专利名称：Led驱动装置、电池充电器及其驱动控制电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及负载驱动电路，更具体地说，涉及一种用于为负载提供恒流或恒压电源的驱动控制电路。
背景技术：
在应用中许多用电设备例如LED灯等需要稳定性好的电源作为其驱动电源，例如要求恒流或恒压电源。通常是通过对负载电流进行侦测，并将侦测信号反馈至控制IC芯片例如PWM控制芯片，由控制IC芯片对电源模块进行调控，从而输出恒流或恒压电源。图1A、图2A和图3A所示均为现有技术的恒流驱动控制电路，其中，侦测器件例如侦测电阻未直接连接于负载，通过其获取的是间接侦测信号，转换后做反馈用。这种间接侦 测信号无法准确地反映负载电流。图IA所示的电路中，其侦测电流为间接电流，侦测信号ISEN不能直接反映负载电流。该电路中的PWM控制器(例如控制IC芯片)的侦测电阻R17只能在MOS管Q3导通期间起作用，MOS管Q3关闭以后该电路的控制IC的侦测电阻R17不能起作用。对IC的设计要求较高。该电路必须工作在连续模式才能进行正确的电流侦测，在深度连续模式才能较好地保证侦测的准确性。实际工作测试误差较大。另外，MOS管开关时产生的开关噪声对该电路的电流侦测也有很大的干扰，影响侦测的准确性。图IB是图IA所示电路在连接模式下侦测信号ISEN与负载电流的波形图，其中，直线波形为负载电流的波形图，锯齿波形为侦测信号ISEN的波形图。图2A所示的电路中，侦测电阻Rl也是间接侦测，其侦测电流为间接电流，其实际是电感电流。该电路在非连续模式下，对IC的计算能力要求很高，误差也会很大。另外，该电路中由于MOS管和ニ极管的开关噪声干扰信号的影响，使得侦测信号的准确性更差。图2B是图2A所示电路在连续模式下的侦测信号ISEN与负载电流的波形图，其中，直线波形为负载电流的波形图。图2C是图2A所示电路在非连续模式下的侦测信号ISEN与负载电流的波形图，其中，直线波形为负载电流的波形图。图3A所示电路的特点与图IA所示的电路实际是相同的，只有在连续模式下工作才较为可靠，对IC要求较高。该电路的缺点是所侦测电流为间接电流，电路必须工作在连续模式才能保证侦测的准确性。实际误差很大。图3B是图3A所示电路在连续模式下的侦测信号ISEN与负载电流的波形图，其中，直线波形为负载电流的波形图。因此，需要一种控制简单且能够精确地侦测负载电流的方法及装置。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题在干，针对现有技术的恒流驱动控制电路间接地侦测负载电流，存在控制芯片设计复杂、侦测信号精确度差的缺陷，提供ー种驱动控制电路，其能够直接侦测负载电流。本实用新型要解决的另一技术问题在干，针对现有技术的恒流驱动控制电路间接地侦测负载电流，存在控制芯片设计复杂、侦测信号精确度差的缺陷，提供ー种LED驱动装置，其中的驱动控制电路能够直接侦测负载电流。本实用新型要解决的再一技术问题在干，针对现有技术的恒流驱动控制电路间接地侦测负载电流，存在控制芯片设计复杂、侦测信号精确度差的缺陷，提供ー种电池充电器，其中的驱动控制电路能够直接侦测负载电流。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是构造ー种驱动控制电路，包括与输入电源相连接的降压型开关电源模块、用于侦测负载实时电流的侦测器件、以及基于从所述侦测器件处获取的侦测信号控制所述降压型开关电源模块的工作状态的PWM控制器，其中，所述侦测器件与负载串联，且所述侦测器件与负载的串联电路并联于所述降压型 开关电源模块的输出端。