一種帶軟啟動(dòng)及欠壓鎖定電路的可調(diào)光led驅(qū)動(dòng)芯片的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于LED驅(qū)動(dòng)器領(lǐng)域，涉及一種可調(diào)光LED驅(qū)動(dòng)芯片，特別涉及一種帶有軟啟動(dòng)及欠壓鎖定電路的可調(diào)光LED驅(qū)動(dòng)芯片。此芯片基于電流PWM模式DC-DC升壓轉(zhuǎn)換器。芯片內(nèi)部采用開關(guān)式PWM調(diào)光策略，可以對(duì)LED燈的亮度進(jìn)行寬范圍無色散的平滑調(diào)節(jié)，而不影響芯片效率。此外，芯片集成了一種新型的軟啟動(dòng)電路，可以抑制啟動(dòng)時(shí)的浪涌電流、過沖電壓以保護(hù)LED燈、驅(qū)動(dòng)芯片不被損壞。最后，芯片集成了一種新型UVLO電路，在節(jié)約芯片面積的同時(shí)，保證了LED驅(qū)動(dòng)芯片在供電源電壓變化時(shí)工作的穩(wěn)定性，確保了LED燈發(fā)光的可靠性。
【專利說明】—種帶軟啟動(dòng)及欠壓鎖定電路的可調(diào)光LED驅(qū)動(dòng)芯片
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于LED驅(qū)動(dòng)器領(lǐng)域，涉及一種可調(diào)光LED驅(qū)動(dòng)芯片，特別涉及一種帶有軟啟動(dòng)及欠壓鎖定電路的可調(diào)光LED驅(qū)動(dòng)芯片。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)的發(fā)展節(jié)能概念深入人心，人們正在積極尋找高效率的光源，已達(dá)到節(jié)能的目的。白光LED以其較高的發(fā)光效率、較長的使用壽命、較好的環(huán)境適應(yīng)性、平滑的調(diào)光性能等優(yōu)勢，已經(jīng)成現(xiàn)今一種優(yōu)良的固態(tài)光源。白光LED被廣泛應(yīng)用于離線照明，比如室內(nèi)照明燈具、液晶顯示器的背光源。通常將多個(gè)LED燈串聯(lián)，以保證每個(gè)LED燈的亮度都相同，同時(shí)提升整體亮度。由于LED的發(fā)光亮度與其流過的電流成正比，而與其兩端的電壓無關(guān)，因此LED在工作時(shí)需要一個(gè)恒流源供電。
[0003]傳統(tǒng)LED驅(qū)動(dòng)器是一個(gè)恒定電流輸出的DC-DC轉(zhuǎn)換器，其輸出電流時(shí)一個(gè)固定值，所驅(qū)動(dòng)的LED發(fā)光亮度一定無法調(diào)節(jié)，限制了 LED的應(yīng)用范圍；由于DC-DC控制環(huán)路的固有特性，驅(qū)動(dòng)器在啟動(dòng)時(shí)，控制環(huán)路處于失衡狀態(tài)，這樣系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生過沖電壓及浪涌電流，極易損壞LED燈以及LED驅(qū)動(dòng)芯片；同時(shí)正常工作時(shí)，由于LED驅(qū)動(dòng)器輸入電源的電壓會(huì)變化，當(dāng)輸入電壓較低時(shí)LED驅(qū)動(dòng)器會(huì)輸出錯(cuò)誤的信號(hào)，LED燈發(fā)光不可靠且可能被損壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)傳統(tǒng)LED驅(qū)動(dòng)芯片存在的上述問題；提供了一種基于電流PWM模式DC-DC升壓轉(zhuǎn)換器的LED驅(qū)動(dòng)芯片。驅(qū)動(dòng)芯片集成了一種新型軟啟動(dòng)電路，可以抑制芯片啟動(dòng)時(shí)的浪涌電流和過沖電壓，保護(hù)驅(qū)動(dòng)芯片與LED不被損壞；同時(shí)集成了一個(gè)新型欠壓鎖定電路，在節(jié)約芯片面積的同時(shí)，保證了在輸入電源電壓變化時(shí)，驅(qū)動(dòng)芯片以及LED燈的工作的可靠性；包含一個(gè)休眠模塊，可以控制芯片進(jìn)入休眠模式以節(jié)約能源。芯片采用開關(guān)式PWM數(shù)字調(diào)光方案，在不影響LED驅(qū)動(dòng)芯片的效率的情況下，實(shí)現(xiàn)對(duì)LED燈發(fā)光亮度的寬范圍無色散平滑調(diào)節(jié)。
[0005]本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的:
一種帶軟啟動(dòng)及欠壓鎖定電路的可調(diào)光LED驅(qū)動(dòng)芯片，其特征在于，包括:控制回路、軟啟動(dòng)回路、補(bǔ)償回路以及輔助控制模塊；補(bǔ)償回路的輸入端接控制回路輸出端，控制回路輸出端接補(bǔ)償回路的補(bǔ)償輸入端；軟啟動(dòng)回路的電壓、電流輸出端接控制回路的軟啟動(dòng)電壓、電流輸入端，軟啟動(dòng)回路與補(bǔ)償回路共用電感電流檢測模塊；輔助控制模塊的使能輸出端接其他各個(gè)模塊的使能端，各模塊使能端采用經(jīng)典開關(guān)式連接方式；輔助控制模塊的調(diào)光輸出端接控制回路的調(diào)光輸入端；
