恒流开关电源控制电路、芯片及LED驱动电路的制作方法

本发明属于电力电子技术领域，尤其涉及一种三端恒流开关电源控制电路、控制芯片及led驱动电路。

背景技术：

在现有技术中，恒流开关电源控制电路能够根据外界输入的周期性电流转化为稳定输出的恒定电源；在恒流开关电源控制电路中，通过储能元件在充电过程中存储相应的电能，当功率开关管断开或者关断的过程中，储能元件输出所述电能，稳压电路在存储元件充放电过程中始终能够保持该控制电路输出电压的稳定性，使恒流开关电源一直处于稳定运行状态。

然后，现有技术至少存在以下问题：由于需要独立的结型场效应晶体管供电，因此在该恒流开关电源控制电路设置多个结型场效应晶体管，导致该控制电路的结构复杂以及设计成本高；同时在该控制电路内部的一致性仅能达到±5％,则在该恒流开关电源控制电路中存在较大的随机误差。

技术实现要素：

本发明提供一种三端恒流开关电源控制电路、控制芯片及led驱动电路，旨在解决现有技术中三端恒流开关电源控制电路的设计成本较高以及随机误差较大的问题。

本发明第一方面提供一种三端恒流开关电源控制电路，包括：

连接在充电端与接地端之间，用于根据电源信号或者充电信号生成基准电压的基准源；

与所述基准源连接，用于根据第一控制驱动信号对所述基准电压与所述接地端的电压之差进行采样得到第一采样信号的第一采样电路；

与所述基准源连接，用于根据第二控制驱动信号对所述充电端的电压与所述基准电压之差进行采样得到第二采样信号的第二采样电路；

与所述第一采样电路以及所述第二采样电路连接，用于根据所述第一采样信号以及所述第二采样信号生成所述第一控制驱动信号、所述第二控制驱动信号以及关断信号，和在预定时间阀值内检测到谷底信号或者超过所述预定时间阀值生成导通信号的分时控制驱动模块；

连接在电源端与接地端之间，用于在所述关断信号驱动下输出直流电压信号的功率开关模块；

与所述分时控制驱动模块连接，用于检测到所述功率开关模块的退磁谐振电压信号时生成所述谷底信号的谷底检测模块；及

连接在所述基准源与所述功率开关模块之间，用于根据所述直流电压信号生成所述电源信号的供电控制模块。

进一步地，所述第一采样电路包括：第一开关、第一比较器以及第一电容；

所述第一开关连接在所述基准源与所述第一比较器的同相输入端之间，所述第一电容连接在所述充电端与所述第一比较器的同相输入端之间，所述第一比较器的反相输入端与所述接地端连接，所述第一比较器的输出端输出所述第一采样信号。

进一步地，所述第二采样电路包括：第二开关、第二电容以及第二比较器；

所述第二开关连接所述基准源与所述第二比较器的同相输入端之间，所述第二电容连接所述第二比较器的同相输入端与所述接地端之间，所述第二比较器的反相输入端与所述充电端连接，所述第二比较器的输出端输出所述第二采样信号。

进一步地，所述功率开关模块包括功率开关管；

其中所述功率开关管的g端与所述分时控制驱动模块连接，所述功率开关管的d端与所述电源端连接，所述功率开关管的s端与所述接地端连接，所述功率开关管的js端输出所述直流电压信号。