在本实用新型所述的驱动控制电路中，所述降压型开关电源模块包括开关器件、续流ニ极管及储能电感；其中，所述开关器件的电源连接端连接于所述输入电源正极、所述开关器件的受控端连接于所述PWM控制器的PWM控制信号输出端；所述PWM控制器的第一侦测信号输入端与所述侦测器件的侦测信号输出端相连接；所述续流ニ极管的负极连接于所述开关器件的负载连接端，所述续流ニ极管的正极和所述储能电感的第一端接地，所述续流ニ极管的负极与所述储能电感的第二端构成所述降压型开关电源模块的输出端。在本实用新型所述的驱动控制电路中，所述续流ニ极管的负极与所述储能电感的第二端之间连接有滤波电容。在本实用新型所述的驱动控制电路中，所述侦测器件为电阻器或电流镜，所述开关器件为MOS管或三极管。在本实用新型所述的驱动控制电路中，所述开关器件为MOS管、所述侦测器件为电阻器，所述电阻器的第一端连接于负载正极、所述电阻器的第二端连接于所述续流ニ极管的负极；其中，所述侦测器件的侦测信号输出端为所述电阻器的第一端；所述开关器件的电源连接端为所述MOS管的漏极、所述开关器件的负载连接端为所述MOS管的源极、所述开关器件的受控端为所述MOS管的栅极，PWM控制器40的參考电位与电阻器R的第二端的电位相同。在本实用新型所述的驱动控制电路中，所述开关器件为MOS管、所述侦测器件为电阻器，所述电阻器的第一端连接于负载正极、所述电阻器的第二端连接于所述续流ニ极管的负极；其中，所述侦测器件的侦测信号输出端为所述电阻器的第二端；所述开关器件的电源连接端为所述MOS管的漏极、所述开关器件的负载连接端为所述MOS管的源极、所述开关器件的受控端为所述MOS管的栅极，PWM控制器40的參考电位与电阻器R的第一端的电位相同。在本实用新型所述的驱动控制电路中，所述开关器件为三极管、所述侦测器件为电阻器，所述电阻器的第一端连接于负载正极、所述电阻器的第二端连接于所述续流ニ极管的负极；其中，所述侦测器件的侦测信号输出端为所述电阻器的第一端；所述开关器件的电源连接端为所述三极管的集电极、所述开关器件的负载连接端为所述三极管的发射极、所述开关器件的受控端为所述三极管的基极，PWM控制器40的參考电位与电阻器R的第二端的电位相同；或者所述开关器件为三极管、所述侦测器件为电阻器，所述电阻器的第一端连接于负载正极、所述电阻器的第二端连接于所述续流ニ极管的负极；其中，所述侦测器件的侦测信号输出端为所述电阻器的第二端；所述开关器件的电源连接端为所述三极管的集电极、所述开关器 件的负载连接端为所述三极管的发射极、所述开关器件的受控端为所述三极管的基扱，PWM控制器40的參考电位与电阻器R的第一端的电位相同。在本实用新型所述的驱动控制电路中，还包括用于侦测负载实时电压的电阻分压电路，所述电阻分压电路并联于所述负载、或者并联于所述侦测器件与负载的串联电路；所述电阻分压电路的侦测信号输出端连接于所述PWM控制器的第二侦测信号输入端。本实用新型解决其技术问题所采用的另ー技术方案是构造ー种LED驱动装置，包括上述驱动控制电路，其中所述负载为LED模块。本实用新型解决其技术问题所采用的再ー技术方案是构造ー种电池充电器，包括上述驱动控制电路，其中所述负载为被充电电池。实施本实用新型的驱动控制电路，具有以下有益效果由于本实用新型的驱动控制电路中侦测器件直接与负载串联，所得的侦测信号直接反应负载电流，保证了侦测信号的准确性、可靠性；另外，本实用新型的技术方案中无需复杂的计算，使得PWM控制器的设计简单，从而降低了 PWM控制器的设计成本；再有本实用新型的技术方案对PWM控制器没有特殊要求，可以采用多种控制IC来实现，例如普通的升/降压恒流/恒压PWM控制IC都可以应用，因而通用性好，电路成本低。本实用新型的驱动控制电路还可以同时进行恒压和恒流驱动控制，并可提供过压保护，以满足某些即要恒流也要恒压的设备的需求。
