CN105517267B - 一种采用母线电流控制电路的恒流驱动控制器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种母线电流控制电路包括支路电阻、支路电容和支路电流源，其中支路电阻和支路电容并联构成支路，支路一端连接在母线电阻和负载之间，另一端连接支路电流源；支路电流源向支路输出大小可调的电流，母线电阻上的电压与支路电阻上的电压之和保持不变。其中支路电阻占用了母线电阻的部分电压，使母线上输出的电流大小发生连续变化，即当流入支路的电流加大时，支路电阻占用的电压加大，母线电阻上的电压减小，从而使母线电流减小。由于支路电流是通过支路电流源进行平滑地调节，因此对母线上输出电流的调节也是平滑的。这就避免了现有技术中使用SPWM波或调光开关电路中，因驱动电流不连续而产生的频闪现象。

Description

一种采用母线电流控制电路的恒流驱动控制器

技术领域

本发明涉及一种LED驱动技术，特别是涉及一种采用母线电流控制电路的恒流驱动控制器。

背景技术

新型半导体器件的发明和应用LED(发光二级管)的发光效率和发光强度日益增强，逐渐成为新一代光源。目前的LED的驱动主要是恒流驱动，恒流驱动电路均是通过专用的LED驱动芯片实现，在对LED进行亮度调节时，在LED恒流驱动芯片中加入串行数字信号和PWM(脉冲宽度调制)信号。这种调光控制方法是利用PWM波调节高频逆变器中功率开关管的脉冲占空比，实现LED输出功率的调节。

其原理在于：使功率开关管导通时工作在ZVS(零电压开关)状态，关断瞬间需采用吸收电容以达到ZCS(零电流开关)工作状态，这样既可进入ZVS工作方式，同时EMI(电磁干扰)和功率开关管的电应力可明显降低。但是如果PWM波的脉冲占空比太小，以致于驱动电流不连续，将会失去ZVS的工作条件，导致LED灯出现频闪状况。除此之外，产生PWM波需要一个外接的波形发生装置，加大了电路的复杂度和成本。

发明内容

针对现有技术中LED恒流驱动电路存在频闪状况的缺陷，在此提出了一种通过在母线上连接有源支路，占用母线电阻上的压降，从而实现对输入负载的母线电流大小进行连续调整的母线电流控制电路，本发明提出使用该电路的恒流驱动控制器。

本发明的技术方案如下：

一种使用母线电流控制电路的恒流驱动控制器，其特征在于：它包括母线电流控制电路，所述母线电流控制电路包括支路电阻、支路电容和支路电流源，其中所述支路电阻和支路电容并联构成支路；所述支路的一端连接在母线电阻和负载之间，另一端连接所述支路电流源；所述支路电流源向所述支路输出大小可调的电流；它还包括恒流控制芯片、母线电阻、第二二极管和蓄能电感，所述恒流控制芯片包括第一测压管脚、第二测压管脚和开关管脚；所述母线电阻的两端分别连接供电电源和负载的正极，负载的负极连接所述蓄能电感的一端，所述蓄能电感的另一端连接所述第二二极管的正极和所述开关管脚，所述第一测压管脚连接在所述母线电阻与所述供电电源之间；所述母线电流控制电路中由支路电阻和支路电容并联构成的支路的一端连接在母线电阻和负载之间，支路另一端连接所述第二测压管脚；所述母线电阻上的电压与所述支路电阻上的电压之和保持不变。

所述支路电容为0.01～0.22μF，所述支路电阻为0.5～2KΩ。

所述支路电流源为一恒流源。

所述恒流源包括第一三极管、第二三极管、等效电压输入源、支路电源；其中可变电阻的一定引脚连接所述支路电源，另一定引脚连接所述第一三极管的基极，动引脚连接所述第二三极管的基极；所述第一三极管的基极还连接在所述第二三极管的基极和所述动引脚之间，所述第一三极管的集电极在自己的基极上，发射极接地；所述第二三极管的集电极作为所述恒流源的输出，发射极接地。

所述第一三极管可替换为第一二极管，其中所述第一二极管的正极同时与所述另一定引脚和所述第二三极管的基极和所述动引脚之间连接，所述第一二极管的负极接地，所述等效电压输入源为可变电阻或其他可变电压输入电路。

它还包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻连接在所述第二三极管的基极和所述动引脚之间；所述第二电阻的一端连接在所述第一电阻和所述第二三极管的基极之间，另一端连接在所述另一动引脚上；所述第二三极管的发射极通过一电阻接地。

