一種高精準(zhǔn)過壓保護(hù)電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體地說是一種應(yīng)用在LED驅(qū)動芯片中的高精準(zhǔn)過壓保護(hù)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有LED驅(qū)動芯片中的過壓保護(hù)電路是通過比較芯片工作中外部電感消磁時(shí)間與芯片內(nèi)部設(shè)定的過壓保護(hù)時(shí)間來實(shí)現(xiàn)的，在當(dāng)電感消磁時(shí)間小于設(shè)定的過壓保護(hù)時(shí)間時(shí)過壓保護(hù)電路進(jìn)行過壓保護(hù)，可以說過壓保護(hù)電路的作用就是產(chǎn)生固定的過壓保護(hù)參考時(shí)間，以給芯片系統(tǒng)邏輯控制部分進(jìn)行過壓判斷。
[0003]傳統(tǒng)LED驅(qū)動芯片中的過壓保護(hù)電路的結(jié)構(gòu)框圖如附圖1所示，其電路原理圖如附圖2所示。由圖1和2可知，現(xiàn)有過壓保護(hù)電路包括基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路和過壓判決時(shí)間產(chǎn)生電路，電路結(jié)構(gòu)比較簡單，但是由于電路輸出的過壓保護(hù)參考時(shí)間存在較大的誤差，導(dǎo)致在部分LED驅(qū)動芯片應(yīng)用中出現(xiàn)過壓保護(hù)功能失效進(jìn)而影響LED系統(tǒng)的正常工作。通過分析實(shí)驗(yàn)得知誤差主要來自以下3個(gè)方面:其一，基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路中電阻R2阻值的離散性導(dǎo)致產(chǎn)生的基準(zhǔn)電流存在偏差；其二，基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路中電阻R2的溫度特性導(dǎo)致該電路產(chǎn)生的基準(zhǔn)電流隨LED驅(qū)動芯片的工作溫度變化所帶來的偏差；其三，基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路中使用的輸出反相器(0ΡΑ)因工藝波動導(dǎo)致其判決門限發(fā)生變化，由此帶來的電容充電至過壓判決時(shí)間產(chǎn)生電路的輸出信號OUT翻轉(zhuǎn)時(shí)間變化，即過壓保護(hù)參考時(shí)間的偏差。因此，迫切的需要一種高精準(zhǔn)的過壓保護(hù)電路來消除誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明正是針對現(xiàn)有過壓保護(hù)電路中存在的技術(shù)問題，提供一種改進(jìn)的高精準(zhǔn)過壓保護(hù)電路，通過對現(xiàn)有過壓保護(hù)電路進(jìn)行結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，大大提高了過壓保護(hù)的精準(zhǔn)度，并實(shí)現(xiàn)了自動檢測LED驅(qū)動芯片外過壓保護(hù)調(diào)節(jié)電阻，進(jìn)行內(nèi)外過壓保護(hù)設(shè)定的自動切換。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為，一種高精準(zhǔn)過壓保護(hù)電路，包括高精度基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路、高精度過壓判決時(shí)間產(chǎn)生電路和過壓保護(hù)電阻調(diào)節(jié)自動控制電路，基準(zhǔn)電壓分別連接所述高精度基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路和高精度過壓判決時(shí)間產(chǎn)生電路的正輸入端，在高精度基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路中設(shè)有零溫漂電阻，高精度基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路通過電流鏡像單元輸出兩路鏡像高精度基準(zhǔn)電流，其中一路鏡像高精度基準(zhǔn)電流II接高精度過壓判決時(shí)間產(chǎn)生電路的輸入端，另一路鏡像高精度基準(zhǔn)電流12接過壓保護(hù)電阻調(diào)節(jié)自動控制電路的輸入端，所述高精度基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路還通過內(nèi)部調(diào)節(jié)電阻控制端與過壓保護(hù)電阻調(diào)節(jié)自動控制電路相連，過壓保護(hù)電阻調(diào)節(jié)自動控制電路上設(shè)有內(nèi)外部調(diào)節(jié)電阻切換控制單元，基準(zhǔn)時(shí)鐘信號連接高精度過壓判決時(shí)間產(chǎn)生電路的輸入端，高精度過壓判決時(shí)間產(chǎn)生電路的輸出即為過壓保護(hù)輸出端。
