[发明专利]线电压补偿电路、控制器及LED驱动电路

说明书

本公开提供了一种线电压补偿电路、控制器及LED驱动电路，该线电压补偿电路包括：第一开关、第二开关、第三开关及第一电容；其中，所述第一开关的第一端与第二开关的第一端相连接，并且同时连接至所述线电压补偿电路的输入端；第一开关的第二端与第一电容的第一端相连接，并且同时连接至所述线电压补偿电路的输出端；所述第二开关的第二端与第一电容的第二端相连接，并且同时连接至所述第三开关的第一端；所述第三开关的第二端接地。本公开线电压补偿电路、控制器及LED驱动电路结构简单、成本较低，通过改变线电压补偿方式，实现了线电压补偿的高精度，性能可靠。

技术领域

本公开涉及集成电路领域，具体涉及一种线电压补偿电路、控制器及LED驱动电路。

背景技术

近年来，LED被广泛用于照明，但是由于LED为电流型器件，其发光亮度与电流直接正相关，因此，为LED提供恒定的电流显得非常重要。

在LED驱动中，峰值电流控制方式实现恒流输出的方法被广泛采用，其电路原理图如图1所示，是现有技术的BUCK电路的典型应用电路，其采用如图3所示的线电压补偿电路。BUCK电路包括由二极管D1～D4构成的整流桥，输入电容Cin，负载LED灯珠，假负载R1，输出电容Cout，电感L，续流二极管D5，采样电阻Rcs，以及虚线框中的控制器，控制器外的芯片vcc电容Cvcc，其中功率开关管在控制器内部集成。

上述的电路原理：当功率开关管Q1打开后，忽略功率开关管的导通压降与Rcs的压降，电感两端的电压为输入电压Vin与输出电压Vout的差值Vin-Vout，这就会使得电感电流以斜率(Vin-Vout)/L线性变大，该电流流经采样电阻Rcs，使得Vcs电压逐渐变大，当Vcs电压达到内部基准电压Vref时，比较器CMP输出控制SR触发器关断功率开关管；功率开关管关断之后，由于电感电流不能突变，使得续流二极管D5导通，电感两端电压约为Vout，电感电流以斜率Vout/L逐渐减小，当电感电流减小到0时，电感消磁结束，这时控制器内部的消磁检测模块控制RS触发器重新开启功率开关管。以上就是一个完整的开关周期。

功率开关管导通时，在输出电压不变的情况下，输入线电压越大，电感电流的斜率越大。由于从Vcs＝Vref到比较器翻转，再经过RS触发器控制驱动DRV完全关断功率开关管会有一个关断延迟时间Td(该延迟时间为控制器的固有延迟时间)，这就会使得Vcs达到Vref之后仍然会在Td的时间内继续上升，从而导致最终的Vcs峰值Vcs_real大于Vref。在不同的线电压下，由于电感电流上升的斜率不同，导致Vcs_real也不同。由于输出电流Iout＝Vcs_real/(2Rcs)，表现在系统上就是在不同的线电压下输出电流不同。如图2所示，Vcs_real1与Vcs_real2为两个不同线电压下的Vcs电压波形，两者的关断延迟相同，但是由于线电压不同，导致Vcs的上升斜率不同，最终导致在Td时间内Vcs峰值与基准电压Vref的差值不同，如图中V1与V2(其中，V1表示Vcs_real1与Vref的差值，V2表示Vcs_real2与Vref的差值)；最终导致不同线电压下输出电流有差异。

在图2所示的拓扑中，由于导通时间Ton与线电压呈负相关，所以往往依据Ton在控制器内部拟合一个与输入线电压正相关的电压，将该电压叠加在采样电压上，来补偿由于开关延时带来的输出电流偏大，如图2-3所示，swon为功率开关管开关控制信号，swon＝1时，功率开关管导通；在swon＝0时，功率开关管关断，此时Vcomp＝Vdd-VGS_M3；在swon由0切换到1后，功率开关管导通，电容C1开始通过M1放电，假设M0与M1的电流比为1∶1，M4与M6的电流比也为1∶1，那么在导通时间结束时Vcomp＝vdd-VGS_M3-Ic*Ton/C1；流经R2的补偿电流为Icomp＝(Vcomp-VGS_M5)/R1，补偿电压为Icomp*R2＝Vcs_comp-Vcs_real，其中Vcs_real为控制器端口的Vcs真实电压，Vcs_comp为经过补偿的cs电压。这种补偿往往只能在特定的系统参数下实现比较好的补偿效果，如果改变系统参数，这种补偿会出现过补偿或者欠补偿的情况；而且通过拟合来实现线电压补偿往往会增大电路的复杂程度，不利于降低成本。