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TRUEC2全閉環(huán)電流專利技術(shù)LED恒流控制技術(shù)

作者: 時間:2012-08-28 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

1、引言

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/200121.htm

針對照明負(fù)載特點,目前非隔離式的驅(qū)動電源的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)基本上是BUCK降壓結(jié)構(gòu),主流的方案是通過固定關(guān)斷時間來固定峰值電流,從而達到固定輸出電流的控制策略。本文將討論這種控制策略實現(xiàn)的原理,分析這種開環(huán)控制策略的優(yōu)缺點,和應(yīng)用這種控制策略需要做的外圍補償,同時基于占空比半導(dǎo)體公司新產(chǎn)品DU8608芯片,介紹這種全新的控制策略,詳細(xì)介紹這種控制策略如何突破性提高輸出電流精度,從開環(huán)到閉環(huán)是其本質(zhì)的突破。

2、原理與設(shè)計

2.1 目前非隔離驅(qū)動電流領(lǐng)域主流的控制策略

如圖1所示,電路是BUCK降壓結(jié)構(gòu),芯片控制的是MOSFET的源極,這是一種開環(huán)的恒流電流控制方式,控制原理如下:

當(dāng)MOSFET開通時,電流從DCBUS通過LED負(fù)載,流過電感,流入地。

Vi-Vo=Ldi/dt=L*Ir/DT (1)

當(dāng)MOSFET關(guān)斷時,電感電流從D1續(xù)流。得出以下公式:

Vo=Ldi/dt=L*Ir/(1-D)T (2)

如圖2 ,Io(average)=Ipk-1/2*Ir (3)

由(2)和(3)

Io=Vref/Rs-Vo*(1-D)T/(2*L) (4)

Vref和Rcs都是設(shè)定的定值,由于電流流過LED負(fù)載,如果電流固定,可以認(rèn)為LED的電壓Vo是固定的,所以從式(4)看出,只要電感值L固定,再固定關(guān)斷時間(1-D)T, Io即固定。


圖1、非隔離降壓恒流LED驅(qū)動電源示意圖


圖2、開環(huán)控制策略中的電感電流波形

所以,這種開環(huán)的控制策略是,連接在Rt的電阻設(shè)定MOSFET的關(guān)斷時間。每個周期開始,MOSFET 打開直到電感電流上升到峰值Vref/Rs,這時MOSFET 關(guān)斷,關(guān)斷時間由Rt決定。過了設(shè)定的關(guān)斷時間,MOSFET 又重新打開,這樣周而復(fù)始地工作。關(guān)斷時間控制了紋波電流LED 平均電流,根據(jù)想要輸出的電流值,調(diào)節(jié)CS管腳的Rs值,調(diào)節(jié)Rt值,固定每個開關(guān)周期的關(guān)斷時間為一個值,從而實現(xiàn)了輸出電流恒流。

這是一種簡單有效的控制策略,但是由于這是一種開環(huán)控制模式,只能檢測電感上的峰值電流,無法檢測輸出電流,輸出電流精度在三種情況下容易出現(xiàn)偏差:

1. 輸入電壓波動。(開環(huán)控制,無法反饋,系統(tǒng)延時造成)

2. 批量生產(chǎn)電感感值偏差。(式4中,L變化引起Io變化)

3. LED負(fù)載電壓不相同(Vo)

對于第1種偏差,只能采取電壓補償?shù)霓k法,即檢測輸入電壓,根據(jù)輸入電壓調(diào)整內(nèi)部CS參考電平值,但是效果一般,對于第2種和第3種偏差,比較難解決。

一種全新的全閉環(huán)控制策略可以完全避免上述幾種偏差,從根本上實現(xiàn)真正的LED恒流。

2.2 DU8608 如何實現(xiàn)真正全閉環(huán)的恒流控制


圖3、全閉環(huán)非隔離降壓恒流LED驅(qū)動電源示意圖

所謂的閉環(huán),即真正檢測輸出電流值,以此為標(biāo)準(zhǔn)來發(fā)出PWM信號。所謂開環(huán),不以檢測到的輸出電流值來做發(fā)出PWM信號的參考。從電路拓?fù)渖?,二者沒有區(qū)別。但是在芯片內(nèi)部對檢測到的如圖3 CS腳電感電流信號,做專利技術(shù)處理,如圖4 部分。這樣,就檢測到了電感電流的平均值,也就是輸出電流的平均值。芯片針對檢測到的值,控制輸出占空比,實現(xiàn)了閉環(huán)控制。這種控制結(jié)構(gòu),同時使得線路極為簡單,圖3和圖1相比,省去了開環(huán)控制所需的輸入電壓補償線路,省卻了控制固定關(guān)斷時間所需的Rt電阻。值得一提的是,由于閉環(huán)控制電流,相比于開環(huán)方式,此線路具有電感短路保護功能,同時具備Rcs采樣電阻的開路、短路保護功能。這在生產(chǎn)應(yīng)用中是非常重要的,這相當(dāng)于大大降低了系統(tǒng)發(fā)生故障的風(fēng)險。使得這種方案不僅在性能上有了質(zhì)的飛躍,在可靠性上也大大提高。


圖4、DU8608內(nèi)部功能圖


圖5、部分工作示意


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關(guān)鍵詞: TRUEC2 LED 閉環(huán)電流 恒流

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