专利名称：一种恒流led驱动电路、led驱动装置及其控制方法
技术领域：
本发明涉及LED驱动技术，尤其涉及恒流LED驱动技术。
背景技术：
图1为传统的恒流LED驱动电路及其外接LED电路，包括振荡器101、，RS触发器 102、比较器103、驱动电路104、功率管105、电阻106、电感107，肖特基二极管108以及LED 灯串109。其中，振荡器101的输出接RS触发器102的S端，比较器的负输入端输入基准电压VREF，比较器的正输入端接电阻106的一端及功率管105的源端；电阻106的另一端接地，比较器103的输出接RS触发器102的R端，RS触发器102的输出端Q接驱动电路104 的输入，驱动电路104的输出接功率管105的栅端，功率管105的漏端接电感107的一端和肖特基二极管108的正极，电感107的另一端接LED灯串109的负端，LED灯串109的正端接108的负端，并且输入电源电压VIN。负载LED灯串上的平均电流定义为输出电流平均值IAVG。参考图1及图2，其工作原理是恒流LED驱动电路工作正常时，振荡器101输出的振荡器信号CLK对RS触发器 102进行触发，RS触发器S端置位，RS触发器输出端Q为高电平，驱动电路输出功率管的栅极控制信号GATE为高电平，功率管开通，电感电流上升，采样电阻106上的电压VCS上升， 当电压达到基准电压VREF时，比较器的输出C0MP_0UT变为高电平，RS触发器R端复位，Q 为低电平，驱动电路输出功率管的栅极控制信号GATE为低电平，功率管关断，这时，电感电流通过肖特基二极管108续流，逐渐减小，直到下一个时钟到来，周期性重复。图1所示的恒流LED驱动电路及其外接LED电路的拓扑结构输出平均电流的计算公式如下
权利要求
1.恒流LED驱动电路，其特征在于包括选择器，所述选择器通过电压采样端输入采样电压VCS和基准电压VREF，所述采样电压VCS通过功率管的栅极控制信号GATE控制，基准电压VREF通过功率管的栅极控制信号的反向信号GATE_N控制，当功率管的栅极控制信号GATE有效时，选择器的输出信号VSN为采样电压VCS，当功率管关断时，选择器的输出信号VSN为基准电压VREF ；误差放大器，所述的误差放大器对选择器的输出信号VSN与基准电压VREF进行误差放大，使得选择器的输出信号VSN的平均值等于基准电压VREF，进而使得，当功率管的栅极控制信号GATE有效时，采样电压VCS的平均值等于基准电压VREF，误差放大器311的输出提供给比较器；滤波电容，所述滤波电容连接在误差放大器的输出端与地之间，对误差放大器的输出进行滤波；振荡器，所述振荡器产生一振荡信号CLK输出给触发器302的一个输入端，产生一斜波电压输出给斜率补偿模块；斜率补偿模块，所述斜率补偿模块根据振荡器输出的斜波电压对第一电阻上的采样电压VCS进行斜率补偿后输入到比较器；比较器，所述比较器将斜率补偿模块的输出与所述误差放大器输出进行比较，比较器的输出提供给触发器的另一个输入端；触发器，所述触发器在振荡器输出的振荡信号CLK和比较器输出的触发控制下，输出触发信号；驱动器，所述驱动器对触发信号进行信号驱动增强后，产生功率管的栅极控制信号并通过LED驱动电路的栅端输出。
2.恒流LED驱动装置，其特征在于包括选择器，所述选择器通过电压采样端输入第一电阻采样电压VCS和基准电压VREF，所述采样电压VCS通过功率管的栅极控制信号GATE控制，基准电压VREF通过功率管的栅极控制信号的反向信号GATE_N控制，当功率管的栅极控制信号GATE有效时，选择器的输出信号VSN为采样电压VCS，当功率管关断时，选择器的输出信号VSN为基准电压VREF ；误差放大器，所述的误差放大器对选择器的输出信号VSN与基准电压VREF进行误差放大，使得选择器的输出信号VSN的平均值等于基准电压VREF，进而使得，当功率管的栅极控制信号GATE有效时，采样电压VCS的平均值等于基准电压VREF，误差放大器311的输出提供给比较器；滤波电容，所述滤波电容连接在误差放大器的输出端与地之间，对误差放大器的输出进行滤波；振荡器，所述振荡器产生一振荡信号CLK输出给触发器302的一个输入端，产生一斜波电压输出给斜率补偿模块；斜率补偿模块，所述斜率补偿模块根据振荡器输出的斜波电压对第一电阻上的采样电压VCS进行斜率补偿后输入到比较器；比较器，所述比较器将斜率补偿模块的输出与所述误差放大器输出进行比较，比较器的输出提供给触发器的另一个输入端；触发器，所述触发器在振荡器输出的振荡信号CLK和比较器输出的触发控制下，输出触发信号；驱动器，所述驱动器对触发信号进行信号驱动增强后，产生功率管的栅极控制信号；NMOS功率管，NMOS功率管的栅极接收所述栅极控制信号，所述NMOS功率管305的源端经过第一电阻连接接地端GND，NMOS功率管的漏极连接第一电感的一端，并且与第一二极管的正端相连；第一电感、第一二极管及LED负载，所述的第一电感的另一端与LED负载的负端相连， 所述的LED负载的正端与所述的第一二极管的负端相连，并且输入直流输入电压VIN。
3.如权利要求1所述恒流LED驱动装置的控制方法，其特征在于包括如下步骤(1)LED驱动装置稳定后，振荡器输出的振荡信号CLK为高电平脉冲；(2)触发器输出的触发信号为高电平，触发信号经驱动电路驱动增强后，使NMOS功率管开通；(3)直流输入电压VIN通过LED负载、第一电感、NMOS功率管、第一电阻到地产生通路， 电感上的电流增加，同时第一电阻采样NMOS功率管上流过的电流并转换为采样电压VCS ；(4)第一电阻上的采样电压VCS与振荡器输出的斜坡信号经斜率补偿模块进行叠加；(5)斜率补偿模块的输出与误差放大器的输出信号进行比较；(6)所述的误差放大器将对选择器的输出电压VSN的值与基准电压VREF进行误差放大，使得选择器的输出电压VSN的平均值等于基准电压VREF ；(7)NMOS功率管导通期间，电感上的电流持续增大，直到斜率补偿模块的输出电压VSl 达到误差放大器的输出ERR_0UT，比较器输出高电平脉冲C0MP_0UT，触发器输出低电平脉冲，触发器的输出经驱动电路，使NMOS功率管截止；(8)直流输入电压VIN通过LED负载、第一电感、肖特基二极管及直流输入电压VIN产生通路，电感电流下降，当NMOS功率管关断时，选择器的输出电压信号VSN等于基准电压 VREF ；(9)等待在下一个振荡CLK信号到来，在下个周期重复步骤(1) (8)。
全文摘要
本发明公开了一种恒流LED驱动电路，包括选择器、误差放大器、振荡器、斜率补偿模块、比较器、触发器和驱动器。本发明中由于选择器的输出电压VSN的平均值等于基准电压VREF，因此，在NMOS功率管导通时，采样电压VCS等于选择器的输出电压VSN，这样，在LED驱动电路的整个工作期间，保证了输入电压、输出电压以及外围电感大小变化对LED平均电流没有影响，方便设定输出电流。
文档编号H05B37/02GK102427638SQ201110273978
公开日2012年4月25日 申请日期2011年9月14日 优先权日2011年9月14日
发明者王栋 申请人:杭州士兰微电子股份有限公司