本發(fā)明涉及LED照明電源，尤其是涉及一種用于LED照明電源管理的驅(qū)動芯片與驅(qū)動電路。

背景技術(shù)：

目前，LED照明應(yīng)用十分廣泛，但其電源驅(qū)動電路并不理想，存在功率因素較低(PFC較低)、功耗較大、恒流穩(wěn)壓精度較低等問題，影響了LED照明的可靠性和壽命，其主要原因是驅(qū)動芯片設(shè)計不理想導(dǎo)致的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種具有高PFC、低功耗、高精度恒流穩(wěn)壓，并具有過溫、過壓、欠壓、短路和開路保護多種安全保護措施、同時兼具有無極調(diào)光控制等特點，尤其適用于智慧管廊特定的工作環(huán)境下的LED照明電源管理的驅(qū)動芯片與驅(qū)動電路。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種用于LED照明電源管理的驅(qū)動芯片，所述驅(qū)動芯片內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)包括電源輸入模塊、基準(zhǔn)參考源、輸出電壓檢測模塊、逐周期限流保護模塊、峰值保持模塊、恒流控制模塊、邏輯控制器、電源驅(qū)動器、鎖存器、鋸齒波發(fā)生器、第一比較器、第二比較器和過溫保護單元；

所述電源輸入模塊包括VCC欠壓保護單元和VCC過壓保護單元；VCC欠壓保護單元一端與電源電壓連接，VCC欠壓保護單元另一端與基準(zhǔn)參考源連接，比較后輸出端與邏輯控制器連接，VCC過壓保護單元一端與電源電壓連接，VCC過壓保護單元另一端與邏輯控制器連接；

所述輸出電壓檢測模塊包括輸出過壓保護單元和輸出鉗位及過零檢測單元；輸出過壓保護單元與邏輯控制器連接，輸出鉗位及過零檢測單元與恒流控制模塊連接；

所述峰值保持模塊與恒流控制模塊連接，恒流控制模塊輸出端與第一比較器輸入負(fù)端連接，鋸齒波發(fā)生器一端與鎖存器置位端連接，鋸齒波發(fā)生器另一端與第一比較器輸入正端連接，第一比較器正負(fù)端比較的結(jié)果輸出給鎖存器復(fù)位端，鎖存器輸出端與邏輯控制器連接；

所述逐周期限流保護模塊與邏輯控制器連接；

所述第二比較器與邏輯控制器連接；

所述過溫保護單元與邏輯控制器連接。

一種LED照明電源驅(qū)動電路，包括上述驅(qū)動芯片，保險絲F1，保護二極管D3、D4和D6，整流橋,變壓器T1，限流電阻R1、R2、R3、R4、R5和R6，分壓電阻R7和R8，電流檢測電阻Rcs，限伏電阻Rrt,濾波電容C1、C2、C3、C5、C7和C9；

電源通過串聯(lián)保險絲F1與整流橋連接，整流橋后并聯(lián)旁路電容C1且接地，通過限流串聯(lián)電阻R3和R6給驅(qū)動芯片供電，并直接與變壓器T1的第1腳連接，在變壓器T1的第1、2腳并聯(lián)保護電路，保護電路由并聯(lián)電路R1與C2和二極管D4串聯(lián)組成，驅(qū)動芯片電源輸入端并聯(lián)濾波電容C7，并串聯(lián)R4和反接二極管D6到變壓器T1的第3腳，驅(qū)動芯片內(nèi)部比較器2輸入端連接驅(qū)動芯片的電源電壓，驅(qū)動芯片內(nèi)部比較器1CtrL端串聯(lián)旁路電容C5到地，驅(qū)動芯片內(nèi)部鋸齒波發(fā)生器串聯(lián)限伏電阻Rrt到地，驅(qū)動芯片內(nèi)部逐周期限流保護模塊和峰值保持模塊CS腳接外部電流檢測電阻Rcs到地，驅(qū)動芯片內(nèi)部輸出檢測模塊AUX并聯(lián)濾波電容C9,接分壓電阻R7與R8的連接端，驅(qū)動芯片內(nèi)部驅(qū)動電源輸出端與Mos管Q1柵極連接，MOS管Q1源極與變壓器T1的第2腳連接，MOS管Q1漏極通過分壓電阻R7和R8串聯(lián)與地連接，變壓器T1第4腳與地連接，變壓器T1第3腳串聯(lián)電阻R7和R8到地，變壓器T1輸出端串聯(lián)保護二極管D3且并聯(lián)濾波電容C3和限流電阻R5給LED燈供電。

