[发明专利]开关降压型LED恒流控制电路、系统及方法

说明书

本发明提供一种开关降压型LED恒流控制电路、系统及方法，包括：将电流检测采样信号与平均基准比较的平均电流比较模块；将电流检测采样信号与峰值基准比较的峰值电流比较模块；产生关断结束信号的自适应时钟产生模块；产生逻辑控制信号的PWM逻辑控制模块；驱动模块。电流检测采样信号上升至平均基准以及超出平均基准的相同时间内导通功率开关管，随后关断功率开关管；若电流检测采样信号大于峰值基准则提前关断功率开关管，同时调整关断参考信号，当预设充电信号大于关断参考信号时，功率开关管重新导通，并开始下一个新的PWM周期。本发明能实现较小电流纹波和高精度的输出电流，具有较好的线性调整率和负载调整率。

技术领域

本发明涉及LED恒流控制领域，特别是涉及一种开关降压型LED恒流控制电路、系统及方法。

背景技术

传统的开关降压型LED控制器采取固定时钟频率的峰值电流检测方式，受电感纹波影响，输出LED发光单元上的电流精度较差；并且当外接电源和负载变化时，需要调整电感值来保证输出电感电流工作在连续导通模式，电感值的选取影响LED电流的精度和纹波。

传统的LED控制方案中，电源VDD上电以后，电流检测采样信号与基准电压进行比较产生充电结束信号，充电结束信号与时钟信号经PWM逻辑控制产生逻辑控制信号，再经过输出前级驱动产生外部功率器件的栅极驱动信号，控制功率器件的开启和关断从而控制外接LED发光单元上的电流(电流峰值和纹波)。

连续导通模式的驱动时序如图1所示，电源VDD上电后，内部驱动电路开始工作，内部PWM逻辑控制外部电感周期性充放电，外部LED发光单元上流过相应的电流I_LED。对一个PWM周期进行放大，时序如图2所示：在一个固定PWM周期内(例如可以设定该固定时钟周期为7us)，首先设置栅极驱动信号DRV为逻辑高电平，功率器件导通，电感电流充电，反馈信号CS电平慢慢上升至基准电压VREF，当检测到充电结束信号DISCHARGE为高时，DRV变为逻辑低电平，功率器件截止，电感电流放电。

连续导通模式下：输出电流I_LED的峰值为：Ipeak＝VREF/R_sense，其中，Ipeak为峰值电流，R_sense为采样电阻的阻值。I_LED的纹波为：Δi＝V_LED*Toff/L，其中，V_LED为LED发光单元上的压降，L为电感量，Toff为固定放电时间。由于是降压型LED控制器，固定放电时间Toff由LED发光单元上的压降V_LED，输入电压Vin和PWM周期T来决定：Toff＝(1-V_LED/Vin)*T，所以：Δi＝V_LED*(1-V_LED/Vin)*T/L，输出电流I_LED的精度受峰值Ipeak和纹波Δi的影响。

为保证恒定输出电流，需采用合适的电感值来保证环路工作在连续导通模式下，最小电感量的计算公式为：L1V_LED*(1-V_LED/Vin)*T*R_sense/VREF，此时Δi＝Ipeak＝VREF/R_sense，输出工作在临界连续导通模式。为实现更好的电流精度，需保证电感电流的纹波较小，例如设置Δi＝40％*Ipeak，电感量需增大到：L12.5*V_LED*(1-V_LED/Vin)*T*R_sense/VREF。如果设置的外部电感量较小，就容易进入非连续导通模式，此时I_LED的纹波和精度都会受影响。

传统的LED控制回路频率固定，为了保证输出电流精度，必须保证控制器工作在连续导通模式。当外接电感较小或是设定的输出I_LED电流较小时，Vin和LED发光单元等负载发生变化时，容易进入非连续导通模式，使得输出电流精度受影响。因此，如何确保LED控制回路不受输入电压及LED发光单元等影响，提高输出电流精度并减小输出纹波，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开关降压型LED恒流控制电路、系统及方法，用于解决现有技术中LED控制回路输出电流精度低的问题。