專利名稱：具有自適應(yīng)滯環(huán)控制電路的led驅(qū)動(dòng)器及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種發(fā)光二極管(light emitting diode，LED)驅(qū)動(dòng)器，更具體地，本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種具有自適應(yīng)滯環(huán)控制電路的LED驅(qū)動(dòng)器及其控制方法。
背景技術(shù)：
定頻設(shè)計(jì)常用在某些系統(tǒng)電路中。比如，在某些便攜式電子產(chǎn)品中，就需要利用定頻設(shè)計(jì)以減小電磁干擾(EMI)。一種常見的定頻設(shè)計(jì)方案采用時(shí)鐘電路、斜波補(bǔ)償電路以及放大電路形成閉環(huán)電路，從而實(shí)現(xiàn)定頻設(shè)計(jì)。該方案的一個(gè)缺點(diǎn)在于其電路調(diào)節(jié)速度緩慢。另一常見的定頻設(shè)計(jì)方案采用帶輸入前向反饋的自適應(yīng)恒定導(dǎo)通時(shí)間控制電路來實(shí)現(xiàn)。由于該方案通過調(diào)節(jié)電感電流的波谷值來實(shí)現(xiàn)定頻設(shè)計(jì)，其LED電流的調(diào)節(jié)精度不理想。另外，由于該方案采用了恒定導(dǎo)通時(shí)間控制，負(fù)載瞬態(tài)階躍易形成大的過沖。圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中利用滯環(huán)控制電路100調(diào)節(jié)帶降壓轉(zhuǎn)換器的LED驅(qū)動(dòng)器的電路10。如圖1所示，輸入電壓Vin輸入至上側(cè)開關(guān)Ql的第一端子；上側(cè)開關(guān)Ql的第二端子耦接至下側(cè)開關(guān)Q2的第一端子，并形成節(jié)點(diǎn)SW ；下側(cè)開關(guān)Q2的第二端子連接至地。電感 L耦接于節(jié)點(diǎn)SW與電壓輸出端之間，所述電壓輸出端提供經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出電壓V。至LED串。 電容C。與所述LED串并聯(lián)。檢測(cè)電阻Rsensed耦接于所述LED串與地之間。滯環(huán)控制電路100包括固定滯環(huán)寬度產(chǎn)生電路101、比較器CMP、反相器INV以及滯環(huán)電壓帶產(chǎn)生電路102。如圖1所示，電感電流込流經(jīng)檢測(cè)電阻R—在檢測(cè)電阻Rsmsed 兩端生成檢測(cè)電壓\。所述檢測(cè)電壓Vs提供至比較器CMP的反相輸入端。比較器CMP的同相輸入端接收滯環(huán)電壓帶。所述滯環(huán)電壓帶的范圍為\ Vh，其生成過程如下。固定滯環(huán)寬度產(chǎn)生電路101生成固定滯環(huán)電壓寬度M,以提供至滯環(huán)電壓帶產(chǎn)生電路102。滯環(huán)電壓帶產(chǎn)生電路102將固定滯環(huán)電壓寬度△ V的一半與參考電壓VMf相加減，便產(chǎn)生了滯
AVAV
環(huán)電壓帶\ VH。即，j。當(dāng)檢測(cè)電壓Vs小于滯環(huán)電壓帶的下邊帶\時(shí)，即Vs < Vl時(shí)，比較器CMP輸出高電平，使得上側(cè)開關(guān)Ql閉合，下側(cè)開關(guān)Q2斷開。此時(shí)，電感L耦接到輸入電壓Vin。電感電流込開始增大。相應(yīng)地，檢測(cè)電壓Vs亦增大。當(dāng)檢測(cè)電壓Vs增大，以致大于滯環(huán)電壓帶的上邊帶Vh時(shí)，SP Vs > Vh時(shí)，比較器CMP輸出低電平，使得上側(cè)開關(guān)Ql斷開，下側(cè)開關(guān)Q2閉合。此時(shí)，電感L連接到地。電感電流L開始減小。相應(yīng)地，檢測(cè)電壓Vs亦減小。