工作在DCM模式下的恒流电路、开关电源和照明设备的制作方法

工作在dcm模式下的恒流电路、开关电源和照明设备
技术领域
1.本发明涉及恒流调光技术领域，特别涉及一种工作在dcm模式下的恒流电路、开关电源和照明设备。


背景技术：

2.目前，由于dcm模式在开关周期内，电感电流总会到0，意味着电感被适当地“复位”，因此其开关损耗相较于其他led驱动模式更低，从而成为电源开关的常用选择。然而，传统开关电源在dcm模式下，很容易因温度、或反复开关导致流经电感的电流产生波动，导致电感工作不稳定，进而产生大量噪音和emi干扰，影响到开关电源的工作性能和可靠性。


技术实现要素：

3.本发明的主要目的是提供一种工作在dcm模式下的恒流电路、开关电源和照明设备，旨在提高开关电源中电感工作的稳定性，进而提高开关电源的工作性能和可靠性。
4.为实现上述目的，本发明提出的工作在dcm模式下的恒流电路，应用于开关电源，所述开关电源包括电感、第一开关管及驱动模块，所述电感、第一开关管依次串联设置于直流电源与地之间，所述驱动模块与所述第一开关管的受控端连接，所述工作在dcm模式下的恒流电路包括：
5.误差采样电路，其第一输入端与所述开关管的输出端连接，其第二输入端用于接入基准电源，用于采集流经所述电感的平均电流，并根据所述平均电流与所述基准电源之间的偏差，输出对应的误差检测信号；
6.有效占空比调制电路，其第一采样端与所述误差采样电路的输出端连接，其第二采样端用于与所述第一开关管电连接，其输出端用于接入所述驱动模块，所述有效占空比调制电路还用于在根据检测到的所述第一开关管的工作参数，确定所述第一开关管进入死区时段时，根据接收到的所述误差检测信号控制所述驱动模块调节所述第一开关管的死区时长，以使流经所述电感的平均电流保持在预设电流值。
7.可选地，所述第一开关管在工作时具有导通时段、关断时段及死区时段，所述误差采样电路具体用于在所述第一开关管处于导通时段时，采集流经所述电感的电流对应的检测电压，在所述第一开关管处于关断时段时，采集所述电感泄流时对应的泄流电压，以及，在所述第一开关管处于死区时段时，采集所述电感退磁时对应的0电压，并根据接入的流经所述电感的电流、所述泄流电压及所述0电压检测流经所述电感的平均电流。
8.可选地，所述误差采样电路包括：
9.电流采样电阻，所述电流采样电阻串联于所述开关管的输出端与地之间，用于输出对应的采样电压；
10.开关组，所述开关组的第一输入端用于接入泄流电压，所述开关组的第二输入端与所述电流采样电阻连接，所述开关组的第三输入端接地，所述开关组用于根据接入的所述泄流电压、所述采样电压及所述0电压，输出对应的电流采样信号；
11.跨导放大器，所述跨导放大器的正相输入端与所述开关组的输出端连接，所述跨导放大器的负相输入端用于接入所述第一基准电压，用于将接收到的所述检测电压与所述第一基准电压进行比较，输出对应的误差电流；
12.积分器，所述积分器的输入端与所述跨导放大器的输出端连接，所述积分器的输出端与所述有效占空比调制电路的输入端连接，用于对所述跨导放大器输出的误差电流进行积分处理，并输出对应电压值的误差检测信号。
13.可选地，所述第一开关管在工作时具有导通时段、关断时段及死区时段，所述开关组包括第一开关、第二开关及第三开关；
14.所述第一开关的第一端用于接入泄流电压，所述第二开关的第一端与所述电流采样电阻电连接，所述第一开关的第二端、所述第二开关的第二端及所述第三开关的第一端分别与所述跨导放大器的正相输入端连接，所述第三开关的第二端接地；
15.在所述第一开关管处于导通时段时，所述第一开关接通，所述第二开关及所述第三开关闭合；在所述第一开关管处于关断时段时，所述第二开关接通，所述第一开关及所述第三开关闭合；以及，在所述第一开关管处于死区时段时，所述第三开关接通，所述第二开关及所述第一开关闭合。
16.可选地，所述工作在dcm模式下的恒流电路包括：
17.泄流电压产生电路，所述泄流电压产生电路的输入端用于与所述第一开关管电连接，所述泄流电压产生电路的输出端与所述采样电路的输入端连接，所述泄流电压产生电路用于在所述第一开关管的导通时段内采集流经所述电感的电流，并对采集到的电流进行信号处理，以在所述第一开关管的关断时段内输出对应的泄流电压。
18.可选地，所述泄流电压产生电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第二开关管、第一比较器及第一电容；
19.所述第一电阻的第一端用于接入直流电源，所述第一电阻的第二端与所述第二开关管的漏极连接，所述第二开关管的受控端与所述第一比较器的输出端连接，所述第二开关管的源极分别与所述第一比较器的反相输入端及所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端为所述泄流电压产生电路的输出端，并与所述第三电阻的第一端连接；所述第一比较器的正相输入端用于接入电流采样电阻，并与所述第一电容的第一端连接；所述第一电容的第二端、所述第三电阻的第二端及所述第一比较器的衬底引脚分别接地。
