本發(fā)明屬于LED驅(qū)動(dòng)電源技術(shù)，尤其涉及一種LED驅(qū)動(dòng)電源的內(nèi)部降壓電路結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

21世紀(jì)，LED作為一種固態(tài)光源，是典型的綠色照明光源，具有壽命長(zhǎng)，光效高，低功耗等特點(diǎn)。在LED照明技術(shù)當(dāng)中，電源的驅(qū)動(dòng)至關(guān)重要，它涉及到了LED整燈的使用壽命以及各項(xiàng)電氣性能。LED驅(qū)動(dòng)電源一般分為外部應(yīng)用電源和內(nèi)部電源。外部應(yīng)用電源主要給LED光源提供工作電源，以及驅(qū)動(dòng)芯片外圍電路的工作電壓，一般為高壓；而內(nèi)部電源則是為芯片提供工作電源，作為芯片內(nèi)部各個(gè)低壓模塊如帶隙基準(zhǔn)、運(yùn)算放大器、比較器等等的工作電源，該電壓為低壓，在提倡低功耗的應(yīng)用場(chǎng)合一般有3.3V和5V兩種電壓。而內(nèi)部電壓一般需要經(jīng)過外部應(yīng)用電壓通過各種降壓方式來得到。如今常用的有buck型DCDC電路來降壓或者利用高頻變壓器將電壓降低等等方法，但這些電路的缺點(diǎn)就是體積大，且不易于集成于芯片。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題：提供一種LED驅(qū)動(dòng)電源的內(nèi)部降壓電路結(jié)構(gòu)，以解決現(xiàn)有技術(shù)的LED驅(qū)動(dòng)電路的內(nèi)部降壓電路采用buck型DCDC電路來降壓或者利用高頻變壓器將電壓降低等方法，電路體積大且不易于集成于芯片等技術(shù)問題。

本發(fā)明技術(shù)方案：

一種LED驅(qū)動(dòng)電源的內(nèi)部降壓電路結(jié)構(gòu)，它包括：

整流橋電路：對(duì)220V、50Hz的正弦電壓波形進(jìn)行全波整流，得到0-311V的直流脈動(dòng)電壓，與高壓預(yù)降壓電路連接；

高壓預(yù)降壓電路：對(duì)整流橋電路輸出的直流脈動(dòng)電壓進(jìn)行降壓，與線性穩(wěn)壓電路、遲滯檢測(cè)電路和前置基準(zhǔn)電壓電路連接；

遲滯檢測(cè)電路：通過檢測(cè)比較高壓預(yù)降壓電路的電壓，控制高壓預(yù)降壓電路的通斷，從而控制預(yù)降壓電壓的波動(dòng)范圍；

前置基準(zhǔn)電壓電路：輸出一個(gè)不隨輸入電源波動(dòng)和溫度變化的基準(zhǔn)電壓，作為遲滯檢測(cè)電路和線性穩(wěn)壓電路的參考電壓；

線性穩(wěn)壓電路：對(duì)高壓預(yù)降壓電路的輸出電壓進(jìn)行穩(wěn)壓，輸出一個(gè)穩(wěn)定的電壓。

所述整流橋電路為全波整流橋電路，且每一橋臂上二極管的反向耐壓在800V以上，正向電流容量在500mA以上。

所述高壓預(yù)降壓電路包括電阻R0，電阻R0與高壓管LDMOS2的漏端相連，高壓管LDMOS2的源端接地，構(gòu)成對(duì)地支路；電阻R0為高壓管LDMOS1提供柵端電壓，電阻R1和電容C1串聯(lián)接在高壓管LDMOS1的源端，高壓管LDMOS1的漏端接輸入電壓。電阻R6與齊納二極管Z1串聯(lián)，電容C1兩端的電壓經(jīng)電阻R6與齊納二極管Z1進(jìn)行穩(wěn)壓。

