專利名稱：一種高功率led驅(qū)動電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路，特別是涉及一種高功率LED驅(qū)動電路。
背景技術(shù)：
隨著高功率LED在燈光裝飾、一般照明與汽車LED輔助照明中的普遍應(yīng)用，功率型LED驅(qū)動電路顯得越來越重要。另外，LED作為一種電流型的半導(dǎo)體發(fā)光器件，其發(fā)光強(qiáng)度有流過LED的電流確定，因此驅(qū)動LED需要一種恒流的電源?，F(xiàn)有的高功率LED驅(qū)動電路實(shí)現(xiàn)簡單，但是由于其采用的脈沖寬度調(diào)制(PWM)需要對從功率電路得到的取樣反饋信號進(jìn)行精細(xì)的網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償設(shè)計(jì)。這個(gè)補(bǔ)償回路的參數(shù)受集成電路IC內(nèi)部參數(shù)和功率電爐的參數(shù)以及印刷電路板的布局和分布參數(shù)的影響，隨著工作頻率的提高，這種設(shè)計(jì)變得越來越困難。不但使得IC本身的成本和周邊元器件的成本提高，還使得大規(guī)模生產(chǎn)的穩(wěn)定性下降。此外現(xiàn)有高功率LED驅(qū)動電路的電源適應(yīng)能力差，電路本身容易發(fā)燙，易導(dǎo)致LED損壞，且系統(tǒng)的整體效率很低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種成本低、結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性高的高功率LED驅(qū)動電路。
本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種高功率LED驅(qū)動電路，其特征在于，包括采樣電阻、旁路濾波電容、振蕩頻率調(diào)整電容、驅(qū)動IC、快恢復(fù)二極管、儲能電感，所述的采樣電阻、旁路濾波電容、振蕩頻率調(diào)整電容均與驅(qū)動IC的輸入端連接，所述的快恢復(fù)二極管、儲能電感均與驅(qū)動IC的輸出端連接。
所述的采樣電阻的一端與驅(qū)動IC的外接電源連接，其另一端與驅(qū)動IC的峰值電流采樣端連接，所述的旁路濾波電容的一端與外接電源連接，其另一端與驅(qū)動IC的接地端連接，所述的振蕩頻率調(diào)整電容的一端與驅(qū)動IC的振蕩頻率調(diào)整端連接，其另一端與驅(qū)動IC的接地端連接，所述的快恢復(fù)二極管的一端與驅(qū)動IC的驅(qū)動信號輸出端連接，其另一端與驅(qū)動IC的接地端連接，所述的儲能電感與驅(qū)動IC的驅(qū)動信號輸出端連接，其另一端與LED燈串聯(lián)后與驅(qū)動IC的接地端連接。
所述的驅(qū)動IC包括參考電壓源單元、軟啟動和RC濾波單元、電壓控制振蕩器、采樣偏置電壓單元、電流比較器、脈沖寬度調(diào)制控制器、驅(qū)動單元、大功率晶體管開關(guān)。
所述的參考電壓源單元、軟啟動和RC濾波單元串聯(lián)后與脈沖寬度調(diào)制控制器的輸入端一連接，所述的振蕩頻率調(diào)整電容經(jīng)驅(qū)動IC的振蕩頻率調(diào)整端與電壓控制振蕩器的輸入端連接，該電壓控制振蕩器的輸出端與脈沖寬度調(diào)制控制器的輸入端二連接，所述的采樣偏置電壓單元的一端與驅(qū)動IC的電源VCC輸入端，其另一端與電流比較器的輸入端一連接，所述的采樣電阻的通過驅(qū)動IC的峰值電流采樣端與電流比較器的輸入端二連接，所述的電流比較器的輸出端與脈沖寬度調(diào)制控制器的輸入端三連接，所述的脈沖寬度調(diào)制控制器的輸出端與驅(qū)動單元連接，該驅(qū)動單元與大功率晶體管開關(guān)的輸入端連接，其輸出端通過驅(qū)動IC的驅(qū)動信號輸出端分別與快恢復(fù)二極管、儲能電感連接。