20.可选地，所述有效占空比调制电路包括：
21.信号转换电路，其输入端与所述误差采样电路的输出端连接，用于将接入的所述误差检测信号进行信号处理后，输出对应的第二误差电流；
22.退磁检测电路，其输入端与所述第一开关管的受控端连接，用于在根据所述第一开关管的受控端电压检测到所述电感退磁结束时，输出对应的退磁检测信号；
23.死区时长调节电路，其第一输入端与所述信号转换电路电连接，其第二输入端与所述信号转换电路的输出端连接，用于对接入的第二误差电流进行镜像处理，并根据所述第二误差电流进行放电，以及在接收到所述退磁检测信号时，将镜像处理后的第二误差电流重新进行储存；
24.第二比较器，其正相输入端与所述死区时间的输出端连接，其反相输入端用于接入第二基准电压，其输出端用于接入驱动模块，所述第二比较器还用于在检测到所述死区
时长调节电路的端电压达到第二基准电压时，控制所述驱动模块驱动所述第一开关管导通。
25.可选地，所述死区时长调节电路包括：
26.电流镜组，所述电流镜组与所述信号转换电路的输出端电连接，用于将所述第二误差电流进行镜像处理，输出对应的镜像电流；
27.第二电容，所述第二电容与所述第二比较器的正相输入端连接，用于根据当前储存的电能输出对应的电压值；
28.充放电控制电路，所述充放电控制电路用于接入恒流电源，并分别与所述电流镜组、所述第二电容及退磁检测电路连接，所述充放电控制电路用于根据是否接收到退磁检测信号，对所述第二电容进行充电/放电。
29.本发明还提出一种开关电源，所述开关电源包括buck电路及上述的恒流电路；
30.所述buck电路的输入端用于接入交流电，所述buck电路与所述工作在dcm模式下的恒流电路电连接，所述工作在dcm模式下的恒流电路用于采集所述buck电路的输出电流，并输出对应的死区时长调节信号，以使所述buck电路的输出电流保持在预设电流值。
31.本发明还提出一种照明设备，包括上述的开关电源及发光组件，所述开关电源用于接入交流电，所述发光组件与所述开关电源电连接。
32.本发明技术方案通过设置有效占空比调制电路200，在流经电感的电流产生波动时，可以根据接收到的误差检测信号，输出对应的死区时长调节信号，通过驱动电路控制开关管在本工作周期及之后的工作周期内的死区时间，实现负反馈自适应调整所述死区时段的长度，保持开关电源中开关管的有效占空比固定，使流经电感的电流值保持恒定，从而避免了电感因为工作不稳定而产生大量噪音和emi干扰，进而提高了开关电源中电感工作的稳定性，以及开关电源的工作性能和可靠性。
附图说明
33.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
34.图1为本发明工作在dcm模式下的恒流电路一实施例的结构示意图；
35.图2为本发明工作在dcm模式下的恒流电路另一实施例的结构示意图；
36.图3为本发明工作在dcm模式下的恒流电路一实施例的电路结构图；
37.图4为本发明工作在dcm模式下的恒流电路另一实施例的电路结构图；
38.图5为本发明工作在dcm模式下的恒流电路又一实施例的电路结构图；
39.图6为本发明泄流电压产生电路的结构示意图；
40.图7为本发明退磁检测电路的结构示意图；
41.图8为本发明工作在dcm模式下的恒流电路一实施例的信号波形图。
42.附图标号说明：
43.标号名称标号名称100误差采样电路r
ea
积分电阻
110开关组c
ea
积分电容120跨导放大器deff有效占空比130积分器t
on
导通时段200有效占空比调制电路t
dis
关断时段210信号转换电路ts死区时段220退磁检测电路i
l
流经电感的电流230死区时长调节电路i
average
流经电感的平均电流231电流镜组i
pk
流经电感的峰值电流232充放电控制电路v
pk
流经电感的峰值电压300泄流电压产生电路v
cs
检测电压op1～op2第一比较器～第二比较器0.5v
cs
_p泄流电压s1～s5第一开关～第五开关v
ea
积分电压q1～q2第一开关管～第二开关管i
ea
第二误差电流c1～c2第一电容～第二电容zcomp退磁检测信号r1～r3第一电阻～第三电阻
ꢀꢀ
44.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
45.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
46.另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
47.本发明提出一种工作在dcm模式下的恒流电路，应用于开关电源。