[0006]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述高精度基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路中還包括電流源、多級運(yùn)算放大器和基準(zhǔn)電壓鏡像單元，所述電流源的輸入端接電源，輸出端接多級運(yùn)算放大器的輸入端，基準(zhǔn)電壓鏡像單元接多級運(yùn)算放大器的正輸入端，基準(zhǔn)電壓接基準(zhǔn)電壓鏡像單元的輸入端，零溫漂電阻接基準(zhǔn)電壓鏡像單元的輸出端，零溫漂電阻連接電流鏡像單元的輸入端，電流鏡像單元的輸入端與多級運(yùn)算放大器的輸出端相連，內(nèi)部調(diào)節(jié)電阻控制端通過N型場效應(yīng)晶體管連接在零溫漂電阻上。
[0007]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述過壓保護(hù)電阻調(diào)節(jié)自動控制電路上設(shè)有外部調(diào)節(jié)電阻檢測端、上電復(fù)位端、充電電容、參考電流源、反相器、D觸發(fā)器和內(nèi)外部調(diào)節(jié)電阻切換控制端ctrll與ctrl2，外部調(diào)節(jié)電阻檢測端連接在共柵極連接的P型場效應(yīng)晶體管和N型場效應(yīng)晶體管的柵極上，P型場效應(yīng)晶體管的源極為鏡像高精度基準(zhǔn)電流12的輸入端，N型場效應(yīng)晶體管的源極接地，P型場效應(yīng)晶體管和N型場效應(yīng)晶體管的漏極共聯(lián)后依次連接充電電容、參考電流源和反相器的輸入端，反相器的輸出端連接D觸發(fā)器的輸入端，P型場效應(yīng)晶體管和N型場效應(yīng)晶體管的共柵極連接D觸發(fā)器的時(shí)鐘脈沖端，上電復(fù)位端依次通過第一非門和第一與非門連接D觸發(fā)器的復(fù)位端；內(nèi)外部調(diào)節(jié)電阻切換控制端ctrll與ctrl2連接內(nèi)外部調(diào)節(jié)電阻切換控制單元的輸入端，D觸發(fā)器的反向輸出端連接內(nèi)外部調(diào)節(jié)電阻切換控制單元的輸入端，內(nèi)外部調(diào)節(jié)電阻切換控制單元的一個(gè)輸出端連接第一與非門的輸入端，內(nèi)外部調(diào)節(jié)電阻切換控制單元的剩余輸出端連接內(nèi)部調(diào)節(jié)電阻控制端。
[0008]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述高精度過壓判決時(shí)間產(chǎn)生電路上設(shè)有帶參考電壓輸入的遲滯比較器、充電電容、電容充電電路和電流源鏡像電路，基準(zhǔn)時(shí)鐘信號連接電容充電電路的輸入端，鏡像高精度基準(zhǔn)電流II連接電容充電電路的輸入端，充電電容連接電容充電電路的輸出端，充電電容還連接遲滯比較器的輸入端，基準(zhǔn)電壓連接遲滯比較器的參考電壓輸入端，電流源鏡像電路連接遲滯比較器的電壓輸入和參考電壓輸入之間，遲滯比較器的輸出端為過壓保護(hù)輸出端。
[0009]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述零溫漂電阻是通過正溫系數(shù)電阻和負(fù)溫系數(shù)電阻按比例串聯(lián)所形成的等效電阻，該等效電阻的溫度系數(shù)為零，且其阻值不隨LED驅(qū)動芯片工作溫度的變化而變化，克服了傳統(tǒng)電路中所存在的電阻溫度特性影響基準(zhǔn)電流的缺陷。
