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一種帶軟啟動及欠壓鎖定電路的可調(diào)光led驅(qū)動芯片的制作方法

文檔序號:8105598閱讀:543來源:國知局
一種帶軟啟動及欠壓鎖定電路的可調(diào)光led驅(qū)動芯片的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于LED驅(qū)動器領(lǐng)域,涉及一種可調(diào)光LED驅(qū)動芯片,特別涉及一種帶有軟啟動及欠壓鎖定電路的可調(diào)光LED驅(qū)動芯片。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電路,可以抑制啟動時的浪涌電流、過沖電壓以保護(hù)LED燈、驅(qū)動芯片不被損壞。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,保證了LED驅(qū)動芯片在供電源電壓變化時工作的穩(wěn)定性,確保了LED燈發(fā)光的可靠性。
【專利說明】—種帶軟啟動及欠壓鎖定電路的可調(diào)光LED驅(qū)動芯片
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于LED驅(qū)動器領(lǐng)域,涉及一種可調(diào)光LED驅(qū)動芯片,特別涉及一種帶有軟啟動及欠壓鎖定電路的可調(diào)光LED驅(qū)動芯片。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會的發(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LED燈串聯(lián),以保證每個LED燈的亮度都相同,同時提升整體亮度。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在工作時需要一個恒流源供電。
[0003]傳統(tǒng)LED驅(qū)動器是一個恒定電流輸出的DC-DC轉(zhuǎn)換器,其輸出電流時一個固定值,所驅(qū)動的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)動器在啟動時,控制環(huán)路處于失衡狀態(tài),這樣系統(tǒng)會產(chǎn)生過沖電壓及浪涌電流,極易損壞LED燈以及LED驅(qū)動芯片;同時正常工作時,由于LED驅(qū)動器輸入電源的電壓會變化,當(dāng)輸入電壓較低時LED驅(qū)動器會輸出錯誤的信號,LED燈發(fā)光不可靠且可能被損壞。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]針對傳統(tǒng)LED驅(qū)動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)動芯片。驅(qū)動芯片集成了一種新型軟啟動電路,可以抑制芯片啟動時的浪涌電流和過沖電壓,保護(hù)驅(qū)動芯片與LED不被損壞;同時集成了一個新型欠壓鎖定電路,在節(jié)約芯片面積的同時,保證了在輸入電源電壓變化時,驅(qū)動芯片以及LED燈的工作的可靠性;包含一個休眠模塊,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)動芯片的效率的情況下,實(shí)現(xiàn)對LED燈發(fā)光亮度的寬范圍無色散平滑調(diào)節(jié)。
[0005]本實(shí)用新型的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的:
[0006]一種帶軟啟動及欠壓鎖定電路的可調(diào)光LED驅(qū)動芯片,其特征在于,包括:控制回路、軟啟動回路、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;軟啟動回路的電壓、電流輸出端接控制回路的軟啟動電壓、電流輸入端,軟啟動回路與補(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;
[0007]在上述的一種帶軟啟動及欠壓鎖定電路的可調(diào)光LED驅(qū)動芯片,LED驅(qū)動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引腳為軟啟動回路的電壓輸入引腳,EN引腳為輔助控制模塊的控制信號輸入端;FB引腳為控制回路的反饋信號輸入引腳。
[0008]典型工作電路連接如下,供電電源VDD正端接VIN引腳,同時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)動芯片的FB引腳接LEDs的負(fù)極;PWM調(diào)光信號通過EN引腳接入芯片。
[0009]在上述的一種帶軟啟動及欠壓鎖定電路的可調(diào)光LED驅(qū)動芯片中,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)動模塊的輸入端;N型驅(qū)動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。
[0010]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 ;
[0011]所述軟啟動回路包括過壓保護(hù)比較器、軟啟動電路、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,軟啟動回路的輸入端與電流輸出端;軟啟動電路的時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回路的電壓輸出端接與門AND的輸入端;
[0012]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UV接休眠模塊的控制信號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。
[0013]在上述的一種帶軟啟動及欠壓鎖定電路的可調(diào)光LED驅(qū)動芯片中,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。
