一种新型LED控制驱动电路的制作方法

本发明涉及led驱动技术领域，具体涉及一种新型的新型led控制驱动电路。

背景技术：

目前在led驱动技术越来越成熟，同时对于成本的要求也越来越高。市面上的led驱动电路，大部分都采用了bcm和dcm模式，这样的结构对于led灯来说纹波大，需要在led两端接滤波电容，特别是非隔离系统，由于输出电压比较高，需要的电容耐压比较高，成本就比较高。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是解决上述现有技术的不足，提供一种可减少led波纹，led端部无须接滤波电容的控制驱动电路。

为了解决上述现有技术的不足，本发明采用的技术方案是：一种新型led控制驱动电路，包括电源模块、led照明电路以及led调光电路，所述led照明电路包括发光二极管、电感以及肖特基管，所述led调光电路包括产生内部基准电压模块、采样模块、均值计算模块、跨导放大器、比较器、电压转化时间模块、控制led照明电路通断的mofet管以及mofet管驱动模块；所述产生内部基准电压模块产生基准电压vp和va，其中vp用于设定电感的峰值电流，va用于设定电感的平均电流；所述led照明电路的一端连接电源模块，另一端连接mofet管的漏极，mofet管的源极分别连接电阻rs、比较器的负端以及采样保持模块；所述采样保持模块用于采集mofet管打开瞬间和关闭瞬间的电压值vsh和vsl；所述均值计算模块的输入端连接采样保持模块用于计算电压值vsh和vsl的平均值，输出电压vj；所述比较器的正端连接电压vp，输出端连接电压转化时间模块；所述跨导放大器的正端连接电压vj，负端连接电压va，输出信号电压vg；所述电压转化时间模块将电压vg转化为脉冲宽度与之对应的脉冲信号；所述mofet管驱动模块将脉冲信号转为电流信号用于驱动mofet管。

进一步的，所述采用保持模块包括开关a、b以及c以及三个电容，开关a的一端连接mofet管的源极，另一端连接均值计算模块和电容，开关b的一端连接mofet管的源极,另一端连接电容和开关c，开关c的一端连接开关b，另一端连接电容和均值计算模块，三个电容均接地，开关a、b以及c分别由驱动信号a、b以及c进行控制，其中驱动信号a、b以及c与mofet管的驱动信号drv同周期，驱动信号a在驱动信号drv开启时打开开关a一瞬间，延迟时间td后，驱动信号b开启开关b，在驱动信号drv关闭同时关闭开关b，驱动信号c在开关b关闭后将开关c打开，并且在驱动信号drv开启前将开关c关闭。

进一步的，所述电压转化时间模块包括运算放大器、比较器、第一mos管、第二mos管、第三mos管以及第四mos管，所述运算放大器的正端接入电压vg，负端接第一mos管的源极，运算放大器的输出端接第一mos管的栅极，第一mos管的漏极接第二mos管的源极，第二mos管和第三mos管共栅极且共漏极设置，第二mos管和第三mos管的漏极的连接供电电压，第三mos管的源极连接比较器的正端，比较器连接第四mos管的漏极，第四mos管的栅极接入mofet管的驱动信号drv。

进一步的，还包括高压转低压模块，所述高压转低压模块连接电源模块，将母线电压转化为电路内部使用电压。

进一步的，还包括欠压保护模块，欠压保护模块连接电路的供电端，用于设置led照明电路开启和关闭的上下电压，防止反复开启关闭。

从上述技术方案可以看出本发明具有以下优点：系统可以进入ccm模式，可以减小led输出电压纹波，一般设定纹波电流小于led平均电流的30％，这样的话，led两端就可以不加滤波电容，led灯的寿命也会得到很好的保障，采样高压jfet，可以省掉启动电阻，简化了外围电路，降低成本。

附图说明

图1为本发明的结构原理图。

图2为本发明中高压转低压模块的原理图；

图3为采样保持模块的原理图；

图4为各信号的波形波；

图5为均值计算模块的原理图；

图6为电压转化时间模块的原理图；

图7为驱动单元的原理图。

图8为电压vp、va的波形图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。

如图1所示，本发明的种新型led控制驱动电路，包括电源模块、led照明电路以及led调光电路，所述led照明电路包括发光二极管、电感以及肖特基管，电感通过肖特基管和led灯管放电，此放电时间为退磁时间；反之，为充磁时间。

所述led调光电路包括高压转低压模块、产生内部基准电压模块、欠压保护模块、采样模块、均值计算模块、跨导放大器、比较器、电压转化时间模块、控制led照明电路通断的mofet管以及mofet管驱动模块。

高压转低压模块原理如图2所示，高压转低压模块连接电源模块，将母线电压转化为电路内部使用电压。hv端口接500v高压jfet，转换成中压，大概在20至30v左右，然后在转换成低压7v，当vdd超过7v则通过迟滞比较器来使信号s拉低，来关断m2，当vdd电压低于(vdd-迟滞电压)，则信号s输出高阻态，m2打开，对vdd充电。信号drv是用来当系统正常工作是mofet管的振荡波形，在hv为低电位时拉低信号s，关闭m2，防止vcc电压倒流到hv端口。

