專利名稱：電視機及其恒流控制裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及恒流控制技術領域，特別涉及到一種恒流控制裝置及包含該恒流控制裝置的電視機。
背景技術：
LED作為一種低功耗的綠色光源，廣泛應用于照明和背光顯示等領域。為了使LED發光穩定，需要求流經其的電流相對恒定，特別是將LED作為顯示屏的背光源時，更是要求流過每路串聯LED電流的大小盡可能相等來達到理想的顯示效果。所以如何用簡單的電路結構達到精確控制流經LED的電流是急需解決的技術問題
發明內容
本發明的主要目的是提供了一種恒流控制裝置，旨在用簡單的電路結構實現精確控制流經負載的電流的目的。本發明實施例公開了一種恒流控制裝置，包括恒流控制模塊和用于向負載提供穩定電壓的開關電源模塊，所述恒流控制模塊包括用于提供基準參考電流的恒流源單元、用于使流經負載的電流恒定為所述基準參考電流的恒流控制單元和用于恒定所述恒流控制單元的電壓的反饋單元，所述開關電源模塊的輸出端連接至所述負載的輸入端，所述恒流源單元的輸出端連接至所述恒流控制單元的第一輸入端，所述負載的輸出端連接至所述恒流控制單元的第二輸入端，所述反饋單元的輸出端連接至所述恒流控制單元的控制端，所述反饋單元的第一輸入端和所述開關電源模塊的第一輸入端均連接至所述恒流控制單元的第一輸出端，所述反饋單元的第二輸入端和所述開關電源模塊的第二輸入端均連接至所述恒流控制單元的第二輸出端。優選地，所述恒流控制單元包括恒流控制電路和用于調整所述恒流控制電路的電壓的電壓調整電路，所述電壓調整電路的輸入端和所述恒流控制電路的第一控制端均連接至所述恒流源單元的輸出端，所述電壓調整電路的輸出端分別與所述恒流控制電路的第一輸入端、所述反饋單元的第一輸入端和所述開關電源模塊的第一輸入端連接，所述負載的輸出端連接至所述恒流控制電路的第二輸入端，所述恒流控制電路的輸出端分別與所述反饋單元的第二輸入端和所述開關電源模塊的第二輸入端連接，所述恒流控制電路的第二控制端連接至所述反饋單元的輸出端。優選地，所述電壓調整電路包括第四MOS管和第二電壓源，所述第四MOS管的柵極與所述第二電壓源的正極連接，所述第四MOS管的漏極連接至所述恒流源單元的輸出端，所述第四MOS管的源極連接至所述開關電源模塊的第一輸入端。優選地，所述恒流控制電路包括第五MOS管和至少一恒流控制子電路，各所述恒流控制子電路均包括第六MOS管和第九MOS管，所述第五MOS管的漏極連接至所述開關電源模塊的第一輸入端，所述第五MOS管的源極與所述第六MOS管的源極連接，所述第五MOS管的柵極分別與所述第四MOS管的漏極及所述第六MOS管的柵極連接，所述第六MOS管的漏極分別與所述反饋單元的第二輸入端和所述第九MOS管的源極連接，所述第九MOS管的漏極與所述負載的輸出端連接，所述第九MOS管的柵極連接至所述反饋單元的輸出端。優選地，所述反饋單元的數量與所述恒流控制子電路的數量相等，其包括第一運算放大器，所述第一運算放大器的輸出端與所述第九MOS管的柵極連接，所述第一運算放大器的同向輸入端與所述第四MOS管的源極連接，所述第一運算放大器的反向輸入端與所述第六MOS管的漏極連接 。優選地，所述恒流源單元包括產生基準參考電流的基準電流產生電路和電流鏡電路，所述基準電流產生電路包括第一電壓源、復位電阻、第四運算放大器和第三MOS管，所述電流鏡電路包括第一 MOS管和第二 MOS管，所述第四運算放大器的同向輸入端與所述第一電壓源的正極連接，所述第四運算放大器的反向輸入端與所述第三MOS管的源極連接并經所述復位電阻接地，所述第四運算放大器的輸出端與所述第三MOS管的柵極連接，所述第三MOS管的的漏極與所述第一 MOS管的漏極、柵極及所述第二 MOS管的柵極連接，所述第一 MOS管的源極與所述第二 MOS管的源極連接，所述第二 MOS管的漏極與所述第四MOS管的漏極連接。