所述遲滯檢測(cè)電路包括電阻R2，電阻R2接在比較器COM1的同向端和輸出端之間，電阻R3一端與電容C1連接,另一端與比較器COM1的同向端連接，比較器COM1的反向端與前置基準(zhǔn)電壓電路的基準(zhǔn)電壓Vref2連接，比較器COM1的輸出端接高壓管LDMO2的柵端，控制高壓管LDMOS2的開關(guān)狀態(tài)。

具體電路結(jié)構(gòu)：前置基準(zhǔn)電壓源電路結(jié)構(gòu)采用自偏置帶隙基準(zhǔn)源結(jié)構(gòu)pre-BAG結(jié)構(gòu)，電路的工作電壓端接齊納二極管Z1，通過齊納管Z1的穩(wěn)壓值提供工作電壓，電路兩個(gè)輸出端Vref1和Vref2分別接在運(yùn)放OPA1的反向端和比較器COM1的反向端。

所述線性穩(wěn)壓電路包括功率管M1，功率管M1的源端與電容C1相接，功率管M1的漏端與電阻R4、R5相連接，電阻R4和R5串聯(lián)構(gòu)成反饋電阻網(wǎng)絡(luò)，電阻R5與運(yùn)放OPA1的同向端相連接，運(yùn)放OPA1的反向端接前置基準(zhǔn)電壓電路的基準(zhǔn)電壓Vref1，運(yùn)放OPA1的工作電壓端接齊納二極管Z1，運(yùn)放OPA1的輸出端接功率管M1的柵端。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明通過外置電容和反饋電阻，整體電路集成在一塊芯片，具有便于集成化、體積小等特點(diǎn)。本發(fā)明可直接應(yīng)用于市電，交流輸入電壓范圍寬，且工作溫度范圍寬；本發(fā)明沒有大的儲(chǔ)能元器件，無高頻變壓器，所以電磁干擾?。唤鉀Q了現(xiàn)有技術(shù)的LED驅(qū)動(dòng)電路的內(nèi)部降壓電路采用buck型DCDC電路來降壓或者利用高頻變壓器將電壓降低等方法，電路體積大且不易于集成于芯片等技術(shù)問題。

附圖說明

圖1為本發(fā)明原理示意圖；

圖2是本發(fā)明器件接線示意圖。

具體實(shí)施方式

一種LED驅(qū)動(dòng)電源的內(nèi)部降壓電路結(jié)構(gòu)（見圖1），它包括：

整流橋電路1：對(duì)220V、50Hz的正弦電壓波形進(jìn)行全波整流，得到0-311V的直流脈動(dòng)電壓，與高壓預(yù)降壓電路2連接；

高壓預(yù)降壓電路2：對(duì)整流橋電路1輸出的直流脈動(dòng)電壓進(jìn)行降壓，與線性穩(wěn)壓電路5、遲滯檢測(cè)電路3和前置基準(zhǔn)電壓電路4連接；

遲滯檢測(cè)電路3：通過檢測(cè)比較高壓預(yù)降壓電路2的電壓，控制高壓預(yù)降壓電路2的通斷，從而控制預(yù)降壓電壓的波動(dòng)范圍；

前置基準(zhǔn)電壓電路4：輸出一個(gè)不隨輸入電源波動(dòng)和溫度變化的基準(zhǔn)電壓，作為遲滯檢測(cè)電路3和線性穩(wěn)壓電路5的參考電壓；