[0010]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述多級運(yùn)算放大器是采用若干個(gè)N型場效應(yīng)晶體管和若干個(gè)P型場效應(yīng)晶體管以共源共柵結(jié)構(gòu)(casecode結(jié)構(gòu))搭建而成，不僅輸出阻抗大，減小了溝道電流調(diào)制效應(yīng)，而且也大大提尚了電流鏡像的精度，進(jìn)而提尚了尚精度基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路所產(chǎn)生的基準(zhǔn)電流的精度。所述基準(zhǔn)電壓鏡像單元是兩個(gè)P型場效應(yīng)晶體管采用共源極接法的方式連接組成，基準(zhǔn)電壓連接在一個(gè)P型場效應(yīng)晶體管的柵極，零溫漂電阻連接在另一個(gè)P型場效應(yīng)晶體管的柵極，進(jìn)而使得零溫漂電阻的端電壓Vr等于基準(zhǔn)電壓。所述電流鏡像單元是三個(gè)P型場效應(yīng)晶體管采用共源共柵接法的方式連接組成，零溫漂電阻連接在一個(gè)P型場效應(yīng)晶體管的漏極，一路鏡像高精度基準(zhǔn)電流產(chǎn)生于另一個(gè)P型場效應(yīng)晶體管的漏極，另一路鏡像高精度基準(zhǔn)電流產(chǎn)生于剩下一個(gè)P型場效應(yīng)晶體管的漏極，零溫漂電阻上的被鏡像電流與兩路鏡像高精度基準(zhǔn)電流相等。
[0011]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述內(nèi)外部調(diào)節(jié)電阻切換控制單元包括第二非門、第三非門、第二與非門、第三與非門、第四與非門和第五與非門，所述第一與非門和第二與非門為二輸入與非門，第三、四、五與非門為三輸入與非門；所述內(nèi)外部調(diào)節(jié)電阻切換控制端ctrll與ctrl2連接第二與非門的輸入端，所述內(nèi)外部調(diào)節(jié)電阻切換控制端ctrll連接第三與非門的輸入端，所述內(nèi)外部調(diào)節(jié)電阻切換控制端ctrl2通過第二非門連接第三與非門和第四與非門的輸入端，所述內(nèi)外部調(diào)節(jié)電阻切換控制端ctrll通過第三非門連接第四與非門和第五與非門的輸入端，D觸發(fā)器的反向輸出端連接所述第三與非門、第四與非門和第五與非門的輸入端，所述第三與非門、第四與非門和第五與非門的輸出端連接內(nèi)部調(diào)節(jié)電阻控制端。
[0012]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述遲滯比較器是采用若干個(gè)N型場效應(yīng)晶體管和若干個(gè)P型場效應(yīng)晶體管搭建而成。
[0013]本高精準(zhǔn)過壓保護(hù)電路通過內(nèi)部調(diào)節(jié)電阻控制端選擇零溫漂電阻中調(diào)節(jié)電阻串聯(lián)個(gè)數(shù)，使得高精度基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路產(chǎn)生高精度基準(zhǔn)電流(即鏡像高精度基準(zhǔn)電流)，并將高精度基準(zhǔn)電流給高精度過壓判決時(shí)間產(chǎn)生電路中的充電電容充電，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的充電時(shí)間，該充電時(shí)間即為電路的過壓判決時(shí)間。同時(shí)，通過過壓保護(hù)電阻調(diào)節(jié)自動控制電路上電檢測外部是否有外部調(diào)節(jié)電阻，并且對內(nèi)外部調(diào)節(jié)電阻進(jìn)行自動選擇，在當(dāng)存在外部調(diào)節(jié)電阻時(shí)，則將內(nèi)部設(shè)定的零溫漂電阻自動切換到外部調(diào)節(jié)電阻上。此外，還可以通過過壓保護(hù)電阻調(diào)節(jié)自動控制電路中的內(nèi)部調(diào)節(jié)電阻控制端關(guān)閉過壓保護(hù)功能，實(shí)現(xiàn)在大電壓下的應(yīng)用。
[0014]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下，1)通過引入零溫漂電阻和具有casecode結(jié)構(gòu)的運(yùn)算放大器來保證高精度基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路輸出高精度的基準(zhǔn)電流，從而提高了過壓保護(hù)的判決時(shí)間的精度，并提高了過壓保護(hù)的一致性；2)通過在電路中引入過壓保護(hù)電阻調(diào)節(jié)自動控制電路實(shí)現(xiàn)了自動檢測LED