[发明专利]开关电源电感电流控制技术

说明书

技术领域

本发明属于一种开关电源技术，具体地说是一种开关电源电感电流控制技 术。

背景技术

开关电源能量转换效率高，性能可靠，控制灵活，在电源应用中占据着越 来越重要的位置。在开关电源的控制方法中，对电感电流的控制相当重要，尤 其是在电感直接作为电流驱动器件的时候，比如LED(发光二极管)驱动。图 1是LED驱动中常用的一种结构，由功率开关M1，发光二极管，电感L1，续 流二极管D3组成功率级，由电流检测电阻R2，振荡器I3，电流限制比较器I2 和功率开关驱动单元I4组成控制机构，其中振荡器I3的输出连接驱动单元I4 的使能端，电流限制比较器I2的输出连接驱动单元I4的复位端，驱动单元I4 连接功率开关M1的控制端，功率开关M1的漏端连接电流检测电阻R2，并输 入到电流限制比较器I2；功率开关M1的源端连接发光二极管，电感L1和续流 二极管D3。功率开关M1在振荡器I3的上升沿开启，电感L1的电流在输入电 压V的作用下不断升高，当电感电流上升到一定程度，电流检测电阻R2上的电 压达到电流限制比较器I2设置的阈值VTH的时候，功率开关M1被关断。功率 开关M1关断后，电感L1中的电流继续流动，功率开关M1的漏端电压不断升 高，使续流二极管开始工作，这样电感L1中的电流逐渐减小，直到下一个振荡 器I3的上升沿到来，开始周期运转。

在图1的控制方法下，控制机构只通过电流检测电阻R2检测电感电流。当 功率开关M1关闭后，电感L1的电流通过续流二极管D3回流，不经过检测电 阻R2，因此控制机构无法检测到电感电流，失去了对电感电流的控制，只能被 动的等待下一个振荡周期的到来。这引起了系统设计对元器件参数非常敏感， 引起了发光二极管亮度随输入电压V、LED数量和电感感量等参数的变化而剧 烈变化。

为了更好的控制电感电流，出现了另一种控制方法，如图2所示，其功率 级和图1一样，由功率开关M0，发光二极管，电感L0，续流二极管D1构成。 控制机构由电流检测电阻R0，电流转化装置I0和R1，滞回比较器I1组成。电 流检测电阻R0和电感、发光二极管串联以检测电感电流，电流转化装置I0和 R1以电流检测电阻R0的两端为输入，输出连接到滞回比较器I1，滞回比较器 I1的输出驱动功率开关M0的控制端，功率开关的源端直接接地，漏端连接发 光二极管和续流二极管D1。在这种控制方法中，电感L0和电流检测电阻R0串 联，当R0检测到电感电流不高于滞回比较器I1的初始阈值VTH时，滞回比较 器I1输出控制信号开启功率开关M0，电感电流逐渐上升，到达滞回比较器的 初始阈值VTH时关断功率开关M0，电感L0中的电流继续流动，使续流二极管 开始导通后，电感电流开始下降；在电感电流下降过程中，电流检测电阻R0始 终检测着电感电流，当电感电流下降到滞回比较器I1的新阈值时，功率开关再 一次开启，开始周期运转。

在图2的控制方法下，电感电流在功率开关M0开启期间和关断期间都得到 控制，但出现了新的缺点：

1)检测电阻始终与电感串联，导致功率损失，降低了效率；

2)检测电阻与输入电压直接相连，使具体的控制机构只能适用于一定的输 入电压范围；同时在输入电压较高的情形下，导致实现控制机构成本较高；

3)由于驱动单元的延迟，在不同输入电压下，电感电流最大、最小值不同， 导致发光二极管亮度不一致。

发明内容

本发明的目的在于设计一种开关电源电感电流控制技术，将保持电感电流 在功率开关开启期间和关闭期间的控制，提高系统易用性，同时改善系统效率， 改善系统适用的输入电压范围，保持在不同输入电压下电感电流的一致性，降 低系统成本。