線性穩(wěn)壓電路5：對(duì)高壓預(yù)降壓電路2的輸出電壓進(jìn)行穩(wěn)壓，輸出一個(gè)穩(wěn)定的電壓。

整流橋1，選用全波整流橋。其中每一橋臂上二極管的反向耐壓在800V以上，正向電流容量在500mA以上。

高壓預(yù)降壓電路2，高壓預(yù)降壓電路是由耐高壓LDMOS1和外置的電容C1構(gòu)成的，當(dāng)電路上電后，LDMOS2柵極無控制信號(hào)，LDMOS2處于截止?fàn)顟B(tài)，RO為L(zhǎng)DMOS1提供偏置電壓，LDMOS1的柵極處于高電平，故LDMOS1導(dǎo)通，脈動(dòng)直流高壓經(jīng)過高壓LDMOS1對(duì)RC電路充電（R1和C1串聯(lián)構(gòu)成RC電路），當(dāng)電容C1兩端的電壓VCC達(dá)到預(yù)定的電壓值時(shí)，檢測(cè)信號(hào)控制LDMOS2的柵端，從而使得LDMOS2導(dǎo)通。此時(shí)外部輸入電壓經(jīng)過電阻R0和LDMOS2對(duì)地構(gòu)成回路，LDMOS1的柵端電壓被拉低到低電平，LDMOS1處于截止?fàn)顟B(tài)故充電電路關(guān)斷，當(dāng)后面的負(fù)載消耗電壓低于一定值后，檢測(cè)信號(hào)控制支路LDMOS2處于截止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)LDMOS1再度被打開，充電電路也再度被激活，又對(duì)電容充電，此后的工作狀態(tài)如上反復(fù)轉(zhuǎn)化，使得電容兩端電壓在一定范圍內(nèi)變化。VCC電壓經(jīng)過電阻R6和齊納管Z1可以得到穩(wěn)壓值Vz作為誤差運(yùn)放OPA1、比較器COM1和前置基準(zhǔn)Pre-BAG的工作電壓。

具體電路結(jié)構(gòu)：電阻R0與高壓管LDMOS2的漏端相連，高壓管LDMOS2的源端接地，構(gòu)成對(duì)地支路。電阻R0可為高壓管LDMOS1提供柵端電壓，電阻R1和電容C1串聯(lián)接在高壓管LDMOS1的源端，高壓管LDMOS1的漏端接輸入電壓。電阻R6與齊納二極管Z1串聯(lián)，電容C1兩端的電壓經(jīng)電阻R6與齊納二極管Z1進(jìn)行穩(wěn)壓。

遲滯檢測(cè)電路3，由雙門限的比較器構(gòu)成（R3串接在比較器COM1的同向端，R2連接于比較器的輸出端和同相端，反向端接前置基準(zhǔn)輸出的參考電壓Vref2），電路具有遲滯回環(huán)傳輸特性。利用正反饋?zhàn)饔?，比較器的門限電壓會(huì)隨輸出電壓的改變而改變，對(duì)于輸入端的干擾信號(hào)具有強(qiáng)抗干擾能力，通過調(diào)節(jié)R2、R3的阻值，可以得到兩個(gè)不同的門限電壓值作為檢測(cè)VCC電壓的波動(dòng)參考電壓。

具體電路結(jié)構(gòu)：電阻R2接在比較器COM1的同向端和輸出端之間，電阻R3一端接電容C1,另一端接比較器COM1的同向端。比較器COM1的反向端與前置基準(zhǔn)電壓源的基準(zhǔn)電壓Vref2相連接，比較器COM1的輸出端接高壓管LDMO2的柵端，可控制高壓管LDMOS2的開關(guān)狀態(tài)。

前置基準(zhǔn)電壓源電路4，主要由啟動(dòng)電路、偏置電路和基準(zhǔn)核心三部分構(gòu)成。前置基準(zhǔn)的工作原理是利用具有相反的溫度系數(shù)電壓的權(quán)重以合適的比例相加得到具有零溫度系數(shù)的基準(zhǔn)電壓，產(chǎn)生一個(gè)受輸入電壓波動(dòng)和電路的溫度變化影響很小的基準(zhǔn)電壓源作為后端電路的基準(zhǔn)電壓。

具體電路結(jié)構(gòu)：前置基準(zhǔn)電壓源電路結(jié)構(gòu)采用自偏置帶隙基準(zhǔn)源結(jié)構(gòu)Pre-BAG結(jié)構(gòu)，電路的工作電壓端接齊納二極管Z1，由齊納管Z1的穩(wěn)壓值提供工作電壓，電路兩個(gè)輸出端Vref1和Vref2分別接在運(yùn)放OPA1的反向端和比較器COM1的反向端。

