一种LED电流采样电路以及LED驱动电源的制作方法

本实用新型涉及电子电路技术领域，更具体地说涉及一种led电流采样电路及其应用的led驱动电源。

背景技术：

由于led(发光二极管)的伏安特性(流过led的电流随其端电压成指数规律变化)以及温度特性，现有技术中的led驱动电源普遍采用恒流的驱动电源。

本领域技术人员均清楚，流过led电流的偏差或波动，不仅影响led的工作寿命、影响其光通量或亮度，也会影响其发光的光谱分布。在某些对亮度和光谱要求较高的场合，例如用于光电系统标定的led光源，或者led太阳光模拟器等，对led恒流的精度控制有更严格的要求。

目前，常见的led恒流驱动芯片大都采用峰值电流控制模式，通过在led电流回路串联一个电阻，对led电流进行采样，然后将采样电压送入开关电源芯片进行处理，控制开关器件通断的占空比，对电流进行控制。这种电流采样电路具有以下缺陷：1.虽然电流采样电路结构简单，只需要一个采样电阻即可，但是损耗较高，而且采样电阻阻值越大，损耗越高；2.电流的采样精度不高导致驱动电源的电流控制精度不高。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是：如何提高led驱动电源的电流控制精度以及降低驱动电源中采样电路的损耗。

本实用新型解决其技术问题的解决方案是：

一种led电流采样电路，包括：

采样电阻，用于将流经led的电流信号转换成电压信号；

放大电路，所述放大电路用于对采样电阻的端电压进行放大；

积分电路，用于对放大电路的输出电压进行积分；

所述采样电阻与放大电路的输入端相连接，所述放大电路的输出端与积分电路的输入端相连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述积分电路是双积分电路，所述积分电路包括两个积分单元，分别为第一积分单元和第二积分单元，所述第一积分单元的输出端与第二积分单元的输入端相连，所述放大电路的输出端与第一积分单元的输入端相连。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第一积分单元包括运放器u1、电阻r1、电阻r2、电阻r3以及电容c1，所述电阻r1的一端与运放器u1的反相输入端相连接，所述电阻r1的另一端作为第一积分单元的输入端，所述运放器u1的同相输入端通过电阻r3接地，所述电阻r2的两端分别与运放器u1的反相输入端以及输出端相连接，所述电容c1的两端分别与运放器u1的反相输入端以及输出端相连接，所述运放器u1的输出端作为第一积分单元的输出端。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第二积分单元包括运放器u2、电阻r4、电阻r5、电阻r6以及电容c2，所述电阻r4的一端与运放器u2的反相输入端相连接，所述电阻r4的另一端作为第二积分单元的输入端，所述运放器u2的同相输入端通过电阻r6接地，所述电阻r5的两端分别与运放器u2的反相输入端以及输出端相连接，所述电容c2的两端分别与运放器u2的反相输入端以及输出端相连接，所述运放器u2的输出端作为第二积分单元的输出端。

作为上述技术方案的进一步改进，所述放大电路是差分放大电路，所述放大电路包括运放器u3、电阻r7、电阻r8、电阻r9以及电阻r10，所述电阻r7的一端与运放器u3的反相输入端相连接，所述电阻r9的一端与运放器u3的同相输入端相连接，所述电阻r7的另一端以及电阻r9的另一端作为放大电路的两个输入端，所述运放器u3的同相输入端通过电阻r10接地，所述电阻r8的两端分别与运放器u3的反相输入端以及输出端相连接，所述运放器u3的输出端作为放大电路的输出端。

本申请还公开了一种led驱动电源，包括dc-dc电路，所述dc-dc电路包括开关电源芯片以及上述任一种所述的led电流采样电路，所述开关电源芯片设有电流采样端，所述积分电路的输出端与开关电源芯片的电流采样端相连接。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的led电流采样电路通过采样电阻实现led电流的采样功能，放大电路对采样电阻的端电压进行放大，保证电流采样过程中所反馈的电压信号相同的情况下，能够降低采样电阻的阻值，从而起到降低采样电阻的损耗；同时通过积分电路对放大电路的输出电压进行积分操作，从而达到对采样电压信号存在的跟随电感电流波动的干扰以及高频毛刺干扰进行滤除的效果；

本实用新型所述的led驱动电源中，积分电路将滤除波动以及高频干扰的电压信号反馈到开关电源芯片的电流采样端，有效提高驱动电源的电流控制精度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。

图1是本实用新型的采样电路框架图；

图2是本实用新型的采样电路实施例原理图；

图3是本实用新型的采样电路与型号为pt4115的开关电源芯片相结合的电源电路图；

图4是本实用新型的采样电路与型号为uc3842的开关电源芯片相结合的电源电路图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本申请的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本申请的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本申请的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本申请的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本申请保护的范围。另外，文中所提到的所有连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少连接辅件，来组成更优的连接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。最后需要说明的是，如文中术语“中心、上、下、左、右、竖直、水平、内、外”等指示的方位或位置关系则为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术方案和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

参照图1～图2，本申请为了提高led驱动电源的电流控制精度以及降低驱动电源中采样电路的损耗，提供了一种应用在led驱动电源中的电流采样电路，所述电流采样电路的第一实施例包括：

采样电阻rs，用于将流经led的电流信号转换成电压信号；

放大电路，所述放大电路用于对采样电阻rs的端电压进行放大；

积分电路，用于对放大电路的输出电压进行积分；

所述采样电阻rs与放大电路的输入端相连接，所述放大电路的输出端与积分电路的输入端相连接。

具体地，本申请所述的led电流采样电路通过采样电阻rs实现led电流的采样功能，放大电路对采样电阻rs的端电压进行放大，保证电流采样过程中所反馈的电压信号相同的情况下，能够降低采样电阻rs的阻值，从而起到降低采样电阻rs的损耗；同时通过积分电路对放大电路的输出电压进行积分操作，从而达到对波动以及高频干扰的滤除效果。

