專利名稱：高pf值無電解電容的led驅(qū)動ic電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種IC電路，特別涉及一種具有高PF值且無需配置電解電容的LED驅(qū)動IC電路。
背景技術(shù)：
在LED驅(qū)動中通過使用專門的PFC電路來提高PF值，PFC電路分為主動式和被動式。主動式PFC是指由專門的PFC控制IC和電感、電容等電子元器件組成，通過調(diào)整輸入電流波形，使擬合后的電流曲線與輸入電壓波形近似，并且補償二者之間的相位差，以達到高的PF值。主動式PF值通?？蛇_O. 98以上，但是成本也相對較高。被動式PFC是指依靠被動原件實現(xiàn)的，典型的是電感補償和填谷式補償。電感補償式是通過一個電感來減小交流輸入的基波電流和電壓之間的相位差來提高PF值，通常達到O. 7 O. 8。填谷式利用二極管和電容組成的填谷電路來大幅度增加整流管的導(dǎo)通角，通過填平谷點，使輸入電流從尖峰脈沖變?yōu)榻咏谡也ㄐ?，PF值可達O. 9左右。被動式PFC不利于減小驅(qū)動電源的體積，因此在LED驅(qū)動電源中多采用主動式PFC控制IC和LED驅(qū)動電路相結(jié)合方式，或者將PFC功能塊集成到LED驅(qū)動電路中，來實現(xiàn)高的PF值。另外，現(xiàn)有的LED驅(qū)動電源中多采用電解電容，電解電容的壽命直接影響著驅(qū)動電源的壽命。通常電解電容壽命在5000小時以下，長壽命的也在10000小時左右，但價格昂貴，增加的LED驅(qū)動電源的成本。而如果在LED驅(qū)動電路中如果集成PFC功能塊，會使得電路復(fù)雜，版圖面積增加，需要引腳多，外圍需要元器件也多，總體成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有LED驅(qū)動IC電路必須配置電解電容的不足，本發(fā)明提供一種可隨輸入交流電壓變化改變驅(qū)動電流的高PF值無電解電容的LED驅(qū)動IC電路，該IC電路無需配置電解電容且成本較為經(jīng)濟。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種高PF值無電解電容的LED驅(qū)動IC電路，包括五組邏輯電路、六組LED驅(qū)動基本單元和可將高壓市電輸入電壓轉(zhuǎn)換成低壓直流電壓的電壓調(diào)整電路。作為本發(fā)明的改進，所述將高壓市電輸入電壓轉(zhuǎn)換成低壓直流電壓的電壓調(diào)整電路包括大阻值的限流電阻、穩(wěn)壓二極管、三極管、高壓LDMOS ;所述LED驅(qū)動基本單元包括高壓LDMOS、設(shè)置LED電流的電阻。采用上述技術(shù)方案，使得本發(fā)明具有如下優(yōu)點所需外圍元器件極少，最簡單的只需要一個電阻、一個貼片電容和一個整流橋，即可直接接入市電工作。驅(qū)動類型屬于線性驅(qū)動方式，非開關(guān)模式，不需要電解電容穩(wěn)定輸出，可大幅度提高LED的壽命。本發(fā)明的基本原理是交流輸入電壓經(jīng)過整流橋整流后的電壓直接加在六組串聯(lián)的LED燈珠的陽極，每組燈珠中的最后一個燈珠的陰極接入一組LED驅(qū)動基本單元。在整流后電壓的一個周期內(nèi)，首先是打開所有組的LDM0S，當(dāng)輸入電壓升高到使第一組LED導(dǎo)通時，第一組LED驅(qū)動基本單元決定了 LED的電流值，隨著輸入電壓升高，當(dāng)高到使得第一組和第二組的LED都導(dǎo)通時，第一組的電壓監(jiān)測電路輸出高信號給邏輯電路，邏輯電路輸出低信號給第一組LED驅(qū)動基本單元中的LDMOS的柵極，使其關(guān)閉，此時的LED電流由第二組LED驅(qū)動基本單元決定。當(dāng)輸入電壓繼續(xù)升高到使得前三組LED都導(dǎo)通時，第三組邏輯電路關(guān)閉第二組的LDM0S，第二組的邏輯電路會繼續(xù)關(guān)閉第一組的LDM0S，此時的LED電流由第三組LED驅(qū)動基本單元決定。