一種新型LED控制驅動電路的制作方法

本發明涉及led驅動技術領域，具體涉及一種新型的新型led控制驅動電路。

背景技術：

目前在led驅動技術越來越成熟，同時對于成本的要求也越來越高。市面上的led驅動電路，大部分都采用了bcm和dcm模式，這樣的結構對于led燈來說紋波大，需要在led兩端接濾波電容，特別是非隔離系統，由于輸出電壓比較高，需要的電容耐壓比較高，成本就比較高。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是解決上述現有技術的不足，提供一種可減少led波紋，led端部無須接濾波電容的控制驅動電路。

為了解決上述現有技術的不足，本發明采用的技術方案是：一種新型led控制驅動電路，包括電源模塊、led照明電路以及led調光電路，所述led照明電路包括發光二極管、電感以及肖特基管，所述led調光電路包括產生內部基準電壓模塊、采樣模塊、均值計算模塊、跨導放大器、比較器、電壓轉化時間模塊、控制led照明電路通斷的mofet管以及mofet管驅動模塊；所述產生內部基準電壓模塊產生基準電壓vp和va，其中vp用于設定電感的峰值電流，va用于設定電感的平均電流；所述led照明電路的一端連接電源模塊，另一端連接mofet管的漏極，mofet管的源極分別連接電阻rs、比較器的負端以及采樣保持模塊；所述采樣保持模塊用于采集mofet管打開瞬間和關閉瞬間的電壓值vsh和vsl；所述均值計算模塊的輸入端連接采樣保持模塊用于計算電壓值vsh和vsl的平均值，輸出電壓vj；所述比較器的正端連接電壓vp，輸出端連接電壓轉化時間模塊；所述跨導放大器的正端連接電壓vj，負端連接電壓va，輸出信號電壓vg；所述電壓轉化時間模塊將電壓vg轉化為脈沖寬度與之對應的脈沖信號；所述mofet管驅動模塊將脈沖信號轉為電流信號用于驅動mofet管。

進一步的，所述采用保持模塊包括開關a、b以及c以及三個電容，開關a的一端連接mofet管的源極，另一端連接均值計算模塊和電容，開關b的一端連接mofet管的源極,另一端連接電容和開關c，開關c的一端連接開關b，另一端連接電容和均值計算模塊，三個電容均接地，開關a、b以及c分別由驅動信號a、b以及c進行控制，其中驅動信號a、b以及c與mofet管的驅動信號drv同周期，驅動信號a在驅動信號drv開啟時打開開關a一瞬間，延遲時間td后，驅動信號b開啟開關b，在驅動信號drv關閉同時關閉開關b，驅動信號c在開關b關閉后將開關c打開，并且在驅動信號drv開啟前將開關c關閉。

進一步的，所述電壓轉化時間模塊包括運算放大器、比較器、第一mos管、第二mos管、第三mos管以及第四mos管，所述運算放大器的正端接入電壓vg，負端接第一mos管的源極，運算放大器的輸出端接第一mos管的柵極，第一mos管的漏極接第二mos管的源極，第二mos管和第三mos管共柵極且共漏極設置，第二mos管和第三mos管的漏極的連接供電電壓，第三mos管的源極連接比較器的正端，比較器連接第四mos管的漏極，第四mos管的柵極接入mofet管的驅動信號drv。

進一步的，還包括高壓轉低壓模塊，所述高壓轉低壓模塊連接電源模塊，將母線電壓轉化為電路內部使用電壓。

進一步的，還包括欠壓保護模塊，欠壓保護模塊連接電路的供電端，用于設置led照明電路開啟和關閉的上下電壓，防止反復開啟關閉。

從上述技術方案可以看出本發明具有以下優點：系統可以進入ccm模式，可以減小led輸出電壓紋波，一般設定紋波電流小于led平均電流的30％，這樣的話，led兩端就可以不加濾波電容，led燈的壽命也會得到很好的保障，采樣高壓jfet，可以省掉啟動電阻，簡化了外圍電路，降低成本。

附圖說明

圖1為本發明的結構原理圖。

圖2為本發明中高壓轉低壓模塊的原理圖；

圖3為采樣保持模塊的原理圖；

圖4為各信號的波形波；

圖5為均值計算模塊的原理圖；

圖6為電壓轉化時間模塊的原理圖；

圖7為驅動單元的原理圖。

圖8為電壓vp、va的波形圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的具體實施方式做詳細說明。

如圖1所示，本發明的種新型led控制驅動電路，包括電源模塊、led照明電路以及led調光電路，所述led照明電路包括發光二極管、電感以及肖特基管，電感通過肖特基管和led燈管放電，此放電時間為退磁時間；反之，為充磁時間。

所述led調光電路包括高壓轉低壓模塊、產生內部基準電壓模塊、欠壓保護模塊、采樣模塊、均值計算模塊、跨導放大器、比較器、電壓轉化時間模塊、控制led照明電路通斷的mofet管以及mofet管驅動模塊。

高壓轉低壓模塊原理如圖2所示，高壓轉低壓模塊連接電源模塊，將母線電壓轉化為電路內部使用電壓。hv端口接500v高壓jfet，轉換成中壓，大概在20至30v左右，然后在轉換成低壓7v，當vdd超過7v則通過遲滯比較器來使信號s拉低，來關斷m2，當vdd電壓低于(vdd-遲滯電壓)，則信號s輸出高阻態，m2打開，對vdd充電。信號drv是用來當系統正常工作是mofet管的振蕩波形，在hv為低電位時拉低信號s，關閉m2，防止vcc電壓倒流到hv端口。