在上述的一種帶軟啟動(dòng)及欠壓鎖定電路的可調(diào)光LED驅(qū)動(dòng)芯片，LED驅(qū)動(dòng)芯片包含以下六根引腳:電源引腳VIN、過壓保護(hù)輸入引腳0VP、電感電流輸入引腳LX、電壓反饋引腳FB、調(diào)光信號(hào)輸入引腳EN、地引腳GND ;其中:VIN，GND為所有芯片內(nèi)部模塊的共用引腳；LX引腳同時(shí)作為電感電流檢測模塊的輸入引腳，及控制回路的輸出引腳；OVP引腳為軟啟動(dòng)回路的電壓輸入引腳，EN引腳為輔助控制模塊的控制信號(hào)輸入端；FB引腳為控制回路的反饋信號(hào)輸入引腳。
[0006]典型工作電路連接如下，供電電源VDD正端接VIN引腳，同時(shí)VDD的正端通過輸入電容Cin接地；電感L接在VIN引腳與LX引腳之間，LX引腳接整流二極管D正極，二極管D負(fù)極通過輸出電容Qj接地，二極管D負(fù)極電壓即輸出電壓Vtj 同時(shí)接OVP引腳與負(fù)載LEDs的正極，LEDs的負(fù)極通過反饋電阻Rf接地，驅(qū)動(dòng)芯片的FB引腳接LEDs的負(fù)極；PWM調(diào)光信號(hào)通過EN引腳接入芯片。
[0007]在上述的一種帶軟啟動(dòng)及欠壓鎖定電路的可調(diào)光LED驅(qū)動(dòng)芯片中，所述控制回路包括基準(zhǔn)源與偏置模塊、誤差放大器、PWM比較器、三輸入AND、可調(diào)光鎖存模塊、N型驅(qū)動(dòng)器、功率開關(guān)匪2 ;拓?fù)溥B接如下:基準(zhǔn)源與偏置模塊的電壓輸入端接VIN引腳，基準(zhǔn)電壓輸出端Vbq接誤差放大器EA的負(fù)輸入端；反饋引腳FB接誤差放大器EA的正輸入端，EA的正輸入端即為控制回路的反饋輸入端，誤差放大器EA的輸出端接PWM比較器的負(fù)輸入端，PWM比較器的正輸入端即為控制回路的補(bǔ)償輸入端，PWM比較器的輸出端接三輸入與門AND的輸入端；AND的另外兩輸入端分別為控制回路的軟啟動(dòng)電壓、電流輸入端，AND的輸出端接調(diào)光鎖存模塊的R輸入端，調(diào)光鎖存模塊的S輸入端接振蕩器模塊的輸出端,調(diào)光鎖存模塊的Dim輸入端接休眠模塊的ENB輸入端,Dim端即控制回路的調(diào)光輸入端；調(diào)光鎖存模塊的輸出端Q接N型驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端；N型驅(qū)動(dòng)模塊的輸出端接功率開關(guān)匪2的柵極，匪2的漏極接LX引腳，匪2的源極接地，匪2的漏極即為控制回路的輸出端。
[0008]所述補(bǔ)償回路包括斜坡電壓模塊、斜坡補(bǔ)償模塊、電感電流檢測模塊；拓?fù)溥B接如下:電流檢測模塊的輸出端Vsense接斜坡補(bǔ)償模塊的電流輸入端；斜坡電壓模塊的輸入端接振蕩器模塊的輸出端，斜坡電壓模塊的輸出端接斜坡補(bǔ)償模塊的電壓輸入端；斜坡補(bǔ)償模塊的輸出端接PWM比較器的正輸入端，斜坡補(bǔ)償模塊的輸出端即補(bǔ)償回路的輸出端，電感電流檢測模塊的輸入端即補(bǔ)償回路輸入端；所述電感電流檢測模塊包括MOS管匪1、電阻R1和R2, MOS管匪1的柵極接N型驅(qū)動(dòng)模塊的輸出端，匪1的漏極接LX引腳，匪1的漏極即為電感電流檢測模塊的輸入端，匪1的源極接R1的一端況的另一端通過R2接地，R1與R2的公共端即為電感電流檢測模塊的輸出端Vsense ；
所述軟啟動(dòng)回路包括過壓保護(hù)比較器、軟啟動(dòng)電路、過流保護(hù)比較器、電感電流檢測模塊；拓?fù)溥B接如下:電感電流檢測模塊的輸出端Vsense接過流保護(hù)比較器的負(fù)輸入端，過流保護(hù)比較器的輸出端接三輸入與門AND的輸入端；電感電流檢測模塊的輸入端與過流保護(hù)比較器的輸出端分別為，軟啟動(dòng)回路的輸入端與電流輸出端；軟啟動(dòng)電路的時(shí)鐘輸入端接振蕩器模塊的輸出端，電壓輸入端接VIN引腳，電壓輸出端Vst接過流保護(hù)比較正輸入端；基準(zhǔn)源與偏置模塊的基準(zhǔn)電壓輸出端Vbi接過壓保護(hù)比較器的正輸入端，OVP引腳通過電阻Rpi與電阻Rp2串聯(lián)后接地，電阻Rpi與電阻Rp2的公共端接過壓保護(hù)比較器的負(fù)輸入端，過壓保護(hù)比較器的輸出端為軟啟動(dòng)回路的電壓輸出端接與門AND的輸入端；
所述輔助控制模塊包括欠壓鎖定模塊、休眠控制模塊；拓?fù)溥B接如下:VIN接欠壓鎖定電路的輸入端，欠壓鎖定電路的輸出信號(hào)UV接休眠模塊的控制信號(hào)UV輸入端；引腳EN接施密特觸發(fā)器Smit的輸入端，Smit的輸出端接反向INV的輸入端，INV的輸出端即為輔助控制模塊的調(diào)光輸出端接休眠模塊的ENB輸入端，休眠模塊的時(shí)鐘輸入端接振蕩器模塊的輸出端；休眠模塊SDB輸出端接基準(zhǔn)源與偏置模塊的使能端、SD輸出端接其余模塊的使能端。
