本實用新型涉及LED恒流驅動領域，特別是涉及一種LED兩端恒流驅動芯片。

背景技術：

LED是一種能發(fā)光的半導體電子元件，這種電子元件早期只能發(fā)出低光度的紅光，隨著技術的不斷進步，現在已發(fā)展到能發(fā)出可見光、紅外線及紫外線的程度，光度也有了很大的提高。LED具有效率高、壽命長、不易破損、開關速度高、高可靠性等傳統(tǒng)光源不及的優(yōu)點，已被廣泛應用于指示燈、顯示器及照明領域。

由于LED的單向導通特性，在LED兩端加反向電壓時，LED燈處于反向死區(qū)、不能發(fā)光；當反向電壓過大時，LED處于反向擊穿區(qū)，LED燈會被損壞甚至燒毀、報廢；在LED兩端慢慢加正向電壓時，電壓很小時LED還不能導通工作；當外加正向電壓大于LED的正向驅動電壓VF時，LED開始導通，電流隨電壓增大線性增大；繼續(xù)增大外加正向電壓，此時的電流變化非常劇烈；當外加正向電壓達到LED的正向驅動電壓VF時，LED的使用效果最佳，所以需要通過一個恒流控制電路來使LED二極管工作在穩(wěn)定的狀態(tài)下，保證LED最有效的工作。

為了便于使用，現有的LED恒流驅動電路一般集成于芯片內，通過與外圍電容、電阻等器件的配合實現恒流控制。如圖1所示，恒流控制芯片通過電阻Rup、Rdn以及Rcs實現采樣，通過電容C進行儲能。COB封裝即chip On board，就是將裸芯片用導電或非導電膠粘附在互連基板上，然后進行引線鍵合實現其電氣連接，COB封裝工藝比較成熟，是現有技術中一種比較常規(guī)且成本較低的封裝技術，在現有生產線上投入比較多、比較廣?，F有的LED恒流控制芯片一般需要多個外接端與外圍器件連接，而這些外圍器件的體積相對比較大，連接關系也比較復雜，不適合COB封裝和多芯片封裝，因此，恒流控制芯片的封裝工藝受到了一定的限制，無法在現有COB封裝線上大規(guī)模生產，造成了資源的浪費。

因此，如何優(yōu)化現有技術中的多端口LED恒流控制芯片，簡化外圍器件，適于COB封裝及多芯片封裝，降低生產成本，提高產品競爭力已成為本領域技術人員亟待解決的問題之一。

技術實現要素：

鑒于以上所述現有技術的缺點，本實用新型的目的在于提供一種LED兩端恒流驅動芯片，用于解決現有技術中LED恒流控制芯片外圍器件體積大，連接關系復雜，不適于COB封裝及多芯片封裝等問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本實用新型提供一種LED兩端恒流驅動芯片，所述LED兩端恒流驅動芯片至少包括：

功率管、電流采樣模塊、穩(wěn)壓電源模塊、基準電壓模塊、運放模塊以及溫度補償模塊；

所述功率管的漏端作為第一外接端口連接外部LED燈串，柵端連接所述運放模塊的輸出端，通過所述運放模塊的自適應調整流經外部LED燈串的電流，進而實現恒流控制；

所述電流采樣模塊的一端連接所述功率管的源端，另一端通過第二外接端口接地，所述電流采樣模塊對流過所述功率管的電流進行采樣，并轉化為電流采樣電壓；

所述穩(wěn)壓電源模塊連接于所述第一外接端口，從所述第一外接端口獲取電能并產生所述LED兩端恒流驅動芯片的電源電壓；

所述基準電壓模塊連接于所述穩(wěn)壓電源模塊，用于產生參考電壓；

所述運放模塊的輸入端分別連接所述電流采樣模塊及所述基準電壓模塊，輸出端連接所述功率管的柵端，通過自適應調整實現所述運放模塊的兩個輸入端的電壓相等；

所述溫度補償模塊連接于所述電流采樣模塊與所述運放模塊之間，或連接于所述基準電壓模塊的輸入端，通過對所述LED兩端恒流驅動芯片所處環(huán)境的溫度進行檢測得到補償電壓，并將所述補償電壓加載到所述采樣點壓或所述參考電壓上，以調整流經外部LED燈串的電流。