與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明利用先進的集成電路設(shè)計技術(shù)和電源高PFC節(jié)能技術(shù)，設(shè)計出包括滿足智慧管廊特定的工作環(huán)境下的LED半導(dǎo)體照明產(chǎn)品用的高效率、高PFC的LED核心驅(qū)動芯片與驅(qū)動電源電路。提供了一種高可靠性、長壽命、電磁兼容性能好、環(huán)保節(jié)能、低成本的LED照明電源解決方案，高PFC的大功率LED照明專用IC產(chǎn)品和電源驅(qū)動器，可滿足國內(nèi)燈具對驅(qū)動電源節(jié)能、高性能、高可靠性及低成本的需求，同時滿足在智慧管廊智能照明燈具產(chǎn)品對驅(qū)動電源的需求，能打破歐、美、日半導(dǎo)體芯片公司在LED半導(dǎo)體照明領(lǐng)域的壟斷地位。本發(fā)明具有高PFC、高精度恒流穩(wěn)壓、低功耗，并具有過溫、過壓、欠壓、短路和開路保護多種安全保護措施、同時兼具有無極調(diào)光控制，外圍應(yīng)用電路簡單，低成本等突出優(yōu)點。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述驅(qū)動芯片內(nèi)部模塊結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明所述驅(qū)動電路實施例的電路原理示意圖。

具體實施方式

參見圖1，一種用于LED照明電源管理的驅(qū)動芯片，其內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)包括電源輸入模塊、基準(zhǔn)參考源、輸出電壓檢測模塊、逐周期限流保護模塊、峰值保持模塊、恒流控制模塊、邏輯控制器、電源驅(qū)動器、鎖存器、鋸齒波發(fā)生器、第一比較器、第二比較器和過溫保護單元。

所述電源輸入模塊包括VCC欠壓保護單元和VCC過壓保護單元；VCC欠壓保護單元一端與電源電壓連接，另一端與基準(zhǔn)參考源連接，比較后輸出端與邏輯控制器連接，VCC過壓保護單元一端與電源電壓連接，另一端與邏輯控制器連接。

所述輸出電壓檢測模塊包括輸出過壓保護單元和輸出鉗位及過零檢測單元；輸出過壓保護單元與邏輯控制器連接，輸出鉗位及過零檢測單元與恒流控制模塊連接。

所述峰值保持模塊與恒流控制模塊連接，恒流控制模塊輸出端與第一比較器輸入負(fù)端連接，鋸齒波發(fā)生器一端與鎖存器置位端連接，鋸齒波發(fā)生器另一端與第一比較器輸入正端連接，第一比較器正負(fù)端比較的結(jié)果輸出給鎖存器復(fù)位端，鎖存器輸出端與邏輯控制器連接。

所述逐周期限流保護模塊與邏輯控制器連接。

所述第二比較器與邏輯控制器連接。

所述過溫保護單元與邏輯控制器連接。

本驅(qū)動芯片實施例工作原理如下：

1、電源電壓給芯片供電，并在驅(qū)動芯片內(nèi)部分壓后與內(nèi)部基準(zhǔn)電壓比較，當(dāng)電壓低于基準(zhǔn)電壓時，通過邏輯電路關(guān)斷驅(qū)動輸出。起到輸入低壓保護的作用。當(dāng)電壓高于基準(zhǔn)設(shè)定范圍值時，通過邏輯電路關(guān)斷驅(qū)動輸出。起到輸入過壓保護的作用。

2、驅(qū)動芯片AUX腳通過對線圈分壓電阻端的電流進行采樣，將采樣數(shù)據(jù)送給恒流控制端，與參考電壓比較，利用比較結(jié)果和鋸齒波信號發(fā)生器產(chǎn)生的信號來判斷是否關(guān)斷MOS管。當(dāng)采樣值高于參考值時，鋸齒波信號發(fā)生器產(chǎn)生持續(xù)的信號，內(nèi)部邏輯電路控制MOS管持續(xù)導(dǎo)通，若判斷低于參考電壓，則鋸齒波信號發(fā)生器輸出信號中斷，內(nèi)部邏輯電路控制MOS管關(guān)斷。起到輸出過壓保護和輸出恒流的作用。

4、驅(qū)動芯片內(nèi)置高精度溫度傳感器，當(dāng)溫度高于設(shè)定溫度時，自動關(guān)斷MOS管，到過溫保護的作用。

5、驅(qū)動芯片CS腳為限流保護端，當(dāng)CS檢測R9腳輸入電壓過高時，則通過內(nèi)部邏輯電路控制MOS管關(guān)斷。起到限流保護的作用。

6、EN腳為驅(qū)動芯片使能腳，當(dāng)使能腳電壓高于3V時，導(dǎo)通MOS管，相反關(guān)斷MOS管。

參見圖2，一種用于LED照明電源管理的驅(qū)動電路，包括上述驅(qū)動芯片(標(biāo)記型號為VS9931)，保險絲F1，保護二極管D3、D4、D6，整流橋,變壓器T1，限流電阻R1、R2、R3、R4、R5和R6，分壓電阻R7和R8，電流檢測電阻Rcs，限伏電阻Rrt,濾波電容C1、C2、C3、C5、C7和C9。

