[發明專利]采用數字PWM控制的恒流型DC-DC變換器與恒流型LED驅動DC-DC變換器

有效

• 申請號: 201210142148.X
• 申請日: 2012-05-09
• 公開（公告）號: CN102664524A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 張宇
• 申請（專利權）人: 無錫創想華微科技有限公司
• 主分類號: H02M3/157
• 分類號: H02M3/157;H05B37/02
• 代理公司: 北京中恒高博知識產權代理有限公司 11249
• 代理人: 宋敏

技術領域

本發明涉及集成電路技術領域，具體地，涉及采用數字PWM控制的恒流型DC-DC變換器與恒流型LED驅動DC-DC變換器。

背景技術

在集成電路技術領域，數字開關電源具有靈活的可編程性，通過外部數字信號可實現不同的復雜功能，能夠消除因離散元件引起的不穩定和電磁干擾等優點。因此，數字開關電源技術得到迅速發展。

數字開關電源采用數字脈沖寬度調制（Pulse?Width?Modulation，簡稱PWM，又稱脈寬調制）控制技術，現有的采用數字PWM控制的DC-DC變換器如圖1所示。在圖1中，采用數字PWM控制的DC-DC變換器包括數字PWM控制級，與數字PWM控制級電連接的功率級，以及分別與數字PWM控制級及功率級電連接的負載輸出級。

其中，數字PWM控制級，包括用于基于輸入的基準電壓V1、以及反饋的輸出電壓????????????????????????????????????????????????進行模/數（A/D）轉換的A/D轉換器，依次與A/D轉換器電連接的比例-積分-微分（PID）補償器及數字PWM調制器，PWM調制器電連接至功率級。功率級，包括電感L1、二極管D1、功率晶體管M1與電容C1，電感L1的第一連接端接直流輸入電壓、第二連接端接二極管D1的陽極及功率晶體管M1的漏極，功率晶體管M1的柵極與數字PWM調制器的輸出端連接、源極接信號地、漏極作為開關控制端SW，二極管D1的陰極經電容C1接地、并作為輸出電壓的輸出端與負載輸出級連接。負載輸出級，包括負載電阻，負載電阻連接在輸出電壓的輸出端與信號地之間。

可見，在圖1所示的采用數字PWM控制的DC-DC變換器中，主要由A/D轉換器、PID補償器和數字PWM調制器三部分構成。其中，A/D轉換器將輸出電壓與基準電壓的模擬差值轉換為數字信號；PID補償器對控制環路進行補償調節；數字PWM調制器產生所需的占空比信號，去驅動功率晶體管M1。

圖1所示的現有數字PWM控制技術，需要復雜的控制算法和電路，導致芯片成本往往居高不下；并且，高分辨率的數字PWM調制需要高的工作頻率，因此需要消耗更多的功耗，從而降低DC-DC轉換器（也稱為直流斬波器，用于將一個固定的直流電壓變換為可變的直流電壓）的效率。

在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術中至少存在結構復雜、成本高、功耗大與轉換效率低等缺陷。?

發明內容

本發明的目的在于，針對上述問題，提出采用數字PWM控制的恒流型DC-DC變換器，以實現結構簡單、成本低、功耗小、恒流效果好與轉換效率高的優點。

同時，本發明的另一目的在于，提出基于上述采用數字PWM控制的恒流型DC-DC變換器的恒流型LED驅動DC-DC變換器。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：采用數字PWM控制的恒流型DC-DC變換器，包括電連接的功率級與數字PWM控制級，以及分別與所述功率級及數字PWM控制級電連接的恒流控制級。

進一步地，以上所述的采用數字PWM控制的恒流型DC-DC變換器，還包括LED燈串聯級，所述LED燈串聯級電連接在功率級與恒流控制級之間。

進一步地，所述數字PWM控制級，包括數字PWM調制器、加/減計數器、第一比較器、以及用于產生時鐘信號的振蕩器，其中：

所述振蕩器的輸出端，分別與數字PWM調制器的控制端、以及加/減計數器的控制端連接；第一比較器的同相輸入端與恒流控制級電連接，反相輸入端為第一基準電壓V1輸入端，輸出端用于輸出邏輯電平信號PG、并與加/減計數器的輸入端電連接；加/減計數器的輸出端，與數字PWM調制器的輸入端電連接；數字PWM調制器的輸出端，與功率級電連接。

進一步地，所述恒流控制級，包括功率晶體管M2、第二放大器與用于設定輸出電流的電流設定電阻，其中：

所述第二放大器的同相輸入端為第二基準電壓V2輸入端，反相輸入端為電壓輸入端、與功率晶體管M2的源極連接、并經電流設定電阻接信號地，輸出端與功率晶體管M2的柵極連接；功率晶體管M2的漏極為電壓輸出端、與第一比較器的同相輸入端電連接、并與LED燈串聯級或功率級電連接。

進一步地，所述LED燈串聯級，包括串聯的第一發光二極管D2與第二發光二極管D3，其中：

所述第一發光二極管D2的陽極與功率級電連接，陰極與第二發光二極管D3的陽極電連接；第二發光二極管D3的陰極，與功率晶體管M2的漏極電連接。

進一步地，所述功率級，包括電感L1、二極管D1、功率晶體管M1與電容C1，其中：