进一步作为优选的实施方式，本实施例中，所述积分电路是双积分电路，所述积分电路包括两个积分单元，分别为第一积分单元和第二积分单元，所述第一积分单元的输出端与第二积分单元的输入端相连，所述放大电路的输出端与第一积分单元的输入端相连。

更具体地，所述第一积分单元包括运放器u1、电阻r1、电阻r2、电阻r3以及电容c1，所述电阻r1的一端与运放器u1的反相输入端相连接，所述电阻r1的另一端作为第一积分单元的输入端，所述运放器u1的同相输入端通过电阻r3接地，所述电阻r2的两端分别与运放器u1的反相输入端以及输出端相连接，所述电容c1的两端分别与运放器u1的反相输入端以及输出端相连接，所述运放器u1的输出端作为第一积分单元的输出端。所述第二积分单元包括运放器u2、电阻r4、电阻r5、电阻r6以及电容c2，所述电阻r4的一端与运放器u2的反相输入端相连接，所述电阻r4的另一端作为第二积分单元的输入端，所述运放器u2的同相输入端通过电阻r6接地，所述电阻r5的两端分别与运放器u2的反相输入端以及输出端相连接，所述电容c2的两端分别与运放器u2的反相输入端以及输出端相连接，所述运放器u2的输出端作为第二积分单元的输出端。

本实施例通过运放器u1、运放器u2及其外围电路组成双积分电路，能够对采样电阻rs所采集的电流信号的三角形波动进行平滑处理，同时将波动以及高频干扰滤除，使原本带有三角形波动的采样信号变成波动很小近似正弦波形状的纹波输出，采样信号精度更高，从而提高所应用的驱动电源的电流控制精度。另外本实施例之所以使用双积分电路，主要是为了取得对波动和高频干扰更好的滤波效果，同时由于第一积分单元以及第二积分单元中输入信号都是直接输入到运放器的反相输入端，保持电流采样信号的极性不变，避免一次积分使极性反转给驱动带来不便。将采样电阻rs所采集到的电流采样信号看作是恒定的直流信号和波动信号的组合，对于波动信号而言，其频率较高，电容c1和电容c2的容抗较低，电阻r2和电阻r6可忽略不计，此时积分电路对于波动信号而言起到了二级反向积分效果，而对于直流信号而言，电容c1和电容c2相当于开路，此时积分电路对于直流信号而言相当于二级反向比例运算放大器。

进一步作为优选的实施方式，本实施例中，所述放大电路是差分放大电路，所述放大电路包括运放器u3、电阻r7、电阻r8、电阻r9以及电阻r10，所述电阻r7的一端与运放器u3的反相输入端相连接，所述电阻r9的一端与运放器u3的同相输入端相连接，所述电阻r7的另一端以及电阻r9的另一端作为放大电路的两个输入端，所述运放器u3的同相输入端通过电阻r10接地，所述电阻r8的两端分别与运放器u3的反相输入端以及输出端相连接，所述运放器u3的输出端作为放大电路的输出端。具体地，针对所述采样电阻rs采用高端电流检测结构设置在led驱动电源上的情况(如图3所示)，本实施例所述放大电路具体采用差分放大电路结构，当使用高端电流检测结构对led电流进行采样时，所采集到的电流信号中差模信号较小，共模信号较大，因此采用差分放大电路抑制共模信号，而且由于集成运算放大器的共模抑制比较高，因此本实施例中采用运放器u3及其外围电路组成差分放大电路以实现对采样电阻rs端电压的放大功能。当然了对于所述采样电阻rs采用低端电流检测结构设置在led驱动电源上的情况，本实施例所述的放大电路同样适用。

本申请同时还公开了应用上述电流采样电路的led驱动电源结构。led驱动电源的第一实施例，包括dc-dc电路，所述dc-dc电路包括开关电源芯片以及上述任一种所述的led电流采样电路，所述开关电源芯片设有电流采样端，所述积分电路的输出端与开关电源芯片的电流采样端相连接。本实施例所述的led驱动电源中，积分电路将滤除波动及高频干扰后的电压信号反馈到开关电源芯片的电流采样端，有效提高驱动电源的电流控制精度。

为更好地表明本实施例的适用性，本申请通过图3和图4，提供两种完整的、结合上述电流采样电路的led驱动电源电路图。图3所示的是所述电流采样电路与型号为pt4115的开关电源芯片相结合的电源电路图，图4所示的是所述电流采样电路与型号为uc3842的开关电源芯片相结合的电源电路图。当然了，本申请所述led电流采样电路的适用范围不仅限于图3和图4中所述型号的开关电源芯片，本申请所述led电流采样电路可适用于各种型号的开关电源芯片，任何led驱动电源只要使用到本申请所述的led电流采样电路均属于本申请的保护范围。

本申请同时还公开了一种led驱动电源的电流控制方法，所述led驱动电源的电流控制方法的第一实施例，包括：

步骤100，采集led的电流信号，并将所述电流信号转换成电压信号；

步骤200，对所述电压信号进行放大操作；

步骤300，对所述电压信号进行双积分操作；

步骤400，以所述电压信号作为反馈信号，对led驱动电源的开关管的占空比进行控制。

具体地，本实施例所述的led驱动电源电流控制方法，将输出到led的电流信号转换成电压信号，以经过放大以及积分后的电压信号作为反馈信号控制驱动电源中开关管的占空比，有效降低电流采样电阻的损耗，滤除波动及高频干扰，提高驱动电源的电流控制精度。

以上对本申请的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本申请精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。