专利名称：一种cot模式led照明驱动电路的制作方法
技术领域：
本发明属于LED照明电源转换器技术领域，具体涉及一种COT模式LED照明驱动 电路。
背景技术：
随着能源日益紧张，LED以其发光效率高，稳定可靠等优点，取代传统的照明方式 已成为趋势，因而基于LED照明的电源驱动电路成为当前节能环保的热门研究课题。基于LED的电源驱动电路一般主要有三种实现形式线性稳压源(LD0)，开关电容 形式(有电容无电感)，开关电源形式(有电容有电感)。三种形式中，线性稳压源的使用范围 相对较小，只能降压且只在输出电压比输入电压相差不多的情况下使用，这样来保证较高 的转换效率；开关电容形式(有电容无电感)由于开关电容采用的是电荷泵输出的方式，所 以输出电压是一些离散的值，不能保证输出电压的连续性，同时由于无电感，系统很难提供 大电流输出，而且电流和电压的纹波都比较大，所以不太适合用在LED照明领域；开关电源 形式由于有电感，因而可以提供较大的电流，同时成熟的电源拓扑结构可以实现升压降压 等多种输出需求，所以现有的产品方案中，照明用LED驱动电路以开关电源居多。开关电源的多种拓扑结构升压，降压，升降压，多种控制模式，电压环控制，峰值电 流控制，滞回控制等特点极大的扩展了开关电源的应用范围。由于LED灯的亮度是主要由 其电流的大小决定的所以会采样LED等上的电流做为反馈信号进行处理，得到恰当的占空 比信号，完成电路的驱动。由于电流控制模式在占空比大于0. 5的情况下会引起次级谐波 振荡，所以需要特殊的电路进行处理如斜率补偿电路等，而这些斜率补偿电路在片内集成 会占用大量的芯片面积。
发明内容
本发明的目的在于提供一种避免可次级谐波振荡的LED照明驱动电路。本发明提供的LED照明驱动电路，采用COT模式控制方案，克服在占空比大于0. 5 时系统产生的次级谐波振荡问题，同时的固定关断时间是可以调整的。具体由降压Buck电 路、采样滤波电路、辅助电路和COT控制电路组成。其中C0T控制电路分别与降压Buck电 路、采样滤波电路相连；降压Buck电路与采样滤波电路相连；三者构成反馈环路，以控制降 压Buck电路电流输出，从而控制LED灯的亮度。本发明中，所述的COT控制电路可以使系统工作在COT模式下。此时开关管的关 断时间固定但其大小可以调整。具体原理如下当基准电压电路201输出正常、保护电路202使能信号，使COT模 式控制核心电路203开始工作，由于端口 RT与GATE相连，此时的GATE信号被上电复位信 号置为低，此时电路开始对电容C充电，信号VC慢慢增加，经过一段固定的时间后，产生时 钟CLK，此时钟CLK经过后续数字逻辑电路305后使GATE端为高电平；当GATE信号为高的 时候使充放电系统进入休眠状态，与此同时开始有电流流过采样电阻Rcs，由于有电感的存在，电路的电流逐渐增加，使得CS端的电压高过内部设定的阈值vref 2后，经过迟滞比较器 306，产生控制信号RESET，进入数字逻辑电路305，使GATE变为低电平，此时开关管106关 闭；当GATE变为低电平时，充放电系统从休眠中恢复，开始工作，经过一段固定的时间后， 电路产生时钟CLK，此时钟经过后续数字逻辑电路305后使GATE端为高电平，此时电路重新 进入休眠状态，不进行充放电，而开关管106开启，如此往复形成COT控制模式。
图1是COT模式LED照明驱动电路结构图。图2是COT模式控制电路结构框图。图3是COT模式控制核心电路实现示意图。图4是COT模式控制电路主要节点波形图。