優(yōu)選地，所述溫度補償模塊包括：第一溫度檢測單元、電壓補償單元；

所述第一溫度檢測單元對所述LED兩端恒流驅動芯片所處環(huán)境的溫度進行檢測，并產生溫度變化量；

所述電壓補償單元將所述溫度變化量轉化為相應的電壓信號，得到所述補償電壓。

更優(yōu)選地，所述第一溫度檢測單元將所述LED兩端恒流驅動芯片所處環(huán)境的溫度與溫度檢測器件的結溫進行比較以得到溫度變化量。

更優(yōu)選地，所述溫度檢測器件包括熱敏二極管、熱敏電阻、熱敏三極管。

優(yōu)選地，所述LED兩端恒流驅動芯片還包括：連接于所述功率管柵端的高溫保護模塊，所述高溫保護模塊包括第二溫度檢測單元及下拉管；

所述第二溫度檢測單元對所述LED兩端恒流驅動芯片所處環(huán)境的溫度進行檢測，當所述LED兩端恒流驅動芯片所處環(huán)境的溫度影響各半導體器件的正常工作狀態(tài)時，輸出一保護信號；

所述下拉管連接于所述第二溫度檢測單元的輸出端，當所述保護信號起效時將所述功率管的柵端電壓拉低，進而關斷所述功率管。

更優(yōu)選地，所述下拉管為NMOS器件，所述下拉管的柵端連接所述第二溫度檢測單元、漏端連接所述功率管的柵端、源端接地。

優(yōu)選地，所述LED兩端恒流驅動芯片還包括連接于所述基準電壓模塊輸入端的微調模塊，所述微調模塊包括多個并聯(lián)的微調單元，各微調單元包括串聯(lián)的電阻與熔斷絲，通過對不同熔斷絲的燒斷實現不同電阻值的輸出，以對所述基準電壓模塊輸出的參考電壓進行調整，進而實現對輸出電流的微調。

優(yōu)選地，所述LED兩端恒流驅動芯片采用TO-252封裝或COB封裝。

如上所述，本實用新型的LED兩端恒流驅動芯片，具有以下有益效果：

本實用新型的LED兩端恒流驅動芯片的電源系統(tǒng)結構簡單，無需外圍器件就可以實現優(yōu)秀的恒流特性，具有工作電壓低，工作電流小，功耗少、體積小、成本低等優(yōu)點。

此外，由于只有兩個PIN腳，且無需外圍器件，因此適用于TO-252封裝、COB封裝或者作為兩端器件和LED芯片一起做多芯片封裝。同時本實用新型的LED兩端恒流驅動芯片還集成了溫度補償功能，能對與該芯片一起封裝的其他芯片進行溫度保護，進而改善系統(tǒng)整體的溫度特性。

附圖說明

圖1顯示為現有技術中的LED恒流控制驅動系統(tǒng)的示意圖。

圖2顯示為本實用新型的LED兩端恒流驅動芯片的一種結構示意圖。

圖3顯示為本實用新型的溫度補償模塊的結構示意圖。

圖4顯示為本實用新型的LED兩端恒流驅動芯片的另一種結構示意圖。

圖5顯示為本實用新型的LED兩端恒流驅動芯片應用于LED控制系統(tǒng)的示意圖。

元件標號說明

1 LED兩端恒流驅動芯片

11 電流采樣模塊

12 穩(wěn)壓電源模塊

13 基準電壓模塊

14 運放模塊

15 溫度補償模塊

151 第一溫度檢測單元

152 電壓補償單元

16 高溫保護模塊

161 第二溫度檢測單元

17 微調模塊

具體實施方式

以下通過特定的具體實例說明本實用新型的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本實用新型的其他優(yōu)點與功效。本實用新型還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應用，本說明書中的各項細節(jié)也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離本實用新型的精神下進行各種修飾或改變。

請參閱圖2～圖5。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本實用新型的基本構想，遂圖式中僅顯示與本實用新型中有關的組件而非按照實際實施時的組件數目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態(tài)、數量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復雜。

