专利名称：具有自适应滞环控制电路的led驱动器及其控制方法
技术领域：
本发明的实施例涉及一种发光二极管(light emitting diode，LED)驱动器，更具体地，本发明的实施例涉及一种具有自适应滞环控制电路的LED驱动器及其控制方法。
背景技术：
定频设计常用在某些系统电路中。比如，在某些便携式电子产品中，就需要利用定频设计以减小电磁干扰(EMI)。一种常见的定频设计方案采用时钟电路、斜波补偿电路以及放大电路形成闭环电路，从而实现定频设计。该方案的一个缺点在于其电路调节速度缓慢。另一常见的定频设计方案采用带输入前向反馈的自适应恒定导通时间控制电路来实现。由于该方案通过调节电感电流的波谷值来实现定频设计，其LED电流的调节精度不理想。另外，由于该方案采用了恒定导通时间控制，负载瞬态阶跃易形成大的过冲。图1示出了现有技术中利用滞环控制电路100调节带降压转换器的LED驱动器的电路10。如图1所示，输入电压Vin输入至上侧开关Ql的第一端子；上侧开关Ql的第二端子耦接至下侧开关Q2的第一端子，并形成节点SW ；下侧开关Q2的第二端子连接至地。电感 L耦接于节点SW与电压输出端之间，所述电压输出端提供经调节的输出电压V。至LED串。 电容C。与所述LED串并联。检测电阻Rsensed耦接于所述LED串与地之间。滞环控制电路100包括固定滞环宽度产生电路101、比较器CMP、反相器INV以及滞环电压带产生电路102。如图1所示，电感电流込流经检测电阻R—在检测电阻Rsmsed 两端生成检测电压\。所述检测电压Vs提供至比较器CMP的反相输入端。比较器CMP的同相输入端接收滞环电压带。所述滞环电压带的范围为\ Vh，其生成过程如下。固定滞环宽度产生电路101生成固定滞环电压宽度M,以提供至滞环电压带产生电路102。滞环电压带产生电路102将固定滞环电压宽度△ V的一半与参考电压VMf相加减，便产生了滞
AVAV
环电压带\ VH。即，j。当检测电压Vs小于滞环电压带的下边带\时，即Vs < Vl时，比较器CMP输出高电平，使得上侧开关Ql闭合，下侧开关Q2断开。此时，电感L耦接到输入电压Vin。电感电流込开始增大。相应地，检测电压Vs亦增大。当检测电压Vs增大，以致大于滞环电压带的上边带Vh时，SP Vs > Vh时，比较器CMP输出低电平，使得上侧开关Ql断开，下侧开关Q2闭合。此时，电感L连接到地。电感电流L开始减小。相应地，检测电压Vs亦减小。当检测电压Vs减小，以致小于滞环电压带的下边带\时，比较器CMP又输出高电平，使得上侧开关 Ql闭合，下侧开关Q2断开。电路进入下一个新的周期。上侧开关Ql的导通时间 \(亦即下侧开关Q2的关断时间)和上侧开关Ql的断开时间Τ2(亦即下侧开关Q2的导通时间)由滞环电压宽度Δν、电感值L、输入电压Vin、输出电压V。以及检测电阻R—决定。其关系如下式所示ΔΙ = AV/Rsensed(1)
T1 = (LX Δ I)/(Vin-V0) (2)T2 =(LXAI)/V。(3)可见，上侧开关和下侧开关的开关周期Ts可如下式所示Ts = T^T2 = (LX ΔVXVJ/(RsensedXVin-V0) XV0) (4)在常见应用中，检测电阻阻值R—由LED串的设定电流值决定；电感值L由电感电流纹波决定；输出电压V。应保持恒定。因此，开关周期Ts取决于输入电压Vin和滞环电压宽度Δ V。图1所示电路10中，滞环电压宽度Δ V是由固定滞环宽度产生电路101产生的一固定值。因此，开关周期Ts仅取决于输入电压Vin。当输入电压Vin变化时，开关周期Ts 亦相应地变化。相应地，开关频率Fs亦随着输入电压Vin的变化而变化。图2示出了利用图1所示电路10产生的信号波形图。这些信号从上至下分别为检测电压Vs、节点SW处的节点电压Vsw以及电感电流込。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种用于驱动LED串的电路。