一种用于恒流驱动电路的全周期采样控制电路、操控方法及恒流驱动

  (71)申请人深圳市必易微电子股份有限公司地址518000广东省深圳市南山区西丽街道西丽社区留新四街万科云城三期C区八栋A座3303房

  (74)专利代理机构杭州天昊专利代理事务所(特殊普通合伙)33283代理人向庆宁

  本发明提供了一种用于恒流驱动电路的全周期采样控制电路,包括电感电流信号获取电路和误差放大器,电感电流信号获取电路的输入端耦接采样电阻,误差放大器的同相输入端接入阈值信号,反相输入端耦接电感电流信号获取电路的输出端,输出端耦接功率开关的控制端,其中,电感电流信号获取电路包括在全周期内直接采样的第一获取电路以及在电感消磁阶段获取电感的第二电流信息并与第一电流信息叠加的第二获取电路。本发明通过将电感电流采样信号在全周期内连接到误差放大器,同时在电感消磁阶段将计算得到的电流信息加到直接采样信号上,使采样信息中包含了关断延时电流信息,实现全周期采样,有效提升采样精度,达到提高恒流控制精度的目的。

  1.一种用于恒流驱动电路的全周期采样控制电路,其特征是,所述恒流驱动电路包括电感、功率开关和采样电阻,电感和采样电阻分别与功率开关的第一端、第二端耦接,所述全周期采样控制电路包括,

  电感电流信号获取电路,输入端耦接采样电阻,用于在全周期获取表征流过功率开关的电流的检测信号,并输出全周期电感电流信号,

  误差放大器,同相输入端接入阈值信号,反相输入端耦接电感电流信号获取电路的输出端,输出端耦接功率开关的控制端,用于基于全周期电感电流信号与阈值信号的误差放大信号输出控制功率开关的控制信号,

  第二获取电路,用于在电感消磁阶段获取电感的第二电流信息并与第一获取电路的第一电流信息叠加,

  其中,第一获取电路的第一端、第二获取电路的第一端均与采样电阻耦接,第一获取电路的第二端、第二获取电路的第二端均与误差放大器的反相输入端耦接。

  2.根据权利要求1所述的用于恒流驱动电路的全周期采样控制电路,其特征是,所述第一获取电路包括第一电阻,第一电阻的第一端耦接采样电阻,第二端耦接误差放大器。

  3.根据权利要求1所述的用于恒流驱动电路的全周期采样控制电路,其特征是,所述第二获取电路包括峰值采样电路和计算电路,所述计算电路的输入端耦接峰值采样电路的输出端,其中,峰值采样电路用于接收检测信号并获取检测信号的峰值信号,计算电路用于基于峰值信号获取第二电流信号。

  4.根据权利要求3所述的用于恒流驱动电路的全周期采样控制电路,其特征是,所述计算电路用于将峰值信号取值一半。

  5.根据权利要求3或4所述的用于恒流驱动电路的全周期采样控制电路,其特征是,所述第二获取电路还包括与峰值采样电路和计算电路串联的开关。

  6.根据权利要求5所述的用于恒流驱动电路的全周期采样控制电路,其特征是,在电感消磁阶段,所述开关导通,在其余时间内,所述开关断开。

  7.根据权利要求1所述的用于恒流驱动电路的全周期采样控制电路,其特征是,所述电感电流信号获取电路与误差放大器的反相输入端之间还耦接有第二电阻。

  依次串联的负载、电感、功率开关和采样电阻,耦接在整流电路的输出端和地之间,

  如权利要求1‑7任一项所述的用于恒流驱动电路的全周期采样控制电路,输入端耦接采样电阻,输出端耦接功率开关的控制端。

  在全周期内获取表征流过功率开关的电流的检测信号,其中,在全周期内直接采样获取电感的第一电流信息,在电感消磁阶段获取电感的第二电流信息并与第一获取电路的第一电流信息叠加,输出全周期电感电流信号,