電源通過串聯(lián)保險絲F1與整流橋連接，整流橋后并聯(lián)旁路電容C1，通過限流串聯(lián)電阻R3和R6給驅(qū)動芯片供電，并直接與T1變壓器1腳連接，在T1變壓器的1、2腳并聯(lián)保護電路，保護電路由R1C2并聯(lián)電路和二極管D4串聯(lián)組成，驅(qū)動芯片電源輸入端并聯(lián)濾波電容C7，并串聯(lián)R4和反接二極管D6到變壓器T13腳，驅(qū)動芯片內(nèi)部第二比較器輸入端連接驅(qū)動芯片的電源電壓，驅(qū)動芯片內(nèi)部第一比較器CtrL端串聯(lián)旁路電容C5到地，驅(qū)動芯片內(nèi)部鋸齒波發(fā)生器串聯(lián)電阻Rrt到地，驅(qū)動芯片內(nèi)部逐周期限流保護模塊和峰值保持模塊CS腳接外部電流檢測電阻Rcs到地，驅(qū)動芯片內(nèi)部輸出檢測模塊AUX并聯(lián)濾波電容C9,接分壓電阻R7R8連接端，驅(qū)動芯片內(nèi)部驅(qū)動電源輸出端與Mos管Q1柵極連接，MOS管Q1源極與變壓器T1第二腳連接，MOS管Q1漏極通過分壓電阻R7和R8串聯(lián)與地連接。T1變壓器4腳與地連接，3腳串聯(lián)電阻R7和R8到地，T1變壓器輸出串聯(lián)保護二極管D3給LED燈供電，輸出并聯(lián)濾波電容C3和限流電阻R5。

本驅(qū)動電路實施例工作原理如下：

1)Mos管(功率管)Q1導(dǎo)通：電源通過變壓器T1主邊(1 2)及功率管Q1和電流檢測電阻Rcs，使得變壓器T1儲能，直至達(dá)到芯片內(nèi)部控制時間ton，此時變壓器T1主邊峰值電流假定為Ipp，功率管Q1關(guān)斷；

2)Mos管(功率管)Q1關(guān)斷：由于變壓器T1主邊沒有放電通路，故變壓器T1電流通過副邊(5 6)流經(jīng)續(xù)流二極管D3對負(fù)載LED及電容C3充電，變壓器T1能量釋放完后，等待下一個導(dǎo)通周期的來臨；

3)首先假設(shè)變壓器T1能量傳輸沒有損失，則在功率管Q1導(dǎo)通期間得到的峰值電流Ipp，在功率管Q1關(guān)斷期間能量傳輸至負(fù)載，如果變壓器T1的主邊與副邊的匝數(shù)比為n：1，則在穩(wěn)定情況下，最終可得到輸出負(fù)載LED平均電流為續(xù)流二極管平均電流，于是可以得到輸出負(fù)載LED平均電流為

Iled＝1/2*n*Ipp*tdis/T

其中tdis為電感去磁時間，T為周期；

4)而峰值電流Ipp流過電流檢測電阻Rcs，得到電壓Vcs輸入到芯片CS腳位，通過取樣電路得到Vcs的峰值電壓Vcspp，通過輔助繞組分壓輸入信號Vaux得到去磁時間tdis，而周期T為芯片內(nèi)工作頻率對應(yīng)的周期，芯片內(nèi)部通過控制Vcspp*tdis/T的值與基準(zhǔn)參考電壓0.2v比較輸入到誤差放大器，其輸出Vea來控制導(dǎo)通時間ton，可以得到一個電流控制環(huán)路；

最終可以得到輸出負(fù)載LED電流為：

Iled＝1/2*n*200mV/Rcs

其中Rcs為典型應(yīng)用中的電流檢測電阻；

經(jīng)檢測，上述實施例具有如下優(yōu)點：

1.寬輸入電壓范圍寬：80V-300V

2.電流恒流精度高：±3％；恒流輸出電流：20mA-1000mA；

3.轉(zhuǎn)換效率高：優(yōu)于85％；

4.高PFC：0.92；

5.接受PWM無極調(diào)光；

6.工作溫度：-40℃—+85℃；具有過溫、過壓、欠壓、短路和開路等安全保護功能；

7.芯片方案的驅(qū)動支持CE、UL認(rèn)證。

由上述實施例可見，本發(fā)明是基于原邊反饋技術(shù)的單級高功率因數(shù)AC/DC LED驅(qū)動芯片。只需要極少的外圍元件就可以精確控制LED電流，而無需光耦及次級反饋電路；電感工作在定頻斷續(xù)模式；芯片內(nèi)部集成了完備的保護功能，包括限流保護，輸出電壓保護，輸出短路保護和過溫保護。

產(chǎn)品外圍應(yīng)用電路簡單，高可靠性、長壽命、電磁兼容性能好、環(huán)保節(jié)能，低成本的特點，可彌補我國在低功耗高PFC多性能電源管理芯片的空白。