一種用于led驅(qū)動電路的開路過壓保護裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及集成電路技術(shù)，具體的說涉及一種LED驅(qū)動電路的開路過壓保護裝置。本發(fā)明的電路包括驅(qū)動電路、BUCK電路、采樣比較電路和采樣信號產(chǎn)生電路；其中，驅(qū)動電路的輸出端接BUCK電路，其信號輸入端接采樣比較電路的輸出端，其負輸入端接地；采樣信號產(chǎn)生電路的第一輸入端接BUCK電路，其第二輸入端接第一外部基準電壓Vref1，其輸出端接采樣比較電路的第一輸入端；采樣比較電路的第二輸入端接第二外部基準電壓Vref2，其負輸入端接地。本發(fā)明的有益效果為，減小了Buck電路處在高壓狀態(tài)下的時間，解決了驅(qū)動電路在負載開路時長時間處于高壓狀態(tài)下的問題，極大降低了Buck電路的損壞幾率，延長了其使用壽命。本發(fā)明尤其適用于LED驅(qū)動電路。
【專利說明】-種用于LED驅(qū)動電路的開路過壓保護裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于集成電路技術(shù)，具體的說是涉及一種基于Buck電路（Buck電路是一種 DC-DC的降壓拓撲方式）的LED驅(qū)動電路的開路過壓保護裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 要想保證LED串的亮度恒定，其驅(qū)動電流必須是可調(diào)節(jié)的。調(diào)節(jié)LED串電流的典 型方法是增加一個與LED串聯(lián)的檢測電阻器并將其兩端的電壓作為脈寬調(diào)制（PWM)控制器 的反饋輸入。如果串聯(lián)LED中某個LED或某段導線發(fā)生故障，則電路就會呈開路負載的狀 況。在這種情況下，電流檢測電阻兩端的電壓下降到零。當通過增加 PWM導通時間來提升 輸出電壓失敗的時候，控制電路響應(yīng)將嘗試增加 LED電流。在大多數(shù)情況下，輸出電壓會急 劇飆升，直到輸出電容、二極管或功率FET過應(yīng)力并被損毀。
[0003] 傳統(tǒng)的開路過壓保護裝置如圖1所示，包括：相互并聯(lián)連接的LED和輸出電容 Cout，LED的正極連接到電源Vin ;電感L01，其一端與LED的負極相連；第一 M0S晶體管 M01，其漏極與電感L01的另一端相連，源極經(jīng)由第一電阻器R01接地；續(xù)流二極管D01，其 正極連接到第一 M0S晶體管M01的漏極，負級連接到LED的正極；M0S管負反饋控制模塊， 該模塊對LED兩端的輸出電壓進行采樣，并產(chǎn)生輸出到控制芯片使能端en的輸出信號，以 控制第一 M0S晶體管M01的通斷。可見傳統(tǒng)的開路過壓保護裝置外圍電路復(fù)雜，且由R02、 M02、R03、M03組成的反饋回路在電路過壓期間形成了從電源Vin到地之間的通路，功耗很 大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的，就是針對傳統(tǒng)電路中的負載開路導致驅(qū)動電路長時間處于高壓狀 態(tài)下的問題，提出一種低功耗的用于LED驅(qū)動電路的開路過壓保護裝置。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種用于LED驅(qū)動電路的開路過壓保護裝置，其特征在于， 包括驅(qū)動電路、BUCK電路、采樣比較電路和采樣信號產(chǎn)生電路；其中，驅(qū)動電路的輸出端接 BUCK電路，其信號輸入端接采樣比較電路的輸出端，其負輸入端接地；采樣信號產(chǎn)生電路 的第一輸入端接BUCK電路，其第二輸入端接第一外部基準電壓Vrefl，其輸出端接采樣比 較電路的第一輸入端；米樣比較電路的第二輸入端接第二外部基準電壓Vref2,其負輸入 端接地；
[0006] 所述BUCK電路由開關(guān)管Q1、電感L1、第一電容C1和二極管D1構(gòu)成；其中，開關(guān)管 Q1的漏極依次通過電感L1、第一電容C1后接電源VIN，其漏極還接二極管D1的正極；二極 管D1的負極接電源VIN;
