滞环电流模式控制器及其控制方法与流程

本发明涉及led照明领域，特别是涉及一种滞环电流模式控制器及其控制方法。

背景技术：

1、根据led的发光原理与特性，恒流源被选择用来驱动led灯珠。恒流源通常分为线性恒流源与开关模式恒流源，开关模式恒流源以其高效率和小体积的优点脱颖而出，其中buck拓扑因为结构简单和通用性强被广泛应用于大功率的led驱动场合。开关模式恒流源通常分为开环控制和闭环控制两类，闭环控制以稳态精度高和抗扰动能力强得到普遍应用，其中滞环电流模式控制因为环路带宽高且无需补偿网络的特点，在低成本应用领域具有广阔的市场空间。

2、现有滞环电流控制模式的buck电路及其控制电路如图1和图2所示，当调光电压vdim大于参考电压vref时，调光电流idim等于0；此时，通过电阻rcs、电阻r1和跨导gm1将电感电流转换为成比例的电压信号vcs，内部设定迟滞电压的上限值vcsh和下限值vcsl；当电压信号vcs上升到达迟滞电压的上限值vcsh时，比较器cmp输出的驱动信号drv跳变为低，驱动功率管mos关闭，开关s1切换到位置2；当电压信号vcs下降到达迟滞电压的下限值vcsl时，比较器cmp输出的驱动信号drv跳变为高，驱动功率管mos导通，开关s1切换到位置1。周而复始，电压信号vcs的平均值vavg被控制为(vcsh+vcsl)/2(如图3所示)，那么，电感电流的平均值也被成比例地控制为il。

3、当调光电压vdim小于参考电压vref时，调光电流idim不等于0，此时，电阻r1上的电压为vcs+idim*r1，根据前面的描述，电阻r1上的平均电压依旧等于(vcsh+vcsl)/2，因此，电压信号vcs的平均值就会减小，那么，电感电流的平均值也会相应地减小，实现了对输出电流的线性调节。

4、现有滞环电流控制模式的buck电路的控制电路中，迟滞电压的上限值vcsh和下限值vcsl均由固定的电压源组成，迟滞电压宽度δv(即上限值与下限值的差值)不可调(如图4所示)，在宽输出电流范围的场合存在使用限制。

5、而且，在现有调光方法的作用下，输出电流的下限就是电感电流处于临界模式的情况，此时，电压信号vcs等于(vcsh-vcsl)/2，即最小输出电流为k*(vcsh-vcsl)/2，其中k＝1/(r1*gm1*rcs)，而最大输出电流为k*(vcsh+vcsl)/2，最小输出电流与最大输出电流的比值为(vcsh-vcsl)/(vcsh+vcsl)；由于纹波系数通常被设计为15％，所以最小输出电流只能到15％，不能满足更低的输出电流的需求。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种滞环电流模式控制器及其控制方法，用于解决现有滞环电流模式控制器存在迟滞电压宽度不可调的问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种滞环电流模式控制器，所述控制器至少包括：比较器及迟滞电压产生电路，其中，所述比较器的同相输入端接入迟滞电压，反相输入端接入检测电压，输出端产生驱动信号；所述迟滞电压产生电路用于根据所述驱动信号在迟滞电压的上限值和下限值之间切换输出；其中，迟滞电压的下限值为第一固定值，迟滞电压的上限值在调光电压小于第一参考电压时跟随所述调光电压变化，在所述调光电压大于所述第一参考电压时为第二固定值，且所述第二固定值与所述第一参考电压相关。

3、可选地，所述控制器还包括：第一跨导器件、第二跨导器件及第一电阻，其中，所述第一跨导器件的两个输入端连接于检测电阻的两端，输出端通过所述第一电阻接地，并输出所述检测电压；所述第二跨导器件的同相输入端接入第二参考电压，反相输入端接入所述调光电压，输出端连接所述第一跨导器件的输出端。