線性穩(wěn)壓電路5，電阻反饋網(wǎng)絡(luò)R4、R5串聯(lián)接在功率管M1的漏端，功率管M1的源端接電容電壓VCC，由電阻R5上的壓降反饋到運(yùn)放OPA1的同相端，運(yùn)放的反相端接一帶隙基準(zhǔn)電壓Vref1，運(yùn)放的輸出信號(hào)接功率管M1的柵端，通過調(diào)節(jié)電阻反饋網(wǎng)絡(luò)的電阻比值，可在輸出端得到一相對(duì)穩(wěn)定的輸出電壓Vout作為低壓模塊的工作電壓。

具體電路結(jié)構(gòu)：功率管M1的源端與電容C1相接，功率管M1的漏端與電阻R4、R5相連接，電阻R4和R5串聯(lián)構(gòu)成反饋電阻網(wǎng)絡(luò)，電阻R5與運(yùn)放OPA1的同向端相連接，運(yùn)放OPA1的反向端接前置基準(zhǔn)電壓源的基準(zhǔn)電壓Vref1，運(yùn)放OPA1的工作電壓端接齊納二極管Z1，運(yùn)放OPA1的輸出端接功率管M1的柵端，電路在功率管M1的漏端可得到輸出電壓Vout。

本發(fā)明的工作原理分析如下：輸入市電為220V/50Hz的交流電經(jīng)整流橋整流之后，可以在整流橋的兩個(gè)輸出端口得到脈動(dòng)直流高壓，該電壓峰值電壓為311V、時(shí)間周期為10ms的正弦半波脈動(dòng)電壓。該電壓作為高壓預(yù)降壓電路的輸入電壓。輸入電壓通過LDMOS1對(duì)RC電路充電，輸入電壓峰值有311V，考慮到線電壓和余量，使用的器件最少需要耐壓500V，在電路中LDMOS1采用700V耐壓，LDMOS器件在一定條件下都可以等效成電流源,通過電流源對(duì)電容充電，電容兩端的電壓VCC作為遲滯檢測(cè)電路的檢測(cè)信號(hào)，遲滯檢測(cè)電路為遲滯比較器，有兩個(gè)門限電壓V_T-、V_T+（V_T-<V_T+）。當(dāng)電容兩端電壓VCC大于V_T+時(shí)，遲滯比較電路輸出高電平關(guān)斷充電支路；直到VCC小于V_T-時(shí)，遲滯比較電路輸出低電平重新開啟充電支路。如此反復(fù)工作，使得電容兩端電壓VCC會(huì)穩(wěn)定在一定范圍值內(nèi)。有一定波動(dòng)的電壓VCC不能作為低壓模塊的工作電源特別是模擬電源，因此需要一個(gè)線性穩(wěn)壓電路將VCC電壓穩(wěn)定輸出。前置基準(zhǔn)電壓源電路能產(chǎn)生一個(gè)受輸入電壓波動(dòng)和電路的溫度變化影響很小的基準(zhǔn)電壓，產(chǎn)生的基準(zhǔn)電壓作為穩(wěn)壓電路中運(yùn)放和遲滯檢測(cè)電路中比較器的參考電壓。VCC電壓作為穩(wěn)壓電路的輸入電壓，穩(wěn)壓電路中的電阻反饋網(wǎng)絡(luò)將反饋信號(hào)反饋到穩(wěn)壓電路中的運(yùn)放的另一端，從而產(chǎn)生的誤差放大輸出接到功率MOS管的柵極，控制功率管的柵源電壓的大小，從而可以調(diào)節(jié)流經(jīng)功率MOS管的電流，進(jìn)而得到一穩(wěn)定輸出電壓。反饋網(wǎng)絡(luò)為兩個(gè)電阻串聯(lián)組成，通過調(diào)整反饋網(wǎng)絡(luò)的電阻兩者的比值大小，可以得到相應(yīng)的輸出電壓。經(jīng)線性穩(wěn)壓電路之后的輸出電壓具有穩(wěn)定精度高，帶負(fù)載能力強(qiáng)等特點(diǎn)，可作為后端低壓模塊的工作電源。

本發(fā)明的適用范圍：

本發(fā)明所涉及的降壓模塊可用于LED的驅(qū)動(dòng)電源、電子產(chǎn)品的電源管理。