優選地，所述負載為LED。本發明實施例還公開了一種電視機，包括恒流控制裝置，所述恒流控制裝置包括恒流控制模塊和用于向負載提供穩定電壓的開關電源模塊，所述恒流控制模塊包括用于提供基準參考電流的恒流源單元、用于使流經負載的電流恒定為所述基準參考電流的恒流控制單元和用于恒定所述恒流控制單元的電壓的反饋單元，所述開關電源模塊的輸出端連接至所述負載的輸入端，所述恒流源單元的輸出端連接至所述恒流控制單元的第一輸入端，所述負載的輸出端連接至所述恒流控制單元的第二輸入端，所述反饋單元的輸出端連接至所述恒流控制單元的控制端，所述反饋單元的第一輸入端和所述開關電源模塊的第一輸入端均連接至所述恒流控制單元的第一輸出端，所述反饋單元的第二輸入端和所述開關電源模塊的第二輸入端均連接至所述恒流控制單元的第二輸出端。本發明所公開的恒流控制裝置，通過開關電源模塊向負載提供穩定電壓，并通過包括恒流源單元、恒流控制單元和反饋單元的恒流控制模塊精確控制流經負載的電流，具體通過恒流源單元為流經負載的電流提供基準參考電流，根據恒流源單元提供的基準參考電流，恒流控制單元將流經負載的電流恒定為所述基準參考電流，并通過反饋單元恒定恒流控制單元電壓來達到精確控制流經負載的電流的目的，所以本發明的恒流控制裝置用簡單的電路結構實現了精確控制流經負載的電流的目的。
圖I為本發明恒流控制裝置一優選實施例的結構框圖；圖2為本發明恒流控制裝置另一優選實施例的結構框圖；圖3為本發明恒流控制裝置的原理圖。本發明目的的實現、功能特點及優點將結合實施例，參照附圖做進一步說明。
具體實施例方式應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
本發明公開了一種恒流控制裝置，參照圖1，圖I為本發明恒流控制裝置一優選實施例的結構框圖，在本實施例中，恒流控制裝置包括恒流控制模塊I和用于向負載3提供穩定電壓的開關電源模塊2，其中，恒流控制模塊I包括用于提供基準參考電流的恒流源單元
11、用于使流經負載3的電流恒定為基準參考電流的恒流控制單元12和用于恒定恒流控制單元12的電壓的反饋單元13。其中開關電源模塊2的輸出端連接至負載3的輸入端，恒流源單元11的輸出端連接至恒流控制單元12的第一輸入端，負載3的輸出端連接至恒流控制單元12的第二輸入端，反饋單元13的輸出端連接至恒流控制單元12的控制端，反饋單兀13的第一輸入端和開關電源模塊2的第一輸入端均連接至恒流控制單兀12的第一輸出端，反饋單元13的第二輸入端和開關電源模塊2的第二輸入端均連接至恒流控制單元12的第二輸出端。本發明所公開的恒流控制裝置，通過開關電源模塊2向負載3提供穩定電壓，并通 過包括恒流源單元11、恒流控制單元12和反饋單元13的恒流控制模塊I精確控制流經負載3的電流，具體通過恒流源單元11為流經負載3的電流提供基準參考電流，根據恒流源單元11提供的基準參考電流，恒流控制單元12將流經負載3的電流恒定為所述基準參考電流，并通過反饋單元13恒定恒流控制單元12的電壓來達到精確控制流經負載3的電流的目的，所以本發明的恒流控制裝置用簡單的電路結構實現了精確控制流經負載的電流的目的。