[发明专利]一种单绕组非隔离LED恒流驱动系统及其驱动控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体集成电路领域，特别是涉及一种单绕组非隔离LED恒流驱动系统及其驱动控制方法。

背景技术

开关电源是采用功率半导体器件作为开关，通过控制开关的开通和关断来维持稳定输出电压或电流的一种电源。与线性电源相比，开关电源的体积更小、效率更高、更加节能、环保。在某些领域已经完全替代了线性电源。尤其是在当前电子设备体积不断减小，电压不断降低，移动设备普遍使用的趋势下，开关电源的应用越来越广泛。目前，开关电源正向着高频化、小型化的方向发展。

由于电子技术不断地发展与创新，开关电源芯片控制技术也在不断出现新的控制架构。无论何种控制方式都需要芯片的内部电路每时每刻去采样输出电压或电流，通过采样输出量的变化来对自身进行调整。根据输出功率的大小制定出系统的结构及采用的反馈控制技术等。

在开关电源的工作过程中，如果电感中的电流在开关过程中没有完全释放，则属于电感电流连续模式(CCM)；如果电感中的电流在开关过程中完全释放，过一段时间再充电，则属于断续模式(DCM)；如果电感中的电流完全释放后，又立即充电，则属于临界模式(BCM)。根据电感中电流为零这一特点诞生出不同的采样技术和控制电路，临界模式，由于其能够综合连续模式和断续模式的优点而被广泛的应用于LED恒流控制中。

如图1所示为一种目前普遍使用的带辅助绕组式过零检测电路1，包括串联形成环路的原边电感Lp、负载LEDs和续流二极管D0，所述原边电感Lp和所述续流二极管D0之间连接输入电压AC Input，所述负载LEDs的两端并联电容CL；功率开关M的漏端连接于所述负载LEDs和续流二极管D0之间，源端接地，栅端连接PWM控制信号；副边电感Ls的一端接地，另一端连接串联的电阻RF1和RF2后接地，比较器CMP连接于电阻RF1和RF2之间。当功率开关M断开，原边电感Lp的电流放电至零后，在副边电感Ls的支路节点VF处将产生高频LC谐振，芯片内部电路对信号VF进行取样比较，经过处理后可以得到零电感电流的触发信号。但是这种过零检测机制将依赖于辅助绕组(副边电感Ls)的使用，增加系统成本的同时又大大增加PCB板的面积。

因此，如何设计一种去辅助绕组式的恒流驱动系统，提高相关产品的竞争力已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种单绕组非隔离LED恒流驱动系统及其驱动控制方法，用于解决现有技术中采用辅助绕组实现恒流控制所带来的系统成本大、PCB板使用面积大等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种单绕组非隔离LED恒流驱动系统，所述单绕组非隔离LED恒流驱动系统至少包括：

连接成环路的负载、电感及续流二极管，所述负载的两端并联一电容，所述负载的输入端连接输入电压；

第一功率管，其漏端连接所述电感的输出端、栅端连接钳位电路，所述钳位电路对所述第一功率管的栅端电压进行钳位；

第二功率管，其漏端连接所述第一功率管的源端、源端连接取样电阻的一端，所述取样电阻的另一端接地，通过所述第二功率管的导通和关断控制所述电感的充、放电；

峰值电流检测电路，连接于所述第二功率管的源端，用于检测电感电流的峰值；

谐振取样电路，连接于所述第一功率管的源端，对谐振信号进行取样；

过零触发导通控制电路，连接于所述谐振取样电路的输出端，在所述谐振取样电路检测到谐振信号时输出电感电流过零信号；

驱动控制电路，连接于所述峰值电流检测电路及所述过零触发导通控制电路的输出端，在电感电流达到峰值时关断所述第二功率管，在电感电流过零时开启所述第二功率管，以实现恒流输出。

优选地，所述峰值电流检测电路包括第一比较器，其输入端分别接收所述取样电阻上的取样电压及第一参考电压，当所述取样电压大于所述第一参考电压时，判定电感电流达到峰值。

优选地，所述钳位电路包括运算放大单元及输出单元；其中，所述输出单元包括串联连接的驱动管及分压单元，所述驱动管的栅端连接所述运算放大单元的输出端，漏端输出钳位电压；所述运算放大单元的输入端分别连接第二参考电压及所述分压单元的输出端。