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进ー步说明，附图中图IA所示为现有技术第一实施例的恒流驱动控制电路图；图IB是图IA所示电路在连接模式下侦测信号ISEN与负载电流的波形图；图2A所示为现有技术第二实施例恒流驱动控制电路图；图2B是图2A所示电路在连续模式下的侦测信号ISEN与负载电流的波形图。图2C是图2A所示电路在非连续模式下的侦测信号ISEN与负载电流的波形图。图3A所示为现有技术第三实施例的恒流驱动控制电路图；图3B是图3A所示电路在连续模式下的侦测信号ISEN与负载电流的波形图。图4是本实用新型的驱动控制电路的方框图；图5是本实用新型第一实施例的驱动控制电路的电路原理图；图6是本实用新型第二实施例的驱动控制电路的电路原理图；图7是本实用新型第三实施例的驱动控制电路的电路原理图；图8是本实用新型第四实施例的驱动控制电路的电路原理图。
具体实施方式
本实用新型构思ー种能够直接侦测负载电流的驱动控制电路，可以应用于各种恒流或恒压控制设备/器件，例如电池充电、LED驱动等等。本实用新型的驱动控制电路中采用了与传统方式不同的降压架构，具体采用了具有ー种特殊的PWM降压架构的降压型开关电源模块。如图4所示，本实用新型的驱动控制电路包括与输入电源10相连接的降压型开关电源模块20，以及侦测器件30和PWM控制器40。侦测器件30与负载50串联，用于侦测负载实时电流；侦测器件30与负载50的串联电路并联于降压型开关电源模块20的输出端。PWM控制器40的输入端连接于侦测器件30、输出端连接于降压型开关电源模块20，用于基于从侦测器件30处获取的侦测信号控制降压型开关电源模块20的工作状态。在本实用新型的技术方案中，输入电源可以是多种形式，包括直流电源、交流电源经过整流滤波后的直流电源、或交流电源经过整流后的交流半波电源等。如图5和图6所示，降压型开关电源模块20包括开关器件Q、续流ニ极管D及储能电感し其中，所述开关器件Q的电源连接端连接于输入电源10的VIN端、开关器件Q的受 控端连接于PWM控制器40的PWM控制信号输出端；PWM控制器40的第一侦测信号输入端 与侦测器件(例如图中所示的电阻器R)的侦测信号输出端相连接；续流ニ极管D的负极连接于开关器件Q的负载连接端，续流ニ极管D的正极和储能电感L的第一端均接地,续流ニ极管D的负极与储能电感L的第二端构成降压型开关电源模块20的输出端。在图5和图6所示的实施例中，续流ニ极管D的负极与储能电感L的第二端之间连接有滤波电容C。需要说明的是，滤波电容C是可选的，在其他实施例中，也可以不设置滤波电容C。在本实用新型的技术方案中，降压型开关电源模块20的工作状态包括开关器件Q连通的状态和开关器件Q关断的状态，通过PWM控制信号来控制开关器件的通和断时长，从而向负载提供恒流或恒压电源。通过对负载电流进行侦測，并将侦测信号反馈至PWM控制器，经PWM控制器进行计算和/或处理，得出所需要的开关器件的通/断时长，从而发出相应的PWM控制信号给开关器件Q。在图5和图6所示的实施例中，储能电感L可以是普通的电感或线圈，也可以是变压器型电感等多种形式；开关器件Q可以是MOS管、三极管或继电器开关等多种形式。负载50可以是各种需要恒流/恒压控制的设备、器件等，例如包括但不限于LED、电池等。PWM控制器的供电电源VCC可以是多种形式,包括charge pump、电感辅助线圈和线性电源等等。在图5所示的实施例中，侦测器件的侦测信号输出端是电阻器R与负载50正极的连接端(称其为电阻器R的第一端)，所得侦测信号ISEN为负电压信号，需要经过处理后做反馈用，比如做叠加直流偏置或者电压反向等等，可以在芯片内部处理，也可以在外部处理。