控制電壓以達到調節占空比的目的。一旦在下一個時鐘周期到達時，開關再次打開，感應到的電壓與內部控制電壓將進行比較。一旦感應的電壓高于預定值時，開關被再次關閉。該動作在時鐘運行時循環往復。圖4顯示了典型的開關波形，時鐘，電感電流和用來產生內部控制電壓的平均感應電流。電流感應模式可在非連續傳導模式(DCM)和連續傳導模式(CCM)下工作。圖5顯示了采用平均電流模式浮地降壓型LED驅動器的關鍵部分。其控制電壓是通過誤差放大器產生的。電感電流有紋波且對它的米樣相對于內部控制電壓來確定開關在一個時鐘周期里的開啟時間。有一個內部振蕩器運行操作在固定頻率下。控制電路只有浮地而沒有實地來用于高端的開關和其控制，參考圖5。實施例二
圖6展示了另一個對于LED電流控制的實現方法；31是功率MOSFET作為開關；32是檢測電阻，既可以內置于IC或外置；33是個電感；34是個電容用于過濾高頻波紋；35是個LED串；36是續流二極管；37為誤差放大器用來檢測流過電阻32的電流；38是個電容；39是個電壓比較器；40是個控制邏輯塊。在時鐘周期的開始，開關(一個MOSFET或雙極晶體管)開啟。電流路徑從VIN通過電感器和LED到地。此電流的感應是通過感應電阻進行的。當電流升高到一個內部控制電壓調節的預定值時，開關關閉。續流二極管打開，電感電流繼續流動。該開關在時鐘周期的剩余部分關閉。電流檢測放大器在開關關閉時仍然工作，而且所檢測的電流通過電壓反饋來調整內部控制電壓。一個內部振蕩器，其斜坡電壓在一個時鐘周期中上升到一個閾值，它運行時不停地與內部控制電壓作比較。如果振蕩器斜坡信號達到內部控制電壓值，電壓比較器CMP 39將切換它的輸出來關閉功率開關，通過控制邏輯以達到調節占空比的目的。一旦在下一個時鐘周期到達時，開關再次打開。振蕩器斜坡信號與內部控制電壓將進行比較。一旦振蕩器斜坡電壓高于預定值時，開關被再次關閉。該動作在時鐘運行時循環往復。上述描述說明并介紹本發明的一個方面。此外，此披露僅僅展示和介紹了首選方式，但如前所述，這可以被理解為該發明是可以應用在其他各種組合，修改和環境中，和可以在所表述的發明概念范圍內的改變，其基本概念在該發明內的，都屬于該發明的保護范疇。實施例描述了旨在進一步解釋已知的最好模式的此發明的實踐。并不是僅限至于此。有此技巧的他人在利用本發明最先進的技術在這些或其他，體現發明和由特定的應用或使用該發明可能作的各種修改。因此，此描述說明不是意在僅限制此發明在這里所披露 的形式。
權利要求
1.基于連續電流檢測和浮地的恒流LED驅動器的控制方法，其特征在于，包括利用感應流經電感的電流并轉換為電壓與內部控制電壓進行比較的步驟。
2.根據權利要求I所述的基于連續電流檢測和浮地的恒流LED驅動器的控制方法，其特征在于，電流的感應是通過感應電阻進行的。
3.根據權利要求I所述的基于連續電流檢測和浮地的恒流LED驅動器的控制方法，其特征在于，平均感應電流用來產生內部控制電壓。
4.根據權利要求I所述的基于連續電流檢測和浮地的恒流LED驅動器的控制方法，其特征在于，感應到的電阻上的電壓與內部控制電壓將進行比較，一旦感應的電壓高于內部控制電壓時，開關被關閉。
5.根據權利要求I所述的基于連續電流檢測和浮地的恒流LED驅動器的控制方法，其特征在于，系統內部的地是浮地，而非實地。
6.根據權利要求I所述的基于連續電流檢測和浮地的恒流LED驅動器的控制方法，其特征在于，功率開關管可以既是MOS管，也可以是雙極型晶體管。
7.根據權利要求I所述的基于連續電流檢測和浮地的恒流LED驅動器的控制方法，其特征在于，功率開關管可以既是MOS管，也可以是雙極型晶體管。
8.根據權利要求I所述的基于連續電流檢測和浮地的恒流LED驅動器的控制方法，其特征在于，通過誤差放大器的恒流控制是連續的控制，而非采樣控制。
全文摘要
基于連續電流檢測和浮地的恒流LED驅動器的控制方法，包括利用感應流經電感的電流并轉換為電壓與內部控制電壓進行比較的步驟。本發明的有益效果在于，保持了恒定的LED電流，從而取得光強度的一致性。它與電壓或穩定變化無關，即使在LED的數量很少的情況下。
文檔編號H05B37/02GK102655700SQ20121003852
公開日2012年9月5日 申請日期2012年2月21日 優先權日2012年2月21日
發明者陳龍 申請人:陳龍