當(dāng)檢測(cè)電壓Vs減小，以致小于滯環(huán)電壓帶的下邊帶\時(shí)，比較器CMP又輸出高電平，使得上側(cè)開關(guān) Ql閉合，下側(cè)開關(guān)Q2斷開。電路進(jìn)入下一個(gè)新的周期。上側(cè)開關(guān)Ql的導(dǎo)通時(shí)間 \(亦即下側(cè)開關(guān)Q2的關(guān)斷時(shí)間)和上側(cè)開關(guān)Ql的斷開時(shí)間Τ2(亦即下側(cè)開關(guān)Q2的導(dǎo)通時(shí)間)由滯環(huán)電壓寬度Δν、電感值L、輸入電壓Vin、輸出電壓V。以及檢測(cè)電阻R—決定。其關(guān)系如下式所示ΔΙ = AV/Rsensed(1)
T1 = (LX Δ I)/(Vin-V0) (2)T2 =(LXAI)/V。(3)可見，上側(cè)開關(guān)和下側(cè)開關(guān)的開關(guān)周期Ts可如下式所示Ts = T^T2 = (LX ΔVXVJ/(RsensedXVin-V0) XV0) (4)在常見應(yīng)用中，檢測(cè)電阻阻值R—由LED串的設(shè)定電流值決定；電感值L由電感電流紋波決定；輸出電壓V。應(yīng)保持恒定。因此，開關(guān)周期Ts取決于輸入電壓Vin和滯環(huán)電壓寬度Δ V。圖1所示電路10中，滯環(huán)電壓寬度Δ V是由固定滯環(huán)寬度產(chǎn)生電路101產(chǎn)生的一固定值。因此，開關(guān)周期Ts僅取決于輸入電壓Vin。當(dāng)輸入電壓Vin變化時(shí)，開關(guān)周期Ts 亦相應(yīng)地變化。相應(yīng)地，開關(guān)頻率Fs亦隨著輸入電壓Vin的變化而變化。圖2示出了利用圖1所示電路10產(chǎn)生的信號(hào)波形圖。這些信號(hào)從上至下分別為檢測(cè)電壓Vs、節(jié)點(diǎn)SW處的節(jié)點(diǎn)電壓Vsw以及電感電流込。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于提供一種用于驅(qū)動(dòng)LED串的電路。為實(shí)現(xiàn)此目的，依據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于驅(qū)動(dòng)LED串的電路，包括電壓輸入端，用于為所述電路提供輸入電壓；電壓輸出端，用于為所述LED串提供輸出電壓；上側(cè)開關(guān)，所述上側(cè)開關(guān)的第一端子與所述電壓輸入端耦接；下側(cè)開關(guān)，所述下側(cè)開關(guān)的第一端子與所述上側(cè)開關(guān)的第二端子耦接，且形成公共節(jié)點(diǎn)，所述下側(cè)開關(guān)的第二端子連接至地；電感，所述電感耦接于所述公共節(jié)點(diǎn)與所述電壓輸出端之間；電容，所述電容的第一端子耦接至所述電壓輸出端；電阻，所述電阻的第一端子耦接至所述電容的第二端子，其第二端子連接至地；控制電路，所述控制電路接收參考電壓以及所述電阻兩端形成的檢測(cè)電壓，并產(chǎn)生控制信號(hào)以控制所述上側(cè)和下側(cè)開關(guān)；其中，所述控制電路接收所述輸入電壓作為第一前向反饋電壓，接收所述輸出電壓作為第二前向反饋電壓，且其中，所述控制電路用于產(chǎn)生一固定頻率。本發(fā)明的另一目的在于提供一種用于LED驅(qū)動(dòng)器的控制電路。為實(shí)現(xiàn)此目的，依據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一種用于LED驅(qū)動(dòng)器的控制電路，所述控制電路包括滯環(huán)寬度產(chǎn)生電路，用于提供滯環(huán)寬度，其中，所述滯環(huán)寬度產(chǎn)生電路接收LED驅(qū)動(dòng)器的輸入電壓作為第一前向反饋電壓，并接收輸出至LED串的輸出電壓作為第二前向反饋電壓，并且基于所述第一前向反饋電壓和所述第二前向反饋電壓來提供滯環(huán)寬度；滯環(huán)電壓帶產(chǎn)生電路，所述滯環(huán)電壓帶產(chǎn)生電路接收所述滯環(huán)寬度以及參考電壓，并提供滯環(huán)電壓帶；比較器，所述比較器接收在LED驅(qū)動(dòng)器中的電壓檢測(cè)電阻兩端形成的檢測(cè)電壓和所述滯環(huán)電壓帶，并提供第一控制信號(hào)以控制所述LED驅(qū)動(dòng)器；反相器，用于接收所述第一控制信號(hào)并將所述第一控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為第二控制信號(hào)以控制所述LED驅(qū)動(dòng)器。