[发明专利]恒流输出BUCK电源电路

说明书

技术领域

本发明涉及DC-DC（直流-直流）变换器，特别涉及一种工作于BUCK模式（降压变换模式）的开关电源电路。主要用于LED光源的驱动电源。

背景技术

当今，高效能、节能、环保的光源已成为社会的普遍要求。LED是近年来应用广泛的一种新型节能光源。由于LED是特性敏感的半导体器件，所以LED对驱动电源的要求近乎苛刻。目前常用的驱动电路是基于BUCK电路，通过控制芯片来控制BUCK电路中的开关管开启和关闭时间来控制输出电流并使其稳定。

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。该BUCK电路包括控制芯片、续流二极管D1、开关管Q1（通常为功率场效应管）、输出电感L1、输出电容C1和采样电阻R1。其中，控制芯片通常由脉冲电路、控制单元和驱动单元等构成，其主要作用是提供系统正常工作所需的各种基准电压、电流（源），并根据采样电阻的反馈信号与这些基准电压和/或电流的比较结果，控制开关管Q1的开启和关闭，当开关管Q1开启时，电源VDD提供的电流通过负载、输出电感L1和开关管Q1，此时输出电感L1开始储能，当开关管Q1关闭时，输出电感L1通过续流二极管D1放电，继续为负载提供电流。

图2是图1所示电路的主要电流波形图。IL为输出电感L1的电流，Iav为流过输出电感L1的平均电流，Ipk为流过输出电感L1的峰值电流，Ib为电流IL的最低值。平均电流Iav就是输出电流。其中Ipk与控制芯片产生的电流峰值基准电压Vr1以及开关管Q1源级的采样电阻R1等有关。其控制原理可以简述为：当控制芯片内部信号使开关管Q1开启的Ton时间内，输出电感L1的电流IL线性上升，此时输出电感L1的电流IL同时流过采样电阻R1。当输出电感L1的电流IL在采样电阻R1上产生的电压达到Vr1时，控制芯片中的比较器翻转，输出控制信号关断开关管Q1。在开关管Q1关断的Toff时间段，输出电感L1的电流IL线性下降直到内部时钟信号再次开启开关管Q1为止。如此反复。当Vr1和采样电阻R1确定后Ipk也就确定了。Iw为流过输出电感L1的纹波电流幅度，它受输入电压VDD、输出电压Vo（负载两端的电压）、输出电感L1的电感量以及内部时钟信号控制。当输入电压、输出电压确定，输出电感L1设定后，由于内部时钟信号固定，纹波电流Iw的幅度也就恒定了。这样，输出电流Iav也就恒定了。

这种恒流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广泛。但是也同样存在明显的缺点，当输出电压变化或者输出电感值偏差，Iw就会变化，因而输出电流就不再是恒定的。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的输出电流不恒定的问题，提出了一种恒流输出BUCK电源电路，使得输出电流在输入输出电压以及输出电感变化时保持不变。

本发明解决所述技术问题，采用的技术方案是，恒流输出BUCK电源电路，包括控制芯片、开关管、续流二极管、输出电感、输出电容和采样电阻，所述控制芯片由脉冲电路、控制单元和驱动单元构成，用于产生控制所述开关管导通和关断的信号，并根据采样电阻的反馈信号调整输出电压和电流，其特征在于，还包括恒流控制电路，所述恒流控制电路包括，第一运放、第二运放、反相器、与门、第二晶体管、第三晶体管和第二电容，所述第一运放的反相输入端和第二运放的正相输入端通过采样电阻接地，第一运放的正相输入端接峰值电流基准电压，第一运放输出端接控制单元，第二运放的反相输入端接纹波电流基准电压，第二运放输出端接反相器的输入端和第二晶体管的栅极，反相器的输出端接与门的一个输入端，与门的另一个输入端接开关管的控制极和驱动单元的输出端，与门的输出端接第三晶体管的栅极，第二晶体管的漏极接第一电流源，第二晶体管的源极接第三晶体管的漏极、第二电容的一端和脉冲电路的输入端，第三晶体管的源极接第二电流源，第二电容的另一端接基准电压，脉冲电路的输出接控制单元的输入端，控制单元的输出接驱动单元的输入端。

具体的，所述开关管为功率场效应管。

更具体的，所述功率场效应管为VDMOS管或LDMOS管。

或者，所述开关管为IGBT。

进一步的，所述开关管、续流二极管、控制芯片和恒流控制电路集成在同一半导体基片中。

本发明的有益效果是，解决了输出电流受输入电压、输出电压以及输出电感取值影响的问题，大幅度提高了输出电流的稳定性。

附图说明

图1为现有BUCK电源电路结构示意图；

图2为图1所示电路主要电流波形示意图；