欠压保护模块(图中的uvlo模块)用于设置led照明电路开启和关闭的上下电压，防止反复开启关闭。

产生内部基准电压模块产生基准电压vp和va，其中vp用于设定电感的峰值电流，va用于设定电感的平均电流；当vcc电压达到了uvlo_on，则开启系统，输出高压功率管mofet管开始打开，电感电流开始上升，isen脚的电压就开始上升，到电压达到内部设定电压vp，则输出管关闭，电感开始放电，vp电压来设定电感的峰值电流；led电流计算公式如下：

led照明电路的一端连接电源模块，另一端连接mofet管的漏极，mofet管的源极分别连接电阻rs、比较器的负端以及采样保持模块。

采样保持模块用于采集mofet管打开瞬间和关闭瞬间的电压值vsh和vsl，其结构如图3所示，包括开关a、b以及c以及三个电容，开关a的一端连接mofet管的源极，另一端连接均值计算模块和电容，开关b的一端连接mofet管的源极,另一端连接电容和开关c，开关c的一端连接开关b，另一端连接电容和均值计算模块，三个电容均接地，开关a、b以及c分别由驱动信号a、b以及c进行控制，其波形图如图4所示，其中驱动信号a、b以及c与mofet管的驱动信号drv同周期，驱动信号a在驱动信号drv开启时打开开关a一瞬间，延迟时间td后，驱动信号b开启开关b，在驱动信号drv关闭同时关闭开关b，驱动信号c在开关b关闭后将开关c打开，并且在驱动信号drv开启前将开关c关闭。

所述均值计算模块的输入端连接采样保持模块用于计算电压值vsh和vsl的平均值，输出电压vj，其原理图如图5所示，包括两个运算放大器和两个电阻r，运算放大器的正端分别接入电压vsh和电压vsl，负端和输出端各自均连接电阻r。

所述比较器的正端连接电压vp，输出端连接电压转化时间模块以及mofet管驱动模块，在功率mosfet工作的时候，关闭时间模块，在mofet不工作的时候，电压转化时间模块开始计算时间；所述跨导放大器的正端连接电压vj，负端连接电压va，输出信号电压vg。

所述电压转化时间模块将电压vg转化为脉冲宽度与之对应的脉冲信号，其电路原理图如图6所示，所述电压转化时间模块包括运算放大器、比较器、第一mos管、第二mos管、第三mos管以及第四mos管，所述运算放大器的正端接入电压vg，负端接第一mos管的源极，运算放大器的输出端接第一mos管的栅极，第一mos管的漏极接第二mos管的源极，第二mos管和第三mos管共栅极且共漏极设置，第二mos管和第三mos管的漏极的连接供电电压，第三mos管的源极连接比较器的正端，比较器连接第四mos管的漏极，第四mos管的栅极接入mofet管的驱动信号drv。

所述mofet管驱动模块将脉冲信号转为电流信号用于驱动mofet管，包括逻辑控制、锁存器以及驱动单元等组成，其中驱动单元的电路图原理图如图7所示。

系统工作原理如下：系统上电后，hv端口是内置的高压端口，内置了一个高压jfet，并通过此高压转低压模块，转换成低压7v，供内部电路使用，作为内部电路的电源。模块“产生内部基准电压”产生内部使用的各个基准和偏置电流。当vcc电压达到了uvlo_on，则开启系统，输出高压功率管开始打开，电感电流开始上升，isen脚的电压就开始上升，到电压达到内部设定电压vp，则输出管关闭，电感开始放电，vp电压来设定电感的峰值电流。与isen脚连接的“采样保持”模块，则是采样在输出高压功率管打开瞬间和关闭瞬间的电压值，并保持。drv是高压功率管的驱动波形，a,b,c是开关的驱动波形，当高电位则开关闭合，低电位则开关打开，当drv开启瞬间则开关a打开，采样此时isen脚的电压，传递到vsl。同时延时td后，开关b打开，采样isen脚的电压，并在drv关闭时，则采样结束，然后开关c打开，采样电压则传送到vsh。

vsl和vsh通过“均值计算”模块，得到其平均电压，计算得到

计算得到的均值电压vj传输到跨导放大器的一端，另一端则接的是内部设定的基准电压va,此电压也是用于计算led电流的电压，led电流计算公式如下：

电压va和vj通过跨导放大器后会产生电压vg,此电压用于决定系统的退磁时间，当vj电压小于va电压则vg电压会慢慢下降，此时vg电压通过“电压转换时间”模块，“电压转换时间”。可以得到系统的退磁时间开始慢慢变小，此时系统会从dcm，进入到bcm然后再进入到ccm模式，vsl电位会慢慢抬高，vj的电压也会慢慢的随之上升，由于本身系统是一个负反馈系统，通过对跨导放大器的补偿，最终使vj＝va,则系统达到平衡。同理当vj大于va的情况下，vg的电压会增大，所对应的退磁时间也会增大，那么vsl的电位会下降，其平均电压vj也会慢慢下降，最终保持在vj＝va，系统达到平衡。

在此系统中vp>va，并且vp<2×va，vp设定的是电感的峰值电流，va设定的是电感的平均电流；vp-va则是设定的电感的纹波电流。具体波形，见图8。一般设定纹波电流小于led平均电流的30％，这样的话，led两端就可以不加滤波电容，led灯的寿命也会得到很好的保障。