本发明第二方面提供一种三端恒流开关电源控制芯片，包括如上所述的三端恒流开关电源控制电路；

与所述三端恒流开关电源控制电路的充电端连接，用于接入所述充电信号的充电引脚；

与所述三端恒流开关电源控制电路的电源端连接，用于接入直流电源的电源引脚；以及

与所述三端恒流开关电源控制电路的接地端连接的地引脚。

本发明第三方面提供一种led驱动电路，用于驱动led阵列，所述led阵列包括至少一个led灯珠，包括：

如上所述的三端恒流开关电源控制芯片；

用于输出所述直流电源的整流滤波模块；

连接在所述整流滤波模块的第一端与所述三端恒流开关电源控制芯片的电源引脚之间，用于存储电能的储能电路，其中，所述led阵列与所述储能电路并联；

连接在所述三端恒流开关电源控制芯片的充电引脚与所述整流滤波模块的第二端之间，用于生成所述充电信号的充电电路；以及

连接在所述三端恒流开关电源控制芯片的地引脚与所述整流滤波模块的第二端之间的采样电阻。

进一步地，所述整流滤波模块包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管以及第三电容；

其中所述第一二极管的阳极、所述第二二极管的阳极、所述第三二极管的阴极以及所述第四二极管的阴极用于连接交流电源；

所述第一二极管的阴极、所述第二二极管的阴极以及所述第三电容的第一端为所述整流滤波模块的第一端，所述第三二极管的阳极、所述第四二极管的阳极以及所述第三电容的第二端为所述整流滤波模块的第二端。

进一步地，还包括第三开关；

所述第三开关连接所述第一二极管的阳极以及所述第三二极管的阴极与所述交流电源之间。

进一步地，所述储能电路包括：滤波电容、电感以及续流二极管；

其中所述滤波电容的第一端以及所述续流二极管的阴极与所述整流滤波模块的第一端连接，所述滤波电容的第二端与所述电感的第一端连接，所述电感的第二端以及所述续流二极管的阳极与所述三端恒流开关电源控制芯片的电源引脚连接。

进一步地，所述充电电路包括供电电容；

所述供电电容连接所述三端恒流开关电源控制芯片的充电引脚与所述整流滤波模块的第二端之间。

本发明现对于现有技术所取得的有益技术效果为：在上述三端恒流开关电源控制电路，通过第一采样电路对基准电压以及接地端的电压之差进行采样，通过第二采样电路对充电端的电压以及基准电压进行采样，由于这两个采样电路的失配设计具有相互抵消的作用，可将该恒流开关电源控制电路的一致性降至±3％以下，减少了随机误差；通过引入集成的功率开关模块即可输出相应的直流电压信号，提供相应的直流电源，从而简化了该控制电路的结构，降低了工业成本；有效地解决了现有技术中三端恒流开关电源控制电路的设计成本较高以及随机误差较大的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种三端恒流开关电源控制电路的电路结构图；

图2是本发明实施例提供的一种三端恒流开关电源控制芯片的电路结构图；

图3是本发明实施例提供的一种led驱动电路的电路结构图；

图4是本发明实施例提供的一种led灯具的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1示出了本发明实施例提供的三端恒流开关电源控制电路的电路结构图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

如图1所示，该三端恒流开关电源控制电路10包括：基准源101、第一采样电路102、第二采样电路103、分时控制驱动模块104、功率开关模块105、谷底检测模块106以及供电控制模块107。

其中基准源101连接在充电端108与接地端109之间，基准源101根据电源信号或者充电信号生成基准电压；具体的，该充电端108外接有充电模块，若存在该电源信号，则基准源101根据该电源信号生成基准电压，并且该电源信号通过充电端108向充电模块充电；若基准源101无法接收到该电源信号时，此时充电模块通过充电端108输出充电信号，基准源101根据该充电信号生成基准电压。

具体的，第一采样电路102与基准源101连接，第一采样电路102根据第一控制驱动信号对所述基准电压与接地端109的电压之差进行采样得到第一采样信号；当第一采样电路102接收到基准源101生成的基准电压以及接地端109的电压时，由于该基准电压以及接地端109的电压并不相等，第一采样电路102对该基准电压与接地端109的电压之差进行采样即可得到第一采样信号。

具体的，第二采样电路103与基准源101连接，第二采样电路103根据第二控制驱动信号对充电端108的电压与基准电压之差进行采样得到第二采样信号。分时控制驱动模块104与第一采样电路102以及第二采样电路103连接，当第一采样电路102将第一采样信号以及第二采样电路103将第二采样信号传输至分时控制驱动模块104时，分时控制驱动模块104根据第一采样信号以及第二采样信号生成第一控制驱动信号、第二控制驱动信号以及关断信号；进一步地，若第一采样信号以及第二采样信号出现翻转时，则分时控制驱动模块104输出该关断信号；分时控制驱动模块104在预定时间阀值内检测该谷底信号或者超过该预定时间阀值生成导通信号，其中所述的预定时间阀值为提前设定。

