专利名称：一种具有输入电压采样及补偿的led恒流控制电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种开关电源控制方法，如LED驱动电源，尤其涉及一种对输入电压进行采样并补偿的LED恒流控制电路。
背景技术：
LED驱动中广泛采用峰值电流控制方式实现恒流输出。但由于峰值电流控制部分的延时，导致峰值采样精度低，从而使得输出恒流效果差。传统的峰值电流控制LED驱动电路包括变压器、开关管、电感电流采样单元和输出开关管控制单元。图1是一种传统的采用峰值电流控制方式实现恒流输出的LED驱动电路。如图1 所示，电阻Rfl、Rfh、Rs、Vr、比较器构成一个峰值电流采样极补偿电路。Rfh、他1、控制& 驱动构成控制电路去驱动晶体管Ql的开关。Tl为主变压器，其中Np为主绕组，Ns为输出绕组，Ns为输出采样绕组。当晶体管Ql导通时，变压器Np绕组中的电流增加，当其增加到电流参考阈值Iref2时，关断Q1，变压器Np绕组中的电流为0。此时Ns通过次级输出二极管Dl给负载及C2供电，此时Ql —直处于关断状态直至从Rfh、Rfl、控制&驱动电路发出再次开通的信号，完成一个开关周期。输出的负载电流Iout与变压器主绕组电流的关系为Iout=2XDXILpXNps，其中D为Tl输出绕组电流的占空比，ILp为主绕组Np中的峰值电流，Nps为主绕组与输出绕组的匝比。电感各绕组的电流波形如图2所示，当输入电压VIN增加时，其上升斜率增大，如图2中Vinl表示，由于延时的影响，电感电流的峰值从Iref2增加到Irefl，输出电流也就从Iout2增加到Ioutl。可见，传统的峰值电流控制LED驱动电路中输出电流受输入电压的影响大，电流精度低。
发明内容本实用新型的目的是解决现有技术中的上述问题，提供一种宽输入范围下改善峰值电流控制中电流精度的LED驱动电路，以提高电流精度，降低输出电流对输入电压的灵敏度。为了实现上述实用新型目的，本实用新型公开一种具有输入电压采样及补偿的 LED恒流控制电路，包括变压器、输入电压采样补偿模块以及开关管，该输入电压采样补偿模块与该开关管与该变压器相连，该输入电压采样补偿模块对输入电压进行采样，根据该采样信号改变该变压器的主绕组的峰值电流。更进一步地，该输入电压采样补偿模块包括一电流控制电压源，一运算电路，一比较器，一控制驱动电路，一输入电压采样电阻，一电流基准以及一电流采样电阻。更进一步地，该采样电阻一端该变压器的采样绕组连接，另一端与该电流控制电压源输入端连接，用于将采样绕组的电压转换为电流。[0011]更进一步地，该控制驱动电路的输入端分别与反馈信号与比较器的输出端连接， 该控制驱动电路的输出端与开关管连接。更进一步地，该运算电路的输入端分别连接电流控制电压源的输出端以及该电流基准。该比较器的输入端分别连接该运算电路的输出端以及该电流采样电阻。更进一步地，该运算电路的输入端分别连接电流控制电压源的输出端以及该电流采样电阻。该比较器的输入端分别连接该运算电路的输出端以及该电流基准。更进一步地，该变压器还包括一输出绕组，该采样绕组的电压与输入电压的关系满足主绕组与采样绕组的匝比。本实用新型与现有技术相比，能够实现如下有益效果通过分析输入电压对输出电流的影响，利用输入电压动态地改变电流的峰值，以消除不同的输入电压下对变压器主绕组的峰值电流的影响，从而获得恒定的输出电流。更进一步来说，通用利用电路本身就存在的输出电压采样的变压器的辅助绕组以及采样电阻来对输入电压进行采样去对输入电压的变化进行采样，使得输入电压采样回路简单，方便。
关于本实用新型的优点与精神可以通过以下的实用新型详述及所附图式得到进一步的了解。图1是现有技术中采用峰值电流控制方式实现恒流输出的LED驱动电路；图2是现有技术中峰值电流控制LED驱动电路中的电感电流示意图；图3是根据本实用新型第一实施例的具有输入电压采样转换补偿单元的LED驱动电路；图4是第一实施例的具有输入电压采样转换补偿单元的LED驱动电路的电感电流示意图；图5是根据本实用新型第二实施例的具有输入电压采样转换补偿单元的LED驱动电路；图6是第二实施例的具有输入电压采样转换补偿单元的LED驱动电路的电感电流示意图。
具体实施方式