參照圖2，圖2為本發明恒流控制裝置另一優選實施例的結構框圖，在本實施例中，恒流控制裝置包括恒流控制模塊I和用于向負載3提供穩定電壓的開關電源模塊2，其中，恒流控制模塊I包括用于提供基準參考電流的恒流源單元11、用于使流經負載3的電流恒定為基準參考電流的恒流控制單元12和用于恒定恒流控制單元12電壓的反饋單元13，恒流控制單元12包括恒流控制電路121和用于調整恒流控制電路121的電壓的電壓調整電路122，電壓調整電路122的輸入端和恒流控制電路121的第一控制端均連接至恒流源單元11的輸出端，電壓調整電路122的輸出端分別與恒流控制電路121的第一輸入端、反饋單元13的第一輸入端和開關電源模塊2的第一輸入端連接，負載3的輸出端連接至恒流控制電路121的第二輸入端，恒流控制電路121的輸出端分別與反饋單元13的第二輸入端和開關電源模塊2的第二輸入端連接，恒流控制電路121的第二控制端連接至反饋單元13的輸出端。通過設置電壓調整電路122，一方面可以降低恒流源單元11的電壓，進而降低功耗；另一方面可以實現在大范圍內對負載3的電流調節。結合參照圖3，圖3為本發明恒流控制裝置的原理圖。電壓調整電路122包括第四MOS管M4和第二電壓源VR2，第四MOS管M4的柵極與第二電壓源VR2的正極連接，第四MOS管M4的漏極連接至恒流源單元11的輸出端，第四MOS管M4的源極連接至開關電源模塊2的第一輸入端。恒流控制電路121包括第五MOS管M5和3路恒流控制子電路，3路恒流控制子電路分別為第一恒流控制子電路、第二恒流控制子電路和第三恒流控制子電路，第一恒流控制子電路包括第六MOS管M6和第九MOS管M9，第二恒流控制子電路包括第七MOS管M7和第十MOS管M10，第三恒流控制子電路包括第八MOS管M8和第i^一 MOS管Mil。第五MOS管M5的漏極連接至開關電源模塊2的第一輸入端，第五MOS管M5的源極分別與第六MOS管M6的源極、第七MOS管M7的源極和第八MOS管M8的源極分別連接并分別形成電流鏡，第五MOS管M5的柵極分別與第四MOS管M4的漏極、第六MOS管M6的柵極第七MOS管WJ的柵極和第八MOS管M8柵極分別連接，第六MOS管M6的漏極連接至反饋單元13的第二輸入端且與第九MOS管M9的源極連接，第七MOS管M7的漏極連接至反饋單元13的第二輸入端且與第十MOS管MlO的源極連接，第八MOS管M8的漏極連接至反饋單元13的第二輸入端且與第i^一 MOS管Mll的源極連接，第九MOS管M9的漏極、第十MOS管MlO的漏極和第i^一 MOS管Mll的漏極分別與負載3的輸出端連接，第九MOS管M9的柵極、第十MOS管MlO的柵極和第十一 MOS管Mll的柵極分別連接至反饋單元13的輸出端。與3路恒流控制子電路分別對應的反饋單元13包括第一反饋單元、第二反饋單元和第三反饋單元，其中第一反饋單元包括第一運算放大器OPl，第二反饋單元包括第二運算放大器0P2，第三反饋單元包括第三運算放大器0P3。第一運算放大器OPl的輸出端與第九MOS管M9的柵極連接，第一運算放大器OPl的同向輸入端與第四MOS管M4的源極連接，第一運算放大器OPl的反向輸入端與第六MOS管M6的漏極連接。第二運算放大器0P2的輸出端與第十MOS管MlO的柵極連接，第二運算放大器0P2的同向輸入端與第四MOS管M4的源極連接，第二運算放大器0P2的反向輸入端與第七MOS管M7的漏極連接。第三運算放大·器0P3的輸出端與第十一 MOS管Mll的柵極連接，第三運算放大器0P3的同向輸入端與第四MOS管M4的源極連接，第三運算放大器0P3的反向輸入端與第十一 MOS管Mll的漏極連接。恒流源單元11包括產生基準參考電流的基準電流產生電路和電流鏡電路,其中基準電流產生電路包括第一電壓源VRl、復位電阻RSET、第四運算放大器0P4和第三MOS管M3，電流鏡電路包括第一 MOS管Ml和第二 MOS管M2。