48.参照图1，在一实施例中，所述开关电源包括电感、第一开关管q1及驱动模块，所述电感、第一开关管q1串联于直流电源与地之间形成一条电流回路，所述驱动模块与所述第一开关管q1的受控端连接，所述工作在dcm模式下的恒流电路包括：
49.误差采样电路100，其第一输入端与所述开关管的输出端连接，其第二输入端用于接入基准电源，用于采集流经所述电感的平均电流，并根据所述平均电流与所述基准电源之间的偏差，输出对应的误差检测信号；
50.有效占空比调制电路200，其第一采样端与所述误差采样电路100的输出端连接，其第二采样端用于与所述第一开关管q1电连接，其输出端用于接入所述驱动模块，所述有效占空比调制电路200还用于在根据检测到的所述第一开关管q1的工作参数，确定所述第一开关管q1进入死区时段时，根据接收到的所述误差检测信号控制所述驱动模块调节所述
第一开关管q1的死区时长。
51.需要说明的是，现有的开关电源在正常工作时，会根据用电设备的需求对接入的直流电进行pwm斩波，通过调节pwm信号的占空比，调节输出的电流大小。在有电流流经电感时，电感会由于电磁效应产生电动力，使得电感在电动力的作用下震荡，且随着电流的增大，电动力也翻倍的增大。在电流发生波动导致电动力激增至一定程度时，电子会成不规则运动，磁场也发生变化，从而引起噪音和emi干扰。
52.在开关电源以dcm模式进行恒流输出时，其内部的开关管在一个工作周期中依次具有导通、关断及死区三种时段，如图8所示，在第一开关管q1导通时段内，第一开关管q1与电感组成的电流回路接通，流经电感的电流逐渐上升，也即电感电流逐渐上升，在第一开关管q1关断时段内，第一开关管q1与电感组成的电流回路断开，流经电感的电流通过设置在开关电源内的泄流回路进行泄放，使得电感电流逐渐下降，在电感电流下降至0时，第一开关管q1的关断时段结束，进入电感电流保持为0的死区时段。
53.在本实施例中，误差采样电路100包括采样和误差检测两个部分，采样可以采用电流采样电阻，误差检测可以采用跨导放大器120、比较器或其他运算放大器件，误差采样电路100通过对开关管的导通时段、关断时段及死区时段内流经电感的电流分别进行采集，获得流经所述电感的平均电流，也即所述开关电源实际输出的电流，从而根据基准电源获得对应的误差值，输出表征此误差值的误差检测信号；有效占空比调制电路200可以是由多个mos管、电容等器件组成的复合电路。
54.可以理解的是，在开关电源以特定的工作频率工作时，若流经电感的电流产生波动，必然会对电感电流升至峰值、电感退磁的时间产生影响，也就是说，会导致导通时段、关断时段及死区时段的比值发生改变，使得电路的有效占空比发生改变，其中，所述有效占空比为：
55.deff＝(t
on
+t
dis
)/(t
on
+t
dis
+ts)，deff为有效占空比，t
on
为导通时段，t
dis
为关断时段，ts为死区时段。
56.由于dcm模式下流经电感的平均电流为：
57.i
pk
为流经电感的峰值电流，需要说明的是，在开关电源内部设置有峰值电流控制电路，在开关电源正常工作时，一旦检测到流经线圈的电流达到预设峰值，就会控制所述第一开关管q1关断，控制流经线圈的电流停止上升，因此，其流经线圈的电流峰值始终为定值，也即i
pk
为定值，进而流经电感的平均电流只与有效占空比deff有关，在有效占空比deff发生改变时，流经电感的平均电流i
average
也会发生改变。
58.根据上述dcm模式下流经电感的平均电流的计算公式，可以得到，在流经线圈的电流峰值i
pk
为定值的前提下，为了保证流经电感的平均电流i
average
不变，需要对第一开关管q1的有效占空比deff进行控制，使deff为定值，因此，本发明设置了有效占空比调制电路200，在流经电感的电流产生波动时，根据接收到的误差检测信号，输出对应的死区时长调节信号，经驱动电路控制开关管在本工作周期及之后的工作周期内的死区时间，从而通过调节所述死区时间，保持开关电源中开关管的有效占空比固定，使流经电感的电流值保持恒定，避免了电流发生波动导致电动力激增至一定程度时，电子成不规则运动，磁场也发生变化，引起噪音和emi干扰。
59.具体的，恒流电路在正常工作时，通过误差采样电路100对流经电感的平均电流进行采集，若因温度发生骤变或者开关器件反复开关，引起流经电感的电流波动，误差采样电路100检测到的平均电流也会发生改变，输出对应的误差检测信号至有效占空比调制电路200。所述有效占空比调制电路200根据所述误差检测信号确定所述平均电流与基准电源的误差，从而根据所述误差输出对应的死区时长调节信号来调节导通时段、关断时段及死区时段来保证有效占空比恒定不变。
60.平均电流偏大时，导通时段、关断时段及死区时段都增加，使得deff＝(t
on
+t
dis
)/(t
on
+t
dis
+ts)减小，调节使平均电流减小。平均电流偏小时，导通时段、关断时段及死区时段都减小，使得deff＝(t
