线电压补偿电路、控制器及LED驱动电路制造技术

本公开提供了一种线电压补偿电路、控制器及LED驱动电路，该线电压补偿电路包括：第一开关、第二开关、第三开关及第一电容；其中，所述第一开关的第一端与第二开关的第一端相连接，并且同时连接至所述线电压补偿电路的输入端；第一开关的第二端与第一电容的第一端相连接，并且同时连接至所述线电压补偿电路的输出端；所述第二开关的第二端与第一电容的第二端相连接，并且同时连接至所述第三开关的第一端；所述第三开关的第二端接地。本公开线电压补偿电路、控制器及LED驱动电路结构简单、成本较低，通过改变线电压补偿方式，实现了线电压补偿的高精度，性能可靠。

【技术实现步骤摘要】
线电压补偿电路、控制器及LED驱动电路
本公开涉及集成电路领域，具体涉及一种线电压补偿电路、控制器及LED驱动电路。
技术介绍
近年来，LED被广泛用于照明，但是由于LED为电流型器件，其发光亮度与电流直接正相关，因此，为LED提供恒定的电流显得非常重要。在LED驱动中，峰值电流控制方式实现恒流输出的方法被广泛采用，其电路原理图如图1所示，是现有技术的BUCK电路的典型应用电路，其采用如图3所示的线电压补偿电路。BUCK电路包括由二极管D1～D4构成的整流桥，输入电容Cin，负载LED灯珠，假负载R1，输出电容Cout，电感L，续流二极管D5，采样电阻Rcs，以及虚线框中的控制器，控制器外的芯片vcc电容Cvcc，其中功率开关管在控制器内部集成。上述的电路原理：当功率开关管Q1打开后，忽略功率开关管的导通压降与Rcs的压降，电感两端的电压为输入电压Vin与输出电压Vout的差值Vin-Vout，这就会使得电感电流以斜率(Vin-Vout)/L线性变大，该电流流经采样电阻Rcs，使得Vcs电压逐渐变大，当Vcs电压达到内部基准电压Vref时，比较器CMP输出控制SR触发器关断功率开关管；功率开关管关断之后，由于电感电流不能突变，使得续流二极管D5导通，电感两端电压约为Vout，电感电流以斜率Vout/L逐渐减小，当电感电流减小到0时，电感消磁结束，这时控制器内部的消磁检测模块控制RS触发器重新开启功率开关管。以上就是一个完整的开关周期。功率开关管导通时，在输出电压不变的情况下，输入线电压越大，电感电流的斜率越大。由于从Vcs＝Vref到比较器翻转，再经过RS触发器控制驱动DRV完全关断功率开关管会有一个关断延迟时间Td(该延迟时间为控制器的固有延迟时间)，这就会使得Vcs达到Vref之后仍然会在Td的时间内继续上升，从而导致最终的Vcs峰值Vcs_real大于Vref。在不同的线电压下，由于电感电流上升的斜率不同，导致Vcs_real也不同。由于输出电流Iout＝Vcs_real/(2Rcs)，表现在系统上就是在不同的线电压下输出电流不同。如图2所示，Vcs_real1与Vcs_real2为两个不同线电压下的Vcs电压波形，两者的关断延迟相同，但是由于线电压不同，导致Vcs的上升斜率不同，最终导致在Td时间内Vcs峰值与基准电压Vref的差值不同，如图中V1与V2(其中，V1表示Vcs_real1与Vref的差值，V2表示Vcs_real2与Vref的差值)；最终导致不同线电压下输出电流有差异。在图2所示的拓扑中，由于导通时间Ton与线电压呈负相关，所以往往依据Ton在控制器内部拟合一个与输入线电压正相关的电压，将该电压叠加在采样电压上，来补偿由于开关延时带来的输出电流偏大，如图2-3所示，swon为功率开关管开关控制信号，swon＝1时，功率开关管导通；在swon＝0时，功率开关管关断，此时Vcomp＝Vdd-VGS_M3；在swon由0切换到1后，功率开关管导通，电容C1开始通过M1放电，假设M0与M1的电流比为1∶1，M4与M6的电流比也为1∶1，那么在导通时间结束时Vcomp＝vdd-VGS_M3-Ic*Ton/C1；流经R2的补偿电流为Icomp＝(Vcomp-VGS_M5)/R1，补偿电压为Icomp*R2＝Vcs_comp-Vcs_real，其中Vcs_real为控制器端口的Vcs真实电压，Vcs_comp为经过补偿的cs电压。这种补偿往往只能在特定的系统参数下实现比较好的补偿效果，如果改变系统参数，这种补偿会出现过补偿或者欠补偿的情况；而且通过拟合来实现线电压补偿往往会增大电路的复杂程度，不利于降低成本。在图1所示的LED驱动电路中，导通时间Ton＝Vref*L/[Rcs*(Vin-Vout)]，可以看出，导通时间不仅与Vin有关系，还与Vout、Rcs、L都有关系；从图2中可以得到Vcs电压的过冲量ΔV＝(Vin-Vout)*Td*Rcs/L；综合可以得到需要补偿的量ΔV＝Vref*Td/Ton，这个量在控制器内部只能通过拟合的方式近似实现，并不能精确的实现线电压补偿，而且往往会使电路变的更加复杂。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题鉴于上述技术问题，本公开提供了一种线电压补偿电路、控制器及LED驱动电路，通过采样关断延迟时间内的Vcs的值V1，并将其作为补偿量补偿到真实的Vcs电压上，从而实现线电压补偿的高精度，同时电路结构也得到了极大的简化，降低了成本。(二)技术方案根据本公开的一个方面，提供了一种线电压补偿电路，包括：第一开关、第二开关、第三开关及第一电容；其中，所述第一开关的第一端与第二开关的第一端相连接，并且同时连接至所述线电压补偿电路的输入端；第一开关的第二端与第一电容的第一端相连接，并且同时连接至所述线电压补偿电路的输出端；所述第二开关的第二端与第一电容的第二端相连接，并且同时连接至所述第三开关的第一端；所述第三开关的第二端接地。在一些实施例中，所述第一开关、第二开关、第三开关分别为闸刀开关或MOS管。根据本公开的另一个方面，提供了一种控制器，其包括所述的线电压补偿电路，还包括：比较器CMP，其正向输入端与所述线电压补偿电路的输出端连接；以及，功率开关管Q1，其源极与所述线电压补偿电路的输入端连接；其中，所述比较器用于控制功率开关管的关断。在一些实施例中，所述第一开关、第二开关、第三开关均为MOS管，所述第一开关的漏极与所述第二开关的漏极相连接，并且同时连接至所述线电压补偿电路的输入端；所述第一开关的源极与第一电容的第一端相连接，并且同时连接至所述线电压补偿电路的输出端；所述第二开关的源极与第一电容的第二端相连接，并且同时连接至所述第三开关的漏极；所述第三开关的源极接地。在一些实施例中，第一开关的栅极的控制信号为VC2，第二开关的栅极的控制信号为VC1，第三开关的栅极的控制信号为VC2；所述控制信号VC1为所述功率开关管的控制信号swon经一上升沿延时电路延时一Td时间得到，所述控制信号VC2为所述控制信号VC1经过反相得到。在一些实施例中，所述的控制器，还包括：触发器，其控制端与所述比较器的输出端连接，其输出端经一驱动DRV与所述功率开关管Q1的栅极连接，其复位端经一退磁检测模块Tdem_det与所述功率开关管的栅极连接；其中，所述比较器的输出通过控制所述触发器以关断所述功率开关管。根据本公开的另一个方面，提供了一种LED驱动电路，其包括所述的控制器，还包括：整流桥，包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3及第四二极管D4；输入电容Cin，与所述整流桥并联；续流二极管D5，其第一端与所述输入电容的第一端连接，第二端与所述功率开关管的漏极连接；以及采样电阻Rcs，其第一端与所述输入电容Cin的第二端连接，第二端与所述线电压补偿电路的输入端连接。在一些实施例中，所述的LED驱动电路，还包括：电感L，其第一端与所述续流二极管D5的第二端连接；以及输出电容Cout，其第一端与所述续流二极管D5的第一端连接，第二端与所述电感L的第二端连接。在一些实施例中，所述功率开关管开关控制信号为swon，在swon＝1时，功率开关管导通，在swon＝0时，功率开关管关断本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种线电压补偿电路，包括：第一开关、第二开关、第三开关及第一电容；其中，所述第一开关的第一端与第二开关的第一端相连接，并且同时连接至所述线电压补偿电路的输入端；第一开关的第二端与第一电容的第一端相连接，并且同时连接至所述线电压补偿电路的输出端；所述第二开关的第二端与第一电容的第二端相连接，并且同时连接至所述第三开关的第一端；所述第三开关的第二端接地。