實施例一

如圖2所示，本實用新型提供一種LED兩端恒流驅動芯片1，所述LED兩端恒流驅動芯片1包括：

功率管M1、電流采樣模塊11、穩(wěn)壓電源模塊12、基準電壓模塊13、運放模塊14、溫度補償模塊15、高溫保護模塊16以及微調模塊17。

如圖2所示，所述功率管M1的漏端作為第一外接端口連接外部LED燈串，柵端連接所述運放模塊14的輸出端，通過所述運放模塊14的自適應調整流經外部LED燈串的電流，進而實現恒流控制。

具體地，如圖2所示，所述功率管M1為NMOS器件，其漏端作為第一外接端口，在本實施例中，所述第一外接端口為所述LED兩端恒流驅動芯片1的驅動輸出腳DRAIN，連接外部LED燈串的負端，同時為所述LED兩端恒流驅動芯片1供電。所述功率管M1受所述運放模塊14輸出的電壓控制，通過調整所述功率管M1的門電壓來控制流經所述功率管M1的電流，進而實現對外部LED燈串的恒流控制。

如圖2所示，所述電流采樣模塊11的一端連接所述功率管M1的源端，另一端通過第二外接端口接地，所述電流采樣模塊11對流過所述功率管M1的電流進行采樣，并轉化為電流采樣電壓Vcs。

具體地，如圖2所示，在本實施例中，所述電流采樣模塊11為一電阻，通過流經所述功率管M1的電流在電阻上的壓降反映流經所述功率管M1的電流，進而以電流采樣電壓Vcs的形式反饋流經外部LED燈串的電流的大小。在本實施例中，所述第二外接端口為所述LED兩端恒流驅動芯片1的系統(tǒng)接地腳GND，提供參考地。

如圖2所示，所述穩(wěn)壓電源模塊12連接于所述第一外接端口，從所述第一外接端口獲取電能并產生所述LED兩端恒流驅動芯片1的電源電壓Vdd。

具體地，如圖2所示，所述穩(wěn)壓電源模塊12從所述LED兩端恒流驅動芯片1的驅動輸出腳DRAIN獲取電能，進而產生所述LED兩端恒流驅動芯片1的電源電壓Vdd，為所述LED兩端恒流驅動芯片1中的各模塊提供工作電壓，無需芯片外部儲能元件。在本實施例中，所述穩(wěn)壓電源模塊12采用低壓差線性穩(wěn)壓器(LDO，low dropout regulator)實現，在實際使用中，所述穩(wěn)壓電源模塊12可采用任意結構的穩(wěn)壓電路以產生電源電壓Vdd，不以本實施例為限。

如圖2所示，所述基準電壓模塊13連接于所述穩(wěn)壓電源模塊12，用于產生參考電壓Vref。

具體地，如圖2所示，在本實施例中，所述基準電壓模塊13采用帶隙基準電路(Bandgap)產生相應的參考電壓，在實際使用中，任意現有技術中的參考電壓生成電路結構均適用于本實用新型的基準電壓模塊13，不以本實施例為限。

如圖2所示，所述溫度補償模塊15連接于所述電流采樣模塊11的輸出端，通過對所述LED兩端恒流驅動芯片1所處環(huán)境的溫度進行檢測得到補償電壓，并將所述補償電壓加載到所述采樣點壓上，以調整流經外部LED燈串的電流。

具體地，如圖3所示，所述溫度補償模塊15包括第一溫度檢測單元151及電壓補償單元152。所述第一溫度檢測單元151對所述LED兩端恒流驅動芯片1所處環(huán)境的溫度進行檢測，將所述LED兩端恒流驅動芯片1所處環(huán)境的溫度與溫度檢測器件的結溫進行比較以得到溫度變化量，在本實施例中，溫度變化量以電流形式輸出。所述溫度檢測器件為熱敏感器件，包括但不限于熱敏二極管、熱敏電阻、熱敏三極管等。所述電壓補償單元152將所述溫度變化量轉化為相應的電壓信號，得到所述補償電壓Vcomp。所述補償電壓Vcomp被加載到所述電流采樣電壓Vcs上并輸出。在本實施例中，當所述LED兩端恒流驅動芯片1所處環(huán)境的溫度高于所述溫度檢測器件的結溫時，所述溫度補償模塊15輸出補償電壓Vcomp，所述補償電壓Vcomp與所述電流采樣電壓Vcs以設定關系相加，使得所述電流采樣電壓Vcs增大。

