[發(fā)明專利]適用于LED驅動器的高精度電流控制方法及系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2010-03-31
• 公開（公告）號: CN102209411A
• 公開（公告）日: 2011-10-05
• 發(fā)明（設計）人: 張家川
• 申請（專利權）人: 美芯晟科技(北京)有限公司
• 主分類號: H05B37/02
• 分類號: H05B37/02
• 代理公司: 北京億騰知識產(chǎn)權代理事務所 11309
• 代理人: 陳霽

技術領域

本發(fā)明涉及模擬集成電路，尤其涉及LED驅動器。

背景技術

LED驅動器是一種驅動LED(發(fā)光二極管)的器件。LED驅動器要求輸出給LED一個不隨輸入電壓、LED燈數(shù)及環(huán)境溫度變化的恒定電流，從而使LED產(chǎn)生相同的亮度和色相。

為了便于控制和提高效率，通常做法是使LED驅動器輸出至LED的電流為一個波形是鋸齒形的電流，并且需要控制此電流均值為恒定值。HCC(遲滯電流控制)和PCC(峰值電流控制)是兩種使鋸齒形電流均值恒定的控制方法。HCC用于控制電流上峰值I?RH和電流下峰值IRL，使其平均電流Iavg＝(IRH+IRL)/2。PCC用于控制電流上峰值IRH及電流下降沿時間Tf，并根據(jù)電流下降沿斜率Kf得到該平均電流Iavg，且該平均電流Iavg＝IRH-Tf*Kf/2。

然而在實際電路中，由于系統(tǒng)環(huán)路存在延時，因此實際得到的電流上峰值和電流下峰值存在一定誤差，并且隨著環(huán)路延時和鋸齒形電流波形上升和下降沿斜率的不斷變化，平均電流Iavg隨之改變，進而直接影響LED驅動器輸出電流的精度。下面以HCC電流控制方式為例，闡述目前電流控制方法存在的弊端。

圖1是傳統(tǒng)的基于HCC電流控制方式的LED電流波形圖。圖1中，橫坐標為時間，縱坐標為電流，LED驅動器輸出給LED的上峰值電流為IRH，下峰值電流為IRL，理想平均電流為Iavg＝(IRH+IRL)/2，電流上升沿斜率為Kr，下降沿斜率為Kf。實際上，在電流達到上峰值電流IRH后系統(tǒng)會存在一個反應時間ΔTr(即上峰值誤差時間ΔTr)，在電流達到下峰值電流IRL后系統(tǒng)也會存在一個反應時間ΔTf(即下峰值誤差時間ΔTf)，因此實際得到的上峰值電流IH＝IRH+Kr*ΔTr，下峰值電流IL＝IRL-Kf*ΔTf，實際得到電流平均值Iavg’＝Iavg+(Kr*ΔTr-Kf*ΔTf)/2。進而可知，實際平均電流與理想平均電流之間存在誤差，且該誤差為(Kr*ΔTr-Kf*ΔTf)/2，其中Kr、Kf、ΔTr、ΔTf會隨著輸入輸出電壓、溫度、加工工藝偏差等外界環(huán)境影響而產(chǎn)生漂移，因此傳統(tǒng)HCC電流控制方法在不同應用環(huán)境中存在很大誤差。

為了解決LED驅動器中由系統(tǒng)延時帶來的電流偏差，開發(fā)人員做了大量工作，一種解決方法是近似認為ΔTr和ΔTf相等，通過觀察Kr、Kf的不同來估計誤差，然后降低或者升高預設的電流值來抵消誤差。然而由于Kr、Kf與輸入輸出電壓相關，為了觀察Kr、Kf需要能同時觀察到輸入和輸出電壓，而對于常見的降壓結構，輸出電壓是觀察不到的，因此采用這種方法就需要芯片額外增加管腳來引入輸出電壓，大大增加了成本，且失去了兼容性，并給布板帶來不便。為了解決此種問題，可以采用不增加管腳的方式，僅通過觀察輸入電壓來調整預設電流值。具體地，當輸入電壓高時降低預設電流值，當輸入電壓低時抬高預設電流值。這種方案在一定范圍內可以有效的改善電流輸出精度，但是由于此種方法無法觀察輸出電壓，因此在輸出電壓變化時就會帶來較大誤差，因此并沒有從根本上解決由系統(tǒng)延時帶來的電流偏差。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供了一種能解決以上問題的適用于LED驅動器的高精度電流控制系統(tǒng)及方法。

在第一方面，本發(fā)明提供了一種控制鋸齒波形電流信號峰值的方法，該方法首先鎖定理想上峰值電流和/或鎖定理想下峰值電流，再執(zhí)行以下所述步驟b和/或步驟c。

步驟b：在該鋸齒波電流信號一個周期內，檢測該鋸齒波電流是否高于該理想上峰值電流，一旦檢測到該鋸齒波電流高于該理想上峰值電流，則減小上峰值控制信號，若從未檢測到該鋸齒波電流高于該理想上峰值電流，則增大上峰值控制信號，從而得到動態(tài)可變的上峰值控制信號。

步驟c：在該鋸齒波電流信號一個周期內，檢測該鋸齒波電流是否低于該理想下峰值電流，一旦檢測到該鋸齒波電流低于該理想下峰值電流，則增大下峰值控制信號，若從未檢測到該鋸齒波電流低于該理想下峰值電流，則減小下峰值控制信號，從而得到動態(tài)可變的下峰值控制信號。

最后根據(jù)該動態(tài)可變的上峰值控制信號和/或該動態(tài)可變的下峰值控制信號，調整下一時刻鋸齒波形信號電流值，以便該鋸齒波形電流信號的平均電流恒定。

在第二方面，本發(fā)明提供了一種控制鋸齒波形電流信號峰值的控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括輸出控制模塊、輸出感應模塊、第一比較電路和參考控制電路。