專利名稱：輸出電壓及電感量變化保持恒流的源級(jí)驅(qū)動(dòng)led驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種LED驅(qū)動(dòng)電路，尤其涉及一種提高了輸出電流穩(wěn)定性的LED 驅(qū)動(dòng)電路。
背景技術(shù)：
圖1是傳統(tǒng)的LED驅(qū)動(dòng)電路的示意圖。如圖1所示，在電源VIN與地之間串聯(lián)連接 電阻Rl和穩(wěn)壓管Z1，穩(wěn)壓管Zl的正極連接到地，穩(wěn)壓管Zl的負(fù)極連接到電阻Rl的一端， 電阻Rl的另一端連接到電源VIN ；電容器Cl并聯(lián)連接于穩(wěn)壓管Zl的兩端；續(xù)流二極管Dl 的負(fù)極連接到負(fù)載LED的正極和電源VIN，續(xù)流二極管Dl的正極連接到電感L的第一端，電 感L的第二端連接到負(fù)載LED的負(fù)極；開關(guān)管M連接于電感L與采樣電阻RCS之間，該開關(guān) 管M受控制于虛線框內(nèi)示出的控制電路，它由電阻Rl、電容器Cl、穩(wěn)壓管Zl從電源VIN取 電。控制電路通常包括計(jì)時(shí)器12、比較器11和RS觸發(fā)器13。開關(guān)管M導(dǎo)通時(shí)，電感L電流增加，節(jié)點(diǎn)CS處電壓增加，直到節(jié)點(diǎn)CS處電壓升高 到參考電壓Vl時(shí)，比較器11翻轉(zhuǎn)，RS觸發(fā)器13清零，開關(guān)管M關(guān)斷，計(jì)時(shí)器12開始計(jì)時(shí)， 電感L通過續(xù)流二極管D1、負(fù)載LED放電，電流降低；計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)結(jié)束時(shí)，RS觸發(fā)器13置 高，開關(guān)管M重新開啟，完成一個(gè)周期。上述傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電路中，存在如下缺點(diǎn)該驅(qū)動(dòng)電路通過控制峰值電流和紋波電 流來恒定輸出電流，峰值電流由比較器11、參考電壓Vl和采樣電阻RCS確定，電感電流下降 斜率與輸出電壓Vout成正比，與電感量L成反比，紋波電流Ipp和輸出平均電流Iout分別 由下式所示Ipp = l^ToffIoul=Ipk-^Ipp圖2示出了不同電感量下的電流波形，很明顯，在相同的關(guān)斷時(shí)間內(nèi)，電感量低， 紋波電流大，平均電流小。由上可以看出，傳統(tǒng)的LED驅(qū)動(dòng)電路輸出平均電流隨輸出電壓及電感量而變化， 輸出電流易受電感量和輸出電壓的影響，穩(wěn)定性低，這增加了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性和電感的 成本。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，提供一種提高了輸出電流穩(wěn)定 性的非隔離LED驅(qū)動(dòng)電路。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種LED驅(qū)動(dòng)電路，包括電阻R1、穩(wěn)壓管Z1、電容器Cl、以及連接于負(fù)載LED兩端的串聯(lián)連接的續(xù)流二極管Dl和電感L，所述LED驅(qū)動(dòng) 電路還包括第一開關(guān)MOS晶體管，其柵極連接到穩(wěn)壓管Zl的負(fù)極，漏極連接到電感L與續(xù) 流二極管Dl之間，源極連接到饋流二極管D2的正極，該饋流二極管D2的負(fù)極連接到穩(wěn)壓管Zl的負(fù)極；和源極驅(qū)動(dòng)控制電路，該源極驅(qū)動(dòng)控制電路包括第二開關(guān)晶體管，該第二開 