具体实施例方式本发明公开了 一种用于LED照明的COT模式模拟电源驱动电路，主要包括COT 模式控制电路101，由二极管102、电容103、电感104和开关管106构成的降压型BUCK电 路，LED阵列105，采样电阻107，调整电阻108，稳压电容109。具体结构如图1所示二极 管102的正极与开关管106的漏极和电感104的负极相连；电容103的正极、二级管102的 负极和LED阵列105的正端与电源VIN相连；电容103的负极、LED阵列105的负端与电感 104的正极相连，开关管106的漏极与二极管102的正极、源极与采样电阻107的上端相连、 栅极与COT模式控制电路101的输出信号GATE相连；采样电阻107—段与开关管106的源 极相连另一端与GND相连；调整电阻108 —段和开关管106的栅极GATE相连另一端和COT 模式控制电路101的RT端相连；稳压电容109正极和COT模式控制电路101的端口 VDD相 连，负端与GND相连。COT模式控制电路101从CS端接受采样电阻107的电压，经过内部处 理输出GATE信号控制开关管106栅极开启和关闭。调整电阻108改变固定关断时间的大 小。稳压电容109保证内部芯片电压稳定。LED阵列105是电路的负载。COT模式控制电路包括三部分基准电压电路201、保护电路202、COT模式控制核 心电路203。具体结构如图2所示。基准电压电路201为整个电路提供所需的基准电压； 保护电路202包括欠压保护，过温保护，上电复位等电路，保护电路正常工作；COT模式控 制核心电路203是本发明的重点可使电路工作在COT模式下。COT模式控制核心电路203如图3所示，包括调整电阻108，运算放大器301，第 一比较器302，第二比较器303，RS触发器304，数字逻辑305，迟滞比较器306，由第一 NMOS 管Ml、第二 PMOS管M2、第三PMOS管M3、第四NMOS管M4、第五NMOS管M5和电容C构成的充 放电系统；其中调整电阻108 —端和GATE信号相连，另一端与运算放大器301的负端及第 一 NMOS管Ml的源极相连；运算放大器301的正端接基准电压电路201的输出信号vrefl、 运算放大器301的负端与调整电阻108的一端和第一 NMOS管Ml的源极相连、运算放大器 301的输出端与第一 NMOS管Ml的栅极相连；第一 NMOS管Ml漏极与第二 PMOS管的漏极和 栅极相连；第二 PMOS管M2的源极和第三PMOS管M3源极与电源VDD相连；第三PMOS管M3 的栅极与第二 PMOS管M2的栅极相连、第三PMOS管M3的漏极与第四NMOS管M4的漏极、第 五NMOS管M5的漏极、电容C的上极板、第一比较器301的正端、第二比较器303的负端相
4连；电容C的下极板与GND相连；第四NMOS管M4的源极和第五NMOS管的源极和GND相连； 第四NMOS管的栅极与保护电路202的输出POR信号相连；第5NM0S管的的栅极与RS触发 器304的输出CLK相连；第一比较器302的负端与基准电压电路201的输出信号VH相连、 输出端与RS触发器304的S端相连；第二比较器303的正端与基准电压电路201的输出信 号VL相连、输出端与RS触发器的R端相连；RS触发器304的输出端CLK信号进入数字逻 辑305 ；数字逻辑305同时接受迟滞比较器306输出信号RESET，同时数字逻辑305的输出 与GATE信号相连；迟滞比较器306的正端接受采样信号CS，负端与基准电压电路201的输 出信号vref2相连。COT模式控制原理阐述如下当基准电压电路201输出正常、保护电路202使能信 号，使COT模式控制核心电路203开始工作，由于端口 RT与GATE相连，此时的GATE信号被 上电复位信号置为低，此时电路开始对电容C充电，信号VC慢慢增加，经过一段固定的时间 后，产生时钟CLK，此时钟CLK经过后续数字逻辑电路305后使GATE端为高电平；当GATE信 号为高的时候使充放电系统进入休眠状态，与此同时开始有电流流过采样电阻Rcs，由于有 电感的存在，电路的电流逐渐增加，使得CS端的电压高过内部设定的阈值vref2后，经过迟 滞比较器306，产生控制信号RESET，进入数字逻辑电路305，使GATE变为低电平，此时开关 管106关闭；当GATE变为低电平时，充放电系统从休眠中恢复，开始工作，经过一段固定的 时间后，电路产生时钟CLK，此时钟经过后续数字逻辑电路305后使GATE端为高电平，此时 电路重新进入休眠状态，不进行充放电，而开关管106开启，如此往复形成COT控制模式。本发明采用峰值电流COT模式控制方式实现对LED电流的控制，可以避免峰值电 流控制电路的占空比大于0. 5所引起的次级谐波振荡问题。本发明结构简单，适应性强，更 适应于集成实现从而降低成本，可广泛应用在LED驱动照明领域。