[0009]在上述的一種帶軟啟動(dòng)及欠壓鎖定電路的可調(diào)光LED驅(qū)動(dòng)芯片中，所述控制回路中調(diào)光鎖存模塊采用開關(guān)式PWM數(shù)字調(diào)光模式，調(diào)光鎖存器R輸入端通過反相器INVl接D觸發(fā)器I的R輸入端，調(diào)光鎖存器S輸入端同時(shí)接D觸發(fā)器I的S輸入端，與反相器INV2的輸入端，INV2的輸出端接與非門NANDl的輸入端，調(diào)光鎖存器的Dim輸入端接與非門NAND2的輸入端；D觸發(fā)器I的Q輸出端接NANDl的輸入端，NANDl的輸出端接NAND2的輸入端，NAND2的輸出端即為調(diào)光鎖存器的輸出端Q。
[0010]在上述的一種帶軟啟動(dòng)及欠壓鎖定電路的可調(diào)光LED驅(qū)動(dòng)芯片中，所述軟啟動(dòng)電路的內(nèi)部拓?fù)溥B接如下:N型MOS管Wt的漏極接VIN引腳，Wt的柵極接運(yùn)算放大器OPA輸出端，匪t的源極接OPA的負(fù)輸入端；0ΡΑ的正輸入端接基準(zhǔn)源與偏置模塊的Vbi輸出端，電阻RdO、Rdl，、Rd2、Rd3、Rd4依次串聯(lián)，Rd4的末端接地，RdO的上端接OPA的負(fù)輸入端；Rd(l與Rdl的公共端即為軟啟動(dòng)電路的輸出端Vst ;開關(guān)MOS管NMdI的漏極接電阻Rdtl與Rdl的公共端，開關(guān)MOS管NMd2的漏極接電阻Rdl與Rd2的公共端，開關(guān)MOS管NMd3的漏極接電阻Rd2與Rd3的公共端，開關(guān)MOS管NMd4的漏極接電阻Rd3與Rd4的公共端；NMdi漏極接延時(shí)模塊I的輸出端Q1, NMd2漏極接延時(shí)模塊2的輸出端Q2，NMdl漏極接延時(shí)模塊3的輸出端Q3，NMd4漏極接延時(shí)模塊4的輸出端Q4 ;NMdl、NMd2、NMd3、NMd4的源級(jí)統(tǒng)一接地。延時(shí)模塊I的使能端EN接休眠模塊的SD輸出端，延時(shí)模塊2的使能端接延時(shí)模塊I的輸出端Q1，延時(shí)模塊3的使能端接延時(shí)模2的輸出端Q2,延時(shí)模塊4的使能端接延時(shí)模塊3的輸出端Q3 ;延時(shí)模塊
1、2、3、4的時(shí)鐘輸入端Clk接振蕩器模塊的輸出端。
[0011]在上述的一種帶軟啟動(dòng)及欠壓鎖定電路的可調(diào)光LED驅(qū)動(dòng)芯片中，所述輔助控制模塊中的欠壓鎖定模塊內(nèi)部拓?fù)溥B接如下:基準(zhǔn)源與偏置模塊的輸出端Vbp接PMOS管PMm與PMu7的柵極，PMui的源極接VIN引腳，PMui的漏極接NMOS管NMm的漏極；NMm的源極接地，柵極接基準(zhǔn)源與偏置模塊的輸出端VBU2，NMui的漏極接PMOS管PMu3的柵極，PMu3的源極接PMOS管PMu2漏極，PMu2的源極接VIN引腳，PMu2的柵極接基準(zhǔn)源與偏置模塊的輸出端VBu2 ；PMu3的漏極接PMOS管PMu4的源極，PMu4的柵極接反相器INV4的輸出端，PMu4的漏極接NMOS管NMu2的漏極；NMU2的源極接地，柵極接基準(zhǔn)源與偏置模塊的輸出端VBN。PMOS管PMu5的源極接VIN引腳，柵極接基準(zhǔn)源與偏置模塊的輸出端VBui，漏極接PMOS管PMu6的源極；PMU6的柵極接NMui的漏極，漏極接NMu2的漏極。PMu7的源極接VIN引腳，漏極接NMOS管NMu3的漏極；NMU3的源極接地，柵極接NMu2的漏極。PMOS管PMu8的源極接VIN引腳，柵極與NMOS管NMu4的柵極相連后接NMu3的漏極，漏極與NMu4的漏極相連，NMu4的源極接NMOS管NMu5的漏極；NMU5的源極接地，柵極接NMu2的柵極。反相器INV4的輸入端接NMu4的漏極，輸出端接施密特觸發(fā)器Smit2的輸入端，Smit2輸出欠壓鎖定信號(hào)UV。
[0012]在上述的一種帶軟啟動(dòng)及欠壓鎖定電路的可調(diào)光LED驅(qū)動(dòng)芯片中，振蕩器模塊采用恒流源對(duì)電容充放電結(jié)構(gòu)的5級(jí)環(huán)形振蕩器構(gòu)建；基準(zhǔn)源與偏置模塊采用采用經(jīng)典的三極管做溫度補(bǔ)償?shù)膸痘鶞?zhǔn)源構(gòu)建；補(bǔ)償回路中的斜坡電壓模塊采用經(jīng)典的基于比較器的斜坡電壓振蕩器構(gòu)建；斜坡補(bǔ)償模塊米用經(jīng)典的OTA放大器構(gòu)建而成。
[0013]因此，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):1.應(yīng)用電路結(jié)構(gòu)簡單，只需要5個(gè)外圍器件即可工作做；2.帶有休眠功能有利于降低功耗；3.在不影響驅(qū)動(dòng)芯片效率的同時(shí)，可對(duì)LED亮度進(jìn)行較寬范圍無色散平滑調(diào)節(jié)，4.啟動(dòng)時(shí)浪涌電流和過沖電壓被抑制，有效地保護(hù)LED燈與驅(qū)動(dòng)芯片不被損壞；5.在輸入電源電壓變化，LED燈以及驅(qū)動(dòng)芯的工作具有較高可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]附圖1所示為所設(shè)計(jì)LED驅(qū)動(dòng)芯片的典型工作電路示意圖。