關(guān)晶體管的漏極連接到第一開關(guān)MOS晶體管的源極，其源極經(jīng)由采樣電阻RCS連接到地；RS 觸發(fā)器，其輸出端與第二開關(guān)晶體管的柵極相連以控制第二開關(guān)晶體管的導(dǎo)通與關(guān)閉；比 較器，該比較器的正輸入端連接到第二開關(guān)MOS晶體管的源極，其輸出端連接到RS觸發(fā)器 的R輸入端，參考電壓被提供到比較器的負(fù)輸入端；電感電流過零檢測(cè)器，用于檢測(cè)電感電 流，當(dāng)檢測(cè)到輸出電流為零時(shí)，電感電流過零檢測(cè)器產(chǎn)生置位信號(hào)并將該置位信號(hào)輸出到 RS觸發(fā)器的S輸入端。 在一可選實(shí)施例中，第二開關(guān)晶體管可以為PMOS晶體管，其柵極連接到RS觸發(fā)器 的Q輸出端。在另一可選實(shí)施例中，第二開關(guān)晶體管可以為NMOS晶體管，其柵極連接到RS觸發(fā) 器的Q輸出端。在又一可選實(shí)施例中，第二開關(guān)晶體管可以為NPN晶體管。另外，電阻Rl和穩(wěn)壓管Zl可串聯(lián)連接于電源VIN與地之間，且 穩(wěn)壓管Zl的正極 連接到地，電容器Cl可與穩(wěn)壓管Zl并聯(lián)連接。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例中，當(dāng)電感電流過零檢測(cè)器檢測(cè)到電感電流過零時(shí)，產(chǎn) 生置位信號(hào)并將該信號(hào)輸出到RS觸發(fā)器的S輸入端，使得第二開關(guān)晶體管導(dǎo)通；當(dāng)輸出電 流增大到使得比較器正輸入端的電壓等于參考電壓時(shí)，比較器翻轉(zhuǎn)，控制第二開關(guān)晶體管 關(guān)閉。根據(jù)本實(shí)用新型的驅(qū)動(dòng)電路以臨界連續(xù)模式工作，使得輸出電流不受電感量和輸出 電壓的影響，提高了穩(wěn)定性，降低了電路的復(fù)雜性及成本。從
以下結(jié)合附圖對(duì)具體實(shí)施例的描述中，本實(shí)用新型的其它方面及優(yōu)點(diǎn)將更加明
Mo

圖1是傳統(tǒng)的LED驅(qū)動(dòng)電路示意圖；圖2示出了圖1所示的LED驅(qū)動(dòng)電路中不同電感量下的輸出電流；圖3是根據(jù)本實(shí)用新型一優(yōu)選實(shí)施例的LED驅(qū)動(dòng)電路的示意圖；圖4示出了傳統(tǒng)的LED驅(qū)動(dòng)電路在斷續(xù)模式下工作時(shí)SW端電壓波形和輸出電流 波形的示意圖；圖5示出了如圖3所示的根據(jù)本實(shí)用新型的LED驅(qū)動(dòng)電路在臨界連續(xù)模式下工作 時(shí)SW端電壓波形和輸出電流波形的示意圖。
具體實(shí)施方式
下面，結(jié)合附圖詳細(xì)描述根據(jù)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例。圖3示意性示出了根據(jù)本實(shí)用新型一優(yōu)選實(shí)施例的非隔離LED驅(qū)動(dòng)電路。參照?qǐng)D 3，與現(xiàn)有技術(shù)相似的是，在電源VIN與地之間串聯(lián)連接電阻Rl和穩(wěn)壓管Z1，穩(wěn)壓管Zl的 正極連接到地，穩(wěn)壓管Zl的負(fù)極連接到電阻Rl的一端，電阻Rl的另一端連接到電源VIN， 電容器Cl并聯(lián)連接于穩(wěn)壓管Zl的兩端，續(xù)流二極管Dl的負(fù)極連接到負(fù)載LED的正極和電 源VIN，續(xù)流二極管Dl的正極連接到電感L的第一端，電感L的第二端連接到負(fù)載LED的負(fù) 極。[0024]而與現(xiàn)有技術(shù)不同的是，本實(shí)用新型采用源極驅(qū)動(dòng)以及電感電流過零檢測(cè)器來實(shí)現(xiàn)臨界連續(xù)工作。