【技术特征摘要】
1.一种线电压补偿电路，包括：第一开关、第二开关、第三开关及第一电容；其中，所述第一开关的第一端与第二开关的第一端相连接，并且同时连接至所述线电压补偿电路的输入端；第一开关的第二端与第一电容的第一端相连接，并且同时连接至所述线电压补偿电路的输出端；所述第二开关的第二端与第一电容的第二端相连接，并且同时连接至所述第三开关的第一端；所述第三开关的第二端接地。2.根据权利要求1所述的线电压补偿电路，其中，所述第一开关、第二开关、第三开关分别为闸刀开关或MOS管。3.一种控制器，其包括如权利要求1或2所述的线电压补偿电路，还包括：比较器CMP，其正向输入端与所述线电压补偿电路的输出端连接；以及，功率开关管Q1，其源极与所述线电压补偿电路的输入端连接；其中，所述比较器用于控制功率开关管的关断。4.根据权利要求3所述的控制器，其中，所述第一开关、第二开关、第三开关均为MOS管，所述第一开关的漏极与所述第二开关的漏极相连接，并且同时连接至所述线电压补偿电路的输入端；所述第一开关的源极与第一电容的第一端相连接，并且同时连接至所述线电压补偿电路的输出端；所述第二开关的源极与第一电容的第二端相连接，并且同时连接至所述第三开关的漏极；所述第三开关的源极接地。5.根据权利要求4所述的控制器，其中，第一开关的栅极的控制信号为VC2，第二开关的栅极的控制信号为VC1，第三开关的栅极的控制信号为VC2；所述控制信号VC1为所述功率开关管的控制信号swon经一上升沿延时电路延时一Td时间得到，所述控制信号VC2为所述控制信号VC1经过反相得到。6.根据权利要求5所述的控制器，还包括：触发器，其控制端与所述比较器的输出端连接，其输出端经一驱动DRV与所述功率开关管Q1的栅极连接，其复位端经一退磁检测模块Tdem_det与所述功率开关管的栅极连接；其中，所述比较器的输出通过控制所述触发器以关断所述功率开关管。7.一种LED驱动电路，其包括如权利要求3...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗杰，鲁华祥，杨文轩，李文昌，王彦虎，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，中国科学院大学，
类型：发明
国别省市：北京,11