[发明专利]一种输出电流采样及恒定输出电流控制的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于开关电源BUCK拓扑的输出电流采样及恒定输出电流控制的方法。

背景技术

如图1所示：一种传统的基于开关电源BUCK拓扑的输出恒流电路，其主要包括检测电阻R1、比较器U3、电流峰值基准Vr2、关断时间设置电阻R2、Toff控制器、控制&驱动、开关管Q1、电感L1、继流二极管D1、输入电容C3以及输出电容C4。其中检测电阻R1的一端连接开关管Q1的源极和比较器U3的负极，检测电阻R1的另一端接地，比较器U3的正极连接电流峰值基准Vr2的正极，电流峰值基准Vr2的负极接地，比较器U3的输出端连接控制&驱动的一输入端，比较器U3的另一输入端连接Toff控制器的输出端，Toff控制器的另一端连接关断时间设置电阻R2的一端，关断时间设置电阻R2的另一端接地。控制&驱动的输出端连接开关管Q1的栅极，开关管Q1的漏极连接继流二极管D1的阳极和电感L1的一端，电感L1的另一端连接输出电容的负极和输出负极，继流二极管D1的阴极连接输出电容C4的正极、输入电容C3的正极、输出正极以及DCBUS，输入电容C3的负极接地。

其中，图2是图1恒流电路的恒流原理图。IL为BUCK拓扑中主电感L1的电流，其平均电流ILav等于输出电流。其中，ILav为电感平均电流；ILpk为感峰值电流，它受比较器U3和电流峰值基准Vr2以及检测电阻R1控制，当R1设定后ILpk也就定了；ILr为电感纹波电流，它受输出电压Vo、电感L1的电感量以及关断时间Toff控制，当输出电压Vo恒定，电感L1的感量设定后，同时Toff控制器固定toff，纹波电流值ILr恒定了。这样在固定输出电压的情况下，ILpk恒定，ILr恒定，ILav就恒定了，从而输出电流也就恒定，与输入电压的变化没有关系。

这种控制方式由于电路结构简单、成本低，所以在LED恒流驱动电源中应用很广，但同样其缺点也非常明显，就是当输出电压变化时，ILr就会变化，从而ILav就会发生变化，输出电流就不能恒定了。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是：提供了一种输出电流采样及恒定输出电流控制的方法，使得输出电流在输入电压以及输出电压，甚至电感L1变化时，输出电流始终处于恒定值。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种输出电流采样及恒定输出电流控制的方法，其特征在于，是通过输出电流采样电路、恒流控制电路和峰值电流控制电路共同实现的，其整体电路结构为：检测电阻R1的一端连接开关管Q1的源极、采样开关S1的一端以及比较器U3的负极，检测电阻R1的另一端接地，采样开关S1的另一端连接采样电阻R2的一端，采样电阻R2的另一端连接采样电容C1的一端节和运放U1的负极，采样电容C1的另一端接地，运放U1的正极连接电流基准Vr1的正极，电流基准Vr1的负极接地，运放U1的输出端连接积分开关S2，积分开关S2的另一端连接积分电容C2的一端和Toff控制器的输入端，积分电容C2的另一端接地，Toff控制器的输出端连接到控制&驱动的一输入端，控制&驱动的另一输入端连接比较器U3的输出端，比较器U3的另一输入端连接电流峰值基准Vr2的正极，电流峰值基准Vr2的负极连接地，控制&驱动的输出端连接迟滞控制器U2和开关管Q1的栅极，迟滞控制器的输出端连接采样开关S1的控制端和积开关S2的控制端，开关管Q1的漏极连接继流二极管D1的阳极和电感L1的一端，继流二极管D1的阴极连接输入电容C3的正极、输出电容C4的正极、DCBUS以及输出正极，电感L1的另一端连接输出电容C4的负极和输出负极。

其中，所述输出电流采样电路通过采样电阻R2、采样电容C1、采样开关S1以及迟滞控制器U2，在开关管Q1导通时，对反应电感电流变化的检测电阻R1进行电压采样，从而得到准确的电感电流平均值，即输出电流的大小，并送到恒流控制电路去控制输出电流，使之始终处于恒定值。

所述恒流控制电路是将输出电流采样电路送来的反应输出电流大小的信号与电流基准Vr1进行比较，并产生误差信号，再通过积分开关S2将误差信号送到积分电容C2，之后积分电容C2上的信号将送到Toff控制器去控制开关管Q1的关断时间，最终实现只要R1设定后，输出电流就恒定了，且与输入电压、输出电压以电感L1的电感量无关。

所述积分开关S2受迟滞控制器的控制，只有在开关管Q1导通时，才将误差信号送至积分电容C2，使得在积分电容C2上的信号能够更加准确反应输出电流的值。