所述的大功率晶體管開關(guān)采用達(dá)林頓晶體管開關(guān)或MOS型場效應(yīng)晶體管開關(guān)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有效率高、功耗發(fā)熱小、使用壽命長，其脈沖的頻率與占空比都可以調(diào)節(jié)，整個(gè)驅(qū)動電路是個(gè)開環(huán)控制結(jié)構(gòu)，避免了現(xiàn)有LED閉環(huán)驅(qū)動控制系統(tǒng)中由于外圍元件設(shè)置不合理時(shí)導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定的問題，使用戶感覺方便易用。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
其中1-參考電壓源單元，2-軟啟動和RC濾波單元，3-電壓控制振蕩器，4-采樣偏置電壓單元，5-電流比較器，6-脈沖寬度調(diào)制控制器，7-驅(qū)動單元，8-大功率晶體管開關(guān)，9-電源VCC輸入端，10-峰值電流采樣端，11-振蕩頻率調(diào)整端，12-驅(qū)動信號輸出端，13-接地端，14-采樣電阻，15-旁路濾波電容，16-振蕩頻率調(diào)整電容，17-快恢復(fù)二極管，18-儲能電感，19-LED燈。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
如圖1所示，一種高功率LED驅(qū)動電路，包括采樣電阻、旁路濾波電容、振蕩頻率調(diào)整電容、驅(qū)動IC、快恢復(fù)二極管、儲能電感，所述的采樣電阻、旁路濾波電容、振蕩頻率調(diào)整電容均與驅(qū)動IC的輸入端連接，所述的快恢復(fù)二極管、儲能電感均與驅(qū)動IC的輸出端連接。
所述的采樣電阻的一端與驅(qū)動IC的外接電源連接，其另一端與驅(qū)動IC的峰值電流采樣端連接，所述的旁路濾波電容的一端與外接電源連接，其另一端與驅(qū)動IC的接地端連接，所述的振蕩頻率調(diào)整電容的一端與驅(qū)動IC的振蕩頻率調(diào)整端連接，其另一端與驅(qū)動IC的接地端連接，所述的快恢復(fù)二極管的一端與驅(qū)動IC的驅(qū)動信號輸出端連接，其另一端與驅(qū)動IC的接地端連接，所述的儲能電感與驅(qū)動IC的驅(qū)動信號輸出端連接，其另一端與LED燈串聯(lián)后與驅(qū)動IC的接地端連接；所述的驅(qū)動IC包括參考電壓源單元、軟啟動和RC濾波單元、電壓控制振蕩器、采樣偏置電壓單元、電流比較器、脈沖寬度調(diào)制控制器、驅(qū)動單元、大功率晶體管開關(guān)；所述的參考電壓源單元、軟啟動和RC濾波單元串聯(lián)后與脈沖寬度調(diào)制控制器的輸入端一連接，所述的振蕩頻率調(diào)整電容經(jīng)驅(qū)動IC的振蕩頻率調(diào)整端與電壓控制振蕩器的輸入端連接，該電壓控制振蕩器的輸出端與脈沖寬度調(diào)制控制器的輸入端二連接，所述的采樣偏置電壓單元的一端與驅(qū)動IC的電源VCC輸入端，其另一端與電流比較器的輸入端一連接，所述的采樣電阻的通過驅(qū)動IC的峰值電流采樣端與電流比較器的輸入端二連接，所述的電流比較器的輸出端與脈沖寬度調(diào)制控制器的輸入端三連接，所述的脈沖寬度調(diào)制控制器的輸出端與驅(qū)動單元連接，該驅(qū)動單元與大功率晶體管開關(guān)的輸入端連接，其輸出端通過驅(qū)動IC的驅(qū)動信號輸出端分別與快恢復(fù)二極管、儲能電感連接；所述的大功率晶體管開關(guān)采用達(dá)林頓晶體管開關(guān)或MOS型場效應(yīng)晶體管開關(guān)。