on
+t
dis
)/(t
on
+t
dis
+ts)增加，调节使平均电流增加。
61.例如，有效占空比调制电路200在根据所述误差检测信号确定流经电感的平均电流偏大时，由于流经电感的峰值电流i
pk
恒定，所述有效占空比调制电路200输出表征死区时长延长的死区时长调节信号至驱动电路，以使驱动电路在驱动第一开关管q1工作时，第一开关管q1的有效占空比deff减小，从而减小输出电流。同理，在根据所述误差检测信号确定流经电感的平均电流偏小时，所述有效占空比调制电路200输出表征死区时长缩短的死区时长调节信号至驱动电路，以使驱动电路在驱动第一开关管q1工作时，第一开关管q1的有效占空比deff增大，从而增大输出电流。
62.本发明通过设置有效占空比调制电路200，在流经电感的电流产生波动时，可以根据接收到的误差检测信号，输出对应的死区时长调节信号，通过驱动电路控制开关管在本工作周期及之后的工作周期内的死区时间，实现负反馈自适应调整所述死区时段的长度，保持开关电源中开关管的有效占空比固定，使流经电感的电流值保持恒定，从而避免了电感因为工作不稳定而产生大量噪音和emi干扰，进而提高了开关电源中电感工作的稳定性，以及开关电源的工作性能和可靠性。
63.在一实施例中，所述开关管在工作时具有导通时段、关断时段及死区时段，所述误差采样电路100具体用于在所述第一开关管q1处于导通时段时，采集流经所述电感的电流对应的检测电压，在所述第一开关管q1处于关断时段时，采集所述电感泄流时对应的泄流电压，以及，在所述第一开关管q1处于死区时段时，采集所述电感退磁时对应的0电压，并根据接入的流经所述电感的电流、所述泄流电压及所述0电压检测流经所述电感的平均电流。
64.在本实施例中，由于在开关管正常工作时，流经电感的电流会随着开关管的导通逐渐上升，并随着开关管的停止而逐渐下降，产生如图8所示的电流波形，因此需要通过误差采样电路100对开关管的导通时段、关断时段及死区时段内流经电感的电流分别进行采集，获得流经所述电感的平均电流，来表征开关电源实际输出的电流。
65.在误差采样电路100工作时，无法直接采集到电流回路中的电流值，需要通过电流采样电阻等器件将电流值转换为对应的电压信号进行采集，因此对每一工作周期内电感电流对应的检测电压、泄流电压及0电压进行检测，并进行积分处理，根据每一工作周期内的电压积分，求得对应工作周期内的电压信号平均值，以表征流经所述电感的平均电流。
66.参照图1至图3，在一实施例中，所述误差采样电路100包括：
67.电流采样电阻，所述电流采样电阻串联于所述开关管的输出端与地之间，用于输出对应的采样电压；
68.开关组110，所述开关组110的第一输入端用于接入泄流电压，所述开关组110的第
二输入端与所述电流采样电阻连接，所述开关组110的第三输入端接地，所述开关组110用于根据接入的所述泄流电压、所述采样电压及所述0电压，输出对应的电流采样信号；
69.跨导放大器120，所述跨导放大器120的正相输入端与所述开关组110的输出端连接，所述跨导放大器120的负相输入端用于接入所述第一基准电压，用于将接收到的所述检测电压与所述第一基准电压进行比较，输出对应的误差电流；
70.积分器130，所述积分器130的输入端与所述跨导放大器120的输出端连接，所述积分器130的输出端与所述有效占空比调制电路200的输入端连接，用于对所述跨导放大器120输出的误差电流进行积分处理，并输出对应电压值的误差检测信号。
71.在本实施例中，所述开关组110可以由多个mos管、三极管等开关器件组成；所述跨导放大器120能够对接入的信号进行差分处理，输出对应的电流，也就是说，通过设置所述跨导放大器120，能够将采集到的检测电压与所述第一基准电压进行差分处理，输出对应的误差电流。
72.当第一开关管q1处于导通时段，电感与开关管所处的电流回路导通，电感电流线性上升，此时开关组110将跨导放大器120与电流采样电路接通，使跨导放大器120将电流采样电路输出的检测电压接收；当第一开关管q1处于关断时段，电感开始退磁时，电感电流线性下降，此时开关组110将跨导放大器120接入泄流电压；当第一开关管q1处于死区时段，电感退磁结束时，电感电流为0，此时开关组110将跨导放大器120的正相输入端接地，完成了对电感电流一个周期的采样。
73.跨导放大器120通过对采集到的检测电压、泄流电压及0电压进行信号处理，获得流经电感的平均电流对应的平均电压，将所述平均电压与第一基准电压进行比较，将两者的误差以误差电流的形式输出至积分器130中，从而将带有误差信息的误差电流进行积分，产生对应电压值的误差检测信号。
74.可选地，所述积分器130包括积分电阻r
ea
及积分电容c
ea
，输出的电流误差输入到积分电阻r
ea
和积分电容c
ea
，通过积分电阻r
ea
对误差电流进行限流后，通过积分电容c