为实现此目的，依据本发明一个实施例的用于驱动LED串的电路，包括电压输入端，用于为所述电路提供输入电压；电压输出端，用于为所述LED串提供输出电压；上侧开关，所述上侧开关的第一端子与所述电压输入端耦接；下侧开关，所述下侧开关的第一端子与所述上侧开关的第二端子耦接，且形成公共节点，所述下侧开关的第二端子连接至地；电感，所述电感耦接于所述公共节点与所述电压输出端之间；电容，所述电容的第一端子耦接至所述电压输出端；电阻，所述电阻的第一端子耦接至所述电容的第二端子，其第二端子连接至地；控制电路，所述控制电路接收参考电压以及所述电阻两端形成的检测电压，并产生控制信号以控制所述上侧和下侧开关；其中，所述控制电路接收所述输入电压作为第一前向反馈电压，接收所述输出电压作为第二前向反馈电压，且其中，所述控制电路用于产生一固定频率。本发明的另一目的在于提供一种用于LED驱动器的控制电路。为实现此目的，依据本发明一个实施例的一种用于LED驱动器的控制电路，所述控制电路包括滞环宽度产生电路，用于提供滞环宽度，其中，所述滞环宽度产生电路接收LED驱动器的输入电压作为第一前向反馈电压，并接收输出至LED串的输出电压作为第二前向反馈电压，并且基于所述第一前向反馈电压和所述第二前向反馈电压来提供滞环宽度；滞环电压带产生电路，所述滞环电压带产生电路接收所述滞环宽度以及参考电压，并提供滞环电压带；比较器，所述比较器接收在LED驱动器中的电压检测电阻两端形成的检测电压和所述滞环电压带，并提供第一控制信号以控制所述LED驱动器；反相器，用于接收所述第一控制信号并将所述第一控制信号转换为第二控制信号以控制所述LED驱动器。本发明的另一目的在于提供一种用于控制具有降压转换器的LED驱动器的方法。 为实现此目的，依据本发明一个实施例的一种用于控制具有降压转换器的LED驱动器的方法，所述方法包括接收参考电压；从所述LED驱动器接收在LED驱动器中的电压检测电阻两端形成的检测电压；接收LED驱动器的输入电压作为第一前向反馈电压，且接收输出至 LED串的输出电压作为第二前向反馈电压；基于所述第一前向反馈电压和所述第二前向反馈电压，产生滞环宽度；利用所述滞环宽度和所述参考电压，产生滞环电压带；基于所述滞环电压带和所述反馈电压，产生第一控制信号以控制所述LED驱动器；将所述第一控制信号转换为第二控制信号以控制所述LED驱动器；以及为所述LED驱动器提供固定频率。
下面的附图表明了本发明的实施方式。这些附图和实施方式以非限制性、非穷举性的方式提供了本发明的一些实施例。图1示出了现有技术中利用滞环控制电路100调节带降压转换器的LED驱动器的电路10。图2示出利用图1所示电路10产生的信号波形图。图3示出了依据本发明一个实施例的利用滞环控制电路300调节带降压转换器的 LED驱动器的电路30。图4示出了依据本发明一个实施例的用于图3所示电路30中的自适应滞环宽度产生电路40。图5示出了依据本发明一个实施例的利用滞环控制电路500调节带降压转换器的 LED驱动器的电路50。图6示出了依据本发明一个实施例的用于图5所示电路50中的自适应滞环宽度产生电路60。图7示出了图5所示电路50生成的信号仿真波形图。图8示出了图5所示电路50在一特定输入电压下产生的信号波形图。
具体实施例方式下面详细说明本发明实施例的用于LED驱动器的控制电路。在接下来的说明中， 一些具体的细节，例如实施例中的具体电路结构和这些电路元件的具体参数，都用于对本发明的实施例提供更好的理解。本技术领域的技术人员可以理解，即使在缺少一些细节或者其他方法、元件、材料等结合的情况下，本发明的实施例也可以被实现。图3示出了依据本发明一个实施例的利用滞环控制电路300调节带降压转换器的 LED驱动器的电路30。和图1所示电路10相比，图3所示电路30采用自适应滞环宽度产生电路301代替图1所示电路10中的固定滞环宽度产生电路101。如图3所示，自适应滞环控制电路300包括自适应滞环宽度产生电路301。所述自适应滞环宽度产生电路301接收输入电压Vin，作为第一前向反馈电压；接收输出电压V。， 作为第二前向反馈电压；所述自适应滞环宽度产生电路301产生自适应滞环电压宽度AV。 自适应滞环电压宽度Δ V与输入电压Vin和输出电压V。的关系如下 AV = K1X (Vin-V0) XYJYin (5)其中，K1为比例因子，其值是固定的或设定的。根据上述关系式(1)、(4)和(5)， 开关周期Ts可表示为Ts = K1XIVRsensed(6)相应地，开关频率Fs可表示为Fs = RsensedALXK1)(7)由关系式(7)可见，开关频率Fs和输入电压Vin无关，只取决于电感值L和检测电阻阻值R—。当电感值L和检测电阻阻值R—固定时，开关频率Fs亦为一固定值。