依此類推，當(dāng)電壓升高到使得所有串聯(lián)的LED都導(dǎo)通時，最后一組的邏輯電路關(guān)閉前面的LDMOS，LED電流由最后一組LED驅(qū)動基本單元決定。每組LED驅(qū)動基本單元設(shè)定的驅(qū)動電流是不同的，后一組比前一組略高些，經(jīng)過一定的設(shè)計計算和仿真，使得輸入電流擬合后的波形與交流輸入電壓正弦波形相似，這樣即可得到很好的PF值。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明圖I為本發(fā)明的電壓調(diào)整電路圖；圖2是本發(fā)明中LED驅(qū)動基本單元電路圖；圖3是本發(fā)明中邏輯電路中電壓監(jiān)測電路圖；圖4是本發(fā)明中邏輯電路中邏輯控制電路圖。
具體實施例方式如圖I 4所示，整體電路是由一個電壓調(diào)整電路和六組驅(qū)動電路組成，其中前四組驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)相同。第五組驅(qū)動電路中的邏輯控制電路只是由四個反相器串聯(lián)組成，其余的電路結(jié)構(gòu)與其它四組是相同的。第六組驅(qū)動電路只有一組LED驅(qū)動基本單元，其LDMOS柵極接Vdd。在前五組驅(qū)動電路中，每組驅(qū)動電路由一個電壓監(jiān)測電路、一個邏輯控制電路、一組LED驅(qū)動基本單元組成。電壓調(diào)整電路功能是用于將整流橋后的脈動DC電壓轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電壓，給內(nèi)部電路使用，輸出標(biāo)記為Vdd。電路結(jié)構(gòu)如圖I所示，由限流電阻R0、5個npn三極管、一個穩(wěn)壓二級管、一個LDMOS組成。Vin是市電AC經(jīng)整流橋后的脈動的直流電壓，電阻RO —端接Vin，另一端接LDMOS的柵極，電阻RO阻值10兆歐，起到限流作用。所有的npn三極管集電極連接到LDMOS的柵極,第一個npn的基極接到LDMOS的柵極,發(fā)射極接第二個npn的基極，第二個npn的發(fā)射極接第三個npn的基極,第三個npn的發(fā)射極接第四個npn的基極，第四個npn的發(fā)射極接第五個npn的基極第五個npn的發(fā)射極接穩(wěn)壓二極管的陰極，穩(wěn)壓二極管的陽極接gnd。LDMOS的漏極接Vin，源極作為輸出，給內(nèi)部電路供電，標(biāo)記為Vdd。為了使內(nèi)部電源更穩(wěn)定，可以給LDMOS的柵極外接120nF左右的電容。電路中的5個npn三極管是be結(jié)串聯(lián)在一起，因此LDMOS的柵極電壓Vg = 5*Vbe+Vz，Vbe是npn三極管的be結(jié)電壓，Vz是穩(wěn)壓二極管的反向擊穿電壓值。其中LED驅(qū)動基本單元，功能是給LED提供驅(qū)動電流，為了使電路有較高的PF值，每個單元提供的電流不相同，由第一組到最后一組驅(qū)動電流逐漸增大，以使電流曲線與輸入電壓曲線近似。各組驅(qū)動電路中的LED驅(qū)動基本單元電路結(jié)構(gòu)是一樣的，只是限流電阻阻值和LDMOS尺寸有所不同，其電路結(jié)構(gòu)如圖2所示，由LDM0S、電阻Rs組成。LDMOS的漏極接LED燈珠的陰極，柵極接邏輯控制輸出，源極接電阻Rs —端，Rs電阻的另一端接gnd，源極輸出Lout接電壓監(jiān)測電路的輸入。當(dāng)邏輯電路控制輸出Lg為高時，并且輸入電壓值足夠高使得串聯(lián)在LDMOS漏端上的LED導(dǎo)通時，就會有電流通過LED、LDMOS和電阻Rs流向gnd,電流值由電阻Rs設(shè)定Iled = Vs/Rs, Rs阻值由第一組到最后一組逐漸減小，以使驅(qū)動電流逐漸增大，以使電流擬合曲線接近輸入電壓的正弦波形；Vs是LDMOS的源極電壓，Vs = Vdd-Vgs, Vdd是電壓調(diào)整電路輸出的電壓值，是一個恒定值，Vgs是LDMOS的柵源電壓，當(dāng)LDMOS處于飽和區(qū)時，其電流不隨Vds變化而變化，基本保持恒定，根據(jù)MOS管的電流