ea
将带有误差信息的电流进行积分，在电容上极板上产生积分电压v
ea
作为误差检测信号输出。
75.可选地，所述开关管在工作时具有导通时段、关断时段及死区时段，所述开关组110包括第一开关s1、第二开关s2及第三开关s3；
76.所述第一开关s1的第一端用于接入泄流电压，所述第二开关s2的第一端与所述电流采样电阻电连接，所述第一开关s1的第二端、所述第二开关s2的第二端及所述第三开关s3的第一端分别与所述跨导放大器120的正相输入端连接，所述第三开关s3的第二端接地；
77.在所述第一开关管q1处于导通时段时，所述第一开关s1接通，所述第二开关s2及所述第三开关s3断开；在所述第一开关管q1处于关断时段时，所述第二开关s2接通，所述第一开关s1及所述第三开关s3断开；以及，在所述第一开关管q1处于死区时段时，所述第三开关s3接通，所述第二开关s2及所述第一开关s1断开。
78.在本实施例中，当第一开关管q1处于导通时段，电感与开关管所处的电流回路导通，电感电流线性上升，此时第一开关s1将跨导放大器120与电流采样电路接通，第二开关s2及第三开关s3断开，使跨导放大器120将电流采样电路输出的检测电压接收；当第一开关管q1处于关断时段，电感开始退磁时，电感电流线性下降，此时第二开关s2接通，第一开关s1及第三开关s3断开，使跨导放大器120接入泄流电压；当第一开关管q1处于死区时段，电
感退磁结束时，电感电流为0，此时第三开关s3导通，第一开关s1及将跨导放大器120的正相输入端接地，完成了对电感电流一个周期的采样。
79.需要说明的是，参照图8，恒流电路在应用于开关电源时，其电流采样电阻是接在开关管的输出端，也即，在所述第一开关管q1关断时，没有电流流经所述电流采样电阻，因此电流采样电阻无法在第一开关管q1处于关断时段及死区时段时，对流经所述电感的电流进行采集。
80.因此，参照图1及图6，在一实施例中，所述工作在dcm模式下的恒流电路还包括：
81.泄流电压产生电路300，所述泄流电压产生电路300的输入端用于与所述第一开关管q1电连接，所述泄流电压产生电路300的输出端与所述误差采样电路100的输入端连接，所述泄流电压产生电路300用于在所述第一开关管q1的导通时段内采集流经所述电感的电流，并对采集到的电流进行信号处理，以在所述第一开关管q1的关断时段内输出对应的泄流电压。
82.在本实施例中，所述泄流电压产生电路300在所述第一开关管q1导通时，采集流经所述电感的电流，以获得流经所述电感的平均电流，由于流经所述电感的电流在上升及下降时几乎对称，因此流经所述电感的电流在上升时的平均值与下降时的平均值相等，从而泄流电压产生电路300能够通过取所述第一开关管q1导通时段内的平均电流，作为所述第一开关管q1关断时段内的平均电流，并输出对应的电压信号作为泄流电压输出，以模拟所述第一开关管q1关断时段内输出的电流。
83.可选地，所述泄流电压产生电路300包括第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第二开关管q2、第一比较器op1及第一电容c1；
84.所述第一电阻r1的第一端用于接入直流电源，所述第一电阻r1的第二端与所述第二开关管q2的漏极连接，所述第二开关管q2的受控端与所述第一比较器op1的输出端连接，所述第二开关管q2的源极分别与所述第一比较器op1的反相输入端及所述第二电阻r2的第一端连接，所述第二电阻r2的第二端为所述泄流电压产生电路300的输出端，并与所述第三电阻r3的第一端连接；所述第一比较器op1的正相输入端用于接入电流采样电阻，并与所述第一电容c1的第一端连接；所述第一电容c1的第二端、所述第三电阻r3的第二端及所述第一比较器op1的衬底引脚分别接地。
85.在本实施例中，在所述第一开关管q1导通时，流经所述电感的电流对第一电容c1进行充电，在所述第一开关管q1的导通时段结束时，所述第一电容c1两端的电压值即表征此工作周期内对电流的积分，由于第二开关管q2的受控端与第一比较器op1的输出端连接，通过调节所述第一比较器op1输出的电压值，可以调节所述第二开关管q2的输出电压。所述第二开关管q2输出的电压通过具有两个相同电阻的电阻r2、r3进行分压，输出表征当前工作周期内平均电流的泄流电压。
86.因此，在流经电感的电流产生波动时，第一电容c1两端的电压值也会随之改变，进而调节第一比较器op1输出的电压值，以调节第二电阻r2与第三电阻r3输出的分压值，即泄流电压的电压值。
87.参照图1至图7，在一实施例中，所述有效占空比调制电路200包括：
88.信号转换电路210，其输入端与所述误差采样电路100的输出端连接，用于将接入的所述误差检测信号进行信号处理后，输出对应的第二误差电流；
89.退磁检测电路220，其输入端与所述第一开关管q1的受控端连接，用于在根据所述第一开关管q1的受控端电压检测到所述电感退磁结束时，输出对应的退磁检测信号zcomp；
