發(fā)光二極管驅(qū)動裝置以及半導(dǎo)體裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)光二極管驅(qū)動裝置以及半導(dǎo)體裝置。特別是，涉及用于使作為照明用利用的發(fā)光二極管點燈的發(fā)光二極管驅(qū)動用的半導(dǎo)體裝置、以及利用了它的驅(qū)動裝置，涉及從白熾電燈的照明器具替換為發(fā)光二極管的照明器具時用于實現(xiàn)利用了現(xiàn)有的相位控制調(diào)光器的調(diào)光控制的結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，利用一種相位控制式調(diào)光器，該相位控制式調(diào)光器，在將要對白熾燈泡進行調(diào)光控制的情況下，以交流電源電壓的某相位角使開關(guān)元件(一般而言，三端雙向可控硅開關(guān)元件)接通，從而對向白熾負載的電源供給，以一個容積電阻元件簡單地進行調(diào)光控制。
[0003]近幾年，用于驅(qū)動發(fā)光二極管(記載為LED)的發(fā)光二極管驅(qū)動用半導(dǎo)體裝置以及具有它的發(fā)光二極管驅(qū)動裝置的開發(fā)以及實用化正在進展。特別是，以白色LED為光源的LED燈泡等的照明裝置的量產(chǎn)化正在進展。
[0004]并且，在發(fā)光二極管驅(qū)動裝置之中提出了與用于對白熾燈泡進行調(diào)光的相位控制式調(diào)光器對應(yīng)的各種照明裝置(例如，參照專利文獻1、2)。
[0005]專利文獻I所公開的以往的發(fā)光二極管驅(qū)動裝置是，非絕緣反激式轉(zhuǎn)換器方式的電路結(jié)構(gòu)，檢測輸入脈動波形的三端雙向可控硅相位角(零交叉狀態(tài)的時間和半線周期時間的比例)來調(diào)整反饋參考電路的參考信號。并且，在下一個半線周期的期間，針對該參考信號，控制LED電流。
[0006]并且，專利文獻2的以往的發(fā)光二極管驅(qū)動裝置具有，在輸入電壓的高電位側(cè)配置有開關(guān)元件的Buck轉(zhuǎn)換器，即“高側(cè)Buck轉(zhuǎn)換器”。
[0007]一般而言，Buck轉(zhuǎn)換器，與反激式轉(zhuǎn)換器相比，對能量變換元件不使用變壓器而使用線圈，因此，基于變壓器的能量變換損失少，變換效率良好。
[0008]并且，在Buck轉(zhuǎn)換器的情況下，LED電流與線圈電流相同，在開關(guān)元件Q302接通的期間和斷開的期間的雙方流動。其結(jié)果為，在開關(guān)元件中流動的電流波形相同的情況下，在Buck轉(zhuǎn)換器的情況下，LED平均電流更大。在構(gòu)成非絕緣電路的情況下，與反激式轉(zhuǎn)換器相比，Buck轉(zhuǎn)換器在效率以及成本方面更有利。
[0009](現(xiàn)有技術(shù)文獻)
[0010](專利文獻)
[0011]專利文獻1:美國專利第8102683號說明書
[0012]專利文獻2:日本特開2011 - 14348號公報
[0013]發(fā)明概要
[0014]發(fā)明要解決的問題
[0015]在專利文獻I所記載的以往的發(fā)光二極管驅(qū)動裝置中，反饋信號，以作為與LED中流動的電流成比例的電壓信息的反饋信號UFB來表示。反饋信號UFB是，針對控制器和開關(guān)元件的基準(zhǔn)電位的因檢測電阻中流動的電流而生成的電位差，因此，總是相對于控制器和開關(guān)元件的基準(zhǔn)電位而成為正信號。但是，存在的問題是，在維持該控制電路結(jié)構(gòu)的狀態(tài)下，不能適用于能量變換效率良好的Buck轉(zhuǎn)換器。
[0016]并且，在不需要調(diào)光的使用方法中調(diào)光器不連接而將輸入電壓平滑的情況下，檢測零交叉期間，以其電平來調(diào)整反饋參考電路的參考信號，從而對輸出電流進行控制，因此，若輸入電壓為平滑電壓，則不能檢測零交叉期間。因此，不能進行參考信號的調(diào)整，不能進行輸出電流的控制。