所述第二三极管的发射极通过一电阻接地；所述第一测压管脚、第二测压管脚用于测量所述母线电阻和所述支路电阻之间的电压。

所述恒流控制芯片为开关式恒流驱动芯片。

所述第一测压管脚为所述开关式恒流驱动芯片的电源输入端。

所述恒流控制芯片、母线电阻、第二二极管和蓄能电感进行混合封装。

本发明的技术效果如下：

本发明的一种恒流驱动控制器包括母线电流控制电路，母线电流控制电路包括支路电阻、支路电容和支路电流源，其中支路电阻和支路电容并联构成支路，支路一端连接在母线电阻和负载之间，另一端连接支路电流源；支路电流源向支路输出大小可调的电流，母线电阻上的电压与支路电阻上的电压之和保持不变。其中支路电阻占用了母线电阻的部分电压，使母线上输出的电流大小发生连续变化，即当流入支路的电流加大时，支路电阻占用的电压加大，母线电阻上的电压减小，从而使母线电流减小。由于支路电流是通过支路电流源进行平滑地调节，因此对母线上输出电流的调节也是平滑的。这就避免了现有技术中使用SPWM波或调光开关电路中，因驱动电流不连续而产生的频闪现象。

由于支路电阻和一个较大的支路电容并联，无论母线电阻上的电压如何变化，支路电阻上的电压都趋于稳定，不会对母线电路本身的特性造成影响。

本发明的母线电流控制电路在使用时只要接入母线中即可，无需复杂的外接电路和波形发生电路，简化了电路设计，降低使用成本，且方便可靠。本发明不但可应用于LED光源的亮度调制，还可应用于电机等其他需要进行恒流驱动的领域。

本发明的支路电流源为恒流源，其恒流源包括第一三极管、第二三极管、可变电阻、支路电源；其中可变电阻的一定引脚连接支路电源，另一定引脚连接第一三极管的基极，动引脚连接第二三极管的基极；第二三极管的集电极作为恒流源的输出，发射极接地。通过如可变电阻器这样的等效电压输入源的连续变化(0-10V输出用于灯控可变电压输入)，调整支路电流源的输出电流，输出连续变化的支路电流。由于本发明在上述恒流源中接入第一电阻和第二电阻，使第二三极管的基极与接地点之间的电压相对于可变电阻的输出电压成比例衰减，有利于支路电流的微调，可准确设置LED的工作电流，延长LED的使用寿命。

本发明的一种恒流驱动控制器，在母线电阻和负载之间连接母线电流控制电路，用以对输入负载母线电流进行调节。这样使得母线电流控制电路与专用的恒流控制芯片相结合，之后混合封装在一起，有利于元件在使用中的稳定性。

附图说明

图1是本发明的LED恒流驱动控制器的结构示意图

图2是本发明的恒流芯片对母线电阻电压V_Rs的调节示意图

图3是本发明接入支路后对占用后母线电阻电压V_Rs'的调节示意图

图4是本发明的支路恒流源的优选方案结构示意图

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行说明。

如图1所示，本发明的LED恒流驱动控制器主要包括恒流控制芯片1、母线电流控制电路、LED负载3、母线电阻R_s、二极管D₁、蓄能电感L₁和供电电源VDD。以恒流控制芯片1为开关式恒流驱动芯片6808为例，主要使用第一恒流控制芯片1的第一测压管脚11(电源输入端VIN)、第二测压管脚12(电压采样端CS)和开关管脚13(开关端DIM)。供电电源VDD的输出连接母线电阻R_s的一端，母线电阻R_s的另一端连接LED负载3的正极，LED负载3的负极连接蓄能电感L₁的一端，蓄能电感L₁的另一端分别连接二极管D₁的正极和恒流控制芯片1的开关管脚13，二极管D₁的负极连接在母线电阻R_s与供电电源VDD之间。

母线电阻R_s和LED负载3之间连接母线电流控制电路。母线电流控制电路包括由支路电阻R_a和支路电容C₁并联构成的支路，以及为支路供电的支路恒流源2。。支路的一端连接在母线电阻R_s和LED负载3之间连接，另一端连接支路恒流源2，支路恒流电源2为支路供电，为支路输入支路电流I_Ra，在支路电阻R_a上产生支路电阻电压V_Ra。第一测压管脚11连接在母线电阻R_s靠近供电电源VDD的一端，第二测压管脚12连接支路远离母线的另一端，第一测压管脚11和第二测压管脚12用于测量占用后母线电阻电压V_Rs'与支路电阻电压V_Ra之和。本实施例中的支路电容C₁优选为0.01～0.22μF，优选0.1μF，也可以0.001μF，采用通用高可靠度陶瓷电容；支路电阻R_a为0.5～2KΩ，优选1KΩ。