第四運算放大器0P4的同向輸入端與第一電壓源VRl的正極連接，第四運算放大器0P4的反向輸入端與第三MOS管M3的源極連接并經復位電阻RSET接地，第四運算放大器0P4的輸出端與第三MOS管M3的柵極連接，第三MOS管M3的漏極與第一 MOS管Ml的漏極、柵極及第二 MOS管M2的柵極連接，第一 MOS管Ml的源極與第二 MOS管M2的源極連接，第二 MOS管M2的漏極與第四MOS管M4的漏極連接。開關電源模塊2包括輸入端口 VIN、第五運算放大器0P5、第六運算放大器0P6、誤差放大器AMP、比較器C0MP、最小電平選擇器MUX、功率管驅動器DRIVE、反相器INV、第一電感LI、負載電容CL、第十二 MOS管M12、第十三MOS管M13、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3和第四電阻R4。輸入端口 VIN經第一電感LI與第十二 MOS管M12的漏極及第十三MOS管M13的漏極分別連接，第十二 MOS管M12的源極接地，第十二 MOS管M12的柵極與功率管驅動器DRIVE的輸出端連接且與反相器INV的輸入端連接，反相器INV的輸出端與第十三MOS管M13的柵極連接，第十三MOS管M13的源極經負載電容CL接地，功率管驅動器DRIVE的輸入端與比較器COMP的輸出端連接，比較器COMP的反向輸入端與三角波信號發生器連接，比較器COMP的同向輸入端與誤差放大器AMP的輸出端連接，誤差放大器AMP的同向輸入端與第五運算放大器0P5的輸出端連接且經第二電阻R2和第一電阻Rl接地，第五運算放大器0P5的同向輸入端與第四MOS管M4的源極連接，第五運算放大器0P5的反向輸入端與經第一電阻Rl接地，誤差放大器AMP的反向輸入端與第六運算放大器0P6的輸出端連接且經第四電阻R4和第三電阻R3接地，第六運算放大器0P6的反向輸入端經第三電阻R3接地，第六運算放大器0P6的同向輸入端與最小電平選擇器MUX的輸出端連接，最小電平選擇器MUX的三個輸入端分別連接第六MOS管M6的漏極、第七MOS管M7的漏極和第八MOS管M8的漏極。在變形實施例中，負載3不限于為3路，則恒流控制子電路和負反饋單元也不限于為3路，負載3可根據需要設置成任意多路，相應地，恒流控制子電路和負反饋單元的路數與負載3的路數一致。在具體實施例中，負載3為LED。恒流控制模塊I的工作原理為IB1=VR1/RSET，由于第一 MOS管Ml和第二 MOS管M2構成電流鏡，所以IB2=k · IBl (k為常數)。第五MOS管和M5第六MOS管M6、第七MOS管M7、第八MOS管M8分別構成電流鏡，第一運算放大器OPl和第九MOS管M9、第二運算放大器0P2和第十MOS管MlO以及第三運算放大器0P3和第i^一 MOS管Mll分別構成負反饋環路，使得節點V1、V2、V3的電壓與節點VR (VR=VR2-VGS4)的電壓嚴格相等。所以電流II、
12、13是電流四2的嚴格復制。 開關電源模塊2的工作原理為第五運算放大器0P5第一電阻Rl和第二電阻R2構成第一線性放大單元，第六運算放大器0P6、第三電阻R3和第四電阻R4構成第二線性放大單元，第一電感LI、負載電容CL、第十二 MOS管M12和第十三MOS管M13構成開關電源的外圍功率器件，最小電平選擇器MUX從輸入電平VI、V2、V3中選出最小電平輸出。誤差放大器 AMP 放大 VR · (R1+R2) /Rl 與 min (VI，V2, V3) · (R3+R4) /R3 的差值，比較器 COMP 將放大的差值信號與三角波信號發生器輸出的三角波相比較得到占空比D的不同脈沖信號，通過功率管驅動器DRIVE對脈沖信號加強功率驅動能力后，驅動第十二 MOS管M12和第十三MOS管M13，最后得到開關電源模塊2的輸出電壓源VOUT，VOT=VIN/(I-D)。