本發(fā)明的另一目的在于提供一種用于控制具有降壓轉(zhuǎn)換器的LED驅(qū)動(dòng)器的方法。 為實(shí)現(xiàn)此目的，依據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一種用于控制具有降壓轉(zhuǎn)換器的LED驅(qū)動(dòng)器的方法，所述方法包括接收參考電壓；從所述LED驅(qū)動(dòng)器接收在LED驅(qū)動(dòng)器中的電壓檢測(cè)電阻兩端形成的檢測(cè)電壓；接收LED驅(qū)動(dòng)器的輸入電壓作為第一前向反饋電壓，且接收輸出至 LED串的輸出電壓作為第二前向反饋電壓；基于所述第一前向反饋電壓和所述第二前向反饋電壓，產(chǎn)生滯環(huán)寬度；利用所述滯環(huán)寬度和所述參考電壓，產(chǎn)生滯環(huán)電壓帶；基于所述滯環(huán)電壓帶和所述反饋電壓，產(chǎn)生第一控制信號(hào)以控制所述LED驅(qū)動(dòng)器；將所述第一控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為第二控制信號(hào)以控制所述LED驅(qū)動(dòng)器；以及為所述LED驅(qū)動(dòng)器提供固定頻率。


下面的附圖表明了本發(fā)明的實(shí)施方式。這些附圖和實(shí)施方式以非限制性、非窮舉性的方式提供了本發(fā)明的一些實(shí)施例。圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中利用滯環(huán)控制電路100調(diào)節(jié)帶降壓轉(zhuǎn)換器的LED驅(qū)動(dòng)器的電路10。圖2示出利用圖1所示電路10產(chǎn)生的信號(hào)波形圖。圖3示出了依據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的利用滯環(huán)控制電路300調(diào)節(jié)帶降壓轉(zhuǎn)換器的 LED驅(qū)動(dòng)器的電路30。圖4示出了依據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于圖3所示電路30中的自適應(yīng)滯環(huán)寬度產(chǎn)生電路40。圖5示出了依據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的利用滯環(huán)控制電路500調(diào)節(jié)帶降壓轉(zhuǎn)換器的 LED驅(qū)動(dòng)器的電路50。圖6示出了依據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于圖5所示電路50中的自適應(yīng)滯環(huán)寬度產(chǎn)生電路60。圖7示出了圖5所示電路50生成的信號(hào)仿真波形圖。圖8示出了圖5所示電路50在一特定輸入電壓下產(chǎn)生的信號(hào)波形圖。