[0017]接著，在專利文獻2所記載的以往的發(fā)光二極管驅(qū)動裝置中，由電流檢測電阻檢測LED光源中流動的電流，能夠得到相對于控制電路的基準(zhǔn)電壓而正信號的反饋信號，并且，構(gòu)成為設(shè)置用于將被配置在輸入電壓的高電壓側(cè)的開關(guān)元件驅(qū)動的控制信號發(fā)生電路的電路結(jié)構(gòu)，從而構(gòu)成Buck轉(zhuǎn)換器。
[0018]但是，開關(guān)元件與進行該開關(guān)元件的開關(guān)控制的控制電路的基準(zhǔn)電位不同，因此，為了交換不同基準(zhǔn)電壓的信號而需要專用的驅(qū)動電路。
[0019]并且，需要用于在檢測脈動波形的導(dǎo)通角之后，將向點燈電路的輸入電壓平滑的平滑電路，因此，導(dǎo)致功率因數(shù)降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0020]鑒于以往的問題點，提供一種發(fā)光二極管驅(qū)動裝置及半導(dǎo)體裝置，在輸入電壓被相位控制的脈動波形的情況下能夠進行恒定電流控制和調(diào)光控制，在輸入電壓被平滑的情況下能夠進行恒定電流控制。
[0021]用于解決問題的手段
[0022]為了實現(xiàn)所述目的，發(fā)光二極管驅(qū)動裝置具備:整流電路，對從交流電源輸入的交流電壓進行整流，并輸出直流電壓；開關(guān)元件，該開關(guān)元件的輸入端子連接于所述整流電路的高電位側(cè)，該開關(guān)元件用于將所述直流電壓通過或截止；扼流圈，該扼流圈的一端與所述開關(guān)元件的輸出端子連接；輸出電流檢測電路，連接于所述開關(guān)元件的輸出端子與所述扼流圈的所述一端之間，并用于檢測所述扼流圈中流動的電流；LED光源，由至少一個以上的發(fā)光二極管構(gòu)成，該發(fā)光二極管的陽極端子連接于所述扼流圈的另一端，該發(fā)光二極管的陰極端子連接于所述整流電路的低電位側(cè)；整流二極管，該整流二極管的陽極端子連接于所述整流電路的低電位側(cè)，該整流二極管的陰極端子連接于所述開關(guān)元件的輸出端子，該整流二極管用于將所述扼流圈中發(fā)生的反電動勢供給到所述LED光源；控制電路，將與所述開關(guān)元件的輸出端子和所述整流二極管的陰極端子的連接點的電位相同的電壓作為工作基準(zhǔn)電壓，輸出用于控制所述開關(guān)元件的切換工作的驅(qū)動信號:反饋檢測電路，為了接受從所述輸出電流檢測電路輸出的輸出反饋信號而與所述輸出電流檢測電路連接；以及輸入電壓檢測電路，檢測來自所述整流電路的整流后的輸入電壓信息；以及導(dǎo)通時間測量電路，測量從所述輸入電壓檢測電路輸出的切換允許期間信號，所述反饋檢測電路，將反饋模擬電流輸出到所述輸出電流檢測電路，所述導(dǎo)通時間測量電路，按照測量到的時間，調(diào)整所述反饋檢測電路的反饋模擬電流，所述反饋檢測電路，按照基于所述輸出反饋信號和因所述反饋模擬電流而發(fā)生的反饋模擬信號的誤差的信號，將用于控制所述開關(guān)元件的切換的信號輸出到所述控制電路。
[0023]根據(jù)本實施方案，由于開關(guān)元件和進行該開關(guān)元件的開關(guān)控制的控制電路的工作基準(zhǔn)電壓為同一電位，因此，不需要用于交換不同的基準(zhǔn)電位間的信號的驅(qū)動電路。并且，能夠?qū)㈤_關(guān)元件和控制電路和反饋檢測電路和輸入電壓檢測電路和導(dǎo)通時間測量電路形成在同一半導(dǎo)體襯底上、或組裝在同一封裝體。并且，反饋檢測電路是與負信號對應(yīng)的結(jié)構(gòu)，因此，能夠構(gòu)成高側(cè)Buck轉(zhuǎn)換器，能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)光二極管驅(qū)動裝置的高效率驅(qū)動、以及小型化、省空間化。進而，檢測輸入電壓的導(dǎo)通時間信息，調(diào)整反饋模擬電流，從而能夠?qū)崿F(xiàn)輸出電流的變化。