  基于全周期电感电流信号与阈值信号的误差放大信号输出控制功率开关的控制信号。

  10.根据权利要求9所述的用于恒流驱动电路的全周期采样操控方法,其特征是,在电感消磁阶段获取电感的第二电流信息具体包括,

  [0001]本发明涉及电子领域,具体但不限于涉及一种用于恒流驱动电路的全周期采样控制电路及恒流驱动电路。

  [0002]实地Buck恒流方案中,需要控制输出电流IOUT。由于稳态时输出电容Cout上的平均电流为0,故控制电感电流ILm即可达到控制输出电流IOUT目的。电感电流ILm为MOSFET电流IMOS和二极管电流ID之和。由于实地Buck架构,控制芯片只能看到MOSFET电流IMOS,一定要通过采样、计算的方式来得到二极管电流ID。

  [0003]如图1是传统的降压型恒流驱动电路的示意图,采样电阻上的电流为MOSFET导通时刻的电流,为了准确反映输出电流IOUT,如图2所示,现有采样技术分以下阶段,

  [0004]Ton阶段,直接采样。可以反映电感电流上升阶段的情况,但由于关断延时ΔTon的影响,会存Vcs采样误差。

  [0005]Tdem阶段,该阶段电感电流经二极管,芯片无法直接获得电流信息,需通过采样保持、计算完成。在Ton结束时,得到Vcspk1,再通过除2电路,保持Tdem时间,得到Tdem阶段平均电流Vcspk1/2。该阶段误差来自Vcs采样误差和Tdem检测误差。

  [0006]Tdead阶段,直接采样。反映在Tdead过程中的谐振电流。

  [0007]上述传统的采用技术存在如下缺点,电感电流采样电路输出电流精度低,忽略了关断延时电流信息,内部采样电路复杂,增加了芯片成本和体积。

  [0008]有鉴于此,需要出示一种新的结构或操控方法,以期解决上述至少部分问题。

  [0009]针对现存技术中的一个或多个问题,本发明提出了一种用于恒流驱动电路的全周期采样控制电路,采样信息中包含了关断延时电流信息,实现全周期采样,能够有效提升采样精度,达到提高恒流控制精度的目的,同时采样电路结构简单。

  [001 1] 根据本发明的一个方面,一种用于恒流驱动电路的全周期采样控制电路,所述恒流驱动电路包括电感、功率开关和采样电阻,电感和采样电阻分别与功率开关的第一端、第二端耦接,所述全周期采样控制电路包括,

  [0012] 电感电流信号获取电路,输入端耦接采样电阻,用于在全周期获取表征流过功率开关的电流的检测信号,并输出全周期电感电流信号,

  [0013] 误差放大器,同相输入端接入阈值信号,反相输入端耦接电感电流信号获取电路的输出端,输出端耦接功率开关的控制端,用于基于全周期电感电流信号与阈值信号的误差放大信号输出控制功率开关的控制信号,

  [0015] 第一获取电路,用于在全周期内直接采样获取电感的第一电流信息,

  [0016] 第二获取电路,用于在电感消磁阶段获取电感的第二电流信息并与第一获取电路的第一电流信息叠加,

  [0017] 其中,第一获取电路的第一端、第二获取电路的第一端均与采样电阻耦接,第一获取电路的第二端、第二获取电路的第二端均与误差放大器的反相输入端耦接。

  [0018] 可选的,所述第一获取电路包括第一电阻,第一电阻的第一端耦接采样电阻,第二端耦接误差放大器。

  [0019] 可选的,所述第二获取电路包括峰值采样电路和计算电路,所述计算电路的输入端耦接峰值采样电路的输出端,其中,峰值采样电路用于接收检测信号并获取检测信号的峰值信号,计算电路用于基于峰值信号获取第二电流信号。