[0014]在上述的一種帶軟啟動及欠壓鎖定電路的可調(diào)光LED驅(qū)動芯片中,所述軟啟動電路的內(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漏極接延時模塊I的輸出端Q1, NMd2漏極接延時模塊2的輸出端Q2,NMdl漏極接延時模塊3的輸出端Q3,NMd4漏極接延時模塊4的輸出端Q4 ;NMdl、NMd2、NMd3、NMd4的源級統(tǒng)一接地。延時模塊I的使能端EN接休眠模塊的SD輸出端,延時模塊2的使能端接延時模塊I的輸出端Q1,延時模塊3的使能端接延時模2的輸出端Q2,延時模塊4的使能端接延時模塊3的輸出端Q3 ;延時模塊
1、2、3、4的時鐘輸入端Clk接振蕩器模塊的輸出端。
[0015]在上述的一種帶軟啟動及欠壓鎖定電路的可調(diào)光LED驅(qū)動芯片中,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UV。
[0016]在上述的一種帶軟啟動及欠壓鎖定電路的可調(diào)光LED驅(qū)動芯片中,振蕩器模塊采用恒流源對電容充放電結(jié)構(gòu)的5級環(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。
[0017]因此,本實(shí)用新型具有以下優(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)動芯片效率的同時,可對LED亮度進(jìn)行較寬范圍無色散平滑調(diào)節(jié),4.啟動時浪涌電流和過沖電壓被抑制,有效地保護(hù)LED燈與驅(qū)動芯片不被損壞;5.在輸入電源電壓變化,LED燈以及驅(qū)動芯的工作具有較高可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]附圖1所示為所設(shè)計(jì)LED驅(qū)動芯片的典型工作電路示意圖。
[0019]附圖2所示為所設(shè)計(jì)LED驅(qū)動芯片內(nèi)部功能模塊連接圖。
[0020]附圖3所示為所設(shè)計(jì)LED驅(qū)動芯片內(nèi)部調(diào)光電路和休眠模塊示意圖。
[0021]附圖4所示為所設(shè)計(jì)LED驅(qū)動芯片內(nèi)部軟啟動電路示意圖。
[0022]附圖5所示為所設(shè)計(jì)LED驅(qū)動芯片內(nèi)部欠壓鎖定電路示意圖。
具體實(shí)施方案
[0023]下面通過實(shí)施例,并結(jié)合附圖,對本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。
[0024]實(shí)施例:
[0025]為了更加清楚明白地解釋本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn),下面結(jié)合附圖和實(shí)例對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步的說明。
[0026]附圖1所示為所設(shè)計(jì)帶有軟啟動及欠壓鎖定電路的可調(diào)光LED驅(qū)動器的典型工作電路。其特征在于LED驅(qū)動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)動芯片F(xiàn)B引腳,電阻RF的電壓作為反饋,保證驅(qū)動芯片輸出電流穩(wěn)定在所設(shè)計(jì)的值;PWM調(diào)光信號通過EN引腳接入芯片,同時也作為休眠控制信號。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)動多路LED燈。從附圖1可見所設(shè)計(jì)的LED驅(qū)動芯片,只需要5個外圍器件就能實(shí)現(xiàn)對LED燈的驅(qū)動,降低了使用難度以及成本。經(jīng)測試得:所設(shè)計(jì)驅(qū)動芯片的輸出驅(qū)動能力達(dá)到f 1000mA,同時保持較高的轉(zhuǎn)換效率,并且在一個較寬的范圍內(nèi),實(shí)現(xiàn)對LED亮度的無色散平滑調(diào)節(jié)。
[0027]附圖2所示為所設(shè)計(jì)的LED驅(qū)動芯片的內(nèi)部功能模塊連接圖,其特征在于驅(qū)動芯片的基本架構(gòu)是電流PWM模式DC-DC升壓轉(zhuǎn)換器。其主拓?fù)溆煽刂苹芈?、軟啟動回路、補(bǔ)償回路、輔助控制模塊四個部分組成。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;軟啟動回路的電壓、電流輸出端接控制回路的軟啟動電壓、電流輸入端,軟啟動回路與補(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引腳為軟啟動回路的電壓輸入引腳,EN引腳為輔助控制模塊的控制信號輸入端;FB引腳為控制回路的反饋信號輸入引腳。誤差放大器比較RF的電壓與基準(zhǔn)電壓VBtl得到誤差信號,控制回路將誤差信號轉(zhuǎn)換為,一個占空比可變的驅(qū)動信號,以驅(qū)動功率開關(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)剛啟動時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),會產(chǎn)生浪涌電流與過沖電壓,可能會損壞LED燈和驅(qū)動芯片,軟啟動回路可消除浪涌電流與過沖電壓,保證LED燈和驅(qū)動芯片的安全;正常工作時輸入電壓VDD會變化,當(dāng)VDD低于一定值時,芯片輸出錯誤的信號,LED燈工作不可靠,欠壓鎖定模塊可以在VDD過低時關(guān)閉驅(qū)動芯片,保證了 LED燈以及驅(qū)動芯片工作的可靠性。
[0028]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)動器、功率開關(guān)匪2共七個部分組成??刂苹芈返耐?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)動模塊的輸入端;N型驅(qū)動模塊輸出驅(qū)動信號,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??刂苹芈穼?shí)現(xiàn)了將輸入電壓VDD轉(zhuǎn)換為恒定電流Itj輸出。
[0029]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。
[0030]軟啟動回路由過壓比較器、軟啟動電路、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,軟啟動回路的輸入端與電流輸出端;軟啟動電路時鐘輸入端接振蕩器模塊的輸出端,軟啟動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。
