连续导通电流模式恒流驱动控制系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种连续导通电流模式恒流驱动控制系统，包括依次连接的输入整流器、降压型恒流驱动级和输出负载，该降压型恒流驱动级包括恒流控制器，该恒流控制器包括电源发生器、基准源、受控震荡器、PWM发生器、PWM驱动器和恒流调制器。基准源产生第一参考电压和第二参考电压，该第一参考电压高于该第二参考电压。受控震荡器根据PWM延迟信号产生时钟信号。PWM发生器根据该时钟信号和峰值检测信号产生PWM信号，其中该峰值检测信号触发PWM信号的下降沿。PWM驱动器根据该PWM信号产生驱动信号。恒流调制器根据电感励磁电流采样电压和该第一参考电压的比较结果产生该峰值检测信号，并且根据该电感励磁电流采样电压和该第二参考电压的比较结果产生该PWM延迟信号。

【技术实现步骤摘要】
连续导通电流模式恒流驱动控制系统
本技术主要涉及开关电源系统，尤其涉及一种用于恒流驱动的开关电源系统，更具体地说，是一种连续导通电流模式恒流驱动控制系统。
技术介绍
开关电源是一种电压转换电路，主要用于升压和降压，并广泛应用于现代电子产品中。例如发光二极管(LED)光源普遍使用开关电源作为其供电电源。降压(Buck)恒流驱动是目前主流的LED驱动方式。这种驱动方式具有结构简单，生产成本低，易于加工等优点。图1示例传统的降压型临界导通模式(BoundaryConductionMode,BCM)LED恒流驱动系统的原理图。如图1所示，恒流驱动系统100由一个输入整流器110、一个降压恒流驱动级120及输出负载130三部分构成。输入整流器110由二极管D1、D2、D3和D4组成。降压恒流驱动级120由一个输入电容Cin、一个恒流控制器121、一个供电电阻R1、一个供电电容Cc、一个电流采样电阻Rs、一个功率开关M1、一个续流二极管Dx、一个功率电感L以及一个输出电容Co构成。恒流控制器121包括电源发生器1211、基准源1212、限流比较器1213、过零检测器1214和PWM逻辑1215。如图1所示，交流(AC)输入电压首先通过输入整流器110整流，并经过输入电容Cin滤波后形成降压型恒流驱动级120的输入电压。恒流控制器121通过控制功率开关M1实现能量向输出负载传递。电流采样电阻Rs采样流过功率电感L的峰值电流，来控制功率开关M1的关断，从而控制流过功率电感L的峰值电流；而功率开关管M1的漏(Drain)端电压，被其自身的栅漏寄生电容Cgd所采样，并通过过零检测器1214检测出电感电流的过零点来控制功率开关M1的导通。因此，这种控制方式导致降压恒流驱动级120工作在BCM模式，即电感电流(也是流过输出负载130的电流)从一个预先设定的峰值和零之间周期性变化，从而实现恒流输出的目的。图2示例了上述恒流控制方式的时序图。如图2所示，当PWM信号变为高电平，功率开关M1导通，功率电感L开始励磁，其电流逐渐升高。当电流采样电阻Rs上的采样电压Vcs达到限流比较器1213的阈值Vth时，限流比较器1213输出峰值检测信号OCP到PWM逻辑1215，控制PWM信号变低，功率开关M1截止。功率开关M1截止后，功率电感L开始退磁，其电流逐渐减小。当退磁结束时，功率电感L的电流减小到零，功率开关M1的漏端电压开始谐振。如图2所示，在电感电流的过零点，漏端电压出现斜率突变，该电压信号被图1中功率开关M1的栅漏寄生电容Cgd所采样，该电压采样信号通过恒流控制器121的GATE引脚输入恒流控制器121内部的过零检测器1214。过零检测器1214检测到电感电流过零点，并输出一个过零检测信号ZCS到PWM逻辑1215，控制功率开关M1导通。综上所述，在这种控制方式下，电感电流在峰值Ip和零之间周期变化，系统工作在BCM模式，输出平均电流等于峰值电流Ip的1/2，其中峰值电流Ip等于限流比较器1213的阈值电压Vth除以电流采样电阻的阻值Rs。