如图2所示，当母线电流控制电路的支路恒流源2并不向支路电阻R_a所在的支路输出支路电流I_Ra，且供电电源VDD刚接入电路中时。第一测压管脚11和第二测压管脚12检测到母线电阻电压V_Rs低于最小额定电压V_min，开关管脚13打开，母线电阻电压V_Rs、LED负载3、蓄能电感L₁、恒流控制芯片1形成回路，母线电阻电压V_Rs逐渐升高，蓄能电感L₁充电。当恒流控制芯片1的第一测压管脚11和第二测压管脚12检测到母线电阻电压V_Rs高于最大额定电压V_max时，开关管脚13关闭，蓄能电感L₁放电，二极管D₁导通，母线电阻电压V_Rs、LED负载3、蓄能电感L₁、二极管D₁形成回路，母线电阻电压V_Rs逐渐下降。当恒流控制芯片1的第一测压管脚11和第二测压管脚12检测到母线电阻电压V_Rs降至最小额定电压V_min时，开关管脚13打开，重复上述步骤。经过恒流控制芯片1的控制，使输入LED负载3正极的电流I_Rs趋于恒定，达到对LED恒流驱动的目的。

如图3所示，当母线电流控制电路的支路恒流源2向支路电阻R_a所在的支路输出支路电流I_Ra，支路电阻R_a占用母线电阻R_s处的母线电阻电压V_Rs，使占用后母线电阻电压V_Rs'+支路电阻电压V_Ra＝母线电阻电压V_Rs，则在恒流控制芯片1第一测压管脚11和第二测压管脚12之间的测量值不变。当支路恒流源2输出的支路电流I_Ra大小发生连续变化时，支路电阻电压V_Ra也随之发生线性变化。当支路电流I_Ra变大、支路电阻电压V_Ra变大时，占用后母线电阻电压V_Rs'变小，从而输入LED负载3正极的母线电流I_Rs也变小，LED的亮度变低；反之，当支路电流I_Ra变小，输入LED负载3正极的母线电流I_Rs变大，将引起LED的亮度变高。以此通过一个简单电路实现对LED亮度的连续、平滑调节，调节后的最大额定电压V_max随之降为V_max'，最小额定电压V_min随之降为V_min'。

如图4所示，本发明的支路恒流源2优选由第一三极管21、第二三极管22、第一电阻R₁、第二电阻R₂、可变电阻R_t、支路电源23构成的恒流源。其中可变电阻R_t的一定引脚连接支路电源23，另一定引脚连接第一三极管21的基极，动引脚连接第一电阻R₁的一端；第二电阻R₂的两端分别与第一电阻R₁的另一端和第一三极管21的基极连接，并且第一电阻R₁的另一端还与第二三极管22的基极连接；第一三极管21的集电极在自己的基极上，发射极接地；第二三极管22的集电极作为支路恒流源2的输出，发射极通过一个电阻接地，该电阻优选20KΩ。本实施例中的第一电阻R₁为300～600KΩ，优选400KΩ；第二电阻R₂为70～150KΩ，优选100KΩ。

第一三极管21可替换为一个二极管，其中二极管的正极与可变电阻的R_t另一定引脚连接，二极管的正极同时连接在第二三极管22的基极和可变电阻的R_t动引脚之间，二极管的负极接地。

应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明创造，但不以任何方式限制本发明创造。因此，尽管本说明书参照附图和实施例对本发明创造已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明创造进行修改或者等同替换，总之，一切不脱离本发明创造的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明创造专利的保护范围当中。

Claims (6)

1.一种使用母线电流控制电路的恒流驱动控制器，其特征在于：它包括母线电流控制电路，所述母线电流控制电路包括支路电阻、支路电容和支路电流源，其中所述支路电阻和支路电容并联构成支路；所述支路的一端连接在母线电阻和负载之间，另一端连接所述支路电流源；所述支路电流源向所述支路输出大小可调的电流；它还包括恒流控制芯片、母线电阻、第二二极管和蓄能电感，所述恒流控制芯片包括第一测压管脚、第二测压管脚和开关管脚；所述母线电阻的两端分别连接供电电源和负载的正极，负载的负极连接所述蓄能电感的一端，所述蓄能电感的另一端连接所述第二二极管的正极和所述开关管脚，所述第二二极管的另一端连接所述第一测压管脚、所述母线电阻和所述供电电源之间；所述第一测压管脚连接在所述母线电阻与所述供电电源之间；所述母线电流控制电路中由支路电阻和支路电容并联构成的支路的一端连接在母线电阻和负载之间，支路另一端连接所述第二测压管脚；所述母线电阻上的电压与所述支路电阻上的电压之和保持不变。

2.如权利要求1所述的恒流驱动控制器，其特征在于：所述支路电容为0.01～0.22μF，所述支路电阻为0.5～2KΩ。

3.如权利要求1或2所述的恒流驱动控制器，其特征在于：所述支路电流源为一恒流源。

4.如权利要求1所述的一种恒流驱动控制器，其特征在于：所述恒流控制芯片为开关式恒流驱动芯片。

5.如权利要求4所述的一种恒流驱动控制器，其特征在于：所述第一测压管脚为所述开关式恒流驱动芯片的电源输入端。

6.如权利要求1或2所述的一种恒流驱动控制器，其特征在于：所述恒流控制芯片、母线电阻、第二二极管和蓄能电感进行混合封装。