具體實(shí)施例方式下面詳細(xì)說明本發(fā)明實(shí)施例的用于LED驅(qū)動(dòng)器的控制電路。在接下來的說明中， 一些具體的細(xì)節(jié)，例如實(shí)施例中的具體電路結(jié)構(gòu)和這些電路元件的具體參數(shù)，都用于對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例提供更好的理解。本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，即使在缺少一些細(xì)節(jié)或者其他方法、元件、材料等結(jié)合的情況下，本發(fā)明的實(shí)施例也可以被實(shí)現(xiàn)。圖3示出了依據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的利用滯環(huán)控制電路300調(diào)節(jié)帶降壓轉(zhuǎn)換器的 LED驅(qū)動(dòng)器的電路30。和圖1所示電路10相比，圖3所示電路30采用自適應(yīng)滯環(huán)寬度產(chǎn)生電路301代替圖1所示電路10中的固定滯環(huán)寬度產(chǎn)生電路101。如圖3所示，自適應(yīng)滯環(huán)控制電路300包括自適應(yīng)滯環(huán)寬度產(chǎn)生電路301。所述自適應(yīng)滯環(huán)寬度產(chǎn)生電路301接收輸入電壓Vin，作為第一前向反饋電壓；接收輸出電壓V。， 作為第二前向反饋電壓；所述自適應(yīng)滯環(huán)寬度產(chǎn)生電路301產(chǎn)生自適應(yīng)滯環(huán)電壓寬度AV。 自適應(yīng)滯環(huán)電壓寬度Δ V與輸入電壓Vin和輸出電壓V。的關(guān)系如下 AV = K1X (Vin-V0) XYJYin (5)其中，K1為比例因子，其值是固定的或設(shè)定的。根據(jù)上述關(guān)系式(1)、(4)和(5)， 開關(guān)周期Ts可表示為Ts = K1XIVRsensed(6)相應(yīng)地，開關(guān)頻率Fs可表示為Fs = RsensedALXK1)(7)由關(guān)系式(7)可見，開關(guān)頻率Fs和輸入電壓Vin無關(guān)，只取決于電感值L和檢測(cè)電阻阻值R—。當(dāng)電感值L和檢測(cè)電阻阻值R—固定時(shí)，開關(guān)頻率Fs亦為一固定值。
圖4示出了依據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的可用作圖3所示電路30中自適應(yīng)滯環(huán)寬度產(chǎn)生電路301的自適應(yīng)滯環(huán)寬度產(chǎn)生電路40。如圖4所示，自適應(yīng)滯環(huán)寬度產(chǎn)生電路40包括第一晶體管401、第二晶體管402、第三晶體管403、第四晶體管404、第一電流源407、第二電流源408、第三電流源409、第一電阻札以及由第一 PNP晶體管405和第二 PNP晶體管 406組成的電流鏡。第一電流源407的電流輸入端耦接到第二晶體管402和第三晶體管403 的集電極以及第一 PNP晶體管405和第二 PNP晶體管406的射極。第一電流源407的電流輸出端耦接至第一晶體管401的集電極以及第二晶體管402和第三晶體管403的基極。第一晶體管401的基極耦接至第二晶體管402的射極以及第二電流源408的電流輸入端。第三晶體管403的射極耦接至第四晶體管404的基極以及第三電流源409的電流輸入端。第四晶體管404的集電極耦接至第一 PNP晶體管405的集電極。第一電阻禮的第一端子耦接至第二 PNP晶體管406的集電極。第一晶體管401的射極、第二電流源408的電流輸出端、 第三電流源409的電流輸出端、第四晶體管404的射極以及第一電阻札的第二端子共同連接至地。如圖4所示，第一電流源407的輸出電流值與輸入電壓Vin和輸出電壓V。之差成比例，其比例因子為K2。第二電流源408的輸出電流值和輸出電壓V。成比例，其比例因子為 K20第三電流源409的輸出電流值和輸出電壓Vin成比例，其比例因子亦為K2。電阻R1的值為比例因子K1和K2的乘積，即R1 = K1XKy電阻R1兩端的壓降為滯環(huán)電壓寬度Δν，作為自適應(yīng)滯環(huán)寬度產(chǎn)生電路40的輸出。如圖4所示，第一電流源407的輸出電流I1、第二電流源408的輸出電流I2、第三電流源409的輸出電流I3以及電流鏡的輸出電流I4分別約等于第一晶體管401、第二晶體管402、第三晶體管403以及第四晶體管404的射極電流，如下列關(guān)系式所示

(9) (10)
權(quán)利要求