本發明恒流控制裝置的工作原理為假設電流12減小，則電壓V2降低，第二運算放大器0P2輸出電平升高，V2電壓(VZ=Vtj2-Vesitl丨)升高；若電壓V2降低后是V1、V2、V3之中的最小值，經過最小電平選擇器MUX輸出，經過線性放大后輸入到誤差放大器AMP的反相輸入端，與VR的線性倍數形成差值，誤差放大器AMP的輸出端電平上升，經過比較器COMP與三角波比較后，脈沖占空比D增大。所以開關電源的輸出電壓升高，V0UT=VIN/(1-D丨)。VOUT升高后，因為電流II、13由第一運算放大器OPl和第九MOS管M9、第三運算放大器0P3和第i^一 MOS管Mll構成的負反饋環路，VI、V3電壓維持不變，所以電流II、13維持穩定不變；由第二運算放大器0P2和第十MOS管MlO構成的負反饋環路使得V2的電壓上升，所以12的電流值增大。最終，II、12、13的電流值維持一致。假設電流12增大，則電壓V2升高，第二運算放大器0P2輸出電平降低，V2電壓(V2=V02-VGS10丨)降低；若電壓V2升高后不是V1、V2、V3之中的最小值，V1、V2、V3之間的最小值的值有所增加，經過最小電平選擇器MUX輸出，經過線性放大后輸入到誤差放大器AMP的反相輸入端，與VR的線性倍數形成差值，誤差放大器AMP的輸出端電平下降，經過比較器COMP與三角波比較后，脈沖占空比D減小。所以開關電源的輸出電壓降低，VOUT=VIN/(I-D I )。VOUT降低后，因為電流II、13由第一運算放大器OPl和第九MOS管M9、第三運算放大器0P3和第i^一 MOS管Mll構成的負反饋環路，VI、V3電壓維持不變，所以電流II、13維持穩定不變；由第二運算放大器0P2和第十MOS管MlO構成的負反饋環路使得V2的電壓降低，所以12的電流值減小。最終，II、12、13的電流值維持一致。
本發明的技術關鍵點是選擇了一個與偏置電流源IB2相對應的參考電壓VR，當設置不同的偏置電流源IB2時，參考電壓VR會隨之變動，并且使得每路電流的控制精度不會受電流大小的影響。利用誤差放大器AMP放大參考電壓VR與漏極電壓min (VI，V2，V3)的差值，然后將差值與三角波比較，調節脈沖的占空比，從而快速的調整開關電源模塊2的輸出電壓源。提高了整個恒流控制裝置的轉換效率和響應速度。此外，本發明無需外置功率管，不僅節省了整個板級系統的面積同時也使得整個應用方案的成本下降。本發明實施例還公開了一種包括上述實施例恒流控制裝置的電視機，具體可參照圖I至圖3，在此不再贅述。由于該電視機包含上述實施例中的恒流控制裝置，所以其具有上述實施例恒流控制裝置的所有優點，如簡化了電路結構，實現了精確控制流經負載的電路的目的。以上所述僅為本發明的優選實施例，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用 本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。
權利要求
1.一種恒流控制裝置，其特征在于，包括恒流控制模塊和用于向負載提供穩定電壓的開關電源模塊，所述恒流控制模塊包括用于提供基準參考電流的恒流源單元、用于使流經負載的電流恒定為所述基準參考電流的恒流控制單元和用于恒定所述恒流控制單元的電壓的反饋單元，所述開關電源模塊的輸出端連接至所述負載的輸入端，所述恒流源單元的輸出端連接至所述恒流控制單元的第一輸入端，所述負載的輸出端連接至所述恒流控制單元的第二輸入端，所述反饋單元的輸出端連接至所述恒流控制單元的控制端，所述反饋單元的第一輸入端和所述開關電源模塊的第一輸入端均連接至所述恒流控制單元的第一輸出端，所述反饋單元的第二輸入端和所述開關電源模塊的第二輸入端均連接至所述恒流控制單元的第二輸出端。