如圖2所示，所述運放模塊14的輸入端分別連接所述基準電壓模塊13及所述溫度補償模塊15，輸出端連接所述功率管M1的柵端，產生控制所述功率管M1的驅動信號。

具體地，如圖2所示，在本實施例中，所述運放模塊14采用運算放大器實現，任意其他能實現“虛短”功能的電路結構均適用于本實用新型的運放模塊14，不以本實施例為限。在本實施例中，所述運算放大器的反相輸入端連接所述溫度補償模塊15、正相輸入端連接所述基準電壓模塊13，輸出端連接所述率開關管M1的柵端，通過自適應調整實現反相輸入端與正相輸入端接收到的電壓值相等，在本實施例中，即所述參考電壓Vref等于所述補償電壓Vcomp與所述采樣電壓Vcs的和。所述運算放大器的反相端、正相端與各信號的連接關系，以及輸出電平的邏輯關系可根據實際電路做調整，本領域的技術人員在理解本實用新型的基礎上可作出相應的調整，不以本實施例為限。

如圖2所示，所述高溫保護模塊16連接于所述功率管M1的柵端，實時檢測所述LED兩端恒流驅動芯片1所處環(huán)境的溫度，當所述LED兩端恒流驅動芯片1所處環(huán)境的溫度影響各半導體器件的正常工作狀態(tài)時，所述高溫保護模塊16直接關斷所述功率管M1，對各器件進行高溫保護。

具體地，如圖2所示，在本實施例中，所述高溫保護模塊16包括第二溫度檢測單元161及下拉管M2。所述第二溫度檢測單元161對所述LED兩端恒流驅動芯片1所處環(huán)境的溫度進行檢測，當所述LED兩端恒流驅動芯片1所處環(huán)境的溫度高于設定溫度時，輸出一保護信號。所述下拉管M2連接于所述第二溫度檢測單元161的輸出端，接收所述保護信號，當所述保護信號起效時將所述功率管M1的柵端電壓拉低，進而關斷所述功率管M1。在本實施例中，所述下拉管M2采用NMOS器件，其柵端連接所述第二溫度檢測單元161、漏端連接所述功率管M1的柵端、源端接地，當所述保護信號為高電平時起效，所述下拉管M2導通，所述功率管M1的柵端電壓直接被下拉至參考地。所述下拉管M2也可以采用PMOS器件實現，僅需要對所述保護信號的邏輯電平進行修改，不以本實施例的電路結構及邏輯電平為限。

如圖2所示，所述微調模塊17連接于所述基準電壓模塊13的輸入端，通過對所述參考電壓Vref的調整實現對所述LED兩端恒流驅動芯片1輸出電流的微調，以彌補各種工藝誤差導致的輸出電流的偏差，使得輸出電流接近于設定的恒流輸出值。

具體地，在本實施例中，所述微調模塊17包括多個并聯(lián)的微調單元，各微調單元包括串聯(lián)的電阻與熔斷絲，各微調單元中的電阻阻值呈比例關系。通過對不同熔斷絲的燒斷實現不同電阻值的輸出。

所述LED兩端恒流驅動芯片1采用TO-252封裝或COB封裝，可大大減小生產成本。

本實用新型的LED兩端恒流驅動芯片1內部集成了電源、恒流控制、溫度補償、高溫保護、微調等功能模塊，功能齊全，性能穩(wěn)定。其中，本實用新型的LED兩端恒流驅動芯片1的電源系統(tǒng)結構簡單，無需外圍器件就可以實現優(yōu)秀的恒流特性，具有工作電壓低，工作電流小，功耗少、體積小、成本低等優(yōu)點；同時，本實用新型的LED兩端恒流驅動芯片通過集成的溫度補償模塊，對與該芯片一起封裝的其他芯片進行溫度保護，進而改善系統(tǒng)整體的溫度特性。此外，由于只有兩個PIN腳，且無需外圍器件，因此適用于TO-252封裝、COB封裝或者作為兩端器件和LED芯片一起做多芯片封裝。