具体的，功率开关模块105连接电源端110与接地端109之间，功率开关模块105在关断信号驱动下输出直流电压信号，其中电源端110用于输入直流电源，当功率开关模块105连接电源端110与接地端109之间时，功率开关模块105在关断信号驱动下根据该直流电源输出直流电压信号；可以理解的是，若分时控制驱动模块104向功率开关模块105输出导通信号，此时功率开关模块105处于导通状态，并不会向外输出直流电压信号。

具体的，谷底检测模块106与分时控制驱动模块104连接，谷底检测模块106检测功率开关模块105的退磁谐振电压信号时生成谷底信号；当分时控制驱动模块104将关断信号传输至功率开关模块105时，功率开关模块105接收到该关断信号时向外输出的电压会产生一定的波动，若谷底检测模块106检测到功率开关模块105输出的波动电压的谷底出现时刻，谷底检测模块106则会生成谷底信号，并将该谷底信号传输至分时控制驱动模块104，从而谷底检测模块106与分时控制驱动模块104之间形成反馈控制，保证该三端恒流开关电源控制电路10具有较高的稳定性。

具体的，供电控制模块107连接在基准源101与功率开关模块105之间，供电控制模块107根据功率开关模块105输出的直流电压信号生成所述电源信号，并将该电源信号传输至基准源101。

具体的，第一采样电路102包括：第一开关k1、第一比较器comp1以及第一电容c1；其中第一开关k1连接在基准源101与第一比较器comp1的同相输入端之间，第一电容c1连接在充电端108与第一比较器comp1的同相输入端之间，第一比较器comp1的反相输入端与接地端109连接，第一比较器comp1的输出端输出第一采样信号。

具体的，第一电容c1连接在第一比较器comp1的同相输入端与充电端108之间，则第一电容c1两端的电压即为充电端108的电压与基准源101生成的基准电压之间的差值，由于第一比较器comp1的同相输入端接入的基准电压与反相输入端接入的接地端的电压存在差值，第一比较器comp1根据所述差值即可输出第一采样信号；可以理解的是，当第一比较器comp1的同相输入端以及反相输入端的输入电压发生变化时，则第一比较器comp1的输出端输出的第一采样信号也会发生相应的改变。

具体的，第二采样电路103包括：第二开关k2、第二电容c2以及第二比较器comp1；其中第二开关k2连接基准源101与第二比较器comp2的同相输入端之间，第二电容c2连接第二比较器comp2的同相输入端与接地端109之间，第二比较器comp2的反相输入端与充电端108连接，第二比较器comp2的输出端输出所述第二采样信号。

具体的，功率开关模块105包括功率开关管m0；其中功率开关管m0的g端与分时控制驱动模块104连接，功率开关管m0的d端与电源端110连接，功率开关管m0的s端与接地端109连接，功率开关管m0的js端输出所述直流电压信号。

可选的，功率开关管m0为jfet(junctionfield-effecttransistor，结型场效应晶体管)，由于功率开关管m0的d端与电源端110连接，则功率开关管m0的d端接入直流电源，当分时控制驱动模块104将关断信号传输至功率开关管m0的g端，此时功率开关管m0的d端与s端之间的等效阻抗较大，则功率开关管m0的js端为高电平，功率开关管m0处于断开阶段，即功率开关管m0的js端向供电控制模块107输出直流电压信号；若分时控制驱动模块104将导通信号传输至功率开关管m0的g端，则此时功率开关管m0的d端与s端之间的等效阻抗极小，即电源端110与接地端109之间的电压相差较小，则功率开关管m0的js端为低电平，功率开关管m0处于导通阶段，此时功率开关管m0的js端并不会向供电控制模块107输出直流电压信号。

