一种可变增益的电流环反馈补偿控制电路的制作方法

本实用新型涉及LED可调光恒流电源技术领域，尤其涉及一种可变增益的电流环反馈补偿控制电路。

背景技术：

在可调光LED恒流电源应用中，LED电源通常会具备(0～10V/PWM信号)调光控制功能和恒流输出功能。

调光控制功能：LED电源设计带有控制芯片，在输出端引出调光线，调光线接0～10V调光时，通过0～10V电压或占空比变化，改变电源输出电流，进行调光。例如：当0-10V调光器调制到1V时，电流降到了10％，当0-10V调光器调到最大10V时，输出电流也将达到电源输出的100％，亮度也将达到100％(输出电压是不变的)。同理，PWM信号调光通过占空比变化调节输出电流。

恒流输出功能：使用专门的恒流电路，恒定电流输出，不会随输出电压变化而大幅度变化。

现有的可调光LED恒流电源包括有电流环反馈补偿控制电路，该电流环反馈补偿控制电路的电路结构如图1所示。LED恒流电源通过改变调光电压而改变输出电流对LED灯进行调光，当调光电压减小到一定、输出轻负载时电源进入了打嗝模式。这是由于轻载时的电流环增益变大，脉宽调制控制芯片控制PWM工作开关频率增大、达到最大工作频率限值而进入了打嗝模式，因此调光轻载时电源进入打嗝模式无法避免。在LED驱动电源刚进入打嗝模式时的打嗝频率低(打嗝频率是随着调光电压的减小、输出负载降低使电流环路增益增大而增大)，输出电流纹波同步打嗝频率，由于增益是缓慢变化的，所以刚进入打嗝工作模式时的打嗝频率很低，由此产生的低频纹波噪声导致输出电流抖动而使LED闪烁。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种可变增益的电流环反馈补偿控制电路，该控制电路可根据调光信号大小而改变电流环增益，解决因调光输出轻载时电源进入打嗝模式而导致LED闪烁的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下所述的技术方案：

一种可变增益的电流环反馈补偿控制电路，该控制电路用于可调光LED恒流电源，该控制电路包括有运算放大器、反馈网络、基准Vref单元、调光信号ADJ、采样电流单元、可变增益控制单元、隔离单元和脉宽调制控制单元，所述运算放大器的输出端通过隔离单元与所述脉宽调制控制单元连接，所述基准Vref单元的输入端与调光信号ADJ连接，所述基准Vref单元的输出端与所述运算放大器的同相输入端相连，所述基准Vref单元产生的基准电压作为所述运算放大器的同相输入端电压，所述反馈网络连接于所述运算放大器的输出端与反相输入端之间，所述运算放大器的反相输入端分别连接所述采样电流单元和可变增益控制单元，该可变增益控制单元还与调光信号ADJ连接。

优选地，所述采样电流单元包括采样电阻R203，该采样电阻R203一端接采样地，另一端与所述运算放大器的反相输入端相连。

优选地，所述可变增益控制单元包括有电阻R206、电阻R207、电阻R208、电阻R209、电阻R210、电容C206、电容C207、MOS管Q201和MOS管Q202，所述MOS管Q202的栅极通过电阻R210与调光信号ADJ信号连接，所述电阻R209和电容C207并联于所述MOS管Q202的栅极与采样地之间，所述MOS管Q202的源极接采样地，所述MOS管Q202的漏极通过电阻R208与电源SVCC连接，所述MOS管Q202的漏极与电阻R208之间的节点通过电阻R207与所述MOS管Q201的栅极连接，该MOS管Q201的栅极通过电容C206与源极连接并接采样地，该MOS管Q201的漏极通过电阻R206与所述运算放大器的反相输入端连接。

优选地，所述基准Vref单元包括有电阻R204、电阻R205、可调电阻VR201、电容C204和电容C205，所述可调电阻VR201一端与调光信号ADJ信号连接，另一端依次通过电阻R205、电阻R204接地，所述电阻R205与电阻R204之间的节点与所述运算放大器的同相输入端连接，所述电容C204、电容C205并联于所述电阻R204两端。

优选地，所述隔离单元包括光耦U201、整流二极管D201和限流电阻R201，所述光耦U201中的发光管的正极与电源SVCC连接，所述光耦U201中的发光管的负极与所述整流二极管D201的正极连接，所述整流二极管D201的的负极通过限流电阻R201与所述运算放大器的输出端相连，所述光耦U201中的光敏管与所述脉宽调制控制单元连接。

优选地，所述反馈网络包括电容C201、电容C202和电阻R202，所述电容C201连接于所述运算放大器的输出端与反相输入端之间，所述电容C202和电阻R202串联连接于所述运算放大器的输出端与反相输入端之间。