實施例二

如圖4所示，本實用新型提供一種LED兩端恒流驅動芯片1，所述LED兩端恒流驅動芯片1包括：功率管M1、電流采樣模塊11、穩(wěn)壓電源模塊12、基準電壓模塊13、運放模塊14溫度補償模塊15、高溫保護模塊16以及微調模塊17。

本實施例的LED兩端恒流驅動芯片與實施例一中的LED兩端恒流驅動芯片不同之處在于，所述溫度補償模塊15連接于所述基準電壓模塊13的輸入端，通過對所述LED兩端恒流驅動芯片1所處環(huán)境的溫度進行檢測得到補償電壓Vcomp，并將所述補償電壓Vcomp加載到所述參考電壓上，以調整流經外部LED燈串的電流。

具體地，如圖4所示，所述電流采樣模塊11直接連接于所述運放模塊14。所述溫度補償模塊15連接于所述基準電壓模塊13的輸入端。具體地，如圖3所示，所述溫度補償模塊15的電路結構參見圖3，在此不一一贅述。在本實施例中，當所述LED兩端恒流驅動芯片1所處環(huán)境的溫度高于所述溫度檢測器件的結溫時，所述溫度補償模塊15輸出補償電壓Vcomp，所述補償電壓Vcomp與所述參考電壓Vref以設定關系相減，使得所述參考電壓Vref減小。所述運算放大器的反相端連接所述電流采樣模塊11、正相輸入端連接所述基準電壓模塊13，輸出端連接所述率開關管M1的柵端，通過自適應調整實現反相輸入端與正相輸入端接收到的電壓值相等，在本實施例中，即所述參考電壓Vref與所述補償電壓Vcomp的差等于所述采樣電壓Vcs。所述運算放大器的反相端、正相端與各信號的連接關系，以及輸出電平的邏輯關系可根據實際電路做調整，本領域的技術人員在理解本實用新型的基礎上可作出相應的調整，不以本實施例為限。

上述LED兩端恒流驅動芯片1的恒流驅動方法如下：

如圖5所示，220V交流電壓通過整流橋后輸入到LED燈串的正端，所述LED燈串的負端連接所述LED兩端恒流驅動芯片1的驅動輸出腳DRAIN，所述LED兩端恒流驅動芯片1的系統(tǒng)接地腳GND連接參考地。

如圖2～圖5所示，所述恒流驅動方法至少包括：

初始狀態(tài)，所述功率管M1處于導通狀態(tài)，隨著輸入電壓的升高，所述第一外接端口的電壓升高，所述LED兩端恒流驅動芯片1進入工作狀態(tài)。

具體地，隨著所述輸入電壓的升高，所述LED燈串開始導通，電流流過所述LED燈串，并通過所述LED兩端恒流驅動芯片1的第一外接端口為所述LED兩端恒流驅動芯片1提供電能。當所述穩(wěn)壓電源模塊12產生電源電壓Vdd時，所述LED兩端恒流驅動芯片1中各模塊開始工作。

所述電流采樣模塊11對流過所述功率管M1的電流進行采樣，并將電流采樣電壓Vcs輸入到運放模塊14的第一輸入端。所述基準電壓模塊13產生參考電壓Vref，并將所述參考電壓Vref輸入Vref到所述運放模塊14的第二輸入端。

具體地，在本實施例中，所述運放模塊14的第一輸入端為反相輸入端，第二輸入端為正相輸入端。所述運放模塊14實現“虛短”功能，通過自適應調整實現反相輸入端與正相輸入端接收到的電壓值相等。

具體地，所述運放模塊14的反相端、正相端與各信號的連接關系，以及輸出電平的邏輯關系可根據實際電路做調整，本領域的技術人員在理解本實用新型的基礎上可作出相應的調整，不以本實施例為限。