2.根據權利要求I所述的恒流控制裝置，其特征在于，所述恒流控制單元包括恒流控制電路和用于調整所述恒流控制電路的電壓的電壓調整電路，所述電壓調整電路的輸入端和所述恒流控制電路的第一控制端均連接至所述恒流源單元的輸出端，所述電壓調整電路的輸出端分別與所述恒流控制電路的第一輸入端、所述反饋單元的第一輸入端和所述開關電源模塊的第一輸入端連接，所述負載的輸出端連接至所述恒流控制電路的第二輸入端，所述恒流控制電路的輸出端分別與所述反饋單元的第二輸入端和所述開關電源模塊的第二輸入端連接，所述恒流控制電路的第二控制端連接至所述反饋單元的輸出端。
3.根據權利要求2所述的恒流控制裝置，其特征在于，所述電壓調整電路包括第四MOS管和第二電壓源，所述第四MOS管的柵極與所述第二電壓源的正極連接，所述第四MOS管的漏極連接至所述恒流源單元的輸出端，所述第四MOS管的源極連接至所述開關電源模塊的第一輸入端。
4.根據權利要求3所述的恒流控制裝置，其特征在于，所述恒流控制電路包括第五MOS管和至少一恒流控制子電路，各所述恒流控制子電路均包括第六MOS管和第九MOS管，所述第五MOS管的漏極連接至所述開關電源模塊的第一輸入端，所述第五MOS管的源極與所述第六MOS管的源極連接，所述第五MOS管的柵極分別與所述第四MOS管的漏極及所述第六MOS管的柵極連接，所述第六MOS管的漏極分別與所述反饋單元的第二輸入端和所述第九MOS管的源極連接，所述第九MOS管的漏極與所述負載的輸出端連接，所述第九MOS管的柵極連接至所述反饋單元的輸出端。
5.根據權利要求4所述的恒流控制裝置，其特征在于，所述反饋單元的數量與所述恒流控制子電路的數量相等，其包括第一運算放大器，所述第一運算放大器的輸出端與所述第九MOS管的柵極連接，所述第一運算放大器的同向輸入端與所述第四MOS管的源極連接，所述第一運算放大器的反向輸入端與所述第六MOS管的漏極連接。
6.根據權利要求5所述的恒流控制裝置，其特征在于，所述恒流源單元包括產生基準參考電流的基準電流產生電路和電流鏡電路，所述基準電流產生電路包括第一電壓源、復位電阻、第四運算放大器和第三MOS管，所述電流鏡電路包括第一 MOS管和第二 MOS管，所述第四運算放大器的同向輸入端與所述第一電壓源的正極連接，所述第四運算放大器的反向輸入端與所述第三MOS管的源極連接并經所述復位電阻接地，所述第四運算放大器的輸出端與所述第三MOS管的柵極連接，所述第三MOS管的的漏極與所述第一 MOS管的漏極、柵極及所述第二 MOS管的柵極連接，所述第一 MOS管的源極與所述第二 MOS管的源極連接，所述第二 MOS管的漏極與所述第四MOS管的漏極連接。
7.根據權利要求I至6任一項所述的恒流控制裝置，其特征在于，所述負載為LED。
8.—種電視機，包括恒流控制裝置，其特征在于，所述恒流控制裝置為權利要求I至7任一項所述的恒流控制裝置。
全文摘要
本發明提供了一種恒流控制裝置及包含該恒流控制裝置的電視機，該恒流控制裝置包括恒流控制模塊和用于向負載提供穩定電壓的開關電源模塊，所述恒流控制模塊包括用于提供基準參考電流的恒流源單元、用于使流經負載的電流恒定為所述基準參考電流的恒流控制單元和用于恒定所述恒流控制單元的電壓的反饋單元。本發明通過簡單的電路結構實現了精確控制流經負載的電流的目的。
文檔編號G05F1/56GK102917194SQ20121040134
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月19日 優先權日2012年10月19日
發明者羅賢亮, 邵彥生, 白驥 申請人:深圳創維－Rgb電子有限公司