[0024]并且，也可以構(gòu)成為，在所述交流電源與所述整流電路之間具備相位控制調(diào)光器，該相位控制調(diào)光器，通過對交流的導(dǎo)通角進行控制，從而對向所述整流電路輸出的電壓的相位進行控制。
[0025]根據(jù)本實施方案，能夠按照相位控制后的輸入電壓的導(dǎo)通時間對向LED光源供給的輸出電流進行調(diào)光控制。
[0026]并且，也可以構(gòu)成為，所述輸出電流檢測電路具有:第一電阻，連接于所述開關(guān)元件的輸出端子以及所述扼流圈的一端；第二電阻，與反饋檢測端子和所述扼流圈的一端連接，所述反饋檢測端子用于將所述反饋模擬信號從所述反饋檢測電路輸出；以及電容器，連接于所述開關(guān)元件的輸出端子與所述反饋檢測電路的反饋檢測端子之間，所述輸出反饋信號是因所述扼流圈中流動的電流而在第一電阻的兩端發(fā)生的第一電位差，所述反饋模擬信號是因所述反饋模擬電流而在所述第二電阻的兩端發(fā)生的第二電位差，所述反饋檢測電路具備:電流源，供給反饋模擬電流，并且能夠調(diào)整該反饋模擬電流；誤差放大器，根據(jù)所述第一電位差和所述第二電位差的電壓差，對在所述反饋檢測端子和所述控制電路的工作基準(zhǔn)端子之間發(fā)生的電壓與所述反饋檢測電路的參考電壓進行比較；以及控制信號變換器，根據(jù)來自所述誤差放大器的輸出信號，生成用于控制所述開關(guān)元件的控制信號，在因所述第一電位差和所述第二電位差的電壓差而在所述反饋檢測端子與所述控制電路的工作基準(zhǔn)端子之間發(fā)生的電壓比所述誤差放大器的參考電壓高的情況下，所述控制電路根據(jù)來自所述控制信號變換器的控制信號來進行控制，以使向所述LED光源的能量輸出實質(zhì)上增加，在因所述第一電位差和所述第二電位差的電壓差而在所述反饋檢測端子與所述控制電路的工作基準(zhǔn)端子之間發(fā)生的電壓比所述誤差放大器的參考電壓低的情況下，所述控制電路根據(jù)來自所述控制信號變換器的控制信號來進行控制，以使向所述LED光源的能量輸出實質(zhì)上減少。
[0027]根據(jù)本實施方案，向控制電路輸出控制信號，以使因扼流圈中流動的電流而在第一電阻的兩端發(fā)生的第一電位差、和因反饋模擬電流而在第二電阻的兩端發(fā)生的第二電位差實質(zhì)上相等，從而不直接由反饋檢測電路檢測相對于控制電路的基準(zhǔn)電位而成為負信號的輸出反饋信號，而能夠?qū)⒎答佇畔鬟f到控制電路。不需要將輸出反饋信號直接輸入到反饋檢測電路，因此，能夠任意設(shè)定第一電阻和第二電阻的值，來減少扼流圈電流和第一電阻發(fā)生的電力損失。進而，按照輸入電壓的導(dǎo)通時間調(diào)整反饋模擬電流，來調(diào)整第二電阻的兩端發(fā)生的第二電位差，從而能夠?qū)ο騆ED光源供給的輸出電流進行調(diào)光控制。
[0028]并且，也可以構(gòu)成為，所述誤差放大器的參考電壓，與所述控制電路的工作基準(zhǔn)電壓實質(zhì)上相等。
[0029]根據(jù)本實施方案，由于誤差放大器的參考電壓和控制電路的工作基準(zhǔn)電壓實質(zhì)上相等，因此，在向反饋檢測端子的施加電壓是正電壓的情況下，進行使向LED光源的能量輸出實質(zhì)上增加的控制，在向反饋檢測端子的施加電壓是負電壓的情況下，進行使向LED光源的能量輸出實質(zhì)上減少的控制，向反饋檢測端子的信號施加是，正信號還是負信號都能夠?qū)?yīng)的。
[0030]并且，也可以構(gòu)成為，所述輸入電壓檢測電路具備采樣保持電路，該采樣保持電路，在所述開關(guān)元件的切換工作的斷開期間，將所述輸入電壓信息作為采樣信號來采樣，在所述開關(guān)元件的切換工作的接通期間，保持所述采樣信號。