以下结合附图详细说明本实用新型的具体实施例。为了便于描述和突出显示本实用新型，将省略对与现有技术中相同的电路部分的详细描述。本实用新型提供一种具有输入电压采样及补偿的LED恒流控制电路，其特征在于，包括变压器、输入电压采样补偿模块以及开关管，该输入电压采样补偿模块与该开关管与该变压器相连，该输入电压采样补偿模块对输入电压进行采样，根据该采样信号改变该变压器的主绕组的峰值电流。图3是根据本实用新型第一实施例的具有输入电压采样转换补偿单元的LED驱动电路。如图3中所示，该具有输入电压采样转换补偿单元的LED驱动电路包括输入电源，变压器Tl，开关管、输出电路以及输入电压采样补偿模块。该输入电源Vbulk —端接地，另一端与变压器Tl的主绕组211连接。该变压器Tl包括主绕组211，输出绕组213以及采样绕组212。输出绕组213与输出电路连接。该输出电路包括次级输出二极管214，电容215以及负载216。该输入电压采样补偿模块通过控制开关管207的导通，以控制变压器Tl的主绕组211的峰值电流，从而达到根据输入电压的变化来动态地改变峰值参考电流，以使输出电流恒定。在本实施方式中，该输入电压采样补偿模块包括电阻201，采样电阻200，电流控制电压源202，电流基准204，运算电路203，电流比较器205，电流采样电阻310，以及控制驱动单元206。电阻201 —端接地，另一端分别与采样电阻200和电流控制电压源202连接。采样电阻200与变压器Tl的采样绕组212连接，用于将采样绕组上的的电压 Vm转换成电流Iia并送到电流控制电压源202。电流控制电压源202输入端连接到采样电阻200和接地，其输出端分别连接运算电路203的输入端和接地，用于将电流I·转化成电压Vn送至运算电路205。运算电路205的输入端分别与电流控制电压源202和电流基准 204相连。运算电路205对来自电流控制电压源202的电压Vn和来自电流基准204的电压Vr进行运算后产生新的基准信号Vrn。该基准信号Vrn与来自电流采样电阻210的电压信号Cs —起进入电流比较器205比较，将比较后获得的结果作为输入端进入控制驱动电路 206。该控制驱动电路206的输入端还与反馈信号冊相连，输出端与开关管207连接。电流采样电阻210 —端分别与比较器205和开关管207相连，另一端接地。输入电压信号经采样电阻200连接到变压器的212绕组，再经过电流控制电压源 202送至运算电路203与电流基准204进行运算后产生新的基准Vrn，再送至电流比较器 205和控制驱动电路206去控制晶体管207的导通情况，去控制变压器Tl主绕组211里的峰值电流。从而达到根据输入电压的变化来动态地改变峰值参考电流，以使输出电流恒定。具体来说，输入电压会通过Tl的主绕组211耦合到采样绕组212产生一与输入电
压成比例的电压，其关系为Γ..., - ^p Λ VI, Ik。其中丨W为采样绕组212上的电压，Np为
Xf—
主绕组211的匝数，Nf为采样绕组212的匝数，Vbulk为输入电压。采样绕组212上的电压
...会通过采样电阻Mi产生电流，其值为^。此电流会流过电流控制电压源202产生一与 「·..·/Rh
输入电压Vbulk相关的电压Vn。此电压Vn再与比较基准Vr —起送到运算单203元进行运算产生产的电流比较基准Vrn并送至电流比较器205，从而通过控制驱动电路206及晶体管 207对电流的峰值进行控制的目的。图4是第一实施例的具有输入电压采样转换补偿单元的LED驱动电路的电感电流示意图。如图4中所示，当输入电压增加到Vinl时，参考电流由Iref降低到Iref 1，从而减少峰值电流的变化，稳定了平均输出电流。这样就实现了根据输入电压的变化来动态地改变峰值参考电流值，使输出获得恒定的输出电流。根据本实用新型的改善峰值电流控制中电流精度的LED驱动方法，通过对输入电压进行采样，并将所采样得到的输入电压变化量与基准进行运算产生新的基准，进而将该基准与电流采样电阻上的电压进行比较输出至控制&控制单元去控制晶体管的导通情况，以改变主绕组中的电流值，获得恒定的输出电流。图5示出了根据本实用新型另一实施例的具有输入电压采样转换补偿单元的LED 驱动电路。图6是第二实施例的具有输入电压采样转换补偿单元的LED驱动电路的电感电流示意图。在第二实施方式中，该输入电压采样补偿模块包括电阻301，采样电阻300，电流控制电压源302，电流基准304，运算电路303，电流比较器305，电流采样电阻310，以及控制驱动单元306。电阻301 —端接地，另一端分别与采样电阻300和电流控制电压源302连接。采样电阻300与变压器Tl的采样绕组212连接，用于将采样绕组上的的电压Vsf转换成电流 Ito并送到电流控制电压源302。电流控制电压源302输入端连接到采样电阻300和接地， 其输出端分别连接运算电路303的输入端和接地，用于将电流Ilttl转化成电压Vn送至运算电路305。运算电路305的输入端分别与电流控制电压源302和电流采样电阻310相连。 运算电路305对来自电流控制电压源302的电压Vn和来自电流采样电阻310的电压Cs进行运算后产生新的基准信号Csn。该基准信号Csn与来自电流基准304的基准信号Vr —起进入电流比较器305比较，将比较后获得的结果作为输入端进入控制驱动电路306。该控制驱动电路306的输入端还与反馈信号1 相连，输出端与开关管307连接。电流采样电阻 310 一端分别与比较器305和开关管307相连，另一端接地。输入电压信号经采样电阻300连接到变压器的312绕组，再经过电流控制电压源 302送至运算单元与电流采样电阻310上的电压Cs进行运算后产生新的变化量Csn，再送至电流比较器305和控制驱动电路303去控制晶体管Ql的导通情况，去控制变压器Tl主绕组311里的峰值电流。从而达到根据输入电压的变化来动态地改变峰值参考电流，以使输出电流恒定。具体来说，输入电压会通过Tl的主绕组311耦合到采样绕312产生一与输入电压