例如，对于外部处理而言，可在PWM控制器40的第一侦测信号输入端与电阻器R的第一端之间设置直流偏置叠加电路或电压反向电路。对于图5中所示的PWM控制器40的第一侦测信号输入端连接于电阻器R的第一端的方案中，PWM控制器40參考电位设置为与电阻器R的第二端的參考电位相同，即PWM控制器40的參考地与电阻器R的第二端相连。在图6所示的实施例中，侦测器件的侦测信号输出端是电阻器R与续流ニ极管D的连接端(称其为电阻器R的第二端)，所得侦测信号ISEN为正的电流侦测信号。对于图6中所示的PWM控制器40的第一侦测信号输入端连接于电阻器R的第二端的方案中，PWM控制器40參考电位设置为与电阻器R的第一端的參考电位相同，即PWM控制器40的參考地与电阻器R的第一端相连。在图5和图6所示的实施例中，波形特点是电阻器R上电压信号完全正比与负载50的电流信号。在图7所示的实施例中，除了在侦测器件与负载的串联电路上并联了ー个用于侦测负载实时电压的电阻分压电路(由电阻Rl和R2串连构成)タト，其余部分与图5所示实施例相同。如图7所示，电阻分压电路的侦测信号输出端连接于PWM控制器40，用于将电压侦测信号VSEN传送至PWM控制器的第二侦测信号输入端。和图8所示的实施例中，除了在负载上并联了ー个用于侦测负载实时电压的电阻分压电路(由电阻Rl和R2串连构成)タト，其余部分与图6所示实施例相同。如图8所示，电阻分压电路的侦测信号输出端连接于PWM控制器40，用于将电压侦测信号VSEN传送至PWM控制器的第二侦测信号输入端。
如本领域技术人员所知，电阻分压电路中电阻的数量不限于图7和图8中所示的两个，例如还可以采用3至5个或更多电阻构成。图7和图8所示实施例的驱动控制电路，除了可以提供恒流恒压驱动外，还具有可提供过压保护的效果。作为替代，在其他实施例中，电阻器R可以用电流镜替代作为侦测器件，也可以用其他能够直接侦测负载电流的适当方式，但是在电路中所处的位置相同。当使用电流镜作为侦测器件吋，PWM控制器40的侦测信号输入端与电流镜的镜像电流输出端连接。值得指出的是，侦测器件例如电阻器R或电流镜也可以连接在储能电感L的第二端与负载50的负极之间。当然这种情况下，PWM控制器的參考电位也需要做相应的调整。如前所述，负载50可以是各种需要恒流/恒压控制的设备、器件等，例如包括但不限于LED、电池等。因此，本实用新型的驱动控制电路可以应用于LED灯具、电池充电器等。本实用新型的驱动控制电路最大的优势就是直接侦测负载电流，保证了侦测的准确性，可靠性，并且对降压电路的工作模式没有限制，即无论驱动控制电路工作在连续模式、非连续模式或临界模式，都可以准确地侦测负载电流。另外，控制IC设计简单，没有特殊要求，普通的升压或者降压型恒流或恒压控制IC都可以应用。
权利要求1.ー种驱动控制电路，其特征在于，包括与输入电源相连接的降压型开关电源模块、用于侦测负载实时电流的侦测器件、以及基于从所述侦测器件处获取的侦测信号控制所述降压型开关电源模块的工作状态的PWM控制器，其中，所述侦测器件与负载串联，且所述侦测器件与负载的串联电路并联于所述降压型开关电源模块的输出端。
2.根据权利要求I所述的驱动控制电路，其特征在于，所述降压型开关电源模块包括开关器件、续流ニ极管及储能电感；其中，所述开关器件的电源连接端连接于所述输入电源正极、所述开关器件的受控端连接于所述PWM控制器的PWM控制信号输出端；所述PWM控制器的第一侦测信号输入端与所述侦测器件的侦测信号输出端相连接；所述续流ニ极管的负极连接于所述开关器件的负载连接端，所述续流ニ极管的正极和所述储能电感的第一端接地，所述续流ニ极管的负极与所述储能电感的第二端构成所述降压型开关电源模块的输出端。