[0031]根據(jù)本實施方案，在將開關(guān)元件和輸入電壓檢測電路和控制電路配置在輸入電壓的高電位側(cè)的高側(cè)的結(jié)構(gòu)的情況下，僅在開關(guān)元件斷開的期間，檢測施加到輸入電壓檢測電路的輸入電壓檢測端子的信號，因此能夠進行檢測精度高的檢測。
[0032]并且，也可以構(gòu)成為，所述輸入電壓檢測電路具備采樣保持電路，該采樣保持電路，在所述開關(guān)元件的切換工作的關(guān)斷后的預(yù)先設(shè)定的采樣期間，將所述輸入電壓信息作為采樣信號來采樣，在所述采樣期間后，保持所述采樣信號。
[0033]根據(jù)本實施方案，輸入電壓檢測電路，僅在開關(guān)元件的切換工作的關(guān)斷后的預(yù)先設(shè)定的采樣期間進行輸入信號的檢測，則能夠進行不會因在其他的期間發(fā)生的輸入波形的混亂而受到影響的檢測精度尚的檢測。
[0034]并且，也可以構(gòu)成為，所述輸入電壓檢測電路具備:比較器，將切換允許期間信號輸出到所述控制電路和所述導(dǎo)通時間測量電路，該切換允許期間信號是指，在所述采樣信號為預(yù)先設(shè)定的第一基準(zhǔn)電平以上的情況下允許所述開關(guān)元件的切換工作，在所述采樣信號為預(yù)先設(shè)定的第一基準(zhǔn)電平的滯后值以下的情況下禁止所述開關(guān)元件的切換工作的信號；以及峰值電流檢測值變換器，在所述采樣信號為預(yù)先設(shè)定的第一基準(zhǔn)電平以上的情況下，按照所述采樣信號的電平以預(yù)先設(shè)定的比率使所述開關(guān)元件中流動的峰值電流檢測值變化，在所述峰值電流檢測值達到預(yù)先設(shè)定的上限值的情況下，將用于將峰值電流檢測值保持為上限值的信號輸出到所述控制電路。
[0035]根據(jù)本實施方案，在輸入電壓和輸出電壓的電壓差幾乎沒有的情況下，以及在輸入電壓非常低時，能夠禁止開關(guān)元件的切換工作，因此，能夠進行開關(guān)元件的穩(wěn)定的控制。并且，在輸入電壓波形是脈動波形的情況下能夠確定切換允許期間，因此，能夠測量相位控制后的輸入電壓的導(dǎo)通時間。并且，能夠按照輸入電壓使開關(guān)元件的峰值電流值變化，進一步限制峰值電流的上限值，從而能夠防止額定以上的電流在開關(guān)元件等中流動。
[0036]并且，也可以構(gòu)成為，所述導(dǎo)通時間測量電路具備充放電電路，所述導(dǎo)通時間測量電路，按照所述輸入電壓檢測電路的允許期間信號的允許信號，進行所述充放電電路的充電，按照被充電的電壓電平，調(diào)整所述反饋檢測電路的反饋模擬電流，所述導(dǎo)通時間測量電路，按照所述切換允許期間信號的禁止信號，進行所述充放電電路的放電，將所述反饋檢測電路的反饋模擬電流設(shè)定為零電平。
[0037]根據(jù)本實施方案，能夠按照切換允許期間的時間使反饋模擬電流值發(fā)生線性變化。
[0038]并且，也可以構(gòu)成為，所述導(dǎo)通時間測量電路具備振蕩電路和計數(shù)器，該振蕩電路具有預(yù)先設(shè)定的頻率，所述導(dǎo)通時間測量電路，按照所述輸入電壓檢測電路的切換允許期間信號的允許信號，使所述振蕩電路工作，并且將一定周期的時鐘信號輸入到所述計數(shù)器，所述計數(shù)器，按照輸入的時鐘信號的計數(shù)次數(shù)，調(diào)整所述反饋檢測電路的反饋模擬電流，所述導(dǎo)通時間測量電路，按照所述切換允許期間信號的禁止信號，使所述振蕩電路停止，將所述計數(shù)器的計數(shù)次數(shù)復(fù)位，將所述反饋檢測電路的反饋模擬電流設(shè)定為零電平。
[0039]根據(jù)本實施方案，為了測量切換允許期間的時間而使用計數(shù)電路，因此，能夠削減充放電電路的電容器電容值。并且，能夠按照計數(shù)次數(shù)使反饋模擬電流值變化。