[0007] 所述采樣比較電路由采樣電阻R1、第二比較器U2、三態(tài)輸出門Z組成；其中，三態(tài) 輸出門Z的輸入端通過R1接地，其輸出端接比較器的同相輸入端，其輸出端接開關(guān)管Q1的 柵極；
[0008] 采樣信號產(chǎn)生電路由采樣時間控制電路和信號產(chǎn)生電路組成；其中，采樣時間控 制電路由電流源I、反相器Nl、MOS管Ml、M2、第二電容C2以及第一比較器U1組成；其中， Ml的漏極通過電流源I接電源Vcc，其源極接M2的漏極，其柵極接三態(tài)輸出門Z的使能端， 其柵極還通過反相器N1接M2的柵極；M2的源極接地；Ml的源極與M2的漏極的連接點通過 第二電容C2接地，該連接點還接第一比較器U1的同相輸入端；第一比較器U1的反相輸入 端接第一基準電壓Vrefl ;
[0009] 信號產(chǎn)生電路由異或門X0R、第一計數(shù)器B1、第二計數(shù)器B2組成；其中，第一計數(shù) 器B1和第二計數(shù)器B2均由D觸發(fā)器構(gòu)成；第一計數(shù)器B1的輸入端接第一比較器U1的輸 出端，其Q非輸出端接D輸入端，其Q輸出端接異或門X0R的一個輸入端；第二計數(shù)器B2的 輸入端接驅(qū)動電路的輸出VG，其Q非輸出端接D輸入端，其Q輸出端接異或門X0R的另一個 輸入端；異或門X0R的輸出端接三態(tài)輸出門Z的使能端。
[0010] 本發(fā)明的有益效果為，減小了 Buck電路處在高壓狀態(tài)下的時間，解決了驅(qū)動電路 在負載開路時長時間處于高壓狀態(tài)下的問題，極大降低了 Buck電路的損壞幾率，延長了其 使用壽命；此外，本發(fā)明采用采樣時間調(diào)整電路，可精確控制采樣時間，對于各種輸出電壓 的Buck均適用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 圖1為傳統(tǒng)的LED驅(qū)動電路過壓保護結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012] 圖2為本發(fā)明LED驅(qū)動電路過壓保護結(jié)構(gòu)框圖；
[0013] 圖3為實施例1的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014] 圖4為實施例1中電感L1上的電流及采樣信號波形圖；
[0015] 圖5為實施例2的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016] 圖6為實施例2中電感L1上的電流及采樣信號波形圖。

【具體實施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的【具體實施方式】進行描述
[0018] 發(fā)明提出的LED驅(qū)動電路的開路過壓保護裝置，在Q1導通時，利用采樣時間控制 電路和信號產(chǎn)生電路產(chǎn)生一個脈寬為Ts的采樣信號，采樣脈沖作用于采樣比較電路進行 采樣，通過與基準電壓比較得到開路過壓信號，反饋給驅(qū)動電路，驅(qū)動電路關(guān)斷。
[0019] 實施例1 :
[0020] 如圖3所示，本例包括驅(qū)動電路、BUCK電路、采樣時間控制電路、信號產(chǎn)生電路、采 樣比較電路；信號產(chǎn)生電路分別與采樣時間控制電路、Buck電路、驅(qū)動電路、采樣比較電路 相連，驅(qū)動電路與采樣比較電路、Buck電路以及信號產(chǎn)生電路相連，Buck電路與采樣比較 電路、驅(qū)動電路、信號產(chǎn)生電路相連。采樣時間控制電路用于控制采樣脈沖的脈寬Ts ;信號 產(chǎn)生電路用于產(chǎn)生采樣脈沖；采樣比較電路用于采樣并與基準電壓比較，產(chǎn)生開路過壓信 號，從而關(guān)斷驅(qū)動電路。
[0021] 其中，BUCK電路由開關(guān)管Q1、電感L1、電容C1和二極管D1構(gòu)成；其中，開關(guān)管Q1 的漏極依次通過電感L1、第一電容C1后接電源VIN，開關(guān)管Q1的漏極接二極管D1的正極； 二極管D1的負極接電源VIN ;
