Circuit for hysteresis current control to generate hysteresis window changing along with input and output

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

本发明提供了一种用于迟滞电流控制产生随输入输出变化的迟滞窗口的电路，包括：输入输出信号处理电路与迟滞窗口生成电路；输出输出信号处理电路的输出连接所述迟滞窗口生成电路的输入；

所述输入输出信号处理电路用于产生带有与输入输出成函数关系的电流；

所述迟滞窗口电路用于将带有与输入输出成函数关系的电流，转换成与输入输出成函数关系的电压。

如图1所示，所述输入输出信号处理电路包括：第一MOS管M1、第二MOS管M2、第三MOS管M3、第四MOS管M4、第五MOS管M5、第六MOS管M6、第七MOS管M7、第八MOS管M8、第九MOS管M9、第十MOS管M10、第十一MOS管M11、第十二MOS管M12、第十三MOS管M13、第十四MOS管M14、第十五MOS管M15、第十六MOS管M16、第十七MOS管M17、第十八MOS管M18、第十九MOS管M19、第二十MOS管M20、第二十一MOS管M21、第二十二MOS管M22、第二十三MOS管M23、第二十四MOS管M24、第一BJTQ1、第二BJTQ2、第三BJTQ3、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9以及第十电阻R10；

其中，所述第一电阻R1的第一端接第一MOS管M1的源端和第七MOS管M7的源端，第二端接输入电压V_IN；第二电阻R2的第一端接第二MOS管M2的源端，第二端接驱动器的输出电压V_OUT；第三电阻R3的第一端接第三MOS管M3的源端和第八MOS管M8的源端，第二端接对驱动器的输出电压采样得到的电压V_OUT；第四电阻R4的第一端接第四MOS管M4的源端，第二端接第七电阻R7与第八电阻R8之间；第五电阻R5的第一端接第五MOS管M5的源端和第九MOS管M9的源端，第二端接输入电压V_IN；第六电阻R6的第一端接第六MOS管M6的源端，第二端接第九电阻R9与第十电阻R10之间；第一MOS管M1的栅端和漏端短接；第三MOS管M3的栅端和漏端短接；第五MOS管M5的栅端和漏端短接；第十MOS管M10的漏端接第一MOS管M1的漏端，源端接第十九MOS管M19的漏端，栅端接电源电压VDD；第十MOS管M10漏端接第一MOS管M1的漏端，源端接第十九MOS管M19漏端，栅端接电源电压VDD；第十MOS管M10的漏端接第一MOS管M1的漏端，源端接第十九MOS管M19的漏端，栅端接电源电压VDD；第十一MOS管M11漏端接M2漏端与第七MOS管M7的栅端，源端接M20漏端，栅端接电源电压VDD；第十二MOS管M12漏端接第七MOS管M7的漏端，源端接第一BJTQ1的集电极，栅端接电源电压VDD；第十三MOS管M13漏端接第三MOS管M3的漏端，源端接第二十一MOS管M21的漏端，栅端接电源电压VDD；第十四MOS管M14漏端接第四MOS管M4的漏端与第八MOS管M8的栅端，源端接第二十二MOS管M22的漏端，栅端接电源电压VDD；第十五MOS管M15漏端接第八MOS管M8的漏端，源端接第二BJTQ2的集电极，栅端接电源电压VDD；第十六MOS管M16的漏端接第五MOS管M5的漏端，源端接第二十三MOS管M23的漏端，栅端接电源电压VDD；第十七MOS管M17的漏端接第六MOS管M6的漏端与第九MOS管M9的栅端，源端接第二十四MOS管M24的漏端，栅端接电源电压VDD；第十八MOS管M18的漏端接第九MOS管M9的漏端，源端接第三BJTQ3的集电极，栅端接电源电压VDD；

第一BJTQ1的集电极与基极短接后，作为输入输出信号处理电路的第一输出端，输出电压V_BE1，第一BJTQ1的发射极接地；第二BJTQ2的集电极与基极短接后，作为输入输出信号处理电路的第二输出端，输出电压V_BE2，发射极接地；第三BJTQ3的集电极与基极短接为后，作为输入输出信号处理电路的第三输出端，输出电压V_BE3，发射极接地；第十九MOS管M19、第二十MOS管M20、第二十一MOS管M21、第二十二MOS管M22、第二十三MOS管M23、第二十四MOS管M24的源端均接地，栅端均接第一输入电压VBIAS。

如图2所示，所述迟滞窗口生成电路包括第二十五MOS管M25、第二十六MOS管M26、第二十七MOS管M27、第二十八MOS管M28、第二十九MOS管M29、第三十MOS管M30、第三十一MOS管M31、第三十二MOS管M32、第三十三MOS管M33、第三十四MOS管M34、第四BJTQ4、第一运放AMP1、第二运放AMP2、第三运放AMP3、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16；