[0015]附圖2所示為所設(shè)計(jì)LED驅(qū)動(dòng)芯片內(nèi)部功能模塊連接圖。
[0016]附圖3所示為所設(shè)計(jì)LED驅(qū)動(dòng)芯片內(nèi)部調(diào)光電路和休眠模塊示意圖。
[0017]附圖4所示為所設(shè)計(jì)LED驅(qū)動(dòng)芯片內(nèi)部軟啟動(dòng)電路示意圖。
[0018]附圖5所示為所設(shè)計(jì)LED驅(qū)動(dòng)芯片內(nèi)部欠壓鎖定電路示意圖。
具體實(shí)施方案
[0019]下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。
[0020]實(shí)施例:
為了更加清楚明白地解釋本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)，下面結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說明。
[0021]附圖1所示為所設(shè)計(jì)帶有軟啟動(dòng)及欠壓鎖定電路的可調(diào)光LED驅(qū)動(dòng)器的典型工作電路。其特征在于LED驅(qū)動(dòng)芯片包含以下六根引腳:電源引腳VIN、過壓保護(hù)輸入引腳0VP、電感電流輸入引腳LX、電壓反饋引腳FB、調(diào)光信號(hào)輸入引腳EN、地引腳GND。供電電源VDD正端接VIN引腳為芯片供電，VDD的正端通過輸入電容Cin接地，Cin可以濾除VDD中的高頻噪聲；電感L接在VIN引腳與LX引腳之間，LX引腳接整流二極管D的正極，二極管D的負(fù)極通過輸出電容Ctj接地，二極管D負(fù)極電壓即為輸出電壓\ ；V0接OVP引腳，為芯片提供過壓保護(hù)的依據(jù)，以限制輸出電壓的上限接負(fù)載LEDs (串聯(lián)的多路LED)的正極，LEDs的負(fù)極通過反饋電阻Rf接地，LEDs的負(fù)極接驅(qū)動(dòng)芯片F(xiàn)B引腳，電阻RF的電壓作為反饋，保證驅(qū)動(dòng)芯片輸出電流穩(wěn)定在所設(shè)計(jì)的值；PWM調(diào)光信號(hào)通過EN引腳接入芯片，同時(shí)也作為休眠控制信號(hào)。芯片輸出的恒定電流的值由RF以及芯片內(nèi)部的基準(zhǔn)電壓決定，通過改變RF改變輸出電流的幅值，以驅(qū)動(dòng)多路LED燈。從附圖1可見所設(shè)計(jì)的LED驅(qū)動(dòng)芯片，只需要5個(gè)外圍器件就能實(shí)現(xiàn)對(duì)LED燈的驅(qū)動(dòng)，降低了使用難度以及成本。經(jīng)測試得:所設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)芯片的輸出驅(qū)動(dòng)能力達(dá)到f 1000mA，同時(shí)保持較高的轉(zhuǎn)換效率，并且在一個(gè)較寬的范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)LED亮度的無色散平滑調(diào)節(jié)。
[0022]附圖2所示為所設(shè)計(jì)的LED驅(qū)動(dòng)芯片的內(nèi)部功能模塊連接圖，其特征在于驅(qū)動(dòng)芯片的基本架構(gòu)是電流PWM模式DC-DC升壓轉(zhuǎn)換器。其主拓?fù)溆煽刂苹芈贰④泦?dòng)回路、補(bǔ)償回路、輔助控制模塊四個(gè)部分組成。補(bǔ)償回路的輸入端接控制回路輸出端，控制回路輸出端接補(bǔ)償回路的補(bǔ)償輸入端；軟啟動(dòng)回路的電壓、電流輸出端接控制回路的軟啟動(dòng)電壓、電流輸入端，軟啟動(dòng)回路與補(bǔ)償回路共用電感電流檢測模塊；輔助控制模塊的使能輸出端接其他各個(gè)模塊的使能端，各模塊使能端采用經(jīng)典開關(guān)式連接方式；輔助控制模塊的調(diào)光輸出端接控制回路的調(diào)光輸入端；VIN，GND為所有芯片內(nèi)部模塊的共用引腳；LX引腳同時(shí)作為電感電流檢測模塊的輸入引腳，及控制回路的輸出引腳；0VP引腳為軟啟動(dòng)回路的電壓輸入引腳，EN引腳為輔助控制模塊的控制信號(hào)輸入端；FB引腳為控制回路的反饋信號(hào)輸入引腳。