專利名稱：非隔離式ac-dc led驅動器電流補償電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種LED驅動器電流補償電路，尤其是一種非隔離式AC-DCLED驅動器 電流補償電路。
背景技術：
在高壓輸入的應用中，通常采用降壓變換器用來驅動LED使之輸出電流恒定，并 希望在不同輸入電壓VIN和不同的LED輸出電壓的情況下得到一個恒定的LED電流。由于 輸入電壓高達幾百伏，使得功率管16的控制以及電流的采樣14受到限制。圖1是一種常 用的降壓調節器的電路示意圖，包括啟動降壓電阻10，輸入濾波電容11，控制芯片13，頻率 設定電阻15，二極管18，功率M0S管16，電感17，采樣電阻14，以及LED負載19和輸出濾波 電容20。該電路采用峰值電流控制方法。控制芯片13內部產生一固定頻率的時鐘信號，時 鐘信號的每一個上升沿將開關16打開，這樣加在電感17兩端的電壓為= VIN-VLED*n', 其中n’為LED個數。由于Vra>0，于是電感電流L開始上升。電感電流L通過采樣電阻 14轉換成電壓信號饋入控制芯片13，當電阻14上的電壓達到控制芯片13內部設定值時將 功率M0S管16關閉。電感17的電流通過續流二極管18流向Vin。由于功率M0S管16關 斷期間電感17兩端的電壓近似為= -VLED*n < 0’，因此電感17電流將逐漸減小。下一 個時鐘上升沿到來時重新打開功率M0S管16，這樣的周期不斷重復。由于電感17于LED負 載19串聯在一起，所以LED的電流與電感電流相同，電流大小隨時間變化如圖2所示。通過控制電感17的峰值電流使得LED負載19的峰值電流(IP)保持恒定，并根據 LED負載19的個數設計振蕩器的頻率和電感的大小，使LED負載19的紋波電流(I,ipple)保 持一定的值，從而得到恒定的LED平均電流Ia= Ip-Iripple/2(1)然而LED負載19的紋波電流(Iripple)跟輸入電壓VIN、輸出電壓(LED個數)、振蕩 器頻率以及電感17的取值有關 要想保持固定的紋波，電感17的值就需要根據輸入電壓和輸出電壓來改變，否則 就不能得到恒定的LED電流值，如圖2所示。對于這樣的峰值電流控制方法，即便輸入電網 電壓變化不大，一種設計方案只能驅動固定個數的LED (輸出電壓)。
發明內容
針對上述問題，本發明提出一種峰值電流補償控制方法和電路，使得峰值電流控 制的LED驅動器在不同的輸入電壓范圍以及驅動不同數量LED的條件下保持恒定的LED電 流，從而使LED的亮度保持不變。該發明在峰值電流控制的基礎上，根據輸入電壓和輸出 LED的個數對峰值電流進行補償，從而使流過LED的平均電流保持恒定。
下面，參照附圖，對于熟悉本技術領域的人員而言，從對本發明的詳細描述中，本 發明的上述和其他目的、特征和優點將顯而易見。圖1是一種常用的降壓結構電路圖；圖2是未補償時LED電流波形圖；圖3是本發明采用的峰值電流補償實現方法的電路示意圖；圖4是經過補償后的LED電流波形圖；圖5是圖3中的輸入電壓檢測電路的電路圖；圖6是圖3中的占空比檢測電路具體電路圖；圖7是圖3中加法電路的電路圖。
具體實施例方式圖3是本發明所采用峰值電流補償的電路示意圖。該電路包括輸入電壓檢測電路31、占空比檢測電路32、加法電路33和控制電路34 組成，在圖5 7中分別給出各個電路的具體組成。圖5是圖3中的輸入電壓檢測電路的電路圖，由電阻R51和R52串聯形成一電阻 網絡，通過選擇合適比例的電阻值，該輸入電壓檢測電路31產生k*Vin信號，以滿足檢測所 需要的電壓，該所獲輸入電壓變化的信號k*Vin將和在加法電路33中相加，以控制峰值 電流的基準隨輸入電壓的升高而升高。圖6是圖3中占空比檢測電路的具體電路圖，該檢測電路包括兩個并連的開關T1 和T2組成傳輸門100和200，其中開關T1 一個傳輸門的輸入連接到V,ef，開關T2的一個傳 輸門的輸入連接到GND，控制信號D和萬分別送入兩個開關T1和T2的兩輸入端，兩開關T1 和T2的輸出端均連接濾波器300的輸入端，該濾波器300為一 RC濾波器，用于將檢測出的 占空比信號變成直流信號。在圖6的電路中，當控制信號D為1時，萬為0，傳輸門100傳遞VMf電壓到輸出。 當控制信號D為0時，萬為1，傳輸門200傳遞0電壓到輸出。通過濾波電路300將輸出信 號轉換成直流電壓信號，這樣就完成了對D的檢測并實現了 D*Vref信號。其中占空比信號D是根據PWM信號的占空比產生 該控制信號D用以補償峰值電流的值。然后根據對輸入電壓VIN的采樣再次補償 LED的峰值電流，使得平均電流Ia = Ip*-Iripple/2隨著輸入電壓VIN變化和LED個數的變化 保持在恒定的值。圖7是圖3中加法電路33的示意圖，該電路采用了一運算放大器23，由輸入電壓 檢測電路31產生的k*Vin信號，占空比檢測電路21提供的D*VMf信號，和參考電壓信號Vref 信號分別通過三個電阻21、電阻22、電阻25送入該運放23的輸入端進行疊加，疊加后k*Vin 和加到原來的基準電壓上，得到最終設定峰值電流的基準VMf。s。8卩，最后0科％和\^在加法器23中相加，可以得到補償后的基準電壓Vref_cs = VrefX (1+D)(4)