成比例的电压，其关系为K., ,ViiiiIk。其中!W为采样绕组312上的电压，Np为主绕
·...' Nf“
组311的匝数，Nf为采样绕组312的匝数，Vbulk为输入电压。采样绕组312上的电压1
会通过采样电阻300产生电流，其值为M。此电流会流过电流控制电压源302产生一与输
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入电压相关的电压Vn。此电压Vn再与电流采样电阻310上的电压Cs —起送到运算电路 303进行运算产生的电流比较基准Csn并送至电流比较器305，从而通过控制驱动电路306 及晶体管307对主绕组311中的电流的峰值进行控制的目的。如图6中所示，图6是第二实施例的具有输入电压采样转换补偿单元的LED驱动电路的电感电流示意图。当输入电压增加到Vinl时，比较器的输入量由0升高至Iref+，从而减少峰值电流的变化，稳定了平均输出电流。这样就实现了根据输入电压的变化来动态地改变峰值参考电流值，使输出获得恒定的输出电流。根据本实用新型的改善峰值电流控制中电流精度的LED驱动方法，通过对输入电压进行采样，并将所采样得到的输入电压变化量与主绕组Np中的电流变化量进行运算产生新的变化量，进而将该变化量与基准时行比较输出至控制&控制单元去控制晶体管的导
6通情况，以改变主绕组Np中的电流值，获得恒定的输出电流。应理解，本实用新型在于采样输入电压，通过一定的转换方式，改电流比较器的参考值或输入量，用以补偿延时引起的在不同输入电压情况下的峰值电流偏差。本说明书中该的只是本实用新型的较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对本实用新型的限制。凡本领域技术人员依本实用新型的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本实用新型的范围之内。
权利要求1.一种具有输入电压采样及补偿的LED恒流控制电路，其特征在于，包括变压器、输入电压采样补偿模块以及开关管，所述输入电压采样补偿模块与所述开关管与所述变压器相连，所述输入电压采样补偿模块对输入电压进行采样，根据所述采样信号改变所述变压器的主绕组的峰值电流。
2.如权利要求1所述的LED恒流控制电路，其特征在于，所述输入电压采样补偿模块包括一电流控制电压源，一运算电路，一比较器，一控制驱动电路，一输入电压采样电阻，一电流基准以及一电流采样电阻。
3.如权利要求2所述的LED恒流控制电路，其特征在于，所述采样电阻一端与所述变压器的采样绕组连接，另一端与所述电流控制电压源输入端连接，用于将采样绕组的电压转换为电流。
4.如权利要求2所述的LED恒流控制电路，其特征在于，所述控制驱动电路的输入端分另IJ与反馈信号与比较器的输出端连接，所述控制驱动电路的输出端与开关管连接。
5.如权利要求2所述的LED恒流控制电路，其特征在于，所述运算电路的输入端分别连接电流控制电压源的输出端以及所述电流基准。
6.如权利要求5所述的LED恒流控制电路，其特征在于，所述比较器的输入端分别连接所述运算电路的输出端以及所述电流采样电阻。
7.如权利要求2所述的LED恒流控制电路，其特征在于，所述运算电路的输入端分别连接电流控制电压源的输出端以及所述电流采样电阻。
8.如权利要求7所述的LED恒流控制电路，其特征在于，所述比较器的输入端分别连接所述运算电路的输出端以及所述电流基准。
9.如权利要求1所述的LED恒流控制电路，其特征在于，所述变压器还包括一输出绕组，所述采样绕组的电压与输入电压的关系满足主绕组与采样绕组的匝比。
专利摘要本实用新型公开一种具有输入电压采样及补偿的LED恒流控制电路，包括变压器、输入电压采样补偿模块以及开关管，该输入电压采样补偿模块与该开关管与该变压器相连，该输入电压采样补偿模块对输入电压进行采样，根据该采样信号改变该变压器的主绕组的峰值电流。
文档编号H05B37/02GK202261941SQ201120334429
公开日2012年5月30日 申请日期2011年9月7日 优先权日2011年9月7日
发明者于得水, 张义, 胡黎强 申请人:上海晶丰明源半导体有限公司