CN101835311A - 一种led驱动***轻负载频率扩展方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种LED驱动***轻负载频率扩展方法，首先将主比较器的反馈电压Vcs依次经时钟信号为低电平采样和时钟信号高电平保持后得到动态量Vcs_hold，得到动态量Vcs_hold与主比较器的反馈电压Vref2的差值。然后将差值经跨导放大器的跨导gm转换成动态电流信号，然后再经过M1和M2的镜相得到下拉电流，从而可动态扩展振荡器的震荡周期，实现轻负载条件下的恒流控制。本方法改善了在小输出功率条件下的***恒流控制，延长LED的使用寿命。

Description

一种LED驱动***轻负载频率扩展方法

技术领域

本发明涉及一种轻负载条件下LED驱动***中频率扩展方法，属于LED驱动及电源转换***控制领域。

背景技术

现有的LED驱动***控制方法如图1所示，通过反馈电压Vcs和Vref2比较得出比较输出信号Vout，再通过RS触发器的控制。在clock信号产生上升沿和Vout高则drive为高打开M2，Vcs电压上升，Vcs上升过于Vref2时Vout为低，则drive为低关断M2，打开时间为Ton，关断时间为Toff，

$\mathrm{Ts}=\frac{C1*\mathrm{Vref}}{I1}=\mathrm{Ton}+\mathrm{Toff}---\left(1\right)$

这种方法是在固定Ts时间周期内调节导通时间和关断时间，如图2所示。主比较器在有限的功耗情况下反馈电压Vcs高于Vref2时不能及时使Vout为低，有一定的物理延时响应Td1，同时RS触发器到输出drive也有物理延时Td2；***控制环路延时

Td＝Td1+Td2    (2)

$\mathrm{Derror}=\frac{\mathrm{Td}}{\mathrm{Ts}}---\left(3\right)$

D为***理论理想工作时的占空比

$D=\frac{\mathrm{Ton}}{\mathrm{Ts}}---\left(4\right)$

Vout＝(D+Derror)*Vin      (5)

Vout_error＝Derror*Vin    (6)

D为理想控制时的占空比，***在低电压输出即轻负载状况下这种现象比较突出；在***延时Td时间内出现了Vcs＞Vref2，这个误差

Verror＝Vcs-Vref2         (7)

$\mathrm{Verror}=\frac{\mathrm{Derror}}{D}*\mathrm{Vref}2---\left(8\right)$

产生

$\mathrm{Ierror}=\frac{\mathrm{Verror}}{R1}---\left(9\right)$

导致***不能很好的实现理想恒流控制，减少LED使用寿命，这种现象如果严重就会导致LED烧坏，产生***安全问题，在电源转换***里同时也会浪费***实际转换效率。

发明内容

本发明目的在于克服上述现有技术之不足而提供一种LED驱动***轻负载频率扩展方法，通过对下拉电流的控制，动态扩展振荡器的震荡周期，实现轻负载条件下的恒流控制，提高***安全和转换效率。

实现本发明目的采用的技术方案是：一种LED驱动***轻负载频率扩展方法，包括以下步骤：

(1)将主比较器的反馈电压Vcs依次经时钟信号为低电平采样和时钟信号高电平保持后得到动态量Vcs_hold，动态量Vcs_hold与主比较器的反馈电压Vref2的差值为Verror2＝Vcs_hold-Vref2；

(2)将上述步骤中的差值经跨导放大器的跨导gm转换成动态电流信号，然后再经过M1和M2的镜相得到下拉电流I2＝Verror2*gm，根据式(1)得到

从而可动态扩展振荡器的震荡周期，实现轻负载条件下的恒流控制，由式(3)可知Derror随Ts2的动态增加而动态减小，由式(4)、(5)、(6)、(7)、(8)和(9)可知，这种发明显著改善了在轻负载情况下的恒流效果，提高了***安全及转换效率。

本发明方法简单，只需将反馈电压Vcs经过相应的采样电路、保持电路和跨导放大器即可实现轻负载即小输出功率条件下的***恒流控制，提高了***安全，避免了LED被烧坏的可能，延长LED的使用寿命。

附图说明

图1为传统的LED驱动控制方法所用电路示意图。

图2为传统的LED驱动控制方法输出波形图。

图3为本发明方法的驱动控制电路示意图。

图4为本发明方法波形输出图。

具体实施方式

一种LED驱动***轻负载频率扩展方法，包括以下步骤：

(1)将主比较器的反馈电压Vcs依次经时钟信号为低电平采样和时钟信号高电平保持后得到动态量Vcs_hold，如图3所示。动态量Vcs_hold与主比较器的反馈电压Vref2的差值为Verror2＝Vcs_hold-Vref2。

(2)将上述步骤中的差值经跨导放大器的跨导gm转换成动态电流信号，然后再经过M1和M2的镜相得到下拉电流I2＝Verror2*gm，根据式(1)得到

从而可动态扩展振荡器的震荡周期，实现轻负载条件下的恒流控制。

所用LED驱动的震荡频率在1MHz，即Ts＝1000nS；***输入电压40V；LED的正偏电压3.2V，正偏电流360mA，即***负载为1.152Watt；***工作的理想占空比D是8％；***控制环路的Td＝60nS。

按传统方法控制由公式(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)和(9)可以得到Ierror高达240mA。***恒流出现明显偏差。

按本发明***轻负载频率扩展控制方法，当Verror出现后，通过采样电路(1)、保持电路(2)、在和Vref2产生Verror2，由跨导放大器(3)转换成电流再经过镜像电路(4)得到下拉电流(5)可以得到Ts2为4000nS，由公式(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)和(9)可以得到Ierror仅仅为60mA，如图4所示。

在轻负载的条件下Ts2动态变长，***频率

$F_{\mathrm{sw}}=\frac{1}{T_{s2}}$

相应变小。对驱动外置功率管上的寄生电容损耗

$P_{\mathrm{acloss}\_c}=\frac{1}{2}*C*F_{\mathrm{sw}}*{V_{\mathrm{cc}}}^2$

及布线的寄生电感的功率损耗

$P_{\mathrm{acloss}\_l}=\frac{1}{2}*L*F_{\mathrm{sw}}*{I_{\mathrm{driver}}}^2$

所以***

P_acloss＝P_{acloss_c}+P_{acloss_l}

相应的减少。***负载为1.152瓦，功率管的寄生电容1nF，电感1nH，Vcc为18V，Idriver为50mA，采用轻负载频率扩展技术频率Fsw由1MHz降到0.25MHz，没有频率扩展前的***交流损耗为0.16200125瓦，约0.162瓦，占***功耗的14％；采用本发明方法后为0.0405003125瓦，约0.0405瓦，占***功耗的3.5％；效率提升了10.5％。

Claims (1)

1.一种LED驱动***轻负载频率扩展方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)将主比较器的反馈电压Vcs依次经时钟信号为低电平采样和时钟信号高电平保持后得到动态量Vcs_hold，并得到动态量Vcs_hold与主比较器的反馈电压Vref2的差值；

(2)将上述步骤(1)中的差值经跨导放大器的跨导gm转换成动态电流信号，然后再经过M1和M2的镜相得到下拉电流I2＝Verror2*gm，即得到动态扩展振荡器的震荡周期，得到相应扩展变化的***频率，实现恒流控制。

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