优选地，所述脉宽调制控制单元由一脉宽调制控制芯片IC101组成。

本实用新型的有益技术效果在于：上述可变增益的电流环反馈补偿控制电路，采样电流单元检测负载电流状况得到采样电流信号，该采样电流信号输入到运算放大器的反相输入端与基准电压比较，运算放大器对比较误差信号放大输出，反馈网络控制运算放大器输出信号稳定，经过隔离单元使脉宽调制控制单元调节PWM信号工作频率，从而实现恒定电流输出功能；当调光信号ADJ减小到一定时，可变增益控制单元导通与采样电流单元并联，降低了运算放大器反相输入端对采样地的阻抗，使流经反馈网络的电流增大，反馈网络增益变大从而改变运算放大器的输出信号，运算放大器的输出信号通过隔离单元输入至脉宽调制控制单元，脉宽调制控制单元根据该输出信号调节使PWM信号工作频率增大，从而使脉宽调制控制单元打嗝频率增大，避免了因低频纹波噪声导致输出电流抖动而使LED闪烁的问题。

附图说明

图1为现有技术中用于可调光LED恒流电源的电流环反馈补偿控制电路的结构示意图；

图2为本实用新型中用于可调光LED恒流电源的可变增益的电流环反馈补偿控制电路的结构示意图；

图3为本实用新型中用于可调光LED恒流电源的可变增益的电流环反馈补偿控制电路的电路原理图。

具体实施方式

为使本领域的普通技术人员更加清楚地理解本实用新型的目的、技术方案和优点，以下结合附图和实施例对本实用新型做进一步的阐述。

如图2所示，在本实用新型一个实施例中，用于可调光LED恒流电源的可变增益的电流环反馈补偿控制电路包括有运算放大器、反馈网络40、基准Vref单元10、调光信号ADJ、采样电流单元20、可变增益控制单元30、隔离单元50和脉宽调制控制单元60。所述基准Vref单元10的输入端与调光信号ADJ连接，所述基准Vref单元10的输出端与所述运算放大器的同相输入端相连，该基准Vref单元10产生的基准电压作为所述运算放大器的同相输入端电压。所述反馈网络40连接于所述运算放大器的输出端与反相输入端之间，所述运算放大器的反相输入端连接所述采样电流单元20，该采样电流单元20检测输出负载电流状况得到采样电流信号，该采样电流信号输入到运算放大器的反相输入端与基准电压比较，运算放大器对比较误差信号放大输出，反馈网络控制运算放大器输出信号稳定，运算放大器的输出信号通过隔离单元50输入至脉宽调制控制单元60，脉宽调制控制单元60根据该输出信号调节PWM信号工作频率，从而实现恒定电流输出功能。所述运算放大器的输出端通过隔离单元50向所述脉宽调制控制单元60输出光敏信号，该脉宽调制控制单元60根据该光敏信号调节PWM信号工作频率从而调节LED负载中的负载电流大小，实现调光功能。所述可变增益控制单元30的输入端与调光信号ADJ连接，输出端连接于所述运算放大器的反相输入端，当调光信号ADJ减小到一定，可变增益控制单元30内部导通与采样电流单元20并联，降低了运算放大器反相输入端对采样地的阻抗，使流经反馈网络40的电流增大，反馈网络40增益变大从而改变运算放大器的输出信号，运算放大器的输出信号通过隔离单元50输入至脉宽调制控制单元60，脉宽调制控制单元60根据该输出信号调节使PWM信号工作频率增大，从而使脉宽调制控制单元60调节PWM打嗝频率增大，避免了因低频纹波噪声导致输出电流抖动而使LED闪烁的问题。

图3示出了本实用新型的可变增益的电流环反馈补偿控制电路的电路原理图。如图3所示，所述基准Vref单元10包括有电阻R204、电阻R205、可调电阻VR201、电容C204和电容C205，所述可调电阻VR201一端与调光信号ADJ信号连接，另一端依次通过电阻R205、电阻R204接地，所述电阻R205与电阻R204之间的节点与所述运算放大器的同相输入端连接，所述电容C204、电容C205分别与所述电阻R204并联。所述调光信号ADJ通过可调电阻VR201、电阻R205和R204分压到运算放大器IC201B的同相输入端产生一基准Vref信号。

所述反馈网络40包括电容C201、电容C202和电阻R202，所述电容C201连接于所述运算放大器的输出端与反相输入端之间，所述电容C202和电阻R202串联连接于所述运算放大器的输出端与反相输入端之间。所述采样电流单元20包括采样电阻R203和电容C203，该采样电阻R203一端接采样地，另一端与所述运算放大器的反相输入端相连；该电容C203一端接地，另一端与所述运算放大器的反相输入端相连。该所述采样电流单元20通过对采样地的输出负载电流信号采样，采样信号经过电阻R203输入到运算放大器的反相输入端。