  [0021] 可选的,所述第二获取电路还包括与峰值采样电路和计算电路串联的开关。

  [0022] 可选的,在电感消磁阶段,所述开关导通,在其余时间内,所述开关断开。

  [0023] 可选的,所述电感电流信号获取电路与误差放大器的反相输入端之间还耦接有第二电阻。

  [0026] 依次串联的负载、电感、功率开关和采样电阻,耦接在整流电路的输出端和地之间,

  [0027] 二极管,两端分别耦接电感和负载,用于在功率开关关断时续流,以及

  [0028] 如上述任一的用于恒流驱动电路的全周期采样控制电路,输入端耦接采样电阻,输出端耦接功率开关的控制端。

  [0029] 根据本发明的另一个方面,一种用于恒流驱动电路的全周期采样操控方法,包括,

  [0030] 将串联的负载、电感、功率开关和采样电阻耦接在母线] 在全周期内获取表征流过功率开关的电流的检测信号,其中,在全周期内直接采样获取电感的第一电流信息,在电感消磁阶段获取电感的第二电流信息并与第一获取电路的第一电流信息叠加,输出全周期电感电流信号,

  [0032] 基于全周期电感电流信号与阈值信号的误差放大信号输出控制功率开关的控制信号。

  [0034] 接收检测信号并获取其峰值信号,将峰值信号取值一半作为第二电流信息。

  [0036] 本发明的用于恒流驱动电路的全周期采样控制电路和操控方法,通过将电感电流采样信号在整个周期内连接到误差放大器的输入端,同时在电感消磁阶段将计算得到的电流信息加到直接采样信息上,使得采样信息中包含了关断延时电流信息,实现全周期采样,能够有效提升采样精度,达到提高恒流控制精度的目的,同时采样电路结构相对比较简单,能够大大降低芯片体积和成本。

  [0037] 附图用来提供对本发明的进一步理解,与说明描述一起用于解释本发明的实施例,并不构成对本发明的限制。在附图中,

  [0041] 图4示出了本发明一实施例的全周期采样控制电路的电感电流时序关系图。

  [0042] 为了进一步理解本发明,下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述,但是应当理解,这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点,而不是对本发明权利要求的限制。

  [0043] 该部分的描述只针对几个典型的实施例,本发明并不仅局限于实施例描述的范围。不同实施例的组合、不同实施例中的一些技术特征进行相互替换,相同或相近的现存技术手段与实施例中的一些技术特征进行相互替换也在本发明描述和保护的范围内。

  [0044] 说明书里面的“耦接”或“连接”既包含直接连接,也包含间接连接。间接连接为通过中间媒介进行的连接,如通过电传导媒介如导体的连接,其中电传导媒介可含有寄生电感或寄生电容,也可通过说明书里面实施例所描述的中间电路或部件的连接,间接连接还可包括可实现相同或相似功能的基础上通过其他有源器件或无源器件的连接,如通过开关、信号放大电路、跟随电路等电路或部件的连接。“多个”或“多”表示两个或两个以上。

  [0045] 本发明提出一种用于恒流驱动电路的全周期采样控制电路,将电流采样信号在整个周期内连接到误差放大器的输入端,同时在电感消磁阶段将计算得到的电流信息加到CS 直接采样上,实现误差放大器的输入信号等效为电感电流全周期平均值。

  [0046] 所述恒流驱动电路包括电感Lm、功率开关MOS和采样电阻Rcs,电感Lm和采样电阻Rcs分别与功率开关MOS的第一端、第二端耦接,如图3所示,所述全周期采样控制电路包括,

  [0047] 电感电流信号获取电路1 ,输入端耦接采样电阻Rcs,用于在全周期获取表征流过功率开关MOS的电流的检测信号,并输出全周期电感电流信号,

  [0048] 误差放大器2,同相输入端接入阈值信号VthCC,反相输入端耦接电感电流信号获取电路1的输出端,输出端耦接功率开关MOS的控制端,用于基于全周期电感电流信号与阈值信号VthCC的误差放大信号输出控制功率开关MOS的控制信号Vcomp,

  [0050] 第一获取电路11 ,用于在全周期内直接采样获取电感Lm的第一电流信息,所述第一获取电路11获取的第一电流信息实时反馈到所述误差放大器2中,

  [0051] 第二获取电路12,用于在电感消磁阶段获取电感Lm的第二电流信息并与第一获取电路11的第一电流信息叠加,所述第二获取电路12获取的电感消磁阶段的第二电流信息与电感消磁阶段的第一电流信息叠加后等效为电感电流全周期平均值,间接反馈到所述误差放大器2中。