[0040]并且，也可以構(gòu)成為，所述導(dǎo)通時間測量電路還具備鉗位電路，在所述輸入電壓檢測電路的切換允許期間信號的允許信號時間為預(yù)先設(shè)定的示出第一時間的閾值以下的情況下，將所述反饋檢測電路的反饋模擬電流保持為預(yù)先設(shè)定的下限值，在所述輸入電壓檢測電路的切換允許期間信號的允許信號時間為預(yù)先設(shè)定的示出第二時間的閾值以上的情況下，將所述反饋檢測電路的反饋模擬電流保持為預(yù)先設(shè)定的上限值。
[0041]并且，也可以構(gòu)成為，所述鉗位電路的示出第二時間的閾值為7ms以下。
[0042]根據(jù)本實施方案，若切換允許期間的時間是第一時間以下還是第二時間以上，則能夠?qū)⒎答仚z測電路的反饋模擬電流保持為預(yù)先設(shè)定的值。并且，在輸入脈動波形為50Hz/60Hz的哪一方的輸入半周期由相位控制調(diào)光器的導(dǎo)通時間均為最大的情況下，能夠?qū)⒎答伳M電流保持為上限值。
[0043]并且，也可以構(gòu)成為，對于測量在某輸入半周期從所述輸入電壓檢測電路輸出的切換允許期間信號的允許期間而被調(diào)整的所述反饋模擬電流，所述反饋模擬電流作為所述反饋檢測電路的反饋模擬電流，在下一個輸入半周期輸出切換允許期間信號時被適用，在其切換允許期間保持所述反饋模擬電流的值。
[0044]根據(jù)本實施方案，在輸入脈動波形的各個輸入半周期期間內(nèi)能夠固定反饋模擬電流。
[0045]并且，也可以構(gòu)成為，所述控制電路，根據(jù)來自所述反饋檢測電路的所述控制信號變換器的控制信號，對所述開關(guān)元件的開關(guān)頻率進行控制。
[0046]并且，也可以構(gòu)成為，所述控制電路，根據(jù)來自所述反饋檢測電路的所述控制信號變換器的控制信號，對以一定的頻率來工作的所述開關(guān)元件的接通時間進行控制。
[0047]并且，也可以構(gòu)成為，所述控制電路，根據(jù)來自所述反饋檢測電路的所述控制信號變換器的控制信號，對以一定的頻率來工作的所述開關(guān)元件的峰值電流值進行控制。
[0048]根據(jù)本實施方案，開關(guān)元件的控制方法沒有被限定，按照來自反饋檢測電路的輸出信號的值，控制電路進行開關(guān)元件的開關(guān)控制，因此，能夠進行控制，以使輸出電流成為任意的設(shè)定電流。
[0049]并且，也可以構(gòu)成為，所述輸入電壓檢測電路，根據(jù)來自所述整流電路的輸入電壓信息，將用于控制所述開關(guān)元件的峰值電流檢測值的信號輸出到所述控制電路，所述控制電路，對所述開關(guān)元件中流動的電流值進行控制，以使由所述整流電路整流后的輸入電壓與因所述開關(guān)元件的切換工作而發(fā)生的輸入電流實質(zhì)上成比例。
[0050]并且，也可以構(gòu)成為，所述輸入電壓檢測電路，根據(jù)來自所述整流電路的輸入電壓信息，將用于控制所述開關(guān)元件的接通時間的信號輸出到所述控制電路，所述控制電路，對所述開關(guān)元件中流動的電流值進行控制，以使由所述整流電路整流后的輸入電壓與因所述開關(guān)元件的切換工作而發(fā)生的輸入電流實質(zhì)上成比例。
[0051]根據(jù)本實施方案，由輸入電壓檢測電路檢測輸入電壓信息，控制開關(guān)元件中流動的電流值，從而產(chǎn)生與輸入電壓波形對應(yīng)的輸入電流波形，能夠提高功率因數(shù)。
[0052]并且，也可以構(gòu)成為，所述輸入電壓檢測電路向所述控制電路輸出如下的信號，該信號是指，用于在輸出所述切換允許期間信號的允許信號之后的預(yù)先設(shè)定的一定期間將所述開關(guān)元件的峰值電流檢測值設(shè)定為比預(yù)先設(shè)定的上限值小的所希望的值的信號。
[0053]并且，也可以構(gòu)成為，所述輸入電壓檢測電路向所述控制電路輸出如下的信號，該信號是指，用于在輸出所述切換允許期間信號的允許信號之后的預(yù)先設(shè)定的一定期間將所述開關(guān)元件的開關(guān)頻率設(shè)定為比預(yù)先設(shè)定的上限值小的所希望的值的信號。
[0054]根據(jù)本實施