一種led恒流源及其去磁時間檢測方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)光二極管(LED)驅動電源，具體涉及一種LED恒流源及其去磁時間檢測方法。
【背景技術】
[0002]隨著LED驅動電源的大量普及和應用，各種LED驅動芯片的發(fā)展也呈現出蓬勃上升的趨勢。LED驅動的發(fā)展經歷了恒壓驅動模式，線性恒流驅動模式，開關電源恒流驅動模式，以及準線性恒流驅動模式等。而其中以開關電源恒流驅動模式最受市場的青睞，其具有良好的恒流特性和各種開關架構的多樣性，以及良好的可靠度等特性。低端開關結構由其具有穩(wěn)定性以及良好的可調性受到廣大設計者及客戶的普及和使用。
[0003]傳統(tǒng)的低端開關LED驅動源，由于電感L2以及負載電流在開關管LVMOS關斷時未流過電流取樣電阻Rs，因此為得到較好的恒流輸出控制，需實時檢測電感L2的去磁時間，即電感電流的過零點。然后通過芯片檢測控制輸出電流大小。而檢測電感的去磁時間，目前有兩種方法，第一種:通過為電感加一個輔助繞組的辦法，即可通過檢測輔助繞組的電壓信號有效及時的檢測電感的去磁時間；另外一種，電路結構如圖1所示:通過檢測功率開關管HVMOS的耐高壓端(漏極)的信號也可以得到近似的電感L2的去磁時間。
[0004]從以上描述的兩種方法中可以看出，芯片Ul對于獲得一個有效及時的電感去磁時間檢測非常重要，其檢測結果直接影響了輸出電流的大小。
[0005]傳統(tǒng)技術的技術特征在于:芯片Ul對于系統(tǒng)中的電感L2去磁時間檢測均通過輔助繞組間接得到或者通過電容耦合電壓檢測節(jié)點高阻態(tài)的原理近似得到，均無法直接有效及時的得到去磁時間檢測信號。
[0006]傳統(tǒng)技術的缺點在于:輔助繞組的方法由于其成本相對較高，做工較復雜，但其對去磁時間檢測及時可靠有效；電容耦合的方法通過檢測高阻節(jié)點近似得到去磁時間，且其對于輸出異常的信號無法得到可靠有效的判斷。

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明需要解決的技術問題是，如何提供一種LED恒流源及其去磁時間檢測方法，無須輔助繞組也能實時、準確檢測電感去磁時間，使LED恒流源更加可靠穩(wěn)定的工作。
[0008]本發(fā)明的上述第一個技術問題這樣解決，構建一種LED恒流源，包括依次串接的電感、控制端電連接內置電流比較器的控制模塊的通斷開關管、電流采樣電阻Rs和地，其特征在于，還包括恒壓驅動模塊和鏡像電流源，所述電流鏡像電流源的電流輸出端I = Il依次電連接電流去磁檢測單元和所述控制模塊，所述電流鏡像電流源的電流基準端Il串接在恒壓驅動模塊與去磁時間檢測開關管的柵極之間；所述去磁時間檢測開關管的漏極與所述電感的電流流出端電連接。所述控制模塊可以是一個集成電路芯片1C。
[0009]按照本發(fā)明提供的LED恒流源，這種LED恒流源包括但不限制于以下三種具體形式:
[0010]㈠基本形式
[0011]所述通斷開關管是低壓MOS管LVM0S，所述去磁時間檢測開關管是高壓MOS管HVMOS,所述電感是電感元件L2，所述電感元件L2依次電連接高壓MOS管HVMOSdgS MOS管LVM0S、電流采樣電阻Rs和地；所述LED恒流源還包括與外接LED負載LEDs和電感元件L2并聯(lián)的續(xù)流二極管Dl。
[0012]㈡耗盡型NMOS管芯片供電VCC
[0013]所述電感是電感元件L2，所述通斷開關管是高壓MOS管HVM0S，所述去磁時間檢測開關管是耗盡型NMOS管Ml ;所述耗盡型NMOS管Ml的漏極連接所述電感元件L2，源極連接內部芯片電源；所述LED恒流源還包括與外接LED負載LEDs和電感元件L2并聯(lián)的續(xù)流二極管D1。
[0014]㈢隔離反激式控制系統(tǒng)
[0015]所述通斷開關管是低壓MOS管LVM0S，所述去磁時間檢測開關管是高壓MOS管HVM0S，所述電感是變壓器T中的初級線圈，所述變壓器T中的次級線圈與電流反向保護二極管D2和外接LED負載LEDs構成回路。
[0016]按照本發(fā)明提供的LED恒流源，所述LED恒流源中鏡像電流源是基本鏡像電流源或比例電流源。
[0017]按照本發(fā)明提供的LED恒流源，所述LED恒流源中控制模塊還包括邏輯控制單元，所述邏輯控制單元分別輸入連接電流檢測單元和電流比較器，輸出連接通斷開關管的控制端。所述控制模塊可以是一個集成電流比較器、電流檢測單元和邏輯控制單元的1C。
[0018]本發(fā)明的上述另一個技術問題這樣解決，構建一種LED恒流源去磁時間檢測方法，其特征在于，利用鏡像電流源和漏極與所述LED恒流源中電感電流流出端連接的恒壓驅動模塊驅動的去磁時間檢測開關管，包括以下步驟:
[0019]檢測開關管的柵極電流隨去磁時間檢測開關管漏極電壓VP時間函數的導數變化而變化；
[0020]通過所述恒壓驅動模塊和鏡像電流源獲取去磁時間檢測開關管的柵極電流；
[0021]檢測所述柵極電流的大小和/或方向，當超過設定門限時，判定去磁完成。
[0022]按照本發(fā)明提供的LED恒流源去磁時間檢測方法，所述設定門限是電流大小。
[0023]按照本發(fā)明提供的LED恒流源去磁時間檢測方法，所述設定門限是電流方向。
[0024]按照本發(fā)明提供的LED恒流源去磁時間檢測方法，所述設定門限是電流大小和電流方向。
[0025]本發(fā)明提供的LED恒流源及其去磁時間檢測方法，與現有技術相比，具有以下優(yōu)勢:
[0026]1、無須輔助繞組，電路簡本、成本低；
[0027]2、及時、準確檢測電感去磁時間。
【附圖說明】
[0028]下面結合附圖和具體實施例進一步對本發(fā)明進行詳細說明。
[0029]圖1是傳統(tǒng)的檢測漏極信號的LED恒流低端開關檢測控制電路架構示意圖；
[0030]圖2是本發(fā)明LED恒流低端開關去磁檢測控制電路第一實施例的架構示意圖；
[0031]圖3是圖2所示電路控制及輸出信號波形示意圖；
[0032]圖4是本發(fā)明LED恒流低端開關去磁檢測控制電路第二實施例的架構示意圖；
[0033]圖5是本發(fā)明LED恒流低端開關去磁檢測控制電路第三實施例的架構示意圖；
[0034]圖6是圖5所示電路控制及輸出信號波形示意圖。
【具體實施方式】
[0035]下面詳細說明本發(fā)明電路和工作原理:
[0036]第一實施例
[0037]㈠電路
[0038]本發(fā)明基本形式電路，系統(tǒng)結構如圖2所示，在采用傳統(tǒng)低端開關架構的基礎上進行改進，采用恒壓驅動高壓MOS管HVMOS的模式，同時實時檢測HVMOS恒壓驅動電流變化，引入到去磁檢測電路，達到了對電感去磁時間的檢測。
[0039]該基本形式電路中所采用恒壓驅動電路，驅動高壓MOS管HVMOS ;穩(wěn)態(tài)時，其驅動電流為零；當高壓MOS管HVMOS耐高壓端(漏極)電壓變化時，其通過寄生電容轉換為電流流入或流出恒壓驅動電路；通過實時檢測此驅動電流變化，即可達到對去磁完成時間節(jié)點的實時檢測。
[0040]本發(fā)明的技術特征在于:在LED恒流控制系統(tǒng)中，當低壓MOS管LVMOS關斷后，電感L2通過續(xù)流二極管Dl和輸出負載LEDs去磁放電，去磁完成后，通過在電感的電流流出端(又稱振蕩節(jié)點)引入電容到芯片U2檢測節(jié)點，在振蕩時，其電壓VP變化信號dv/dt通過此電容轉換為電流i = c*dv/dt，通過檢測此電流變化，即可達到對電感L2去磁時間的實時檢測。
[0041]㈡工作原理
[0042]下面為新型LED恒流控制系統(tǒng)的工作原理分析。
[0043]芯片U2啟動后，便開始檢測CS引腳上電壓，當其電壓達到某一基準電壓后，芯片U2主動關斷低壓MOS管LVMOS ;之后，系統(tǒng)進入到續(xù)流階段，此時電感L2通過續(xù)流二極管Dl和負載LEDs進行續(xù)流，釋放電感L2上能量。
[0044]在續(xù)流開始到續(xù)流結束這個時間段，我們稱之為電感去磁時間tDIS，其控制及輸出波形如圖3中所示。
[0045]如圖3中所示，當電感L2處于去磁時間區(qū)間時，電感L2的振蕩節(jié)點即高壓MOS管HVMOS的耐高壓端(漏極)VP節(jié)點電壓為輸入線電壓Va。加上續(xù)流二極管Dl正向壓降(其值相對線電壓Va。較小，可忽略)，因此可近似為輸入線電壓V ACo而輸入線電壓Va。在一個開關周期內變化非常小，近似為一平穩(wěn)電壓。
[0046]于是恒壓控制模塊的驅動輸出電流在穩(wěn)定時為
[0047]Il0= c*dv/dt = O
[0048]其中，c為高壓MOS管的漏極到柵極電容，dv/dt為漏極VP節(jié)點電壓隨時間變化斜率，由于在去磁時間區(qū)間內，其電壓為一平穩(wěn)電壓，因此其斜率dv/dt為O。
[0049]去磁完成時，電感電流為零，因此漏極VP節(jié)點電壓變化斜率仍為零。但此時電感的一端漏極VP節(jié)點電壓仍近似為輸入線電壓\c,同時電感另一端的電壓為\c-\，由此可得出此時電感電流變化斜率為
[0050]diL/dt = [VAC- (Vac-V0) ] /L = V0/L
[0051]因此可以發(fā)現隨著時間的推移，電感電流逐漸增大，而電感電流是引起漏極VP節(jié)點電壓隨時間變化斜率的主要因素。
[0052]dv/dt = Il/Cp
[0053]其中L為電感電流，c P為漏極VP