誤差放大器比較Rf的電壓與基準(zhǔn)電壓VBtl得到誤差信號(hào)，控制回路將誤差信號(hào)轉(zhuǎn)換為，一個(gè)占空比可變的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)功率開關(guān)管匪2得到需要輸出的直流電流；控制回路工作在電流PWM模式下，當(dāng)占空大于50%系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生次諧波振蕩，補(bǔ)償回路抑制了次諧波振蕩，保證了控制回路的穩(wěn)定性；當(dāng)系統(tǒng)剛啟動(dòng)時(shí)誤差放大器處于失衡狀態(tài)，系統(tǒng)工作在最大占空比狀態(tài)，會(huì)產(chǎn)生浪涌電流與過沖電壓，可能會(huì)損壞LED燈和驅(qū)動(dòng)芯片，軟啟動(dòng)回路可消除浪涌電流與過沖電壓，保證LED燈和驅(qū)動(dòng)芯片的安全；正常工作時(shí)輸入電壓VDD會(huì)變化，當(dāng)VDD低于一定值時(shí)，芯片輸出錯(cuò)誤的信號(hào)，LED燈工作不可靠，欠壓鎖定模塊可以在VDD過低時(shí)關(guān)閉驅(qū)動(dòng)芯片，保證了 LED燈以及驅(qū)動(dòng)芯片工作的可靠性。
[0023]控制回路由基準(zhǔn)源與偏置模塊、誤差放大器、PWM比較器、三輸入與門AND、調(diào)光鎖存模塊、N型驅(qū)動(dòng)器、功率開關(guān)匪2共七個(gè)部分組成。控制回路的拓?fù)溥B接如下:基準(zhǔn)源與偏置模塊的電壓輸入端接VIN引腳，基準(zhǔn)電壓輸出端VBtl接誤差放大器的負(fù)輸入端；反饋引腳FB接誤差放大器EA的正輸入端，EA的正輸入端即為控制回路的反饋輸入端，誤差放大器的輸出端接PWM比較器的負(fù)輸入端，PWM比較器的正輸入端即為控制回路的補(bǔ)償輸入端，PWM比較器的輸出端接三輸入與門AND的輸入端；AND的另外兩輸入端分別為控制回路的軟啟動(dòng)電壓、電流輸入端，AND的輸出端接調(diào)光鎖存模塊的R輸入端，調(diào)光鎖存模塊的S輸入端接振蕩器模塊的輸出端，調(diào)光鎖存模塊的Dim輸入端接休眠模塊的ENB輸入端,Dim端即控制回路的調(diào)光輸入端；調(diào)光鎖存模塊的輸出端Q接N型驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端；N型驅(qū)動(dòng)模塊輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并輸出到功率開關(guān)匪2的柵極，匪2的漏極接LX引腳，匪2的源極接地，匪2的漏極即為控制回路的輸出端。控制回路實(shí)現(xiàn)了將輸入電壓VDD轉(zhuǎn)換為恒定電流Itj輸出。
[0024]補(bǔ)償回路組成由斜坡電壓模塊、斜坡補(bǔ)償模塊、電感電流檢測模塊共三部分組成。電感電流檢測模塊由NMOS管匪1、電阻R1和R2組成，MOS管匪I的柵極接N型驅(qū)動(dòng)模塊的輸出端，匪1的漏極接LX引腳，匪1的漏極即為電感電流檢測模塊的輸入端，匪1的源極接R1的一端況的另一端通過R2接地，R1與R2的公共端即為電感電流檢測模的輸出端VSENSE。Vsense接斜坡補(bǔ)償模塊的電流輸入端；斜坡電壓模塊的輸入端接振蕩器模塊的輸出端，斜坡電壓模塊的輸出端接斜坡補(bǔ)償模塊的電壓輸入端；斜坡補(bǔ)償模塊的輸出端接PWM比較器的正輸入端，斜坡補(bǔ)償模塊的輸出端即補(bǔ)償回路的輸出端，電感電流檢測模塊的輸入端即補(bǔ)償回路輸入端。
[0025]軟啟動(dòng)回路由過壓比較器、軟啟動(dòng)電路、過流保護(hù)比較器、電感電流檢測模塊共四部分組成。其拓?fù)溥B接如下:電感電流檢測模塊的輸出端Vsense接過流保護(hù)比較器的負(fù)輸入端，過流保護(hù)比較器的輸出端接三輸入與門AND的輸入端；電感電流檢測模塊的輸入端與過流保護(hù)比較器的輸出端分別為，軟啟動(dòng)回路的輸入端與電流輸出端；軟啟動(dòng)電路時(shí)鐘輸入端接振蕩器模塊的輸出端，軟啟動(dòng)電路的電壓輸入端接VIN引腳，電壓輸出端Vst接過流保護(hù)比較器正輸入端；基準(zhǔn)源與偏置模塊的基準(zhǔn)電壓輸出端Vbi接過壓保護(hù)比較器的正輸入端，OVP引腳通過電阻Rpi與Rp2串聯(lián)后接地，電阻Rpi與Rp2的公共端接過壓保護(hù)比較器的負(fù)輸入端，過壓保護(hù)比較器的輸出端為軟啟動(dòng)回路的電壓輸出端接接與門AND的輸入端。過壓保護(hù)比較器限制了輸出電壓的幅值，過流保護(hù)比較器限制了電感電流的峰值。