3.根据权利要求2所述的驱动控制电路，其特征在于，所述续流ニ极管的负极与所述储能电感的第二端之间连接有滤波电容。
4.根据权利要求2或3所述的驱动控制电路，其特征在于，所述侦测器件为电阻器或电流镜，所述开关器件为MOS管或三极管。
5.根据权利要求2或3所述的驱动控制电路，其特征在干，所述开关器件为MOS管、所述侦测器件为电阻器，所述电阻器的第一端连接于负载正极、所述电阻器的第二端连接于所述续流ニ极管的负极；其中，所述侦测器件的侦测信号输出端为所述电阻器的第一端；所述开关器件的电源连接端为所述MOS管的漏极、所述开关器件的负载连接端为所述MOS管的源极、所述开关器件的受控端为所述MOS管的栅极，PWM控制器的參考电位与电阻器的第二端的电位相同。
6.根据权利要求2或3所述的驱动控制电路，其特征在干，所述开关器件为MOS管、所述侦测器件为电阻器，所述电阻器的第一端连接于负载正扱、所述电阻器的第二端连接于所述续流ニ极管的负极；其中，所述侦测器件的侦测信号输出端为所述电阻器的第二端；所述开关器件的电源连接端为所述MOS管的漏极、所述开关器件的负载连接端为所述MOS管的源极、所述开关器件的受控端为所述MOS管的栅极，PWM控制器的參考电位与电阻器的第一端的电位相同。
7.根据权利要求2或3所述的驱动控制电路，其特征在干， 所述开关器件为三极管、所述侦测器件为电阻器，所述电阻器的第一端连接于负载正极、所述电阻器的第二端连接于所述续流ニ极管的负极；其中，所述侦测器件的侦测信号输出端为所述电阻器的第一端；所述开关器件的电源连接端为所述三极管的集电极、所述开关器件的负载连接端为所述三极管的发射极、所述开关器件的受控端为所述三极管的基极，PWM控制器的參考电位与电阻器的第二端的电位相同；或者 所述开关器件为三极管、所述侦测器件为电阻器，所述电阻器的第一端连接于负载正极、所述电阻器的第二端连接于所述续流ニ极管的负极；其中，所述侦测器件的侦测信号输出端为所述电阻器的第二端；所述开关器件的电源连接端为所述三极管的集电极、所述开关器件的负载连接端为所述三极管的发射极、所述开关器件的受控端为所述三极管的基扱，PWM控制器的參考电位与电阻器的第一端的电位相同。
8.根据权利要求2或3所述的驱动控制电路，其特征在于，还包括用于侦测负载实时电压的电阻分压电路，所述电阻分压电路并联于所述负载、或者并联于所述侦测器件与负载的串联电路；所述电阻分压电路的侦测信号输出端连接于所述PWM控制器的第二侦测信号输入端。
9.ー种LED驱动装置，其特征在于，包括如权利要求I至8中任一项所述的驱动控制电路，其中所述负载为LED模块。
10.ー种电池充电器，其特征在于，包括如权利要求I至8中任一项所述的驱动控制电路，其中所述负载为被充电电池。
专利摘要本实用新型涉及LED驱动装置、电池充电器及其驱动控制电路。驱动控制电路包括与输入电源相连接的降压型开关电源模块、用于侦测负载实时电流的侦测器件、基于从侦测器件处获取的侦测信号控制降压型开关电源模块的工作状态的PWM控制器，其中，侦测器件与负载串联，且侦测器件与负载的串联电路并联于降压型开关电源模块的输出端。本实用新型的驱动控制电路的侦测信号直接反应负载电流，保证了侦测信号的准确性、可靠性；且无需复杂的计算，使得PWM控制器的设计简单，从而降低了PWM控制器的设计成本；本实用新型的技术方案对PWM控制器没有特殊要求，可以采用多种控制IC来实现，例如普通的升/降压恒流/恒压PWM控制IC都可以应用，因而通用性好，电路成本低。
文档编号H05B37/02GK202396030SQ20112039953
公开日2012年8月22日 申请日期2011年10月19日 优先权日2011年10月19日
发明者曾传兴 申请人:深圳市菱晟科技有限公司