90.死区时长调节电路230，其第一输入端与所述信号转换电路210电连接，其第二输入端与所述信号转换电路210的输出端连接，用于对接入的第二误差电流进行镜像处理，并根据所述第二误差电流进行放电，以及在接收到所述退磁检测信号zcomp时，将镜像处理后的第二误差电流重新进行储存；
91.第二比较器op2，其正相输入端与所述死区时间的输出端连接，其反相输入端用于接入第二基准电压，其输出端用于接入驱动模块，所述第二比较器op2还用于在检测到所述死区时长调节电路230的端电压达到第二基准电压时，控制所述驱动模块驱动所述第一开关管q1导通。
92.需要说明的是，在第一开关管q1处于关断状态时，电感上的电流开始降为零，即电感电流开始退磁。在退磁过程中，由于电感的自感性，当电感电流降至零点时，电感上的电压也将降至零点。因此，在电感上可以检测到一个退磁过程中的退磁检测信号zcomp，表示电感电流已经达到零点。
93.在本实施例中，所述退磁检测电路220可以通过检测流经所述电感的电流是否为0，也可以通过检测开关管的受控端的端电压，可选地，本实施例采用的退磁检测电路220示意图可用如图7实现，vm为设定的一个负电压，当第一开关管q1关断时段受控端降为0时，第一开关管q1的输入端电压向负电压跳变，由于寄生效应的存在使得受控端电压也会向负电压跳变，当受控端电压小于设定的vm时，产生退磁检测信号zcomp，确定电感此时退磁结束。
94.在恒流电路正常工作时，误差采样电路100输出的误差检测信号通过信号转换电路210进电压电流转换，输出为第二误差电流，第二误差电流iea的电流值与误差检测信号所表征的误差正相关，误差检测信号所表征的误差的大小会自动调整第二误差电流iea的大小。
95.死区时长调节电路230将接入的第二误差电流进行镜像处理，以1：m的比例将第二误差电流处理为放电电流，以及以1：n的比例将第二误差电流处理为充电电流，其中，m与n都是不为0的正数。在在死区时长调节电路230未接收到退磁检测信号zcomp时，说明此时第一开关管q1处于导通时段或者关断时段，此时死区时长调节电路230对储存的电能进行泄放，直至接收到退磁检测信号zcomp，说明此时第一开关管q1开始进入死区时段，并开始根据充电电流进行储能，直至死区时长调节电路230输出的电压值重新达到第二基准电压，第二比较器op2输出死区结束信号至驱动电路，控制开关管导通。
96.由于死区时长调节电路230只在第一开关管q1的导通时段与关断时段内对电能进行泄放，因此当第一开关管q1的关断时段结束，也即死区时长调节电路230接收到退磁检测信号zcomp时，死区时长调节电路230输出的电压为一个工作周期内输出电压的最低值，也即低谷电压，因此根据误差电流的电流值不同，死区时长调节电路230后的低谷电压也会不同，使得死区时长调节电路230再次以恒定的电流进行充电时，充至第二基准电压所需要的时间也会不同，从而使驱动电路能够根据死区时长调节电路230进行充电的时间，来对死区时长进行调节。
97.参照图1至图7，在一实施例中，所述死区时长调节电路230包括：
98.电流镜组231，所述电流镜组231与所述信号转换电路210的输出端电连接，用于将
所述第二误差电流进行镜像处理，输出对应的镜像电流
99.第二电容c2，所述第二电容c2与所述第二比较器op2的正相输入端连接，用于根据当前储存的电能输出对应的电压值；
100.充放电控制电路232，所述充放电控制电路232与电流镜组231电连接，并分别与所述电流镜组231、所述第二电容c2及退磁检测电路220连接，所述充放电控制电路232用于根据是否接收到退磁检测信号zcomp，对所述第二电容c2进行充电/放电。
101.在本实施例中，所述电流镜组231包括第一电流镜及第二电流镜，所述第一电流镜与所述电压-电流转换电路的输出端电连接，用于将所述第二误差电流进行镜像处理，输出对应的第一镜像电流；所述第二电流镜与所述第一电流镜电连接，所述第二电流镜用于将所述第一镜像电流进行镜像处理，输出对应的第二镜像电流。
102.所述充放电控制电路232包括第四开关s4及第五开关s5；
103.所述第四开关s4的第一端与电流镜组231电连接，所述第四开关s4的第二端分别与所述第五开关s5的第一端及所述第二比较器op2的正相输入端连接，所述第五开关s5的第二端与所述第二电流镜电连接。
104.具体地，所述第一电流镜为pmos电流镜，积分电压v
ea
通过信号转换电路210和pmos电流镜转换为i
ea
，误差的大小会自动调整第二误差电流i
ea
的大小。第五开关s5在第一开关管q1导通阶段和电感电流退磁结束时间内为1导通，第四开关s4从退磁检测信号zcomp到第一开关管q1再次导通时段内也就是死区时段ts内为1导通，具体的信号逻辑如图8所示。在t
on
阶段son等于1导通，其余时间为0，在t