权利要求
1.一种COT模式LED照明驱动电路，其特征在于包括降压Buck电路、采样电路、辅助电 路、COT模式控制电路；其中，COT模式控制电路分别与降压Buck电路、采样电路相连；降压 型Buck电路与采样滤波电路相连；三者构成反馈环路，控制降压Buck电路电流输出，从而 控制LED灯的亮度。
2.根据权利要求1所述的COT模式LED照明驱动电路，其特征在于所述COT模式控制 电路包括三部分基准电压电路(201)、保护电路(202、COT模式控制核心电路(203 ；基准 电压电路(201为整个电路提供所需的基准电压；保护电路(202包括欠压保护电路、过温保 护电路和上电复位电路，用于保护电路正常工作；COT模式控制核心电路(203使电路工作 在COT模式下。
3.根据权利要求2所述的COT模式LED照明驱动电路，其特征在于所述的COT模式控制 核心电路包括调整电阻(108)，运算放大器(301)，第一比较器(302)，第二比较器(303)， RS触发器(304)，数字逻辑(305)，迟滞比较器(306)，由第一 NMOS管(Ml)、第二 PMOS管 (M2)、第三PMOS管(M3)、第四NMOS管(M4)、第五NMOS管(M5)和电容C构成的充放电系统； 其中调整电阻(108)—端和GATE信号相连，另一端与运算放大器(301)的负端及第一 NMOS 管(Ml)的源极相连；运算放大器(301)的正端接基准电压电路(201)的输出信号vrefl、 运算放大器(301)的负端与调整电阻(108)的一端和第一 NMOS管(Ml)的源极相连、运算放 大器(301)的输出端与第一 NMOS管(Ml的栅极相连；第一 NMOS管(Ml)漏极与第二 PMOS管 (M) 2的漏极和栅极相连；第二 PMOS管(M2)的源极和第三PMOS管(M3)源极与电源VDD相 连；第三PMOS管(M3)的栅极与第二 PMOS管(M2)的栅极相连、第三PMOS管(M3)的漏极与 第四NMOS管(M4)的漏极、第五NMOS管(M5)的漏极、电容C的上极板、第一比较器(301)的 正端、第二比较器(303)的负端相连；电容C的下极板与GND相连；第四NMOS管(M4)的源 极和第五NMOS管(M5)的源极和GND相连；第四NMOS管(M4)的栅极与保护电路(202)的输 出POR信号相连；第5NM0S管(M5)的栅极与RS触发器(304)的输出CLK相连；第一比较器 (302)的负端与基准电压电路(201)的输出信号VH相连、输出端与RS触发器(304)的S端 相连；第二比较器(303)的正端与基准电压电路(201)的输出信号VL相连、输出端与RS触 发器的R端相连；RS触发器(304)的输出端CLK信号进入数字逻辑(305)；数字逻辑(305) 同时接受迟滞比较器(306 )输出信号RESET，同时数字逻辑(305 )的输出与GATE信号相连； 迟滞比较器(306)的正端接受采样信号CS，负端与基准电压电路(201)的输出信号vref2 相连。
全文摘要
本发明属于LED照明电源转换器技术领域，具体为一种COT模式LED照明驱动电路。包括降压Buck电路、采样电路、辅助电路、COT模式控制电路；其中，COT模式控制电路分别与降压Buck电路、采样电路相连；降压型Buck电路与采样滤波电路相连；三者构成反馈环路，控制降压Buck电路电流输出，从而控制LED灯的亮度。COT模式可避免峰值电流控制电路的占空比大于0.5所引起的次级谐波振荡问题。本发明在固定关断时间模式下关断时间可调，该方案结构简单，适应于大规模集成实现，从而降低成本，可广泛用于因降压型LED驱动照明领域。
文档编号H05B37/02GK102123553SQ201110065809
公开日2011年7月13日 申请日期2011年3月18日 优先权日2011年3月18日
发明者李文宏, 郭俊彦 申请人:复旦大学