为了跟好的说明本发明实施例，下面结合图1，通过一个具体的实例来说明上述三端恒流开关电源控制电路10的工作流程，具体如下：

在最初状态，功率开关管m0为断开阶段，此时通过电源端110向功率开关管m0输入直流电源，功率开关管m0的d端的电压上升，功率开关管m0的js端输出直流电压信号，用于向供电控制模块107提供电能；则供电控制模块107根据该直流电压信号向基准源101输出电源信号，此时充电端108的电压上升，当充电端108的电压不断上升达到工作电压之后，基准源101根据该电源信号产生基准电压，此时第一开关k1以及第二开关k2处于闭合状态，第一采样电路102对基准电压与接地端109的电压之差进行采样，第一比较器comp1输出第一采样信号，同理，第二采样电路103对充电端108的电压与基准电压之差进行采样，第二比较器comp2输出第二采样信号；当该第一采样信号与第二采样信号保持稳定时，分时控制驱动模块104分别生成第一控制驱动信号输出至第一开关k1、以及生成第二控制驱动信号输出至第二开关k2，用于控制第一开关k1断开与第二开关k2断开，并且分时控制驱动模块104向功率开关模块105输出导通信号，用于控制功率开关管m0导通。

当功率开关管m0导通时，供电控制模块107则并不会向基准源101输出电源信号，第一比较器comp1的同向输入端与第一电容c1连接，则第一比较器comp1根据其同相输入端以及反相输入端输入的电压之差输出第一采样信号，第二比较器comp2根据其同相输入端以及反相输入端输入的电压之差输出第二采样信号，当分时控制驱动模块104检测得到第一采样信号与第二采样信号出现信号翻转时，分时控制驱动模块104向功率开关管m0输出关断信号，此时功率开关管m0重新返回至断开阶段，即功率开关管m0的js端输出直流电压信号，此时分时控制驱动模块104分别生成第一控制驱动信号输出至第一开关k1、以及生成第二控制驱动信号输出至第二开关k2，用于控制第一开关k1导通与第二开关k2导通。

当功率开关管m0断开时，功率开关管m0输出的电压会出现相应的波动，即功率开关管m0的g端的电压会出现一定的波动，谷底检测模块106对功率开关管m0的g端的电压持续进行检测，若在预定时间阀值内谷底检测模块106在功率开关管m0的g端的电压中检测到谷底信号时，或者超过该预定时间阀值并没有检测到该谷底信号，则分时控制驱动模块104向功率开关管m0的g端输出导通信号，用于控制功率开关管m0导通，此时功率开关管m0的js端输出为低电平，即功率开关管m0的js端并不会输出直流电压信号。

通过上述对于三端恒流开关电源控制电路10工作流程的分析可知，第一采样电路102以及第二采样电路103对该控制电路10的贡献度分别为50％；若由第一开关k1、第一电容c1以及第一比较器comp1组成的第一采样电路102的一致性为±5％，即第一采样电路102的一致性分布服从μ1＝1，σ1＝0.0167的高斯分布，记为：

x1～n(μ1,σ1²)＝n(1,0.0167²)；

若由第二开关k2、第二电容c2以及第二比较器comp2组成的第二采样电路103的一致性(±3σ)为±5％，即第二采样电路103的一致性分布服从μ2＝1，σ2＝0.0167的高斯分布，记为：

x2～n(μ2,σ2²)＝n(1,0.0167²)；

当第一采样电路102以及第二采样电路103分别处于独立工作状态下，由第一采样电路102与第二采样电路103组成的控制系统在分时控制的条件下一致性分布为x3＝50％*x1+50％*x2，其分布记为x3～n(μ3,σ3²)，根据高斯理论：

μ3＝50％*μ1+50％*μ2＝1；

σ3²＝(50％*σ1)²+(50％*σ2)²＝0.0118²；

即x3～n(1,0.0118²)；则由第一采样电路102与第二采样电路103组成的控制系统一致性为±3.53％。

若第一采样电路102以及第二采样电路103分别处于非独立工作状态下，第一采样电路102与第二采样电路103的相关性ρ＝﹣0.5，其中“﹣”代表极性相反，0.5表示相似度，此时，由第一采样电路102以及第二采样电路103组成的控制系统在分时控制的条件下一致性分布为x3＝50％*x1+50％*x2，记为x3～n(μ3,σ3²)，根据高斯理论：