[0022] 采樣時間控制電路由電流源I、反相器N1、第一 M0S管Ml、第二M0S管M2、第二電 容C2以及第一比較器U1組成。第一 MOS管Ml漏端通過電流源I接Vcc，源端與第二MOS 管M2的漏端相連，柵極接信號產(chǎn)生電路的輸出，并通過反相器N1與第二M0S管M2的柵極 相連；第二M0S管M2的源端接地；電容C2-端接地，一端與Ml的源端相連；第一比較器U1 的一個輸入與第一 M0S管Ml的漏端相連，另一個輸入與基準電壓Vrefl相連，輸出接信號 產(chǎn)生電路。
[0023] 信號產(chǎn)生電路由異或門X0R、由D觸發(fā)器構(gòu)成的第一計數(shù)器B1、第二計數(shù)器B2組 成。由D觸發(fā)器構(gòu)成的第一計數(shù)器B1的CLK端接采樣時間控制電路的輸出，輸入端接B1 的反相輸出端；由D觸發(fā)器構(gòu)成的第二計數(shù)器B2的CLK端接VG，輸入接B2的反相輸出端； 異或門的輸入分別接B1、B2的輸出，輸出接采樣比較電路與采樣時間控制電路。
[0024] 采樣比較電路由采樣電阻R1、第二比較器U2、三態(tài)輸出門Z組成。采樣電阻R1 - 端接地，另一端接三臺們的輸入；三態(tài)門的控制使能端接信號產(chǎn)生電路的輸出，輸出接第二 比較器U2 ;第二比較器U2的一個輸入端接三態(tài)門的輸出，另一個接基準電壓Vref2,輸出接 驅(qū)動電路。
[0025] 本例的工作原理為：
[0026] 采樣時間控制電路根據(jù)信號產(chǎn)生電路反饋的信號，通過M0S管M1、M2對電容C2進 行充放電。當VG為高電平時，電流源I通過M0S管Ml對電容C2充電，當電容C2上的電壓超 過基準電壓Vrefl時，第一比較器U1的輸出VI為高電平，信號產(chǎn)生電路產(chǎn)生反饋信號V2， 控制M0S管Ml、M2對電容C2進行放電，當電容C2上的電壓低于Vrefl時，比較器U1的輸 出為低電平，信號產(chǎn)生電路會產(chǎn)生反饋信號V2控制M0S管Ml、M2對電容C2進行充電。此 過程循環(huán)往復(fù)，從而采樣時間控制電路會在VG的每個周期產(chǎn)生一個脈沖電壓VI，此脈沖在 VG上升沿延遲Ts出現(xiàn)，其中Ts = (C2 X Vref 1)/i (i為流過電流源I的電流）。VI及VG分 別經(jīng)過由D觸發(fā)器構(gòu)成的第一、第二計數(shù)器Β1，異或后產(chǎn)生一個脈寬為Ts的采樣信號V2。 正常工作與過壓時V1、V2以及電感L1上的電流I波形如圖4所示。V2為高電平時，三態(tài)門 導通，對采樣電阻R1上的電壓進行采樣。第二比較器U2對采樣電壓與基準電壓Vref2進 行比較，輸出開路過壓信號到驅(qū)動電路。若Buck電路出現(xiàn)開路過壓，則采樣比較電路輸出 有效，使驅(qū)動電路停止工作，開關(guān)管Q1關(guān)斷，Buck電路停止工作；否則，電路繼續(xù)正常工作。 當VG為低電平時，M0S管M2對電容C2放電，電容C2上的電壓低于Vrefl，第一比較器U1 的輸出VI為低電平信號，VI及VG分別經(jīng)過第一、第二由D觸發(fā)器構(gòu)成的計數(shù)器B1，異或后 產(chǎn)生的采樣信號V2仍為低電平，電路不進行采樣，直到下一個VG的上升沿。
[0027] 實施例2 :
[0028] 如圖5所示，本例包括驅(qū)動電路、BUCK電路、采樣信號產(chǎn)生電路、采樣比較電路；采 樣信號產(chǎn)生電路分別與Buck電路、驅(qū)動電路、采樣比較電路相連，驅(qū)動電路與采樣比較電 路、Buck電路以及采樣信號產(chǎn)生電路相連，Buck電路與采樣比較電路、驅(qū)動電路、采樣信號 產(chǎn)生電路相連。采樣信號產(chǎn)生電路用于產(chǎn)生脈寬為Ts的采樣信號；采樣比較電路根據(jù)采樣 信號進行采樣并與基準電壓比較，產(chǎn)生開路過壓信號，從而關(guān)斷驅(qū)動電路。
[0029] 采樣信號產(chǎn)生電路由電流源I、反相器N1、第一 M0S管Ml、第二M0S管M2、第二電 容C2、第一比較器U1以及與門AND組成。第一 M0S管Ml漏端通過電流源I接Vcc，源端與 第二M0S管M2的漏端相連，柵極接VG，并通過反相器N1與第二M0S管M2的柵極相連；第 二M0S管M2的源端接地；電容C2 -端接地，一端與Ml的源端相連；第一比較器U1的一個 輸入與第一 MOS管Ml的漏端相連，另一個輸入與基準電壓Vrefl相連，輸出接與門AND的 輸入；與門AND的另一個輸入接VG，另一個輸入接第一比較器U1的輸出，輸出為米樣信號。