  [0052] 其中,第一获取电路11的第一端、第二获取电路12的第一端均与采样电阻Rcs耦接,第一获取电路11的第二端、第二获取电路12的第二端均与误差放大器2的反相输入端耦

  [0053] 在一个实施例中,所述第一获取电路11包括第一电阻R1 ,第一电阻R1的第一端耦接采样电阻Rcs,第二端耦接误差放大器2。

  [0054] 在一个实施例中,所述第二获取电路12包括峰值采样电路121和计算电路122,所述计算电路122的输入端耦接峰值采样电路121的输出端,其中,峰值采样电路121用于接收检测信号并获取检测信号的峰值信号Vcspk,计算电路122用于基于峰值信号Vcspk获取第二电流信号。优选的,所述计算电路122为除2电路,用于将峰值信号Vcspk取值一半。在另一个实施例中,所述第二获取电路12包括峰值采样电路121、计算电路122和开关Tdem,所述计算电路122的输入端耦接峰值采样电路121的输出端,所述开关Tdem与峰值采样电路121和计算电路122串联,峰值采样电路121用于接收检测信号并获取检测信号的峰值信号Vcspk,计算电路122用于基于峰值信号Vcspk获取第二电流信号,在电感消磁阶段,所述开关Tdem 导通,在其余时间内,所述开关Tdem断开,开关Tdem用于在电感消磁阶段闭合并导通第二获取电路12。

  [0055] 在一个实施例中,所述电感电流信号获取电路1与误差放大器2的反相输入端之间还耦接有第二电阻R2。

  [0056] 根据本发明的另一方面,本发明提出了一种恒流驱动电路。优选地,恒流驱动电路为降压型恒流驱动电路。如图3示出了本发明一实施例的降压型恒流驱动电路,具体地,降压型恒流驱动电路包括,

  [0057] 整流电路,用于将交流输入电源在母线整流成母线] 依次串联的负载、电感Lm、功率开关MOS和采样电阻Rcs,耦接在母线] 二极管,两端分别耦接电感Lm和负载,用于在功率开关MOS关断时续流,以及

  [0061] 在一个实施例中,恒流驱动电路能省略采样电阻、而采用其他方法来检测流过功率开关的电流以获得检测信号Vcs。

  [0062] 在一个实施例中,功率开关MOS可位于整流电路与负载之间。其中,负载在图示的实施例中为LED,可视为并联的LED与电容Cout。

  [0063] 根据本发明的另一方面,本发明提出了一种用于恒流驱动电路的全周期采样操控方法,包括,

  [0064] 将串联的负载、电感、功率开关和采样电阻耦接在母线] 在全周期内获取表征流过功率开关的电流的检测信号,其中,在全周期内直接采样获取电感的第一电流信息,在电感消磁阶段获取电感的第二电流信息并与第一获取电路的第一电流信息叠加,输出全周期电感电流信号,

  [0066] 基于全周期电感电流信号与阈值信号的误差放大信号输出控制功率开关的控制信号。

  [0067] 在一个实施例中,在电感消磁阶段获取电感的第二电流信息具体包括,接收检测信号并获取其峰值信号,将峰值信号取值一半作为第二电流信息。

  [0068] 本领域技术人员应当知道,说明书或附图所涉逻辑控制中的“高电平”与“低电平”、“置位”与“复位”、“与门”与“或门”、“同相输入端”与“反相输入端”等逻辑控制可相互调换或改变,通过调节后续逻辑控制而实现与上述实施例相同的功能或目的。

  [0069] 这里本发明的描述和应用是说明性的,并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。说明书里面所涉及的效果或优点等相关描述可因具体条件参数的不确定或其它因素影响而可能在实际实验例中不能体现,效果或优点等相关描述不用于对发明范围进行限制。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的,对那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应清楚的是,在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下,本发明可以以其它形式、结构、布置、比例,以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下,可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。