[发明专利]平均电流模式控制的恒流源系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明属于恒流控制技术领域，涉及一种恒流源系统，尤其涉及一种平均电流模式控制的恒流源系统；同时，本发明还涉及一种上述恒流源系统的控制方法。

背景技术

降压型恒流源系统由于其系统结构简单，系统成本低，被应用与众多场合。以半导体固体光源驱动为例，高亮度白光LED(发光二极管)半导体固体光源具有发光效率高，长寿命，环保，高可靠性等优点，在照明、背光以及显示等领域得到了广泛的应用。LED发光亮度与流过其中的电流成比例关系，流过LED的电流越大，LED发光越强，流过LED的电流越小，LED发光越弱。由于LED电流/电压特性与普通二极管电流/电压特性，流过LED的电流与LED正向电压成指数关系，LED发光亮度非常容易受到LED正向电压的影响。因此，让LED亮度保持相对稳定，采用高精度恒流源系统驱动LED是最佳的一种方式。

目前常见的降压型恒流源系统常采用以下几种方式，

第一种，如图1所示，采用闭环负反馈控制模式，采用这种方式恒流源系统通过采样技术采样电感电流的平均值，然后调节电感电流放电时间，通过闭环控制负反馈的作用，使采样得到的电感电流平均值等于设定的值。采用这种方式的恒流源系统，恒流精度有所提高，但是采样技术无法避免的存在采样误差，恒流精度无法严格等于设定值，影响恒流精度，而且系统工作频率随着电感值，输入电压和负载的变化而变化，增加了系统设计难度。

第二种，如图2所示，采用闭环负反馈峰值电流模式控制模式，采用这种方式的恒流源系统直接将电感电流进行积分，得到电感电流的平均值，然后输入到误差放大器，和参考电流比较，产生一个误差信号，该误差信号再去控制电感电流的峰值，通过闭环控制的负反馈作用，使得电感电流的平均值保持恒定。采用这种方式的恒流源系统，恒流精度大大提高，而且频率固定。但是当系统工作占空比大于50％，电感电流会产生次谐波振荡。为了避免次谐波振荡发生，系统需要集成斜坡补偿技术，增加了系统设计难度。

有鉴于此，如今迫切需要设计一种恒流源系统，以便克服现有试验台的上述缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种平均电流模式控制的恒流源系统，能实现高精度的恒流控制。

此外，本发明还提供一种平均电流模式控制的恒流源系统的控制方法，能实现高精度的恒流控制。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种平均电流模式控制的恒流源系统，所述恒流源系统包括与外接负载串接的电感L1和采样电阻RCS，与负载、电感L1和采样电阻RCS并联的续流二极管D1，以及用来控制电感充电和放电状态的功率开关；

所述恒流源系统还包括误差放大器，环路补偿单元，第一电压电流转换器，振荡器，PWM调制单元，锁存触发单元，驱动单元，以及与误差放大器正向输入端和基准源相连的第一电阻R1、与误差放大器反向输入端和采样电阻一端相连的第二电阻R2；

所述第一电压电流转换器的输出端分别与误差放大器的正向输入端和反向输入端相连；误差放大器的正向输入端通过第一电阻R1连接到基准源VREF，误差放大器的反向输入端通过第二电阻R2与采样电阻的一端相连；

所述PWM调制单元包括第二电压电流转换器，开关K1，电容C1，基准电压源VREF1，以及PWM比较器。

所述误差放大器的输出端与环路补偿单元相连，环路补偿单元与第一电压电流转换器单元和PWM调制单元的第二电压电流转换器输入端相连，PWM调制单元与锁存触发单元的一个输入端相连，锁存触发单元的另一个输入端与振荡器相连，锁存触发单元的输出端与驱动单元的输入端相连，驱动单元输出端与功率开关的控制端相连。

作为本发明的一种优选方案，所述第一电压电流转换器单元用以将环路补偿单元输出的电压信号按照设定函数关系转换为电流信号；

作为本发明的一种优选方案，所述第二电压电流转换器用以将环路补偿单元输出的电压信号按照设定函数关系转换为电流信号；

所述PWM调制单元用以产生PWM调制信号，和振荡器、锁存触发单元一起控制功率开关开通和关断的占空比。

作为本发明的一种优选方案，所述环路补偿单元为电容，或为串接的电容和电阻，或为电容和电阻组成的网络，或为集成运算放大器和电阻电容组成的网络；

所述锁存触发单元为锁存触发单元或D触发器或JK触发器；所述功率开关为场效应管或双极晶体管。