以補償紋波電流變化引起的LED平均電流的變化。通過以上兩個補償，得到峰值電流基準Vref cs = VrefX (1+D)+KXVin (5)補償后的峰值電流
圖4給出了補償之后的LED電流波形，這種補償的峰值電流控制方法，使得LED 的平均電流在很寬的輸入電壓范圍以及不同LED的個數的情況下保持恒定。在圖4中， LED的平均電流等于峰值電流減去紋波電流，本發明的思路是根據不同的LED的紋波電流 (UPPJ，改變不同的峰值電流IP*，紋波電流的大小為
在本發明中，占空比信號D同時采樣占空比信號D和輸入電壓VIN補償開關16開 通時電感17的峰值電流實現對不同輸入電壓和不同LED電壓下LED電流的補償。由于LED的平均電流僅由峰值電流Ip 和紋波電流Iripple決定，穩定情況下LED的 平均電流可表示為 其中，---^是受控制器13控制的。若VIN不變，當LED電壓變化時
占空比信號D發生變化，控制器根據占空比信號D的變化自動調整采樣電阻14上的峰值電 壓調整電感的峰值電流Ip，保證LED電流不變。同樣，若LED電壓固定不變，當VIN變化 時占空比信號D變化導致變化，控制器13根據VIN和控制信號D調整Ip。使LED電流 維持不變。本發明除了應用于非隔離式AC/DC控制的LED驅動，同樣也適用于隔離式AC/DC 開關電源LED驅動系統。對于AC/DC開關電源LED驅動系統來說，一般只能檢測開關導通 的電流，而對于開關關斷的時候，只能通過計算得到。對于隔離式開關電源LED驅動系統，
要實現LED恒流輸出，首先保證變壓器原邊的恒流，輸入能量=^xLxip2然后根據能量
守恒的原理，保證輸出恒功率。但是由于不同輸入電壓條件下，系統延時不同，就需要對峰 值電流ip進行補償。前面提供了對較佳實施例的描述，以使本領域內的任何技術人員可使用或利用本 發明。對這些實施例的各種修改對本領域內的技術人員是顯而易見的，可把這里所述的總 的原理應用到其他實施例而不使用創造性。因而，本發明將不限于這里所示的實施例，而應 依據符合這里所揭示的原理和新特征的最寬范圍。
權利要求
非隔離式AC-DC LED驅動器電流補償電路，包括輸入電壓檢測電路、占空比檢測電路、加法電路和控制電路，其特征在于，所述占空比檢測電路包括兩并連的第一、第二開關組成兩傳輸門，其中第一開關的傳輸門的輸入端連接一參考電壓，第二開關的傳輸門的輸入端接地，兩開關的輸出端均連接一濾波器的輸入端；所述加法電路的輸入端分別與所述輸入電壓檢測電路的輸出端、占空比檢測電路的輸出端和所述參考電壓相連，獲得一峰值電流基準電壓；所述控制電路的輸入端連接所述加法電路的輸出端，所述控制電路的一輸出端連接所述占空比檢測電路的一輸入端。
2.根據權利要求1所述的非隔離式AC-DCLED驅動器電流補償電路，其特征在于，所述 輸入電壓檢測電路包括一個穩壓二極管連接到由一電阻網絡上。
3.根據權利要求2所述的非隔離式AC-DCLED驅動器電流補償電路，其特征在于，所述 電阻網絡由連接到穩壓二極管的正端和地之間的多個串并聯電阻組成。
4.根據權利要求1或3所述的非隔離式AC-DCLED驅動器電流補償電路，其特征在于， 所述加法電路包括一個三輸入端的運算放大器。
5.根據權利要求4所述的非隔離式AC-DCLED驅動器電流補償電路，其特征在于，送入 第一、第二開關的一占空比信號和反相的所述占空比信號，是根據PWM信號的占空比產生D= n ^LED其中，VIN為輸入電壓，為LED上的電壓，所述控制信號D用以補償峰值電流的值，所 述n，為LED個數。
6.根據權利要求5所述的非隔離式AC-DCLED驅動器電流補償電路，其特征在于，所述 濾波器為RC濾波器，用于將檢測出的占空比信號變成直流信號。
7.根據權利要求6所述的非隔離式AC-DCLED驅動器電流補償電路，其特征在于，所述 控制電路包括一比較器和一鎖存器，所述占空比檢測電路的輸出端連接所述比較器的一輸 入端，所述比較器的另一輸入端與負載的電壓相連，所述比較器的輸出端連接所述鎖存器。
全文摘要
本發明提供一種非隔離式AC-DC LED驅動器峰值電流補償方法，使得峰值電流控制的LED驅動器在不同的輸入電壓范圍以及驅動不同數量LED的條件下保持恒定的LED電流，從而使LED的亮度保持不變。該發明在峰值電流控制的基礎上，根據輸入電壓和輸出LED的個數對電流峰值進行補償，從而使流過LED的平均電流保持恒定。
文檔編號H02M7/23GK101877922SQ20091005047
公開日2010年11月3日 申請日期2009年4月30日 優先權日2009年4月30日
發明者關彥青, 王磊, 胡黎強, 黃家樂 申請人:華潤矽威科技(上海)有限公司