本實(shí)施例提供一種降壓型高功率LED驅(qū)動電路，包括驅(qū)動IC、儲能電感、快恢復(fù)二極管、旁路濾波電容和振蕩頻率調(diào)整電容；電感加在驅(qū)動IC的開關(guān)輸出引腳和LED之間，旁路濾波電容接在驅(qū)動IC的輸入電壓引腳與地之間。整個(gè)高功率LED驅(qū)動電路是個(gè)開環(huán)控制系統(tǒng)，避免了現(xiàn)有LED閉環(huán)驅(qū)動控制系統(tǒng)中由于外圍元件設(shè)置不合理時(shí)導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定的問題，使用戶感覺方便易用。核心驅(qū)動IC內(nèi)建脈沖寬度調(diào)制(PWM)與大功率晶體管開關(guān)，只需五顆外部零件。該驅(qū)動電路輸入工作電壓在4V到40V間，最高驅(qū)動電流達(dá)1.5安培，可以驅(qū)動24W的高功率LED。工作頻率可由外部電容控制可達(dá)到200KHz，只要調(diào)整外部電阻值即可達(dá)到變更輸出電流的目的。
本實(shí)施例采用Buck(降壓型)拓?fù)洹D1中的黑色方框內(nèi)是驅(qū)動IC。外圍的電源輸入旁路濾波電容CIN(15)保持輸入電壓并濾除開關(guān)噪聲；快恢復(fù)二極管有較高的反向恢復(fù)電流流過，起到續(xù)流作用；工作頻率可由外部電容CT(16)控制可達(dá)到200KHz。流過LED的峰值電流IPK由下式給出IPK=VSENSERSENSE,]]>在實(shí)際電路中，為應(yīng)用方便，內(nèi)建采樣偏置電壓設(shè)為300mV，流過LED的平均電流由電感L的峰-峰值電流決定，假設(shè)欲設(shè)定流過LED的平均電流為550mA，ripple current為100mA，那么采樣電阻Rsense(14)根據(jù)公式可得出RSENSE=300mV550mA+0.5×100mA=0.5Ω.]]>電感L在大功率晶體管開關(guān)導(dǎo)通時(shí)儲存能量，然后在大功率晶體管開關(guān)關(guān)閉時(shí)通過快恢復(fù)二極管把能量放電到LED上去。較大的電感L值可以保證系統(tǒng)工作在連續(xù)導(dǎo)通模式，電感值的選取可采用如下共識近似計(jì)算L=VCC-VRSENSE-VSAT-VLEDIPKtON]]>，式中VLED是LED燈串的總的正向電壓VRSENSE是內(nèi)建采樣偏置電壓，一般設(shè)定為300mV，VSAT是大功率開關(guān)晶體管的飽和壓降，由于采用達(dá)林頓結(jié)構(gòu)，這種復(fù)合的晶體管的飽和壓降大約為1.0V。
本實(shí)施例的驅(qū)動IC包括順次串聯(lián)的電壓參考單元1、軟啟動和RC濾波2、振蕩器3、內(nèi)建采樣偏置電壓4、電流比較器5、PWM控制器6、驅(qū)動控制7和達(dá)林頓晶體管開關(guān)8組成。參考電壓的輸出經(jīng)軟啟動和RC濾波后輸出平緩的電壓紋波，該平緩的電壓紋波可以降低電源上電或電源抖動過程中電感L上的電流的浪涌電流，從而降低噪聲，并保護(hù)在電源電壓大幅度抖動時(shí)對驅(qū)動IC的沖擊。通過外置的電容CT(16)，可以得到一限幅的振蕩信號，振蕩信號的高電平幅值由參考電壓決定。振蕩信號經(jīng)PWM控制器調(diào)制成PWM控制信號來控制驅(qū)動器。如上所述，LED上的平均電流由外接Rsense電阻設(shè)置，放大器5把電流限制比較信號也送到PWM控制器，并通過控制器來使達(dá)林頓開關(guān)晶體管進(jìn)行導(dǎo)通和截至的開關(guān)操作，進(jìn)而在驅(qū)動信號輸出端12上產(chǎn)生開關(guān)輸出信號，該信號對接于輸出端電感L進(jìn)行充放電操作，并最終用以驅(qū)動LED燈，很容易理解，在LED上的驅(qū)動電流也是一個(gè)脈沖電流，所以驅(qū)動IC以一個(gè)平均電流的方式來驅(qū)動LED。
本實(shí)施例的達(dá)林頓開關(guān)晶體管可以改為MOS刑場效應(yīng)晶體管或外置以及增加驅(qū)動IC停機(jī)關(guān)短引腳等等。