具體而言，在該優(yōu)選實(shí)施例中，LED驅(qū)動(dòng)電路還包括第一開關(guān)MOS晶體管 M1，其柵極連接到穩(wěn)壓管Zl的負(fù)極，漏極連接到電感L與續(xù)流二極管Dl之間，源極連接到 饋流二極管D2的正極，該饋流二極管D2的負(fù)極連接到穩(wěn)壓管Zl的負(fù)極；和源極驅(qū)動(dòng)控制 電路，該源極驅(qū)動(dòng)控制電路包括第二開關(guān)晶體管M2，該第二開關(guān)晶體管M2的漏極連接到 第一開關(guān)MOS晶體管Ml的源極，其源極經(jīng)由采樣電阻RCS連接到地；RS觸發(fā)器34，其輸出 端與第二開關(guān)晶體管M2的柵極相連以控制第二開關(guān)晶體管M2的導(dǎo)通與關(guān)閉；比較器31， 該比較器31的正輸入端連接到第二開關(guān)晶體管M2的源極，其輸出端連接到RS觸發(fā)器34 的R輸入端，參考電壓被提供到比較器31的負(fù)輸入端；電感電流過零檢測(cè)器32，用于檢測(cè) 電感電流，當(dāng)檢測(cè)到輸出電流為零時(shí)，電感電流過零檢測(cè)器32產(chǎn)生置位信號(hào)并將該置位信 號(hào)輸出到RS觸發(fā)器34的S輸入端。圖3中，第一開關(guān)MOS晶體管Ml為待驅(qū)動(dòng)的功率開關(guān)管，其柵極上電壓被固定在 VDD，而通過第二開關(guān)晶體管M2從其源級(jí)驅(qū)動(dòng)。因?yàn)镸l的柵極被穩(wěn)壓管Zl鉗位在較低的電 壓，而其源極電壓也較低，方便控制IC檢測(cè)其電壓波形。當(dāng)?shù)诙_關(guān)晶體管M2開啟時(shí)，電源 VIN通過負(fù)載LED、第一開關(guān)MOS晶體管Ml、第二開關(guān)晶體管M2及電阻RCS給電感L充電， 節(jié)點(diǎn)SW處電壓接近于0 ；當(dāng)?shù)诙_關(guān)晶體管M2關(guān)閉時(shí)，電感L的電流通過續(xù)流二極管D1、 負(fù)載LED回路放電，此時(shí)第一開關(guān)MOS晶體管Ml的漏極節(jié)點(diǎn)電壓從0升高到電源電壓，通 過饋流二極管D2將從第一開關(guān)MOS晶體管Ml漏極耦合到源極的電流傳輸?shù)叫酒娫碫DD 給芯片供電，使得第一開關(guān)MOS晶體管Ml的源極的最高電位被限制在比電源電壓VDD高一 個(gè)二極管正向電壓約0. 7V。電阻Rl用于系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)給驅(qū)動(dòng)電路供電，電容Cl用于芯片電 源濾波，穩(wěn)壓管Zl鉗位VDD電壓。采樣電阻RCS將輸出電流轉(zhuǎn)換為采樣電壓，該電壓通過比較器31與參考電壓Vl 比較。當(dāng)?shù)诙_關(guān)晶體管M2開啟時(shí)，輸出電流線性增加，在該采樣電壓達(dá)到參考電壓Vl時(shí) 比較器31翻轉(zhuǎn)，觸發(fā)器34清零，使得第二開關(guān)晶體管M2關(guān)斷。電感L通過續(xù)流二極管Dl 放電，電流降低，當(dāng)其電流降到零時(shí)，電流檢測(cè)器32產(chǎn)生置位信號(hào)，觸發(fā)器34置1，使得第二 開關(guān)晶體管M2開啟，完成一個(gè)周期。需要指出的是，雖然圖3中示出第二開關(guān)晶體管為PMOS晶體管，且其柵極連接到 RS觸發(fā)器34的3輸出端，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，第二開關(guān)晶體管也可以為 NMOS晶體管，此時(shí)只需將其柵極連接到RS觸發(fā)器34的Q輸出端。