dis
阶段s2等于1导通，其余时间为0，在ts阶段s3等于1导通，其余时间为0。
105.当s5导通时，第二比较器op2正端放电，若第二比较器op2基准为4v，可得：
106.4-v
x
＝(mi
ea
)*(ton+tdis)；
107.当s4导通时，第二比较器op2正端充电，当正端电压达到4v时，s4关断，可得：4-v
x
＝ni
ea
*ts；
108.即得到4-v
x
＝(mi
ea
)*(ton+tdis)＝ni
ea
*ts；
109.因为有效占空比deff＝(ton+tdis)/(ton+tdis+ts)，所以可得：
110.deff＝(ton+tdis)/(ton+tdis+ts)＝ni
ea
/(ni
ea
+mi
ea
)＝n/(n+m)；
111.因为dcm工作模式下，平衡状态下，当输出平均电流恒定时，v
pk
和i
ea
恒定，电路电流稳定。若输出电流偏大时，v
pk
恒定，v
ea
增大，通过电压电流转换电路和pmos电流镜转换后的电流i
ea
增大，i
ea
增大会使有效占空比deff减小，从而减小输出电流。同理，输出电流偏小时，v
pk
恒定，v
ea
减小，通过电压电流转换电路和pmos电流镜转换后的电流i
ea
减小，i
ea
减小会使有效占空比deff增大，从而增大输出电流。
112.本发明还提出一种开关电源，所述开关电源包括buck电路及上述的工作在dcm模式下的恒流电路；
113.所述buck电路的输入端用于接入交流电，所述buck电路与所述工作在dcm模式下的恒流电路电连接，所述工作在dcm模式下的恒流电路用于采集所述buck电路的输出电流，并输出对应的死区时长调节信号，以调节所述buck电路的输出电流保持在预设电流值；该
工作在dcm模式下的恒流电路的具体结构参照上述实施例，由于本开关电源采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
114.本发明还提出一种照明设备，包括上述的开关电源及发光组件，所述开关电源用于接入交流电，所述发光组件与所述开关电源电连接；该开关电源的具体结构参照上述实施例，由于本照明设备采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
115.以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种工作在dcm模式下的恒流电路，应用于开关电源，其特征在于，所述开关电源包括电感、第一开关管及驱动模块，所述电感、第一开关管依次串联设置于直流电源与地之间，所述驱动模块与所述第一开关管的受控端连接，所述工作在dcm模式下的恒流电路包括：误差采样电路，其第一输入端与所述开关管的输出端连接，其第二输入端用于接入基准电源，用于采集流经所述电感的平均电流，并根据所述平均电流与所述基准电源之间的偏差，输出对应的误差检测信号；有效占空比调制电路，其第一采样端与所述误差采样电路的输出端连接，其第二采样端用于与所述第一开关管电连接，其输出端用于接入所述驱动模块，所述有效占空比调制电路还用于在根据检测到的所述第一开关管的工作参数，确定所述第一开关管进入死区时段时，根据接收到的所述误差检测信号控制所述驱动模块调节所述第一开关管的死区时长，以使流经所述电感的平均电流保持在预设电流值。2.如权利要求1所述的工作在dcm模式下的恒流电路，其特征在于，所述第一开关管在工作时具有导通时段、关断时段及死区时段，所述误差采样电路具体用于在所述第一开关管处于导通时段时，采集流经所述电感的电流对应的检测电压，在所述第一开关管处于关断时段时，采集所述电感泄流时对应的泄流电压，以及，在所述第一开关管处于死区时段时，采集所述电感退磁时对应的0电压，并根据接入的流经所述电感的电流、所述泄流电压及所述0电压检测流经所述电感的平均电流。3.如权利要求1所述的工作在dcm模式下的恒流电路，其特征在于，所述误差采样电路包括：电流采样电阻，所述电流采样电阻串联于所述开关管的输出端与地之间，用于输出对应的采样电压；开关组，所述开关组的第一输入端用于接入泄流电压，所述开关组的第二输入端与所述电流采样电阻连接，所述开关组的第三输入端接地，所述开关组用于根据接入的所述泄流电压、所述采样电压及所述0电压，输出对应的电流采样信号；跨导放大器，所述跨导放大器的正相输入端与所述开关组的输出端连接，所述跨导放大器的负相输入端用于接入所述第一基准电压，用于将接收到的所述检测电压与所述第一基准电压进行比较，输出对应的误差电流；积分器，所述积分器的输入端与所述跨导放大器的输出端连接，所述积分器的输出端与所述有效占空比调制电路的输入端连接，用于对所述跨导放大器输出的误差电流进行积分处理，并输出对应电压值的误差检测信号。4.如权利要求3所述的工作在dcm模式下的恒流电路，其特征在于，所述第一开关管在工作时具有导通时段、关断时段及死区时段，所述开关组包括第一开关、第二开关及第三开关；所述第一开关的第一端用于接入泄流电压，所述第二开关的第一端与所述电流采样电阻电连接，所述第一开关的第二端、所述第二开关的第二端及所述第三开关的第一端分别与所述跨导放大器的正相输入端连接，所述第三开关的第二端接地；在所述第一开关管处于导通时段时，所述第一开关接通，所述第二开关及所述第三开关闭合；在所述第一开关管处于关断时段时，所述第二开关接通，所述第一开关及所述第三