如上控制方式是目前主流的恒流驱动控制方式，例如上海莱狮半导体科技有限公司的恒流驱动芯片LIS8411B，LIS8411C即采用了上述的控制方式实现LED的恒流驱动。在LED照明系统中，以上这种驱动方式也存在有一些固有的不足之处，主要包括：1、峰值电流比较大，导致功率开关导通损耗比较高；2、电感的纹波电流大，因此LED负载需要并联滤波电容，以降低电流纹波，因此增加了额外的成本；3、恒流控制器需要专门的供电电容，也增加了系统成本。除了上述BCM模式的恒流驱动系统外，也有一些采用连续导通模式(ContinuousConductionMode,CCM)的恒流驱动系统，例如，MICROCHIP公司的芯片HV9921/2/3，华润矽微科技(上海)有限公司的芯片PT4207都可以用于控制CCM的恒流驱动系统。以HV9921/2/3芯片为例，如图3所示，其采用的控制方式是功率开关M1的关断时间被限定为恒定值，功率电感L的峰值电流被限定为恒定值。在这种控制方式下，适当选取功率电感L的感量，并且在恒定输出电压下可以使电路工作在CCM模式下，且得到一个固定的输出电流。其输出电流为：其中，IP是恒流控制开关芯片321设定的恒定峰值电流，ΔI是电感纹波电流的幅度，Vo是输出电压，L是电感的感量，Toff是芯片321设定的固定关断(Off)时间。由上式可见，为了达到输出恒流，输出电压和电感感量必须保持恒定。但是，在实际应用中，电感的感量往往会有一定的偏差，而输出电压固定也大大地限制了应用范围。为此，需要寻求一种更先进的CCM模式恒流控制方法来避免上述固定关断时间(Toff)控制方式存在的缺陷。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种连续导通电流模式恒流控制系统，能够自适应调节关断时间。为解决上述技术问题，本技术提供了一种连续导通电流模式恒流驱动控制系统，包括依次连接的输入整流器、降压型恒流驱动级和输出负载，其特征在于，该降压型恒流驱动级包括恒流控制器、电流采样电阻、功率开关、续流二极管以及功率电感，该恒流控制器具有第一电源端、第二电源端、采样端和驱动端，该驱动端连接功率开关的控制端，该续流二极管连接在该第一电源端和该功率开关的第一端之间，该电流采样电阻连接在该功率开关的第二端与该第二电源端之间，该采样端连接该功率开关的第二端，该功率电感与该输出负载串联，并且该恒流控制器包括电源发生器、基准源、受控震荡器、PWM发生器、PWM驱动器和恒流调制器。电源发生器连接该第一电源端，该电源发生器提供供电电源。基准源产生第一参考电压和第二参考电压，该第一参考电压高于该第二参考电压。受控震荡器根据PWM延迟信号产生时钟信号。PWM发生器根据该时钟信号和峰值检测信号产生PWM信号，其中该峰值检测信号触发PWM信号的下降沿。PWM驱动器根据该PWM信号产生驱动信号并提供至该驱动端。恒流调制器连接该采样端，该恒流调制器根据在电流采样电阻上的电感励磁电流采样电压和该第一参考电压的比较结果产生该峰值检测信号，并且根据该电感励磁电流采样电压和该第二参考电压的比较结果产生该PWM延迟信号。在本技术的一实施例中，该电源发生器产生第一供电电源和第二供电电源，该第一供电电源提供给该基准源、PWM发生器、受控震荡器和恒流调制器，该第二供电电源提供给该PWM驱动器。在本技术的一实施例中，该恒流调制器包括峰值比较器、锁存比较器、窄脉冲发生器、与非门、倒相器和或非门。峰值比较器的第一输入端输入该第一参考电压，第二输入端输入该电感励磁电流采样电压，输出端输出该峰值检测信号。锁存比较器的第一输入端输入该电感励磁电流采样电压，第二输入端输入该第二参考电压，锁存比较器在该功率开关导通瞬间比较该电感励磁电流采样电压和该第二参考电压，并从输出端输出比较信号。