欠壓保護模塊(圖中的uvlo模塊)用于設置led照明電路開啟和關閉的上下電壓，防止反復開啟關閉。

產生內部基準電壓模塊產生基準電壓vp和va，其中vp用于設定電感的峰值電流，va用于設定電感的平均電流；當vcc電壓達到了uvlo_on，則開啟系統，輸出高壓功率管mofet管開始打開，電感電流開始上升，isen腳的電壓就開始上升，到電壓達到內部設定電壓vp，則輸出管關閉，電感開始放電，vp電壓來設定電感的峰值電流；led電流計算公式如下：

led照明電路的一端連接電源模塊，另一端連接mofet管的漏極，mofet管的源極分別連接電阻rs、比較器的負端以及采樣保持模塊。

采樣保持模塊用于采集mofet管打開瞬間和關閉瞬間的電壓值vsh和vsl，其結構如圖3所示，包括開關a、b以及c以及三個電容，開關a的一端連接mofet管的源極，另一端連接均值計算模塊和電容，開關b的一端連接mofet管的源極,另一端連接電容和開關c，開關c的一端連接開關b，另一端連接電容和均值計算模塊，三個電容均接地，開關a、b以及c分別由驅動信號a、b以及c進行控制，其波形圖如圖4所示，其中驅動信號a、b以及c與mofet管的驅動信號drv同周期，驅動信號a在驅動信號drv開啟時打開開關a一瞬間，延遲時間td后，驅動信號b開啟開關b，在驅動信號drv關閉同時關閉開關b，驅動信號c在開關b關閉后將開關c打開，并且在驅動信號drv開啟前將開關c關閉。

所述均值計算模塊的輸入端連接采樣保持模塊用于計算電壓值vsh和vsl的平均值，輸出電壓vj，其原理圖如圖5所示，包括兩個運算放大器和兩個電阻r，運算放大器的正端分別接入電壓vsh和電壓vsl，負端和輸出端各自均連接電阻r。

所述比較器的正端連接電壓vp，輸出端連接電壓轉化時間模塊以及mofet管驅動模塊，在功率mosfet工作的時候，關閉時間模塊，在mofet不工作的時候，電壓轉化時間模塊開始計算時間；所述跨導放大器的正端連接電壓vj，負端連接電壓va，輸出信號電壓vg。

所述電壓轉化時間模塊將電壓vg轉化為脈沖寬度與之對應的脈沖信號，其電路原理圖如圖6所示，所述電壓轉化時間模塊包括運算放大器、比較器、第一mos管、第二mos管、第三mos管以及第四mos管，所述運算放大器的正端接入電壓vg，負端接第一mos管的源極，運算放大器的輸出端接第一mos管的柵極，第一mos管的漏極接第二mos管的源極，第二mos管和第三mos管共柵極且共漏極設置，第二mos管和第三mos管的漏極的連接供電電壓，第三mos管的源極連接比較器的正端，比較器連接第四mos管的漏極，第四mos管的柵極接入mofet管的驅動信號drv。

所述mofet管驅動模塊將脈沖信號轉為電流信號用于驅動mofet管，包括邏輯控制、鎖存器以及驅動單元等組成，其中驅動單元的電路圖原理圖如圖7所示。

系統工作原理如下：系統上電后，hv端口是內置的高壓端口，內置了一個高壓jfet，并通過此高壓轉低壓模塊，轉換成低壓7v，供內部電路使用，作為內部電路的電源。模塊“產生內部基準電壓”產生內部使用的各個基準和偏置電流。當vcc電壓達到了uvlo_on，則開啟系統，輸出高壓功率管開始打開，電感電流開始上升，isen腳的電壓就開始上升，到電壓達到內部設定電壓vp，則輸出管關閉，電感開始放電，vp電壓來設定電感的峰值電流。與isen腳連接的“采樣保持”模塊，則是采樣在輸出高壓功率管打開瞬間和關閉瞬間的電壓值，并保持。drv是高壓功率管的驅動波形，a,b,c是開關的驅動波形，當高電位則開關閉合，低電位則開關打開，當drv開啟瞬間則開關a打開，采樣此時isen腳的電壓，傳遞到vsl。同時延時td后，開關b打開，采樣isen腳的電壓，并在drv關閉時，則采樣結束，然后開關c打開，采樣電壓則傳送到vsh。

vsl和vsh通過“均值計算”模塊，得到其平均電壓，計算得到

計算得到的均值電壓vj傳輸到跨導放大器的一端，另一端則接的是內部設定的基準電壓va,此電壓也是用于計算led電流的電壓，led電流計算公式如下：

電壓va和vj通過跨導放大器后會產生電壓vg,此電壓用于決定系統的退磁時間，當vj電壓小于va電壓則vg電壓會慢慢下降，此時vg電壓通過“電壓轉換時間”模塊，“電壓轉換時間”。可以得到系統的退磁時間開始慢慢變小，此時系統會從dcm，進入到bcm然后再進入到ccm模式，vsl電位會慢慢抬高，vj的電壓也會慢慢的隨之上升，由于本身系統是一個負反饋系統，通過對跨導放大器的補償，最終使vj＝va,則系統達到平衡。同理當vj大于va的情況下，vg的電壓會增大，所對應的退磁時間也會增大，那么vsl的電位會下降，其平均電壓vj也會慢慢下降，最終保持在vj＝va，系統達到平衡。

在此系統中vp>va，并且vp<2×va，vp設定的是電感的峰值電流，va設定的是電感的平均電流；vp-va則是設定的電感的紋波電流。具體波形，見圖8。一般設定紋波電流小于led平均電流的30％，這樣的話，led兩端就可以不加濾波電容，led燈的壽命也會得到很好的保障。