1.一種用于驅(qū)動(dòng)LED串的電路，包括電壓輸入端，用于為所述電路提供輸入電壓； 電壓輸出端，用于為所述LED串提供輸出電壓； 上側(cè)開關(guān)，所述上側(cè)開關(guān)的第一端子與所述電壓輸入端耦接； 下側(cè)開關(guān)，所述下側(cè)開關(guān)的第一端子與所述上側(cè)開關(guān)的第二端子耦接，且形成公共節(jié)點(diǎn)，所述下側(cè)開關(guān)的第二端子連接至地；電感，所述電感耦接于所述公共節(jié)點(diǎn)與所述電壓輸出端之間； 電容，所述電容的第一端子耦接至所述電壓輸出端；電阻，所述電阻的第一端子耦接至所述電容的第二端子，其第二端子連接至地； 控制電路，所述控制電路接收參考電壓以及所述電阻兩端形成的檢測(cè)電壓，并產(chǎn)生控制信號(hào)以控制所述上側(cè)和下側(cè)開關(guān)；其中，所述控制電路接收所述輸入電壓作為第一前向反饋電壓，接收所述輸出電壓作為第二前向反饋電壓，且其中，所述控制電路用于產(chǎn)生一固定頻率。
2.如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述控制電路包括 滯環(huán)寬度產(chǎn)生電路，用于提供滯環(huán)寬度；滯環(huán)電壓帶產(chǎn)生電路，所述滯環(huán)電壓帶產(chǎn)生電路接收所述滯環(huán)寬度和所述參考電壓， 并提供滯環(huán)電壓帶；比較器，所述比較器接收所述檢測(cè)電壓以及所述滯環(huán)電壓帶，并提供第一控制信號(hào)以控制所述上側(cè)開關(guān)；以及反相器，所述反相器接收所述第一控制信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為第二控制信號(hào)以控制所述下側(cè)開關(guān)。
3.如權(quán)利要求2所述的電路，其特征在于，所述滯環(huán)寬度產(chǎn)生電路包括第一前向反饋電路，所述第一前向反饋電路接收所述第一前向反饋電壓和所述第二前向反饋電壓，并提供所述滯環(huán)寬度。
4.如權(quán)利要求3所述的電路，其特征在于，所述滯環(huán)寬度以一比例因子與所述第二前向反饋電壓以及所述第一前向反饋電壓與所述第二前向反饋電壓之差成正比，并且所述滯環(huán)寬度與所述第一前向反饋電壓成反比。
5.如權(quán)利要求4所述的電路，所述比例因子為固定值或設(shè)定值。
6.如權(quán)利要求2所述的電路，其特征在于，所述滯環(huán)寬度產(chǎn)生電路包括第一前向反饋電路、第二前向反饋電路、電流源和頻率設(shè)置電阻，其中，所述第一前向反饋電路接收所述第一前向反饋電壓和所述第二前向反饋電壓；所述第二前向反饋電路接收所述第一前向反饋電路的輸出值以及由所述電流源和頻率設(shè)置電阻設(shè)定的頻率設(shè)置電壓，并提供所述滯環(huán)寬度。
7.如權(quán)利要求6所述的電路，其特征在于，所述滯環(huán)寬度與所述頻率設(shè)置電壓、所述電流源的電流值、所述第二前向反饋電壓以及所述第一前向反饋電壓與所述第二前向反饋電壓之差成正比，且與所述第一前向反饋電壓成反比。
8.一種用于LED驅(qū)動(dòng)器的控制電路，包括滯環(huán)寬度產(chǎn)生電路，用于提供滯環(huán)寬度，其中，所述滯環(huán)寬度產(chǎn)生電路接收LED驅(qū)動(dòng)器的輸入電壓作為第一前向反饋電壓，并接收輸出至LED串的輸出電壓作為第二前向反饋電壓，并且基于所述第一前向反饋電壓和所述第二前向反饋電壓來提供滯環(huán)寬度；滯環(huán)電壓帶產(chǎn)生電路，所述滯環(huán)電壓帶產(chǎn)生電路接收所述滯環(huán)寬度以及參考電壓，并提供滯環(huán)電壓帶；比較器，所述比較器接收在LED驅(qū)動(dòng)器中的電壓檢測(cè)電阻兩端形成的檢測(cè)電壓和所述滯環(huán)電壓帶，并提供第一控制信號(hào)以控制所述LED驅(qū)動(dòng)器；反相器，用于接收所述第一控制信號(hào)并將所述第一控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為第二控制信號(hào)以控制所述LED驅(qū)動(dòng)器。