[0026]輔助控制模塊的拓?fù)溥B接如下:VIN接欠壓鎖定電路的輸入端，欠壓鎖定電路的輸出信號(hào)UV接休眠模塊的控制信號(hào)UV輸入端；引腳EN接施密特觸發(fā)器Smit的輸入端，Smit的輸出端接反向INV的輸入端，INV的輸出端接休眠模塊的ENB輸入端，休眠模塊的時(shí)鐘輸入端接振蕩器模塊的輸出端；休眠模塊SDB輸出信號(hào)用于基準(zhǔn)源與偏置模塊的關(guān)斷、SD輸出信號(hào)關(guān)斷其他模塊(附圖中為畫出SD、SDB與其他模塊的連接)。[0027]附圖3所示為所設(shè)計(jì)LED驅(qū)動(dòng)芯片內(nèi)部調(diào)光電路和休眠模塊示意圖。調(diào)光鎖存器采用開關(guān)式PWM數(shù)字調(diào)光方案，其內(nèi)部連接如下。調(diào)光鎖存器R輸入端通過反相器INVl接D觸發(fā)器I的R輸入端，調(diào)光鎖存器S輸入端同時(shí)接D觸發(fā)器I的S輸入端與反相器INV2的輸入端，INV2的輸出端接與非門NANDl的輸入端，調(diào)光鎖存器Dim輸入端接與非門NAND2的輸入端；D觸發(fā)器I的Q輸出端接NANDl的輸入端，NANDl的輸出端接NAND2的輸入端，NAND2的輸出端即為調(diào)光鎖存器的輸出端Q。這種調(diào)光方式，改變的是輸出電流的平均值(占空比)，而不是幅值不會(huì)引起LED燈發(fā)光色散，同時(shí)也不影響LED燈的效率。休眠模塊的內(nèi)部連接如下:ENB輸入端同時(shí)接D觸發(fā)器2的S輸入端與計(jì)數(shù)器的使能端EN，計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘輸入端接振蕩器模塊的輸出端，計(jì)數(shù)器的輸出端接D觸發(fā)器2的R輸入端；D觸發(fā)器2的輸出端同時(shí)接反向器INV3及與非門NAND3的輸入端，NAND3的另一輸入端接休眠模塊的UV輸入端，INV3輸出SDB信號(hào)，NAND3輸出SD信號(hào)。當(dāng)EN接地且持續(xù)超過4ms時(shí)LED驅(qū)動(dòng)芯片被完全關(guān)閉。當(dāng)欠壓鎖定信號(hào)有效，SD信號(hào)關(guān)斷除基準(zhǔn)源與偏置模塊外的所有模塊，芯片被鎖定輸出電流為O。
[0028]附圖4所示為所設(shè)計(jì)LED驅(qū)動(dòng)芯片內(nèi)部軟啟動(dòng)電路的示意圖。N型MOS管Wt的漏極接VIN引腳，匪t的源極接OPA的負(fù)輸入端；0ΡΑ的正輸入端接基準(zhǔn)源與偏置模塊的Vm輸出端，電阻RdO、Rdl,、Rd2、Rd3、Rd4以此串聯(lián)，Rd4的末端接地，RdO的末端接OPA的負(fù)輸入端；Rd(l與Rdl的公共端即為軟啟動(dòng)電路的輸出端Vst ;開關(guān)MOS管NMdI的漏極接電阻Rdtl與Rdl的公共端，開關(guān)MOS管NMd2的漏極接電阻Rdl與Rd2的公共端，開關(guān)MOS管NMd3的漏極接電阻Rd2與Rd3的公共端，開關(guān)MOS管NMd4的漏極接電阻Rd3與Rd4的公共端；NMdl漏極接延時(shí)模塊I的輸出端QpNMd2漏極接延時(shí)模塊2的輸出端Q2，NMdl漏極接延時(shí)模塊3的輸出端Q3, NMd4漏極接延時(shí)模塊4的輸出端Q4 ;NMdl、NMd2, NMd3> NMd4的源級(jí)統(tǒng)一接地。延時(shí)模塊I的使能端EN接休眠模塊的SD輸出端，延時(shí)模塊2的使能端接延時(shí)模塊I的輸出端Q1,延時(shí)模塊3的使能端接延時(shí)模2的輸出端Q2,延時(shí)模塊4的使能端接延時(shí)模塊3的輸出端Q3 ；延時(shí)模塊1、2、3、4的時(shí)鐘輸入端Clk接振蕩器模塊的輸出端。當(dāng)電路啟動(dòng)時(shí)，Qm會(huì)依次由I變到0，開關(guān)管NMdm會(huì)依次由導(dǎo)通到斷開，Vst產(chǎn)生一個(gè)有5個(gè)臺(tái)階的上升式階梯電壓。由于電感電流的峰值被過流保護(hù)比較器與Vst限制，這樣電感上的電流也是成臺(tái)階狀的，不會(huì)產(chǎn)生浪涌電流，同時(shí)輸出電容Ctj充電的速度被限制，這樣也不會(huì)在輸出產(chǎn)生過沖電壓。
[0029]附圖5所示為所示LED驅(qū)動(dòng)芯片欠壓鎖定電路示意圖:基準(zhǔn)源與偏置模塊的輸出端Vbp接PMOS管PMm與PMu7的柵極，PMm的源極接VIN引腳，PMUl的漏極接NMOS管NMm的漏極；NMm的源極接地，柵極接基準(zhǔn)源與偏置模塊的輸出端VBU2，NMui的漏極接PMOS管PMu3的柵極，PMu3的源極接PMOS管PMu2漏極，PMu2的源極接VIN引腳，PMu2的柵極接基準(zhǔn)源與偏置模塊的輸出端VBu2 ；PMU3的漏極接PMOS管PMu4的源極，PMu4的柵極接反相器INV4的輸出端，PMu4的漏極接NMOS管NMu2的漏極；NMU2的源極接地，柵極接基準(zhǔn)源與偏置模塊的輸出端VBN。PMOS管PMu5的源極接VIN引腳，柵極接基準(zhǔn)源與偏置模塊的輸出端VBm，漏極接PMOS管PMu6的源極；PMU6的柵極接NMm的漏極，漏極接NMu2的漏極。PMu7的源極接VIN引腳，漏極接NMOS管NMu3的漏極；NMU3的源極接地，柵極接NMu2的漏極。PMOS管PMu8的源極接VIN引腳，柵極與NMOS管NMu4的柵極相連后接NMu3的漏極，漏極與NMu4的漏極相連，NMu4的源極接NMOS管NMu5的漏極；NMU5的源極接地，柵極接NMu2的柵極。反相器INV4的輸入端接NMu4的漏極，輸出端接施密特觸發(fā)器Smit2的輸入端，Smit2輸出欠壓鎖定信號(hào)UV。當(dāng)輸入電壓VDD低于VBm+Vth5時(shí)，芯片被鎖定輸出電流為O，當(dāng)輸入電壓回升到VBU2+VTH2時(shí)，欠壓鎖定狀態(tài)被解除驅(qū)動(dòng)芯片正常工作，LED燈正常發(fā)光。Vth2與Vtm分別是PMu2與PMu5的閾值電壓。
