[发明专利]非隔离LED驱动系统及非隔离LED驱动恒流控制电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种非隔离LED驱动系统及非隔离LED驱动恒流控制电路。

背景技术

发光二极管（LED）是电流控制的发光器件,亮度和色温基本只和其正向电流相关，因此LED需要极为精准的恒流驱动来保证其发光效果。现有技术中主流的通用照明非隔离LED驱动电路为非隔离的浮动升压（buck）架构。图1示出了现有技术中的一种浮动buck架构，包括续流二极管D，其阴极接收输入电压Vin并连接LED负载的阳极；电感L，其一端连接续流二极管D的阳极，另一端连接LED负载的阴极；MOS晶体管M0，其漏极连接续流二极管D的阳极，源极经由电流采样电阻Rcs接地，栅极接收控制信号。

图2示出了图1所示的非隔离LED驱动dialup工作信号图，该架构常见的恒流控制方法为电流峰值控制配合固定关断时间机制，其恒流原理如下：

ma=(Vin-Vled)/L，mb=Vled/L；

其中，ma为MOS晶体管M0导通时电感电流IL的上升斜率（图2中ma1、ma2、ma3分别对应不同的IL斜率），mb为MOS晶体管M0关断时电感电流IL的下降斜率，Vin为输入电压的电压值，Vled为LED负载两端的压降，L为电感L的电感量；

仍然参考图2，根据图2中电感电流IL的波形可以确定：

IL=Vref/Rcs-0.5*toff*mb=Vref/Rcs-0.5*toff*Vled/L；

其中，Vref为预设参考电压的电压值，Rcs为电流采样电阻Rcs的电阻值，toff为MOS晶体管M0的关断时间。另外，图2中的IL0为稳态时MOS晶体管M0导通起始时的电感电流。

对于浮动buck架构，稳态时流过LED负载的电流Iled=IL，即：

Iled=Vref/Rcs-0.5*toff*Vled/L；

上述方法存在下面的缺点：

1.Iled和Vled相关，负载调整率差；

2.由于采用峰值控制，控制电路延时造成电流过冲，过冲量斜率为ma，和Vin,、Vled以及L都相关，线性调整率受到较大影响，需要添加补偿电路；

3.Iled和关键器件电感的电感量L相关，在生产时由于电感量L的偏差造成一致性较差。

公开号为CN101808444A的中国专利申请中对此技术进行了改良，但仍然是固定关断时间模式，其信号波形见图3，只是导通时间控制略有不同，具体措施是对开关MOS晶体管开始导通到电感电流IL到达Vref/Rcs的时间进行计时并存储为t1，开关MOS晶体管继续导通，当继续导通的时间t2=t1时，开关MOS晶体管关断。观察图3中所示的电感电流IL波形可知，LED负载的电流Iled=IL=Vref/Rcs，输出电流和输入输出电压以及电感值均无关系，可以实现较好的恒流效果。但此种方法的缺点是难以对t1,t2的时间量进行精确控制，导致恒流精度下降。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种非隔离LED驱动系统及非隔离LED驱动恒流控制电路，使得输出电流对系统的输入电压、输出电压以及电感量均不敏感，有利于实现优异的负载调整率、批量一致性以及线性调整率，能够省去线性调整率的补偿电路。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种非隔离LED驱动恒流控制电路，配置为与非隔离LED驱动电路耦合，所述非隔离LED驱动电路包括：

续流二极管，其阴极接收输入电压并连接LED负载的阳极；

电感，其第一端连接所述续流二极管的阳极，其第二端连接所述LED负载的阴极；

MOS晶体管，其漏端连接所述续流二极管的阳极，其源极经由电流采样电阻接地，其源极经由接地电阻接地；

所述非隔离LED驱动恒流控制电路包括：

电压采样保持电路，对所述电流采样电阻两端的电压进行采样，并将其峰值保持为峰值采样电压Vcs_pk；

采样补偿电路，对所述MOS晶体管的栅极电压进行采样，获得所述MOS晶体管的导通时间ton、所述MOS晶体管的开关周期Tsw、所述续流二极管在所述MOS晶体管关断时的导通时间tdis，并根据如下公式计算产生输出信号：（ton+tdis）/Tsw；

乘法器，将所述采样电压Vcs_pk与所述采样补偿电路产生的输出信号（ton+tdis）/Tsw相乘；