开关闭合；以及，在所述第一开关管处于死区时段时，所述第三开关接通，所述第二开关及所述第一开关闭合。5.如权利要求3所述的工作在dcm模式下的恒流电路，其特征在于，所述工作在dcm模式下的恒流电路包括：泄流电压产生电路，所述泄流电压产生电路的输入端用于与所述第一开关管电连接，所述泄流电压产生电路的输出端与所述采样电路的输入端连接，所述泄流电压产生电路用于在所述第一开关管的导通时段内采集流经所述电感的电流，并对采集到的电流进行信号处理，以在所述第一开关管的关断时段内输出对应的泄流电压。6.如权利要求4所述的工作在dcm模式下的恒流电路，其特征在于，所述泄流电压产生电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第二开关管、第一比较器及第一电容；所述第一电阻的第一端用于接入直流电源，所述第一电阻的第二端与所述第二开关管的漏极连接，所述第二开关管的受控端与所述第一比较器的输出端连接，所述第二开关管的源极分别与所述第一比较器的反相输入端及所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端为所述泄流电压产生电路的输出端，并与所述第三电阻的第一端连接；所述第一比较器的正相输入端用于接入电流采样电阻，并与所述第一电容的第一端连接；所述第一电容的第二端、所述第三电阻的第二端及所述第一比较器的衬底引脚分别接地。7.如权利要求1所述的工作在dcm模式下的恒流电路，其特征在于，所述有效占空比调制电路包括：信号转换电路，其输入端与所述误差采样电路的输出端连接，用于将接入的所述误差检测信号进行信号处理后，输出对应的第二误差电流；退磁检测电路，其输入端与所述第一开关管的受控端连接，用于在根据所述第一开关管的受控端电压检测到所述电感退磁结束时，输出对应的退磁检测信号；死区时长调节电路，其第一输入端与所述信号转换电路电连接，其第二输入端与所述信号转换电路的输出端连接，用于对接入的第二误差电流进行镜像处理，并根据所述第二误差电流进行放电，以及在接收到所述退磁检测信号时，将镜像处理后的第二误差电流重新进行储存；第二比较器，其正相输入端与所述死区时间的输出端连接，其反相输入端用于接入第二基准电压，其输出端用于接入驱动模块，所述第二比较器还用于在检测到所述死区时长调节电路的端电压达到第二基准电压时，控制所述驱动模块驱动所述第一开关管导通。8.如权利要求7所述的工作在dcm模式下的恒流电路，其特征在于，所述死区时长调节电路包括：电流镜组，所述电流镜组与所述信号转换电路的输出端电连接，用于将所述第二误差电流进行镜像处理，输出对应的镜像电流；第二电容，所述第二电容与所述第二比较器的正相输入端连接，用于根据当前储存的电能输出对应的电压值；充放电控制电路，所述充放电控制电路用于接入恒流电源，并分别与所述电流镜组、所述第二电容及退磁检测电路连接，所述充放电控制电路用于根据是否接收到退磁检测信号，对所述第二电容进行充电/放电。9.一种开关电源，其特征在于，所述开关电源包括buck电路及如权利要求1-8所述的工
作在dcm模式下的恒流电路；所述buck电路的输入端用于接入交流电，所述buck电路与所述工作在dcm模式下的恒流电路电连接，所述工作在dcm模式下的恒流电路用于采集所述buck电路的输出电流，并输出对应的死区时长调节信号，以使所述buck电路的输出电流保持在预设电流值。10.一种照明设备，其特征在于，包括如权利要求9所述的开关电源及发光组件，所述开关电源用于接入交流电，所述发光组件与所述开关电源电连接。

技术总结
本发明公开一种工作在DCM模式下的恒流电路、开关电源和照明设备，其中，所述工作在DCM模式下的恒流电路包括：误差采样电路，其第一输入端与所述开关管的输出端连接，其第二输入端用于接入基准电源，用于采集流经所述电感的平均电流，并根据所述平均电流与所述基准电源之间的偏差，输出对应的误差检测信号；有效占空比调制电路，其第一采样端与所述误差采样电路的输出端连接，其第二采样端用于与所述第一开关管电连接，其输出端用于接入所述驱动模块；本发明技术方案提高开关电源中电感工作的稳定性，进而提高开关电源的工作性能和可靠性。性。性。


技术研发人员：黄宇 朱小安 邵宇 梁育
受保护的技术使用者：深圳砺芯半导体有限责任公司
技术研发日：2023.06.01
技术公布日：2023/9/12