[發明專利]線電壓補償電路、控制器及LED驅動電路

有效

• 申請號: 201810104530.9
• 申請日: 2018-02-01
• 公開（公告）號: CN108135058B
• 公開（公告）日: 2023-10-20
• 發明（設計）人: 羅杰;魯華祥;楊文軒;李文昌;王彥虎
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所;中國科學院大學
• 主分類號: H05B44/00
• 分類號: H05B44/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

本公開提供了一種線電壓補償電路、控制器及LED驅動電路，該線電壓補償電路包括：第一開關、第二開關、第三開關及第一電容；其中，所述第一開關的第一端與第二開關的第一端相連接，并且同時連接至所述線電壓補償電路的輸入端；第一開關的第二端與第一電容的第一端相連接，并且同時連接至所述線電壓補償電路的輸出端；所述第二開關的第二端與第一電容的第二端相連接，并且同時連接至所述第三開關的第一端；所述第三開關的第二端接地。本公開線電壓補償電路、控制器及LED驅動電路結構簡單、成本較低，通過改變線電壓補償方式，實現了線電壓補償的高精度，性能可靠。

技術領域

本公開涉及集成電路領域，具體涉及一種線電壓補償電路、控制器及LED驅動電路。

背景技術

近年來，LED被廣泛用于照明，但是由于LED為電流型器件，其發光亮度與電流直接正相關，因此，為LED提供恒定的電流顯得非常重要。

在LED驅動中，峰值電流控制方式實現恒流輸出的方法被廣泛采用，其電路原理圖如圖1所示，是現有技術的BUCK電路的典型應用電路，其采用如圖3所示的線電壓補償電路。BUCK電路包括由二極管D1～D4構成的整流橋，輸入電容Cin，負載LED燈珠，假負載R1，輸出電容Cout，電感L，續流二極管D5，采樣電阻Rcs，以及虛線框中的控制器，控制器外的芯片vcc電容Cvcc，其中功率開關管在控制器內部集成。

上述的電路原理：當功率開關管Q1打開后，忽略功率開關管的導通壓降與Rcs的壓降，電感兩端的電壓為輸入電壓Vin與輸出電壓Vout的差值Vin-Vout，這就會使得電感電流以斜率(Vin-Vout)/L線性變大，該電流流經采樣電阻Rcs，使得Vcs電壓逐漸變大，當Vcs電壓達到內部基準電壓Vref時，比較器CMP輸出控制SR觸發器關斷功率開關管；功率開關管關斷之后，由于電感電流不能突變，使得續流二極管D5導通，電感兩端電壓約為Vout，電感電流以斜率Vout/L逐漸減小，當電感電流減小到0時，電感消磁結束，這時控制器內部的消磁檢測模塊控制RS觸發器重新開啟功率開關管。以上就是一個完整的開關周期。

功率開關管導通時，在輸出電壓不變的情況下，輸入線電壓越大，電感電流的斜率越大。由于從Vcs＝Vref到比較器翻轉，再經過RS觸發器控制驅動DRV完全關斷功率開關管會有一個關斷延遲時間Td(該延遲時間為控制器的固有延遲時間)，這就會使得Vcs達到Vref之后仍然會在Td的時間內繼續上升，從而導致最終的Vcs峰值Vcs_real大于Vref。在不同的線電壓下，由于電感電流上升的斜率不同，導致Vcs_real也不同。由于輸出電流Iout＝Vcs_real/(2Rcs)，表現在系統上就是在不同的線電壓下輸出電流不同。如圖2所示，Vcs_real1與Vcs_real2為兩個不同線電壓下的Vcs電壓波形，兩者的關斷延遲相同，但是由于線電壓不同，導致Vcs的上升斜率不同，最終導致在Td時間內Vcs峰值與基準電壓Vref的差值不同，如圖中V1與V2(其中，V1表示Vcs_real1與Vref的差值，V2表示Vcs_real2與Vref的差值)；最終導致不同線電壓下輸出電流有差異。

在圖2所示的拓撲中，由于導通時間Ton與線電壓呈負相關，所以往往依據Ton在控制器內部擬合一個與輸入線電壓正相關的電壓，將該電壓疊加在采樣電壓上，來補償由于開關延時帶來的輸出電流偏大，如圖2-3所示，swon為功率開關管開關控制信號，swon＝1時，功率開關管導通；在swon＝0時，功率開關管關斷，此時Vcomp＝Vdd-VGS_M3；在swon由0切換到1后，功率開關管導通，電容C1開始通過M1放電，假設M0與M1的電流比為1∶1，M4與M6的電流比也為1∶1，那么在導通時間結束時Vcomp＝vdd-VGS_M3-Ic*Ton/C1；流經R2的補償電流為Icomp＝(Vcomp-VGS_M5)/R1，補償電壓為Icomp*R2＝Vcs_comp-Vcs_real，其中Vcs_real為控制器端口的Vcs真實電壓，Vcs_comp為經過補償的cs電壓。這種補償往往只能在特定的系統參數下實現比較好的補償效果，如果改變系統參數，這種補償會出現過補償或者欠補償的情況；而且通過擬合來實現線電壓補償往往會增大電路的復雜程度，不利于降低成本。