同時，所述溫度補償模塊15檢測所述LED兩端恒流驅動芯片1所處環(huán)境的溫度，當所述LED兩端恒流驅動芯片1所處環(huán)境的溫度大于設定溫度時，減小流經所述功率管M1的電流，進而實現溫度補償。所述設定溫度可由本領域技術人員根據實際需要進行設定，在此不一一限定。

具體地，所述第一溫度檢測單元151對所述LED兩端恒流驅動芯片1所處環(huán)境的溫度進行檢測，將所述LED兩端恒流驅動芯片1所處環(huán)境的溫度與溫度檢測器件的結溫進行比較以得到溫度變化量，并以電流形式輸出；所述電壓補償單元152將所述溫度變化量轉化為相應的電壓信號，得到所述補償電壓Vcomp。

在本實施例中，當所述LED兩端恒流驅動芯片1所處環(huán)境的溫度高于135℃時，所述補償電壓Vcomp與所述電流采樣電壓Vcs以設定關系相加，使得所述電流采樣電壓Vcs增大，使得所述運放模塊14的輸出結果發(fā)生變化，進而使流經所述LED燈串的電流按照設定曲線減小?；蛘?，當所述LED兩端恒流驅動芯片1所處環(huán)境的溫度高于135℃時，所述補償電壓Vcomp與所述電流采樣電壓Vcs以設定關系相減，使得所述參考電壓Vref減小，使得所述運放模塊14的輸出結果發(fā)生變化，進而使流經所述LED燈串的電流按照設定曲線減小。同理，當所述LED兩端恒流驅動芯片1所處環(huán)境的溫度接近155℃時，使流經所述LED燈串的電流快速下降到0，通過該溫度補償功能可以避免LED因為環(huán)境溫度高，造成的溫度頻繁保護引起的閃爍現象。

進一步，所述高溫保護模塊16實時檢測所述LED兩端恒流驅動芯片1所處環(huán)境的溫度，當所述LED兩端恒流驅動芯片1所處環(huán)境的溫度影響各半導體器件的正常工作狀態(tài)時，所述高溫保護模塊16直接關斷所述功率管M1，對各器件進行高溫保護。

進一步，根據流經所述功率管M1的實際電流，熔斷所述微調模塊17中不同的熔斷絲，實現對流經所述功率管M1的電流的微調。

綜上所述，本實用新型提供一種LED兩端恒流驅動芯片，包括功率管；得到電流采樣電壓的電流采樣模塊；提供電源電壓的穩(wěn)壓電源模塊；產生參考電壓的基準電壓模塊；對電流采樣電壓及參考電壓進行比較以控制輸出電流的運放模塊；以及當環(huán)境溫度高于設定溫度時進行保護的溫度補償模塊。初始狀態(tài)，功率管處于導通狀態(tài)，電流采樣模塊對流過所述功率管的電流進行采樣，得到電流采樣電壓；基準電壓模塊產生參考電壓；運放模塊通過自適應調整流過所述功率管的電流實現所述基準電壓與所述電流采樣電壓相等，進而實現恒流輸出；同時，檢測環(huán)境溫度，當環(huán)境溫度大于設定溫度時，減小流經功率管的電流，進而實現溫度補償。本實用新型的LED兩端恒流驅動芯片的電源系統(tǒng)結構簡單，無需外圍器件就可以實現優(yōu)秀的恒流特性，具有工作電壓低，工作電流小，功耗少、體積小、成本低等優(yōu)點。此外，由于只有兩個PIN腳，且無需外圍器件，因此適用于TO-252封裝、COB封裝或者作為兩端器件和LED芯片一起做多芯片封裝。同時本實用新型的LED兩端恒流驅動芯片還集成了溫度補償功能，能對與該芯片一起封裝的其他芯片進行溫度保護，進而改善系統(tǒng)整體的溫度特性。所以，本實用新型有效克服了現有技術中的種種缺點而具高度產業(yè)利用價值。

上述實施例僅例示性說明本實用新型的原理及其功效，而非用于限制本實用新型。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本實用新型的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本實用新型所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本實用新型的權利要求所涵蓋。