图4示出了依据本发明一个实施例的可用作图3所示电路30中自适应滞环宽度产生电路301的自适应滞环宽度产生电路40。如图4所示，自适应滞环宽度产生电路40包括第一晶体管401、第二晶体管402、第三晶体管403、第四晶体管404、第一电流源407、第二电流源408、第三电流源409、第一电阻札以及由第一 PNP晶体管405和第二 PNP晶体管 406组成的电流镜。第一电流源407的电流输入端耦接到第二晶体管402和第三晶体管403 的集电极以及第一 PNP晶体管405和第二 PNP晶体管406的射极。第一电流源407的电流输出端耦接至第一晶体管401的集电极以及第二晶体管402和第三晶体管403的基极。第一晶体管401的基极耦接至第二晶体管402的射极以及第二电流源408的电流输入端。第三晶体管403的射极耦接至第四晶体管404的基极以及第三电流源409的电流输入端。第四晶体管404的集电极耦接至第一 PNP晶体管405的集电极。第一电阻礼的第一端子耦接至第二 PNP晶体管406的集电极。第一晶体管401的射极、第二电流源408的电流输出端、 第三电流源409的电流输出端、第四晶体管404的射极以及第一电阻札的第二端子共同连接至地。如图4所示，第一电流源407的输出电流值与输入电压Vin和输出电压V。之差成比例，其比例因子为K2。第二电流源408的输出电流值和输出电压V。成比例，其比例因子为 K20第三电流源409的输出电流值和输出电压Vin成比例，其比例因子亦为K2。电阻R1的值为比例因子K1和K2的乘积，即R1 = K1XKy电阻R1两端的压降为滞环电压宽度Δν，作为自适应滞环宽度产生电路40的输出。如图4所示，第一电流源407的输出电流I1、第二电流源408的输出电流I2、第三电流源409的输出电流I3以及电流镜的输出电流I4分别约等于第一晶体管401、第二晶体管402、第三晶体管403以及第四晶体管404的射极电流，如下列关系式所示
(9) (10)
权利要求
1.一种用于驱动LED串的电路，包括电压输入端，用于为所述电路提供输入电压； 电压输出端，用于为所述LED串提供输出电压； 上侧开关，所述上侧开关的第一端子与所述电压输入端耦接； 下侧开关，所述下侧开关的第一端子与所述上侧开关的第二端子耦接，且形成公共节点，所述下侧开关的第二端子连接至地；电感，所述电感耦接于所述公共节点与所述电压输出端之间； 电容，所述电容的第一端子耦接至所述电压输出端；电阻，所述电阻的第一端子耦接至所述电容的第二端子，其第二端子连接至地； 控制电路，所述控制电路接收参考电压以及所述电阻两端形成的检测电压，并产生控制信号以控制所述上侧和下侧开关；其中，所述控制电路接收所述输入电压作为第一前向反馈电压，接收所述输出电压作为第二前向反馈电压，且其中，所述控制电路用于产生一固定频率。
2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述控制电路包括 滞环宽度产生电路，用于提供滞环宽度；滞环电压带产生电路，所述滞环电压带产生电路接收所述滞环宽度和所述参考电压， 并提供滞环电压带；比较器，所述比较器接收所述检测电压以及所述滞环电压带，并提供第一控制信号以控制所述上侧开关；以及反相器，所述反相器接收所述第一控制信号并将其转换为第二控制信号以控制所述下侧开关。
3.如权利要求2所述的电路，其特征在于，所述滞环宽度产生电路包括第一前向反馈电路，所述第一前向反馈电路接收所述第一前向反馈电压和所述第二前向反馈电压，并提供所述滞环宽度。
4.如权利要求3所述的电路，其特征在于，所述滞环宽度以一比例因子与所述第二前向反馈电压以及所述第一前向反馈电压与所述第二前向反馈电压之差成正比，并且所述滞环宽度与所述第一前向反馈电压成反比。