窄脉冲发生器的输入端输入该PWM信号，该窄脉冲发生器根据该PWM信号产生窄脉冲信号。与非门的第一输入端输入该比较信号，第二输入端输入该窄脉冲信号。倒相器的输入端输入该窄脉冲信号。或非门的第一输入端输入该比较信号，第二输入端连接该倒相器的输出端。脉冲积分器的第一输入端连接该与非门的输本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连续导通电流模式恒流驱动控制系统，包括依次连接的输入整流器、降压型恒流驱动级和输出负载，其特征在于，该降压型恒流驱动级包括恒流控制器、电流采样电阻、功率开关、续流二极管以及功率电感，该恒流控制器具有第一电源端、第二电源端、采样端和驱动端，该驱动端连接功率开关的控制端，该续流二极管连接在该第一电源端和该功率开关的第一端之间，该电流采样电阻连接在该功率开关的第二端与该第二电源端之间，该采样端连接该功率开关的第二端，该功率电感与该输出负载串联，并且该恒流控制器包括：电源发生器，连接该第一电源端，该电源发生器提供供电电源；基准源，产生第一参考电压和第二参考电压，该第一参考电压高于该第二参考电压；受控震荡器，根据PWM延迟信号产生时钟信号；PWM发生器，根据该时钟信号和峰值检测信号产生PWM信号，其中该峰值检测信号触发PWM信号的下降沿；PWM驱动器，根据该PWM信号产生驱动信号并提供至该驱动端；以及恒流调制器，连接该采样端，该恒流调制器根据在电流采样电阻上的电感励磁电流采样电压和该第一参考电压的比较结果产生该峰值检测信号，并且根据该电感励磁电流采样电压和该第二参考电压的比较结果产生该PWM延迟信号。...

【技术特征摘要】
2016.12.22 CN 20161119962081.一种连续导通电流模式恒流驱动控制系统，包括依次连接的输入整流器、降压型恒流驱动级和输出负载，其特征在于，该降压型恒流驱动级包括恒流控制器、电流采样电阻、功率开关、续流二极管以及功率电感，该恒流控制器具有第一电源端、第二电源端、采样端和驱动端，该驱动端连接功率开关的控制端，该续流二极管连接在该第一电源端和该功率开关的第一端之间，该电流采样电阻连接在该功率开关的第二端与该第二电源端之间，该采样端连接该功率开关的第二端，该功率电感与该输出负载串联，并且该恒流控制器包括：电源发生器，连接该第一电源端，该电源发生器提供供电电源；基准源，产生第一参考电压和第二参考电压，该第一参考电压高于该第二参考电压；受控震荡器，根据PWM延迟信号产生时钟信号；PWM发生器，根据该时钟信号和峰值检测信号产生PWM信号，其中该峰值检测信号触发PWM信号的下降沿；PWM驱动器，根据该PWM信号产生驱动信号并提供至该驱动端；以及恒流调制器，连接该采样端，该恒流调制器根据在电流采样电阻上的电感励磁电流采样电压和该第一参考电压的比较结果产生该峰值检测信号，并且根据该电感励磁电流采样电压和该第二参考电压的比较结果产生该PWM延迟信号。2.根据权利要求1所述的连续导通电流模式恒流驱动控制系统，其特征在于，该电源发生器产生第一供电电源和第二供电电源，该第一供电电源提供给该基准源、PWM发生器、受控震荡器和恒流调制器，该第二供电电源提供给该PWM驱动器。3.根据权利要求1所述的连续导通电流模式恒流驱动控制系统，其特征在于，该恒流调制器包括：峰值比较器，其第一输入端输入该第一参考电压，第二输入端输入该电感励磁电流采样电压，输出端输...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱臻，缪海峰，李振华，刘慧明，
申请(专利权)人：上海莱狮半导体科技有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31