公式/ =―匕)2 Vgs = Vg-Vs,I = Vs/Rs，Vg是LDMOS柵極電壓，等于電壓調(diào)整器輸
出電壓，由此可以確定LED的電流Iled;當(dāng)LDMOS處于線性區(qū)時，LED電流由(Vin-Vled)/ (Ron+Rs)確定，Vled是接入電路已導(dǎo)通的LED的總壓降，Ron是LDMOS的線性區(qū)電阻。其中，電壓監(jiān)測電路，功能是監(jiān)測輸入電壓的幅值情況，按照從第一組到最后一組的順序，逐次將LED驅(qū)動基本單元打開和關(guān)閉，使LED電流為期望值。電路包括電壓監(jiān)測電路和邏輯控制電路兩部分，電壓監(jiān)測電路功能是監(jiān)測本組LED是否導(dǎo)通，邏輯控制電路是根據(jù)電壓監(jiān)測電路的結(jié)果，關(guān)閉或繼續(xù)打開前一組LED基本驅(qū)動單元。各組電壓監(jiān)測電路結(jié)構(gòu)一樣，如圖3所示，三個HVNMOS柵極連在一起接Vdd，源漏相接串聯(lián)，最上面的HVNMOS的漏極Lout接LDMOS的源極，當(dāng)LDMOS導(dǎo)通并且有LED電流流過時，會有很小的電流經(jīng)過Lout流過三個串聯(lián)的N0MS,流入三極管npn的基極,使得npn導(dǎo)通,npn的集電極電壓變低，施密特觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，Sout變高，接后面的邏輯控制電路。需要指出的是，上述實施例雖對本發(fā)明作了比較詳細的文字描述，但這些文字描述只是對本發(fā)明設(shè)計思路的簡單描述，而不是對本發(fā)明思路的限制。任何不超過本發(fā)明設(shè)計思路的組合、增加或修改，均落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種高PF值無電解電容的LED驅(qū)動IC電路，其特征在于包括五組邏輯電路、六組LED區(qū)動基本單元和可將高壓市電輸入電壓轉(zhuǎn)換成低壓直流電壓的電壓調(diào)整電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高PF值無電解電容的LED驅(qū)動IC電路，其特征在于所述將高壓市電輸入電壓轉(zhuǎn)換成低壓直流電壓的電壓調(diào)整電路包括大阻值的限流電阻、穩(wěn)壓二極管、三極管、高壓LDMOS。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高PF值無電解電容的LED驅(qū)動IC電路，其特征在于所述LED驅(qū)動基本單元包括高壓LDM0S、設(shè)置LED電流的電阻。
全文摘要
本發(fā)明針對現(xiàn)有LED驅(qū)動IC電路必須配置電解電容的不足，提供一種可隨輸入交流電壓變化改變驅(qū)動電流的高PF值無電解電容的LED驅(qū)動IC電路，包括五組邏輯電路、六組LED驅(qū)動基本單元和可將高壓市電輸入電壓轉(zhuǎn)換成低壓直流電壓的電壓調(diào)整電路。本發(fā)明屬于線性驅(qū)動方式，非開關(guān)模式，不需要電解電容穩(wěn)定輸出，可大幅度提高LED的壽命。所需外圍元器件極少，只需要一個電阻、一個貼片電容和一個整流橋，即可直接接入市電工作。
文檔編號H05B37/02GK102638924SQ20121008940
公開日2012年8月15日 申請日期2012年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月30日
發(fā)明者張小平 申請人:江蘇晟芯微電子有限公司