5.如权利要求4所述的电路，所述比例因子为固定值或设定值。
6.如权利要求2所述的电路，其特征在于，所述滞环宽度产生电路包括第一前向反馈电路、第二前向反馈电路、电流源和频率设置电阻，其中，所述第一前向反馈电路接收所述第一前向反馈电压和所述第二前向反馈电压；所述第二前向反馈电路接收所述第一前向反馈电路的输出值以及由所述电流源和频率设置电阻设定的频率设置电压，并提供所述滞环宽度。
7.如权利要求6所述的电路，其特征在于，所述滞环宽度与所述频率设置电压、所述电流源的电流值、所述第二前向反馈电压以及所述第一前向反馈电压与所述第二前向反馈电压之差成正比，且与所述第一前向反馈电压成反比。
8.一种用于LED驱动器的控制电路，包括滞环宽度产生电路，用于提供滞环宽度，其中，所述滞环宽度产生电路接收LED驱动器的输入电压作为第一前向反馈电压，并接收输出至LED串的输出电压作为第二前向反馈电压，并且基于所述第一前向反馈电压和所述第二前向反馈电压来提供滞环宽度；滞环电压带产生电路，所述滞环电压带产生电路接收所述滞环宽度以及参考电压，并提供滞环电压带；比较器，所述比较器接收在LED驱动器中的电压检测电阻两端形成的检测电压和所述滞环电压带，并提供第一控制信号以控制所述LED驱动器；反相器，用于接收所述第一控制信号并将所述第一控制信号转换为第二控制信号以控制所述LED驱动器。
9.如权利要求8所述的控制电路，其特征在于，所述滞环宽度以一比例因子与所述第二前向反馈电压以及所述第一前向反馈电压与所述第二前向反馈电压之差成正比，且所述滞环宽度与所述第一前向反馈电压成反比。
10.如权利要求9所述的控制电路，其特征在于，所述比例因子为固定值或设定值。
11.如权利要求9所述的控制电路，其特征在于，所述滞环宽度产生电路还包括电流源和频率设置电阻。
12.如权利要求11所述的控制电路，其特征在于，所述比例因子的值等于所述频率设置电阻两端的频率设置电压的值。
13.一种用于控制具有降压转换器的LED驱动器的方法，包括 接收参考电压；从所述LED驱动器接收在LED驱动器中的电压检测电阻两端形成的检测电压； 接收LED驱动器的输入电压作为第一前向反馈电压，且接收输出至LED串的输出电压作为第二前向反馈电压；基于所述第一前向反馈电压和所述第二前向反馈电压，产生滞环宽度； 利用所述滞环宽度和所述参考电压，产生滞环电压带；基于所述滞环电压带和所述反馈电压，产生第一控制信号以控制所述LED驱动器； 将所述第一控制信号转换为第二控制信号以控制所述LED驱动器；以及为所述LED驱动器提供固定频率。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述滞环电压带是通过在所述参考电压上加上所述滞环宽度的一半而产生的上边带滞环电压。
15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述滞环电压带是通过在所述参考电压上减去所述滞环宽度的一半而产生的下边带滞环电压。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述滞环宽度以一比例因子与所述第二前向反馈电压以及所述第一前向反馈电压与所述第二前向反馈电压之差成正比，且所述滞环宽度与所述第一前向反馈电压成反比。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述比例因子为固定值或设定值。
全文摘要
本发明实施例提供了用于LED驱动器的控制电路及其实现方法。所述控制电路及其实现方法能够产生固定频率。在一个实施例中，所述控制电路接收输入和输出电压以分别作为第一和第二前向反馈电压，以产生和输入电压无关的滞环宽度，从而实现固定频率。在另一实施例中，所述控制电路还包括电流源和设置电阻，其产生的滞环宽度和输入电压亦无关并能由电流源和设置电阻设定，亦能实现固定频率。
文档编号H05B37/02GK102215624SQ20111011557
公开日2011年10月12日 申请日期2011年5月3日 优先权日2010年9月10日
发明者姚凯卫, 爱德华·邓, 邝乃兴 申请人:成都芯源系统有限公司