一种led恒流源及其去磁时间检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及发光二极管(LED)驱动电源，具体涉及一种LED恒流源及其去磁时间检测方法。
【背景技术】
[0002]随着LED驱动电源的大量普及和应用，各种LED驱动芯片的发展也呈现出蓬勃上升的趋势。LED驱动的发展经历了恒压驱动模式，线性恒流驱动模式，开关电源恒流驱动模式，以及准线性恒流驱动模式等。而其中以开关电源恒流驱动模式最受市场的青睐，其具有良好的恒流特性和各种开关架构的多样性，以及良好的可靠度等特性。低端开关结构由其具有稳定性以及良好的可调性受到广大设计者及客户的普及和使用。
[0003]传统的低端开关LED驱动源，由于电感L2以及负载电流在开关管LVMOS关断时未流过电流取样电阻Rs，因此为得到较好的恒流输出控制，需实时检测电感L2的去磁时间，即电感电流的过零点。然后通过芯片检测控制输出电流大小。而检测电感的去磁时间，目前有两种方法，第一种:通过为电感加一个辅助绕组的办法，即可通过检测辅助绕组的电压信号有效及时的检测电感的去磁时间；另外一种，电路结构如图1所示:通过检测功率开关管HVMOS的耐高压端(漏极)的信号也可以得到近似的电感L2的去磁时间。
[0004]从以上描述的两种方法中可以看出，芯片Ul对于获得一个有效及时的电感去磁时间检测非常重要，其检测结果直接影响了输出电流的大小。
[0005]传统技术的技术特征在于:芯片Ul对于系统中的电感L2去磁时间检测均通过辅助绕组间接得到或者通过电容耦合电压检测节点高阻态的原理近似得到，均无法直接有效及时的得到去磁时间检测信号。
[0006]传统技术的缺点在于:辅助绕组的方法由于其成本相对较高，做工较复杂，但其对去磁时间检测及时可靠有效；电容耦合的方法通过检测高阻节点近似得到去磁时间，且其对于输出异常的信号无法得到可靠有效的判断。
【发明内容】
[0007]本发明需要解决的技术问题是，如何提供一种LED恒流源及其去磁时间检测方法，无须辅助绕组也能实时、准确检测电感去磁时间，使LED恒流源更加可靠稳定的工作。
[0008]本发明的上述第一个技术问题这样解决，构建一种LED恒流源，包括依次串接的电感、控制端电连接内置电流比较器的控制模块的通断开关管、电流采样电阻Rs和地，其特征在于，还包括恒压驱动模块和镜像电流源，所述电流镜像电流源的电流输出端I = Il依次电连接电流去磁检测单元和所述控制模块，所述电流镜像电流源的电流基准端Il串接在恒压驱动模块与去磁时间检测开关管的栅极之间；所述去磁时间检测开关管的漏极与所述电感的电流流出端电连接。所述控制模块可以是一个集成电路芯片1C。
[0009]按照本发明提供的LED恒流源，这种LED恒流源包括但不限制于以下三种具体形式:
[0010]㈠基本形式
[0011]所述通断开关管是低压MOS管LVM0S，所述去磁时间检测开关管是高压MOS管HVMOS,所述电感是电感元件L2，所述电感元件L2依次电连接高压MOS管HVMOSdgS MOS管LVM0S、电流采样电阻Rs和地；所述LED恒流源还包括与外接LED负载LEDs和电感元件L2并联的续流二极管Dl。
[0012]㈡耗尽型NMOS管芯片供电VCC
[0013]所述电感是电感元件L2，所述通断开关管是高压MOS管HVM0S，所述去磁时间检测开关管是耗尽型NMOS管Ml ;所述耗尽型NMOS管Ml的漏极连接所述电感元件L2，源极连接内部芯片电源；所述LED恒流源还包括与外接LED负载LEDs和电感元件L2并联的续流二极管D1。
[0014]㈢隔离反激式控制系统
[0015]所述通断开关管是低压MOS管LVM0S，所述去磁时间检测开关管是高压MOS管HVM0S，所述电感是变压器T中的初级线圈，所述变压器T中的次级线圈与电流反向保护二极管D2和外接LED负载LEDs构成回路。
[0016]按照本发明提供的LED恒流源，所述LED恒流源中镜像电流源是基本镜像电流源或比例电流源。
[0017]按照本发明提供的LED恒流源，所述LED恒流源中控制模块还包括逻辑控制单元，所述逻辑控制单元分别输入连接电流检测单元和电流比较器，输出连接通断开关管的控制端。所述控制模块可以是一个集成电流比较器、电流检测单元和逻辑控制单元的1C。
[0018]本发明的上述另一个技术问题这样解决，构建一种LED恒流源去磁时间检测方法，其特征在于，利用镜像电流源和漏极与所述LED恒流源中电感电流流出端连接的恒压驱动模块驱动的去磁时间检测开关管，包括以下步骤:
[0019]检测开关管的栅极电流随去磁时间检测开关管漏极电压VP时间函数的导数变化而变化；
[0020]通过所述恒压驱动模块和镜像电流源获取去磁时间检测开关管的栅极电流；
[0021]检测所述栅极电流的大小和/或方向，当超过设定门限时，判定去磁完成。
[0022]按照本发明提供的LED恒流源去磁时间检测方法，所述设定门限是电流大小。
[0023]按照本发明提供的LED恒流源去磁时间检测方法，所述设定门限是电流方向。
[0024]按照本发明提供的LED恒流源去磁时间检测方法，所述设定门限是电流大小和电流方向。
[0025]本发明提供的LED恒流源及其去磁时间检测方法，与现有技术相比，具有以下优势:
[0026]1、无须辅助绕组，电路简本、成本低；
[0027]2、及时、准确检测电感去磁时间。
【附图说明】
[0028]下面结合附图和具体实施例进一步对本发明进行详细说明。
[0029]图1是传统的检测漏极信号的LED恒流低端开关检测控制电路架构示意图；
[0030]图2是本发明LED恒流低端开关去磁检测控制电路第一实施例的架构示意图；
[0031]图3是图2所示电路控制及输出信号波形示意图；
[0032]图4是本发明LED恒流低端开关去磁检测控制电路第二实施例的架构示意图；
[0033]图5是本发明LED恒流低端开关去磁检测控制电路第三实施例的架构示意图；
[0034]图6是图5所示电路控制及输出信号波形示意图。
【具体实施方式】
[0035]下面详细说明本发明电路和工作原理:
[0036]第一实施例
[0037]㈠电路
[0038]本发明基本形式电路，系统结构如图2所示，在采用传统低端开关架构的基础上进行改进，采用恒压驱动高压MOS管HVMOS的模式，同时实时检测HVMOS恒压驱动电流变化，引入到去磁检测电路，达到了对电感去磁时间的检测。
[0039]该基本形式电路中所采用恒压驱动电路，驱动高压MOS管HVMOS ;稳态时，其驱动电流为零；当高压MOS管HVMOS耐高压端(漏极)电压变化时，其通过寄生电容转换为电流流入或流出恒压驱动电路；通过实时检测此驱动电流变化，即可达到对去磁完成时间节点的实时检测。
[0040]本发明的技术特征在于:在LED恒流控制系统中，当低压MOS管LVMOS关断后，电感L2通过续流二极管Dl和输出负载LEDs去磁放电，去磁完成后，通过在电感的电流流出端(又称振荡节点)引入电容到芯片U2检测节点，在振荡时，其电压VP变化信号dv/dt通过此电容转换为电流i = c*dv/dt，通过检测此电流变化，即可达到对电感L2去磁时间的实时检测。
[0041]㈡工作原理
[0042]下面为新型LED恒流控制系统的工作原理分析。
[0043]芯片U2启动后，便开始检测CS引脚上电压，当其电压达到某一基准电压后，芯片U2主动关断低压MOS管LVMOS ;之后，系统进入到续流阶段，此时电感L2通过续流二极管Dl和负载LEDs进行续流，释放电感L2上能量。
[0044]在续流开始到续流结束这个时间段，我们称之为电感去磁时间tDIS，其控制及输出波形如图3中所示。
[0045]如图3中所示，当电感L2处于去磁时间区间时，电感L2的振荡节点即高压MOS管HVMOS的耐高压端(漏极)VP节点电压为输入线电压Va。加上续流二极管Dl正向压降(其值相对线电压Va。较小，可忽略)，因此可近似为输入线电压V ACo而输入线电压Va。在一个开关周期内变化非常小，近似为一平稳电压。
[0046]于是恒压控制模块的驱动输出电流在稳定时为
[0047]Il0= c*dv/dt = O
[0048]其中，c为高压MOS管的漏极到栅极电容，dv/dt为漏极VP节点电压随时间变化斜率，由于在去磁时间区间内，其电压为一平稳电压，因此其斜率dv/dt为O。
[0049]去磁完成时，电感电流为零，因此漏极VP节点电压变化斜率仍为零。但此时电感的一端漏极VP节点电压仍近似为输入线电压\c,同时电感另一端的电压为\c-\，由此可得出此时电感电流变化斜率为
[0050]diL/dt = [VAC- (Vac-V0) ] /L = V0/L
[0051]因此可以发现随着时间的推移，电感电流逐渐增大，而电感电流是引起漏极VP节点电压随时间变化斜率的主要因素。
[0052]dv/dt = Il/Cp
[0053]其中L为电感电流，c P为漏极VP