μ3＝50％*μ1+50％*μ2＝1；

σ3²＝(50％*σ1)²+(50％*σ2)²+50％*ρ*σ1*σ2＝0.0083²；

即x3～n(1,0.0083²)，此时由第一采样电路102以及第二采样电路103组成的控制系统一致性为±2.5％。

通过上述分析，无论第一采样电路102与第二采样电路103处于独立工作状态或者非独立工作状态，由第一采样电路102输出第一采样信号时产生的随机误差项与第二采样电路103输出第二采样信号时产生的随机误差项具有相互抵消的作用；进一步地，当第一采样电路102与第二采样电路103在设计时高度匹配时，第一采样电路102与第二采样电路103的一致性降至±3％以下，从而有效地降低了该三端恒流开关电源控制电路10的随机误差。

图2示出了本发明实施例提供的三端恒流开关电源控制芯片20的电路结构图，详述如下：

如图2所示，三端恒流开关电源控制芯片20包括三端恒流开关电源控制电路10、充电引脚vcc、电源引脚d以及地引脚gnd。

其中，充电引脚vcc与三端恒流开关电源控制电路10的充电端108连接，充电引脚vcc用于充电信号，该充电信号由充电引脚vcc外接的充电模块产生；电源引脚d与三端恒流开关电源控制电路10的电源端110连接，电源引脚d用于输出直流电源，从而驱动该三端恒流开关电源控制芯片20动作；地引脚gnd与三端恒流开关电源控制电路10的接地端109连接；具体的，当通过电源引脚d向该三端恒流开关电源控制芯片20输入电能时，该三端恒流开关电源控制芯片20能够使其输出的电压之间的电压保持恒定状态。

图3示出了本发明实施例提供的led(lightemittingdiode，发光二极管)驱动电路的电路结构图，详述如下：

如图3所示，该led驱动电路用于驱动led阵列304，其中led阵列304包括至少一个led灯珠，该led驱动电路包括三端恒流开关电源控制芯片20、整流滤波模块301、储能电路302、充电电路303以及采样电阻rcs。

整流滤波模块301输出直流电源；具体的，当整流滤波模块301的输入端接入交流电源时，整流滤波模块301能够根据该交流电源直接输出直流电源。储能电路302连接在整流滤波模块301的第一端与三端恒流开关电源控制芯片20的电源引脚d之间，储能电路302用于存储电能，并且led阵列304与储能电路302并联，具体的，当整流滤波模块301向储能电路302输出直流电源时，储能电路302存储相应的电能并同时向led阵列304输出稳定的电能，用于保持led阵列304两端的工作电压恒定。

具体的，充电电路303连接在三端恒流开关电源控制芯片20的充电引脚vcc与整流滤波模块301的第二端之间；根据上述对于三端恒流开关电源控制芯片20的分析过程，三端恒流开关电源控制芯片20可通过充电引脚vcc向充电电路303输出电能，即充电过程；充电电路303也可通过充电引脚vcc向三端恒流开关电源控制芯片20输出电能，即放电过程。采样电阻rcs连接在三端恒流开关电源控制芯片20的地引脚gnd与整流滤波模块301的第二端之间。

具体的，整流滤波模块301包括第一二极管d0、第二二极管d1、第三二极管d2、第四二极管d3以及第三电容cin；

其中第一二极管d0的阳极、第二二极管d1的阳极、第三二极管d2的阴极以及第四二极管d3的阴极用于连接交流电源ac；第一二极管d0的阴极、第二二极管d1的阴极以及第三电容cin的第一端为整流滤波模块的第一端301，第三二极管d2的阳极、第四二极管d3的阳极以及第三电容cin的第二端为整流滤波模块301的第二端。

