CN101835311A - 一种led驱动***轻负载频率扩展方法 - Google Patents
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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
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,
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)
D为***理论理想工作时的占空比
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)
产生
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
相应变小。对驱动外置功率管上的寄生电容损耗
及布线的寄生电感的功率损耗
所以***
Pacloss=Pacloss_c+Pacloss_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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