[0031]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UV接休眠模塊的控制信號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,休眠模塊的時鐘輸入端接振蕩器模塊的輸出端;休眠模塊SDB輸出信號用于基準(zhǔn)源與偏置模塊的關(guān)斷、SD輸出信號關(guān)斷其他模塊(附圖中為畫出SD、SDB與其他模塊的連接)。
[0032]附圖3所示為所設(shè)計(jì)LED驅(qū)動芯片內(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),而不是幅值不會引起LED燈發(fā)光色散,同時也不影響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,NAND3輸出SD信號。當(dāng)EN接地且持續(xù)超過4ms時LED驅(qū)動芯片被完全關(guān)閉。當(dāng)欠壓鎖定信號有效,SD信號關(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。
[0033]附圖4所示為所設(shè)計(jì)LED驅(qū)動芯片內(nèi)部軟啟動電路的示意圖。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漏極接延時模塊I的輸出端QpNMd2漏極接延時模塊2的輸出端Q2,NMdl漏極接延時模塊3的輸出端Q3, NMd4漏極接延時模塊4的輸出端Q4 ;NMdl、NMd2, NMd3> NMd4的源級統(tǒng)一接地。延時模塊I的使能端EN接休眠模塊的SD輸出端,延時模塊2的使能端接延時模塊I的輸出端Q1,延時模塊3的使能端接延時模2的輸出端Q2,延時模塊4的使能端接延時模塊3的輸出端Q3 ;延時模塊1、2、3、4的時鐘輸入端Clk接振蕩器模塊的輸出端。當(dāng)電路啟動時,Qm會依次由I變到0,開關(guān)管NMdm會依次由導(dǎo)通到斷開,Vst產(chǎn)生一個有5個臺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階狀的,不會產(chǎn)生浪涌電流,同時輸出電容Ctj充電的速度被限制,這樣也不會在輸出產(chǎn)生過沖電壓。
[0034]附圖5所示為所示LED驅(qū)動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UV。當(dāng)輸入電壓VDD低于VBm+Vth5時,芯片被鎖定輸出電流為O,當(dāng)輸入電壓回升到VBU2+VTH2時,欠壓鎖定狀態(tài)被解除驅(qū)動芯片正常工作,LED燈正常發(fā)光。Vth2與Vtm分別是PMu2與PMu5的閾值電壓。
[0035]本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對本實(shí)用新型精神作舉例說明。本實(shí)用新型所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員可以對所描述的具體實(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,但并不會偏離本實(shí)用新型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】
1.一種帶軟啟動及欠壓鎖定電路的可調(diào)光LED驅(qū)動芯片,其特征在于,包括:控制回路、軟啟動回路、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;軟啟動回路的電壓、電流輸出端接控制回路的軟啟動電壓、電流輸入端,軟啟動回路與補(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引腳為軟啟動回路的電壓輸入引腳,EN引腳為輔助控制模塊的控制信號輸入端;FB引腳為控制回路的反饋信號輸入引腳。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶軟啟動及欠壓鎖定電路的可調(diào)光LED驅(qū)動芯片,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)動模塊的輸入端;N型驅(qū)動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 ; 所述軟啟動回路包括過壓保護(hù)比較器、軟啟動電路、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,軟啟動回路的輸入端與電流輸出端;軟啟動電路的時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UV接休眠模塊的控制信號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及欠壓鎖定電路的可調(diào)光LED驅(qū)動芯片,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及欠壓鎖定電路的可調(diào)光LED驅(qū)動芯片,其特征在于,所述軟啟動電路的內(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漏極接延時模塊I的輸出端Q1, NMd2漏極接延時模塊2的輸出端Q2,NMdl漏極接延時模塊3的輸出端Q3, NMd4漏極接延時模塊4的輸出端Q4 ;NMdl、NMd2、NMd3、NMd4的源級統(tǒng)一接地;延時模塊I的使能端EN接休眠模塊的SD輸出端,延時模塊2的使能端接延時模塊I的輸出端Q1,延時模塊3的 使能端接延時模2的輸出端Q2,延時模塊4的使能端接延時模塊3的輸出端Q3 ;延時模塊1、2、3、4的時鐘輸入端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及欠壓鎖定電路的可調(diào)光LED驅(qū)動芯片,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UV。
【文檔編號】H05B37/02GK203814020SQ201420213851
【公開日】2014年9月3日 申請日期: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 申請人:武漢大學(xué)
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