所述运算放大器的输出端通过隔离单元50向所述脉宽调制控制单元60输出光敏信号，该脉宽调制控制单元60根据该光敏信号调节PWM信号工作频率从而调节LED负载中的负载电流，所述脉宽调制控制单元60优选为一脉宽调制控制芯片IC101。所述隔离单元50包括光耦U201、整流二极管D201和限流电阻R201，所述光耦U201中的发光管的正极与电源SVCC连接，所述光耦U201中的发光管的负极与所述整流二极管D201的正极连接，所述整流二极管D201的的负极通过限流电阻R201与所述运算放大器的输出端相连，所述光耦U201中的光敏管与所述脉宽调制控制芯片IC101连接。

所述可变增益控制单元30包括有电阻R206、电阻R207、电阻R208、电阻R209、电阻R210、电容C206、电容C207、MOS管Q201和MOS管Q202，所述MOS管Q202的栅极通过电阻R210与调光信号ADJ信号连接，所述电阻R209和电容C207并联于所述MOS管Q202的栅极与采样地之间，所述MOS管Q202的源极接采样地，所述MOS管Q202的漏极通过电阻R208与电源SVCC连接，所述MOS管Q202的漏极与电阻R208之间的节点通过电阻R207与所述MOS管Q201的栅极连接，该MOS管Q201的栅极通过电容C206与源极连接并接采样地，该MOS管Q201的漏极通过电阻R206与所述运算放大器的反相输入端连接。

本实用新型提供的可变增益的电流环反馈补偿控制电路的工作原理如下：

状态1(重载)：当0-10V调光调到10V时，调光信号ADJ通过可调电阻VR201、电阻R205和电阻R204分压到运算放大器IC201B的同相输入端产生基准Vref信号，采样输出负载电流信号经电阻R203输入到运算放大器IC201B的反相输入端与基准Vref信号比较，运算放大器IC201B对比较误差信号放大输出，反馈网络控制运算放大器IC201B输出信号稳定，运算放大器IC201B输出端通过电阻R201、整流二极管D201和光耦U201向脉宽调制控制芯片IC101输出光敏信号，脉宽调制控制芯片IC101根据该光敏信号调节PWM信号工作频率从而调节LED负载中的负载电流，此时，电源输出100％电流(重载)；同时调光信号ADJ通过电阻R210、电阻R209分压输入到MOS管Q202栅极，输入电压大于MOS管Q202栅极阀值开启电压，MOS管Q202导通，电源SVCC电压通过电阻R208与MOS管Q202流到地，电阻R207两端的电压为0，则MOS管Q201栅极电压为0不开通，使电阻R206不并联于电阻R203，电流环反馈增益不变。

状态2(轻载)：当调光电压减小到一定值时，调光信号ADJ通过可调电阻VR201、电阻R205和电阻R204分压到运算放大器IC201B的同相输入端产生基准Vref信号，采样输出负载电流信号经电阻R203输入到运算放大器IC201B的反相输入端与基准Vref信号比较，运算放大器IC201B对比较误差信号放大输出，反馈网络控制运算放大器IC201B输出信号稳定，运算放大器IC201B输出端通过电阻R201、整流二极管D201和光耦U201向脉宽调制控制芯片IC101输出光敏信号，脉宽调制控制芯片IC101根据该光敏信号调节PWM信号工作频率从而调节LED负载中的负载电流，此时，电源输出轻负载；同时调光信号ADJ通过电阻R210,电阻R209分压输入到MOS管Q202栅极，输入电压低于MOS管Q202栅极阀值开启电压，MOS管Q202不导通，电源SVCC通过电阻R208、电阻R207给MOS管Q201的栅极供电电压高于阀值开启电压，MOS管Q201导通，使电阻R206与电阻R203并联，运算放大器IC201B的反相输入端对采样地的阻抗变小，流过反馈网络的电流增大，反馈增益变大，运算放大器IC201B的输出端电压降低，通过电阻R201、整流二极管D201和光耦U201向脉宽调制控制芯片IC101输出光敏信号，脉宽调制控制芯片IC101根据该光敏信号调节使PWM信号频率增大，使脉宽调制控制芯片IC101进入打嗝模式时打嗝频率高、从而不会出现低频噪声，避免了因低频纹波噪声导致输出电流抖动而使LED闪烁的问题。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，而非对本实用新型做任何形式上的限制。本领域的技术人员可在上述实施例的基础上施以各种等同的更改和改进，凡在权利要求范围内所做的等同变化或修饰，均应落入本实用新型的保护范围之内。