[0030]本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種帶軟啟動(dòng)及欠壓鎖定電路的可調(diào)光LED驅(qū)動(dòng)芯片，其特征在于，包括:控制回路、軟啟動(dòng)回路、補(bǔ)償回路以及輔助控制模塊；補(bǔ)償回路的輸入端接控制回路輸出端，控制回路輸出端接補(bǔ)償回路的補(bǔ)償輸入端；軟啟動(dòng)回路的電壓、電流輸出端接控制回路的軟啟動(dòng)電壓、電流輸入端，軟啟動(dòng)回路與補(bǔ)償回路共用電感電流檢測模塊；輔助控制模塊的使能輸出端接其他各個(gè)模塊的使能端，各模塊使能端采用經(jīng)典開關(guān)式連接方式；輔助控制模塊的調(diào)光輸出端接控制回路的調(diào)光輸入端； 該可調(diào)光LED驅(qū)動(dòng)芯片包含以下六根引腳:電源引腳VIN、過壓保護(hù)輸入引腳OVP、電感電流輸入引腳LX、電壓反饋引腳FB、調(diào)光信號(hào)輸入引腳EN、地引腳GND ;其中:VIN，GND為所有芯片內(nèi)部模塊的共用引腳；LX引腳同時(shí)作為電感電流檢測模塊的輸入引腳，及控制回路的輸出引腳；OVP引腳為軟啟動(dòng)回路的電壓輸入引腳，EN引腳為輔助控制模塊的控制信號(hào)輸入端；FB引腳為控制回路的反饋信號(hào)輸入引腳。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶軟啟動(dòng)及欠壓鎖定電路的可調(diào)光LED驅(qū)動(dòng)芯片，其特征在于，所述控制回路包括基準(zhǔn)源與偏置模塊、誤差放大器、PWM比較器、三輸入AND、可調(diào)光鎖存模塊、N型驅(qū)動(dòng)器、功率開關(guān)NM2 ;拓?fù)溥B接如下:基準(zhǔn)源與偏置模塊的電壓輸入端接VIN引腳，基準(zhǔn)電壓輸出端Vbci接誤差放大器EA的負(fù)輸入端；反饋引腳FB接誤差放大器EA的正輸入端，EA的正輸入端即為控制回路的反饋輸入端，誤差放大器EA的輸出端接PWM比較器的負(fù)輸入端，PWM比較器的正輸入端即為控制回路的補(bǔ)償輸入端，PWM比較器的輸出端接三輸入與門AND的輸入端；AND的另外兩輸入端分別為控制回路的軟啟動(dòng)電壓、電流輸入端，AND的輸出端接調(diào)光鎖存模塊的R輸入端，調(diào)光鎖存模塊的S輸入端接振蕩器模塊的輸出端，調(diào)光鎖存模塊的Dim輸入端接休眠模塊的ENB輸入端,Dim端即控制回路的調(diào)光輸入端；調(diào)光鎖存模塊的輸出端Q接N型驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端；N型驅(qū)動(dòng)模塊的輸出端接功率開關(guān)匪2的柵極，匪2的漏極接LX引腳，匪2的源極接地，匪2的漏極即為控制回路的輸出端； 所述補(bǔ)償回路包括斜坡電壓模塊、斜坡補(bǔ)償模塊、電感電流檢測模塊；拓?fù)溥B接如下:電流檢測模塊的輸出端Vsense接斜坡補(bǔ)償模塊的電流輸入端；斜坡電壓模塊的輸入端接振蕩器模塊的輸出端，斜坡電壓模塊的輸出端接斜坡補(bǔ)償模塊的電壓輸入端；斜坡補(bǔ)償模塊的輸出端接PWM比較器的正輸入端，斜坡補(bǔ)償模塊的輸出端即補(bǔ)償回路的輸出端，電感電流檢測模塊的輸入端即補(bǔ)償回路輸入端；所述電感電流檢測模塊包括MOS管匪1、電阻凡和R2, MOS管匪1的柵極接N型驅(qū)動(dòng)模塊的輸出端，匪1的漏極接LX引腳，匪1的漏極即為電感電流檢測模塊的輸入端，匪1的源極接R1的一端況的另一端通過R2接地，R1與R2的公共端即為電感電流檢測模塊的輸出端Vsense ； 所述軟啟動(dòng)回路包括過壓保護(hù)比較器、軟啟動(dòng)電路、過流保護(hù)比較器、電感電流檢測模塊；拓?fù)溥B接如下:電感電流檢測模塊的輸出端Vsense接過流保護(hù)比較器的負(fù)輸入端，過流保護(hù)比較器的輸出端接三輸入與門AND的輸入端；電感電流檢測模塊的輸入端與過流保護(hù)比較器的輸出端分別為，軟啟動(dòng)回路的輸入端與電流輸出端；軟啟動(dòng)電路的時(shí)鐘輸入端接振蕩器模塊的輸出端，電壓輸入端接VIN引腳，電壓輸出端Vst接過流保護(hù)比較正輸入端；基準(zhǔn)源與偏置模塊的基準(zhǔn)電壓輸出端Vbi接過壓保護(hù)比較器的正輸入端，OVP引腳通過電阻Rpi與電阻Rp2串聯(lián)后接地，電阻Rpi與電阻Rp2的公共端接過壓保護(hù)比較器的負(fù)輸入端，過壓保護(hù)比較器的輸出端為軟啟動(dòng)回路的電壓輸出端接與門AND的輸入端； 