[發(fā)明專利]一種DC-DC電路的平均電流控制電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810245937.3
• 申請日: 2018-03-23
• 公開（公告）號: CN110299838B
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 關(guān)彥青;陳鳴;帥應(yīng)紅;向鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 上海三思電子工程有限公司;上海三思科技發(fā)展有限公司;嘉善三思光電技術(shù)有限公司
• 主分類號: H02M3/156
• 分類號: H02M3/156
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所(普通合伙) 31219
• 代理人: 高彥

本發(fā)明提供的DC?DC電路的平均電流控制電路，包括：開關(guān)電路、采樣電阻、峰值限制比較器、紋波采樣電路、峰值采樣保持電路、誤差放大電路、時序產(chǎn)生電路、關(guān)斷時間調(diào)制電路、鎖存器、及驅(qū)動電路；通過檢測和穩(wěn)定電流紋波和限制峰值電流方式控制輸出電流，消除輸出電壓、電感、關(guān)斷時間等因素變化對輸出電流的影響，提高輸出精度和集成度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電子電路技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及DC-DC電源技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種DC-DC電路的平均電流控制電路。

背景技術(shù)

DC-DC降壓型開關(guān)電源結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)換效率高，是LED驅(qū)動電源常用的拓撲結(jié)構(gòu)。為了應(yīng)對小體積的需求，電源可設(shè)計工作在電感電流連續(xù)模式(CCM)，由于LED是電流驅(qū)動器件，因此要求驅(qū)動電源必須具有良好的恒流輸出特性，由此帶來CCM工作的降壓型DC-DC開關(guān)電源恒流控制的設(shè)計問題。

在CCM降壓型DC-DC電源的恒流控制方式中，固定關(guān)斷時間方式具有結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性好，工作占空比范圍寬等諸多優(yōu)點，是一種非常流行的方案。圖1給出了這種方案的模塊簡圖。

圖1中，包括：開關(guān)電路1，采樣電阻R1，關(guān)斷時間產(chǎn)生電路2，鎖存器3，驅(qū)動電路4，峰值限制比較器5和關(guān)斷時間設(shè)定電阻Rtoff。

開關(guān)電路的第一輸入端連接至輸入電源和輸出電源的正端，第二輸入端連接至驅(qū)動電路的輸出端，第一輸出端連接至輸出電源的負端，第二輸出端連接至采樣電阻R1的第一端；采樣電阻第二端接地；峰值限制比較器的同相輸入端連接至開關(guān)電路第二輸出端和R1第一端的公共端，反相輸入端連接至一參考電壓源，輸出端連接至鎖存器的第二輸入端；關(guān)斷時間產(chǎn)生電路第一輸入端連接至鎖存器的輸出端，第二輸入端連接至Rtoff的第一端，輸出端連接至鎖存器的第一輸入端；Rtoff的第二端接地；鎖存器的輸出端連接至驅(qū)動電路的輸入端；驅(qū)動電路的輸出端連接至開關(guān)電路的第二輸入端，為其提供開關(guān)控制信號。

開關(guān)電路1包括：電感L1，二極管D1，開關(guān)K1；電感L1的第一端同時作為第一輸出端的輸出負端，第二端連接至K1的第一端，作為儲能元件；D1的陽極連接至L1和K1的公共端，陰極連接至輸入電源，在K1關(guān)斷后為L1電流繼續(xù)流通提供通路；K1的第二端同時作為開關(guān)電路的第二輸出端連接至采樣電阻的第一端，第三端同時作為開關(guān)電路的第二輸入端為控制端，作為開關(guān)器件，K1可以用NMOS或NPN實現(xiàn)。

圖2給出了正常工作時的主要節(jié)點電壓和電感電流的波形圖，結(jié)合圖2對該種方案的工作過程進行描述。

參考圖2，在t1時刻，由關(guān)斷時間電路產(chǎn)生開通信號toff，鎖存器被置位，輸出端變?yōu)楦唠娖剑_關(guān)信號ton被驅(qū)動電路放大后輸出高電平驅(qū)動信號drv，打開開關(guān)K1。K1打開后，電流經(jīng)由輸入電源Vin，輸出負載Vout，電感L1，開關(guān)K1，采樣電阻R1到地。電感L1兩端的電壓近似為

VL+＝Vin-Vout (1)

通過L1的電流I_L完全流過采樣電阻R1，R1第一端電壓為：

CS＝I_L*R1 (2)

由于VL+保持基本不變，電感電流I_L隨開通時間線性增加，因此CS也隨開通時間呈線性增加，在t2時刻當CS達到vref_pk時，峰值限制比較器5輸出端翻轉(zhuǎn)，oc信號變?yōu)楦唠娖剑擎i存器3復位，ton信號由高電平變?yōu)榈碗娖剑?jīng)過驅(qū)動電路后drv驅(qū)動信號由高變低，是K1由開通狀態(tài)轉(zhuǎn)換為斷開狀態(tài)。

在t2時刻K1關(guān)斷時，流過電感的電流達到最大值，為：

I_LPEAK＝vref_pk/R1 (3)