具体的，当通过第一二极管d0的阳极、第二二极管d1的阳极、第三二极管d2的阴极以及第四二极管d3的阴极输入交流电压时，由于二极管的单向导通性，经过整流滤波模块301的整流和滤波后，整流滤波模块301第一端以及第二端输出直流电源，从而该整流滤波模块301实现了从交流信号与直流信号之间的转换过程。

具体的，该led驱动电路还包括第三开关f0，第三开关f0连接第一二极管d0的阳极以及第三二极管d2的阴极与交流电源ac之间，第三开关f0用于控制该led驱动电路的工作状态，若该第三开关f0断开，则该led驱动电路处于停止状态，此时，led阵列304并未工作；若该第三开关f0闭合，该led驱动电路驱动该led阵列304保持在正常工作状态。

具体的，储能电路302包括：滤波电容cl、电感l0以及续流二极管d4。

其中滤波电容cl的第一端以及续流二极管d4的阴极与整流滤波模块301的第一端连接，滤波电容cl的第二端与电感l0的第一端连接，电感l0的第二端以及续流二极管d4的阳极与三端恒流开关电源控制芯片20的电源引脚d连接。

具体的，其中续流二极管d4能够保证输入到开关电源控制芯片20的电源引脚d的直流电源不会产生突变，当该led驱动电路中的开关突然关断或者导通时，连接在开关电源控制芯片20的电源引脚d的续流二极管d4能够使防止储能电路302输出的电压处于平稳变化状态，避免对相关电子元器件造成损坏；因此，通过该储能电路302以及开关电源控制芯片20即可向led阵列304输出恒定的电源。

具体的，充电电路303包括供电电容cvcc；供电电容cvcc连接三端恒流开关电源控制芯片20的充电引脚vcc与整流滤波模块301的第二端之间。

下面结合图1-3来说明上述led驱动电路的工作原理。

当通过整流滤波模块301向储能电路302输出直流电源时，若三端恒流开关电源控制芯片20内部的控制功率开关管m0处于导通阶段，则储能电路302中的电感l0的存储相应的电能，此时供电电容cvcc处于放电过程中；若三端恒流开关电源控制芯片20内部的控制功率开关管m0处于断开阶段，电感l0向三端恒流开关电源控制芯片20的电源引脚d释放电能，此时供电电容cvcc处于充电过程中；即三端恒流开关电源控制芯片20通过内部的功率开关管m0导通或关断可实现对于储能电路302在每个充电或者放电过程中释放能量的多少；进一步地，由于led阵列304与储能电路302并联，则三端恒流开关电源控制芯片20间接控制了led阵列304两端的工作电压；从而通过三端恒流开关电源控制芯片20即可调节led阵列304两端的工作电压始终维持在恒定的状态，保证其安全工作。

图4示出了本发明实施例提供的led灯具40的结构示意图，详述如下：

该led灯具40包括led阵列304，该led阵列304包括至少一个led灯珠，其中该led灯具40还如上所述的led驱动电路50；led阵列304与led驱动电路50连接，通过该led驱动电路50即可驱动该led阵列304处于稳定工作状态。

通过本发明实施例，在该三端恒流开关电源控制芯片中，通过集成的功率开关模块即可输出直流电压信号，使该三端恒流开关电源控制芯片内部的电子元器件处于稳定的运行状态，简化了该三端恒流开关电源控制芯片的内部结构，降低了该控制芯片的制造成本，减少了该控制芯片内部的器件的数量，提高了该控制芯片的可靠性；同时引入的第一采样电路与第二采样电路在分时控制的条件下能够抵消彼此生成的随机误差项，提高了该三端恒流开关电源控制芯片的控制性能；当将该三端恒流开关电源控制芯片应用在led驱动电路时，通过该控制芯片可使led阵列两端的电压恒定，从而保证led阵列的稳定运行；有效地解决了现有技术中三端恒流开关电源控制芯片的制造成本高、随机误差较大以及控制性能较差的问题。

需要说明的是,在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另一个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且术语“包括”、“包含”或者任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的产品或者结构所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或者“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。