所述輔助控制模塊包括欠壓鎖定模塊、休眠控制模塊；拓?fù)溥B接如下:VIN接欠壓鎖定電路的輸入端，欠壓鎖定電路的輸出信號(hào)UV接休眠模塊的控制信號(hào)UV輸入端；引腳EN接施密特觸發(fā)器Smit的輸入端，Smit的輸出端接反向INV的輸入端，INV的輸出端即為輔助控制模塊的調(diào)光輸出端接休眠模塊的ENB輸入端，休眠模塊的時(shí)鐘輸入端接振蕩器模塊的輸出端；休眠模塊SDB輸出端接基準(zhǔn)源與偏置模塊的使能端、SD輸出端接其余模塊的使能端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種帶軟啟動(dòng)及欠壓鎖定電路的可調(diào)光LED驅(qū)動(dòng)芯片，其特征在于，所述控制回路中調(diào)光鎖存模塊采用開關(guān)式PWM數(shù)字調(diào)光模式，調(diào)光鎖存器R輸入端通過反相器INVl接D觸發(fā)器I的R輸入端，調(diào)光鎖存器S輸入端同時(shí)接D觸發(fā)器I的S輸入端，與反相器INV2的輸入端，INV2的輸出端接與非門NANDl的輸入端，調(diào)光鎖存器的Dim輸入端接與非門NAND2的輸入端；D觸發(fā)器I的Q輸出端接NANDl的輸入端，NANDl的輸出端接NAND2的輸入端，NAND2的輸出端即為調(diào)光鎖存器的輸出端Q。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種帶軟啟動(dòng)及欠壓鎖定電路的可調(diào)光LED驅(qū)動(dòng)芯片，其特征在于，所述軟啟動(dòng)電路的內(nèi)部拓?fù)溥B接如下:N型MOS管Wt的漏極接VIN引腳，Wt的柵極接運(yùn)算放大器OPA輸出端，NMt的源極接OPA的負(fù)輸入端；0ΡΑ的正輸入端接基準(zhǔn)源與偏置模塊的Vbi輸出端，電阻RdO、Rdl,、Rd2、Rd3、Rd4依次串聯(lián)，Rd4的末端接地，RdO的上端接OPA的負(fù)輸入端；Rd(l與Rdl的公共端即為軟啟動(dòng)電路的輸出端Vst ;開關(guān)MOS管NMdi的漏極接電阻Rdtl與Rdl的公共端，開關(guān)MOS管NMd2的漏極接電阻Rdl與Rd2的公共端，開關(guān)MOS管NMd3的漏極接電阻Rd2與Rd3的公共端，開關(guān)MOS管NMd4的漏極接電阻Rd3與Rd4的公共端；NMdl漏極接延時(shí)模塊I的輸出端Q1, NMd2漏極接延時(shí)模塊2的輸出端Q2，NMdl漏極接延時(shí)模塊3的輸出端Q3, NMd4漏極接延時(shí)模塊4的輸出端Q4 ;NMdl、NMd2、NMd3、NMd4的源級(jí)統(tǒng)一接地；延時(shí)模塊I的使能端EN接休眠模塊的SD輸出端，延時(shí)模塊2的使能端接延時(shí)模塊I的輸出端Q1,延時(shí)模塊3的使能端接延時(shí)模2的輸出端Q2,延時(shí)模塊4的使能端接延時(shí)模塊3的輸出端Q3 ;延時(shí)模塊1、2、3、4的時(shí)鐘輸入端Clk接振蕩器模塊的輸出端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶軟啟動(dòng)及欠壓鎖定電路的可調(diào)光LED驅(qū)動(dòng)芯片，其特征在于，所述輔助控制模塊中的欠壓鎖定模塊內(nèi)部拓?fù)溥B接如下:基準(zhǔn)源與偏置模塊的輸出端Vbp接PMOS管PMm與PMu7的柵極，PMm的源極接VIN引腳，PMm的漏極接NMOS管NMm的漏極；NMm的源極接地，柵極接基準(zhǔn)源與偏置模塊的輸出端VBU2，NMm的漏極接PMOS管PMu3的柵極，PMu3的源極接PMOS管PMu2漏極，PMu2的源極接VIN引腳，PMu2的柵極接基準(zhǔn)源與偏置模塊的輸出端VBu2 ；PMU3的漏極接PMOS管PMu4的源極，PMu4的柵極接反相器INV4的輸出端，PMu4的漏極接NMOS管NMu2的漏極；NMU2的源極接地，柵極接基準(zhǔn)源與偏置模塊的輸出端Vbn ；PM0S管PMu5的源極接VIN引腳，柵極接基準(zhǔn)源與偏置模塊的輸出端VBui，漏極接PMOS管PMu6的源極；PMU6的柵極接NMui的漏極，漏極接NMu2的漏極；PMU7的源極接VIN引腳，漏極接NMOS管NMu3的漏極；NMU3的源極接地，柵極接NMu2的漏極；PM0S管PMu8的源極接VIN引腳，柵極與NMOS管NMu4的柵極相連后接NMu3的漏極，漏極與NMu4的漏極相連，NMu4的源極接NMOS管NMu5的漏極；NMU5的源極接地，柵極接NMu2的柵極；反相器INV4的輸入端接NMu4的漏極，輸出端接施密特觸發(fā)器Smit2的輸入端，Smit2輸出欠壓鎖定信號(hào)UV。
【文檔編號(hào)】H05B37/02GK103929860SQ201410176398
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年4月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月29日
【發(fā)明者】江金光, 譚高建 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)