4、可选地，所述迟滞电压产生电路包括：电压宽度设定模块、电压-电流转换模块及迟滞电压产生模块，其中，所述电压宽度设定模块用于根据所述调光电压和所述第一参考电压的大小关系输出与所述调光电压或所述第一参考电压相关的电压信号；所述电压-电流转换模块用于将所述电压宽度设定模块输出的电压信号转换为电流信号并输出；所述迟滞电压产生模块用于在所述驱动信号为低电平时，基于固定电压源产生并输出迟滞电压的下限值，在所述驱动信号为高电平时，至少基于所述电压-电流转换模块输出的电流信号产生并输出迟滞电压的上限值。

5、可选地，所述电压宽度设定模块用于在所述调光电压大于所述第一参考电压时输出所述第一参考电压，在所述调光电压小于所述第一参考电压时输出所述调光电压。

6、可选地，所述电压宽度设定模块采用线性稳压源来实现。

7、可选地，所述线性稳压源包括：第一放大器、第一mos管及第一电容，其中，所述第一放大器的同相输入端接入所述第一参考电压，反相输入端连接所述第一mos管的源端，输出端连接所述第一mos管的栅端；所述第一mos管的漏端接入所述调光电压，源端通过所述第一电容接地，并作为所述线性稳压源的输出端。

8、可选地，所述电压-电流转换模块包括：第二放大器、第二mos管及第二电阻，其中，所述第二放大器的同相输入端接入所述电压宽度设定模块输出的电压信号，反相输入端连接所述第二mos管的源端，输出端连接所述第二mos管的栅端；所述第二mos管的漏端作为所述电压-电流转换模块的输出端，源端通过所述第二电阻接地。

9、可选地，所述迟滞电压产生模块在所述驱动信号为高电平时，基于所述电压-电流转换模块输出的电流信号和固定电压源共同产生并输出迟滞电压的上限值。

10、可选地，所述迟滞电压产生模块包括：电流镜像单元、输入选择单元、固定电压源及加法器，其中，所述电流镜像单元用于将所述电压-电流转换模块输出的电流信号进行镜像处理；所述输入选择单元用于在所述驱动信号为低电平时产生零电压输出，在所述驱动信号为高电平时，基于所述电流镜像单元输出的镜像电流产生非零电压输出；所述加法器的第一输入端接入所述输入选择单元输出的电压信号，第二输入端连接所述固定电压源，输出端作为所述迟滞电压产生模块的输出端。

11、可选地，所述输入选择单元包括：第三mos管、第三电阻及反相器，其中，所述第三mos管的栅端通过所述反相器接入所述驱动信号，漏端接入所述电流镜像单元输出的镜像电流，源端接地；所述第三电阻的第一端连接所述第三mos管的漏端，第二端接地。

12、本发明还提供了一种滞环电流模式控制方法，所述控制方法包括：检测电感电流并产生检测电压；比较检测电压和迟滞电压，并根据比较结果产生驱动信号，其中，迟滞电压的上限值和下限值受控于所述驱动信号进行来回切换；其中，迟滞电压的下限值为第一固定值，迟滞电压的上限值在调光电压小于参考电压时跟随所述调光电压变化，在所述调光电压大于所述参考电压时为第二固定值，且所述第二固定值与所述参考电压相关。

13、可选地，所述迟滞电压的产生方法包括：在所述驱动信号为低电平时，基于固定电压源产生迟滞电压的下限值；在所述驱动信号为高电平时，若所述调光电压大于所述参考电压，则基于所述参考电压和所述固定电压源共同产生迟滞电压的上限值；若所述调光电压小于所述参考电压，则基于所述调光电压和所述固定电压源共同产生迟滞电压的上限值。

14、如上所述，本发明的一种滞环电流模式控制器及其控制方法，通过迟滞电压产生电路的设计，利用线性稳压源的线性区域和非线性区域设置迟滞电压宽度，实现了迟滞电压宽度可调，以此实现分段式线性调光(即在调光电压大于第一参考电压时，通过直流偏置注入的方式改变输出电流，在调光电压小于第一参考电压时，通过直流偏置注入和迟滞电压调节同时作用的方式改变输出电流)，从而拓宽了输出电流的范围，适用于更多应用场合。