9.如權(quán)利要求8所述的控制電路，其特征在于，所述滯環(huán)寬度以一比例因子與所述第二前向反饋電壓以及所述第一前向反饋電壓與所述第二前向反饋電壓之差成正比，且所述滯環(huán)寬度與所述第一前向反饋電壓成反比。
10.如權(quán)利要求9所述的控制電路，其特征在于，所述比例因子為固定值或設(shè)定值。
11.如權(quán)利要求9所述的控制電路，其特征在于，所述滯環(huán)寬度產(chǎn)生電路還包括電流源和頻率設(shè)置電阻。
12.如權(quán)利要求11所述的控制電路，其特征在于，所述比例因子的值等于所述頻率設(shè)置電阻兩端的頻率設(shè)置電壓的值。
13.一種用于控制具有降壓轉(zhuǎn)換器的LED驅(qū)動(dòng)器的方法，包括 接收參考電壓；從所述LED驅(qū)動(dòng)器接收在LED驅(qū)動(dòng)器中的電壓檢測(cè)電阻兩端形成的檢測(cè)電壓； 接收LED驅(qū)動(dòng)器的輸入電壓作為第一前向反饋電壓，且接收輸出至LED串的輸出電壓作為第二前向反饋電壓；基于所述第一前向反饋電壓和所述第二前向反饋電壓，產(chǎn)生滯環(huán)寬度； 利用所述滯環(huán)寬度和所述參考電壓，產(chǎn)生滯環(huán)電壓帶；基于所述滯環(huán)電壓帶和所述反饋電壓，產(chǎn)生第一控制信號(hào)以控制所述LED驅(qū)動(dòng)器； 將所述第一控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為第二控制信號(hào)以控制所述LED驅(qū)動(dòng)器；以及為所述LED驅(qū)動(dòng)器提供固定頻率。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述滯環(huán)電壓帶是通過在所述參考電壓上加上所述滯環(huán)寬度的一半而產(chǎn)生的上邊帶滯環(huán)電壓。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述滯環(huán)電壓帶是通過在所述參考電壓上減去所述滯環(huán)寬度的一半而產(chǎn)生的下邊帶滯環(huán)電壓。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述滯環(huán)寬度以一比例因子與所述第二前向反饋電壓以及所述第一前向反饋電壓與所述第二前向反饋電壓之差成正比，且所述滯環(huán)寬度與所述第一前向反饋電壓成反比。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述比例因子為固定值或設(shè)定值。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例提供了用于LED驅(qū)動(dòng)器的控制電路及其實(shí)現(xiàn)方法。所述控制電路及其實(shí)現(xiàn)方法能夠產(chǎn)生固定頻率。在一個(gè)實(shí)施例中，所述控制電路接收輸入和輸出電壓以分別作為第一和第二前向反饋電壓，以產(chǎn)生和輸入電壓無關(guān)的滯環(huán)寬度，從而實(shí)現(xiàn)固定頻率。在另一實(shí)施例中，所述控制電路還包括電流源和設(shè)置電阻，其產(chǎn)生的滯環(huán)寬度和輸入電壓亦無關(guān)并能由電流源和設(shè)置電阻設(shè)定，亦能實(shí)現(xiàn)固定頻率。
文檔編號(hào)H05B37/02GK102215624SQ20111011557
公開日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2011年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月10日
發(fā)明者姚凱衛(wèi), 愛德華·鄧, 鄺乃興 申請(qǐng)人:成都芯源系統(tǒng)有限公司