[0030] 采樣比較電路由采樣電阻R1、第二比較器U2、三態(tài)輸出門Z組成。采樣電阻R1 - 端接地，另一端接三臺們的輸入；三態(tài)門的控制使能端接信號產(chǎn)生電路的輸出，輸出接第二 比較器U2 ;第二比較器U2的一個輸入端接三態(tài)門的輸出，另一個接基準電壓Vref2,輸出接 驅(qū)動電路。
[0031] 本例的工作原理為：
[0032] VG通過控制M0S管Ml、M2對電容C2進行充放電。當VG為高時，Ml導通，M2截 止，電流源I通過M0S管Ml對電容C2進行充電，充電Ts =(C2XVrefl)/I時間后，電容C2 上的電壓大于Vrefl ;在VG上升沿Ts后第一比較器U1的輸出VI由高電平翻轉(zhuǎn)為低電平。 VI、VG經(jīng)過與門AND產(chǎn)生脈寬為Ts的采樣信號V2。采樣信號V2作用于三態(tài)門的使能端， 在VG反轉(zhuǎn)為高電平Ts時間內(nèi)，對采樣電阻R1上的電壓進行采樣；第二比較器U2將采樣 電壓與基準電壓Vref2進行比較，輸出開路過壓信號到驅(qū)動電路。若Buck電路出現(xiàn)開路過 壓，則采樣比較電路輸出有效，使驅(qū)動電路停止工作，開關(guān)管Q1關(guān)斷，Buck電路停止工作； 否則，電路繼續(xù)正常工作。當VG為低時，Ml截止，M2導通，電容C2通過M2對地放電。當電 容C2上的電壓低于基準電壓Vrefl時，第一比較器U1的輸出VI反轉(zhuǎn)為高電平。V1、VG經(jīng) 過與門AND產(chǎn)生的采樣信號V2為低電平，電路不進行采樣，直到VG的下一個周期。正常工 作與過壓時VI、V2以及電感L1上的電流I的波形圖如圖6所示。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于LED驅(qū)動電路的開路過壓保護裝置，其特征在于，包括驅(qū)動電路、BUCK電 路、采樣比較電路和采樣信號產(chǎn)生電路；其中，驅(qū)動電路的輸出端接BUCK電路，其信號輸入 端接采樣比較電路的輸出端，其負輸入端接地；采樣信號產(chǎn)生電路的第一輸入端接BUCK電 路，其第二輸入端接第一外部基準電壓Vrefl，其輸出端接采樣比較電路的第一輸入端；采 樣比較電路的第二輸入端接第二外部基準電壓Vref2,其負輸入端接地； 所述BUCK電路由開關(guān)管Q1、電感L1、第一電容C1和二極管D1構(gòu)成；其中，開關(guān)管Q1 的漏極依次通過電感L1、第一電容C1后接電源VIN，其漏極還接二極管D1的正極；二極管 D1的負極接電源VIN ; 所述采樣比較電路由采樣電阻R1、第二比較器U2、三態(tài)輸出門Z組成；其中，三態(tài)輸出 門Z的輸入端通過R1接地，其輸出端接比較器的同相輸入端，其輸出端接開關(guān)管Q1的柵 極； 采樣信號產(chǎn)生電路由采樣時間控制電路和信號產(chǎn)生電路組成；其中，采樣時間控制電 路由電流源I、反相器N1、M0S管M1、M2、第二電容C2以及第一比較器U1組成；其中，Ml的 漏極通過電流源I接電源Vcc，其源極接M2的漏極，其柵極接三態(tài)輸出門Z的使能端，其柵 極還通過反相器N1接M2的柵極；M2的源極接地；Ml的源極與M2的漏極的連接點通過第二 電容C2接地，該連接點還接第一比較器U1的同相輸入端；第一比較器U1的反相輸入端接 第一基準電壓Vrefl ; 信號產(chǎn)生電路由異或門XOR、第一計數(shù)器B1、第二計數(shù)器B2組成；其中，第一計數(shù)器B1 和第二計數(shù)器B2均由D觸發(fā)器構(gòu)成；第一計數(shù)器B1的輸入端接第一比較器U1的輸出端， 其Q非輸出端接D輸入端，其Q輸出端接異或門XOR的一個輸入端；第二計數(shù)器B2的輸入 端接驅(qū)動電路的輸出端VG，其Q非輸出端接D輸入端，其Q輸出端接異或門XOR的另一個輸 入端；異或門XOR的輸出端接三態(tài)輸出門Z的使能端。
【文檔編號】H05B37/02GK104093250SQ201410321278
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月7日
【發(fā)明者】方健, 杜士才, 馬佳佳, 趙帥, 胥林江, 伍滔 申請人:電子科技大學