權(quán)利要求
1.一種高功率LED驅(qū)動電路，其特征在于，包括采樣電阻、旁路濾波電容、振蕩頻率調(diào)整電容、驅(qū)動IC、快恢復(fù)二極管、儲能電感，所述的采樣電阻、旁路濾波電容、振蕩頻率調(diào)整電容均與驅(qū)動IC的輸入端連接，所述的快恢復(fù)二極管、儲能電感均與驅(qū)動IC的輸出端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高功率LED驅(qū)動電路，其特征在于，所述的采樣電阻的一端與驅(qū)動IC的外接電源連接，其另一端與驅(qū)動IC的峰值電流采樣端連接，所述的旁路濾波電容的一端與外接電源連接，其另一端與驅(qū)動IC的接地端連接，所述的振蕩頻率調(diào)整電容的一端與驅(qū)動IC的振蕩頻率調(diào)整端連接，其另一端與驅(qū)動IC的接地端連接，所述的快恢復(fù)二極管的一端與驅(qū)動IC的驅(qū)動信號輸出端連接，其另一端與驅(qū)動IC的接地端連接，所述的儲能電感與驅(qū)動IC的驅(qū)動信號輸出端連接，其另一端與LED燈串聯(lián)后與驅(qū)動IC的接地端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高功率LED驅(qū)動電路，其特征在于，所述的驅(qū)動IC包括參考電壓源單元、軟啟動和RC濾波單元、電壓控制振蕩器、采樣偏置電壓單元、電流比較器、脈沖寬度調(diào)制控制器、驅(qū)動單元、大功率晶體管開關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高功率LED驅(qū)動電路，其特征在于，所述的參考電壓源單元、軟啟動和RC濾波單元串聯(lián)后與脈沖寬度調(diào)制控制器的輸入端一連接，所述的振蕩頻率調(diào)整電容經(jīng)驅(qū)動IC的振蕩頻率調(diào)整端與電壓控制振蕩器的輸入端連接，該電壓控制振蕩器的輸出端與脈沖寬度調(diào)制控制器的輸入端二連接，所述的采樣偏置電壓單元的一端與驅(qū)動IC的電源VCC輸入端，其另一端與電流比較器的輸入端一連接，所述的采樣電阻的通過驅(qū)動IC的峰值電流采樣端與電流比較器的輸入端二連接，所述的電流比較器的輸出端與脈沖寬度調(diào)制控制器的輸入端三連接，所述的脈沖寬度調(diào)制控制器的輸出端與驅(qū)動單元連接，該驅(qū)動單元與大功率晶體管開關(guān)的輸入端連接，其輸出端通過驅(qū)動IC的驅(qū)動信號輸出端分別與快恢復(fù)二極管、儲能電感連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種高功率LED驅(qū)動電路，其特征在于，所述的大功率晶體管開關(guān)采用達(dá)林頓晶體管開關(guān)或MOS型場效應(yīng)晶體管開關(guān)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高功率LED驅(qū)動電路，一種高功率LED驅(qū)動電路，包括采樣電阻、旁路濾波電容、振蕩頻率調(diào)整電容、驅(qū)動IC、快恢復(fù)二極管、儲能電感，所述的采樣電阻、旁路濾波電容、振蕩頻率調(diào)整電容均與驅(qū)動IC的輸入端連接，所述的快恢復(fù)二極管、儲能電感均與驅(qū)動IC的輸出端連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有效率高、功耗發(fā)熱小、使用壽命長等特點(diǎn)。
文檔編號H05B37/02GK101080126SQ20071004181
公開日2007年11月28日 申請日期2007年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月8日
發(fā)明者戚成洲 申請人:燦瑞半導(dǎo)體(上海)有限公司