第十一电阻R11的第一端接输入输出信号处理电路的第一输出端V_BE1，第二端接第一运放AMP1的同相端；第十二电阻R12的第一端接输入输出信号处理电路的第二输出端V_BE2，第二端接第二运放AMP2的同相端；第十三电阻R13的第一端接输入输出信号处理电路的第三输出端V_BE3，第二端接第一运放AMP1的反相端；第一运放AMP1的输出端接第二运放AMP2的同相端；第二运放AMP2的反向端接第四BJTQ4的基极与第二十五MOS管M25的源端，输出端接第二十五MOS管M25的栅端；第二十五MOS管M25的漏端接电源电压VDD；第二十六MOS管M26栅漏短接，源端接电源电压VDD，漏端接第二十九MOS管M29的源端；第二十七MOS管M27栅端接第二十六MOS管M26的栅端，源端接电源电压VDD，漏端接第三十MOS管M30的源端；第二十八MOS管M28的栅端接第三运放AMP3的输出端，源端接电源电压VDD，漏端接第十五电阻R15的第一端，第十五电阻R15的第二端为第一输出端输出高电压V_H；第二十九MOS管M29的栅漏短接，漏端接第四BJTQ4的集电极；第三十MOS管M30的栅端接第二十九MOS管M29的栅端，漏端接第三十一MOS管M31的漏端；第三十一MOS管M31栅漏短接，栅端接第三十二MOS管M32的栅端，源端接第三十三MOS管M33的漏端；第三十二MOS管M32的漏端连接第十六电阻R16的第二端，第二端为第二输出端，输出低电压V_L，源端接第三十四MOS管M34的漏端；第三十三MOS管M33的栅漏短接，栅端接第三十四MOS管M34的栅端，源端接地；第三十四MOS管M34的源端接地；第四BJTQ4的发射极接地；第三运放AMP3的同相端接输入外部电压V_REF，反相端接第十五电阻R15与第十六电阻R16之间；第十五电阻R15与第十六电阻R16串联。

下面对本发明的一种用于迟滞电流控制的LED驱动中产生随输入输出变化的迟滞窗口的电路原理进行说明：

在BULK型开关电源LED驱动中开关频率的表达式如下

其中A为一个比例系数为常数；V_IN指的是输出输出信号处理电路中的采样的V_IN；V_OUT指的是输出输出信号处理电路中采样的V_OUT；V_H，V_L即本发明中迟滞窗口生成电路的输出。

其中K为比例系数为常数。

当V_H-V_L满足式(4)时，把式(4)带入式(2)可得：

在把式(5)带入(1)可得：

其中A，K为常数；L为LED驱动中得电感值，由设计决定为常数。

利用输入输出信号处理电路构建式(4)，在输入输出信号处理电路中：R1＝R2，R3＝R4，R5＝R6。M1，M2，作为第一级共栅放大器，M7作为第二极共栅放大器。M10与M11栅接VDD用于高压保护。M19与M20为电流镜负载，为M1与M2提供偏置电流。使得M1与M2源端电压相等，所以流过Q1的电流为(V_IN-V_OUT)/R1，根据BJT电流公式可得V_BE1的电压为：

同理VBE2为：

其中N为R7与R8对V_OUT的分压比。

同理VBE3为：

其中M为R9与R10对V_IN的分压比，I_S为BJT管的饱和电流，V_T为BJT管的热电压，饱和电流和热电压为默认值。

把得到的V_BE1、V_BE2、V_BE3，输入迟滞窗口生成电路，在迟滞窗口生成电路中通过AMP1与AMP2把得到的V_BE1、V_BE2、V_BE3做加减运算得V_BE4＝V_BE1+V_BE2-V_BE3

且V_BE4为Q4的基极，所以流过Q4的电流I_Q4为：

I_Q4通过M26，M27，M29，M30，M31，M32，M33，M34构成的电流镜复制到M28所在的支路上，M28和AMP3组成钳位电路使得V_H-V_L的中间值为V_REF所以可得ΔV_H＝V_H-V_L为：

则此迟滞窗口产生的F_SW为：

其中R1，R3，R15，R16，A，M，N，L均为设计给定。

自此得到一个与输入输出无关的开关频率。

请参见图4，图4为在V_OUT＝6V时迟滞窗口随V_IN变化的仿真波形图。设定理想波形仿真波形ΔV_H和两者偏差如图4中所示，在V_OUT固定为6V的条件下V_IN从7V变化到40V时，可以看出最大的偏差为3.4332％。

请参见图5，图5为在V_IN＝40V时迟滞窗口随V_IN变化的仿真波形图。设定理想波形仿真波形ΔV_H和两者偏差如图5中所示，绿线为两者的偏差，在V_IN固定为40V的条件下V_OUT从5V变化到15V时，可以看出最大的偏差为1.39083％。

本发明提供了一种用于迟滞电流控制的LED驱动中产生随输入输出变化的迟滞窗口的电路中的输入输出信号处理电路，使得迟滞电流控制的LED驱动开关频率不受输入输出影响。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

尽管在此结合各实施例对本申请进行了描述，然而，在实施所要求保护的本申请过程中，本领域技术人员通过查看所述附图、公开内容、以及所附权利要求书，可理解并实现所述公开实施例的其他变化。在权利要求中，“包括”(comprising)一词不排除其他组成部分或步骤，“一”或“一个”不排除多个的情况。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。