圖4示出了傳統(tǒng)的LED驅(qū)動(dòng)電路在斷續(xù)模式下工作時(shí)SW端電壓波形和輸出電流 波形，當(dāng)?shù)诙_關(guān)晶體管M2開啟時(shí)SW端電壓為零，而第二開關(guān)晶體管M2關(guān)斷初期SW端電 壓為VDD，當(dāng)輸出電流降到零后，該點(diǎn)波形以VDD為中心振蕩。圖5示出了根據(jù)本實(shí)用新型 的LED驅(qū)動(dòng)電路在臨界連續(xù)模式下工作時(shí)SW端電壓波形和輸出電流波形，由圖可以看出， 當(dāng)輸出電流為零時(shí)，SW端電壓開始下降振蕩，通過電感電流過零檢測(cè)器32重新開啟第二開 關(guān)晶體管M2，使得輸出電流近似臨界連續(xù)。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，第二開關(guān)晶體管M2開啟時(shí)通過比較器31設(shè)定輸出電 流的峰值；關(guān)斷時(shí)通過電感電流過零檢測(cè)器32檢測(cè)電感電流，從而在輸出電流到零時(shí)使得 第二開關(guān)晶體管M2重新開啟，保證系統(tǒng)工作在臨界連續(xù)模式下，輸出電流僅由峰值電流確 定，此時(shí)輸出電流表達(dá)式為[0030]<formula>formula see original document page 6</formula>[0031]由此可以看出，輸出電流完全由參考電壓VI，比較器11及采樣電阻RCS確定。此外，還采用源極驅(qū)動(dòng)，第一開關(guān)MOS晶體管Ml的柵極被固定在一個(gè)較低的電壓VDD，從而將 其源極最高電壓限制在一個(gè)較低的電平，以便于采用低壓工藝檢測(cè)第一開關(guān)MOS晶體管Ml 的源極即SW端的波形，找出電流臨界的工作點(diǎn)，保證驅(qū)動(dòng)電路工作在臨界連續(xù)模式。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下方面一是采用源極驅(qū)動(dòng)，這種驅(qū)動(dòng)方式使得 SW端為低壓，從而便于芯片檢測(cè)其波形；二是采用饋流二極管將關(guān)斷瞬間耦合到SW端的能 量傳輸?shù)絍DD給芯片供電，進(jìn)一步對(duì)SW電壓進(jìn)行鉗位，防止瞬態(tài)高壓脈沖；三是芯片工作在 臨界連續(xù)模式，通過導(dǎo)通時(shí)對(duì)其峰值電流檢測(cè)確定峰值電流，而輸出電流僅與峰值電流有 關(guān)，不受電感量及輸出電壓的影響，提高了穩(wěn)定性，同時(shí)降低了系統(tǒng)復(fù)雜性和成本。本說明書中所描述的只是本實(shí)用新型的優(yōu)選具體實(shí)施例，以上實(shí)施例僅用以說明 本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非對(duì)本實(shí)用新型的限制。凡本領(lǐng)域技術(shù)人員依本實(shí)用新型的構(gòu)思 通過邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在如權(quán)利要求所界定的本 實(shí)用新型的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求輸出電壓及電感量變化保持恒流的源級(jí)驅(qū)動(dòng)LED驅(qū)動(dòng)電路，包括電阻R1、穩(wěn)壓管Z1、電容器C1、以及連接于負(fù)載LED兩端的串聯(lián)連接的續(xù)流二極管D1和電感L，其特征在于，所述LED驅(qū)動(dòng)電路還包括第一開關(guān)MOS晶體管，其柵極連接到所述穩(wěn)壓管Z1的負(fù)極，漏極連接到所述電感L與所述續(xù)流二極管D1之間，源極連接到饋流二極管D2的正極，該饋流二極管D2的負(fù)極連接到所述穩(wěn)壓管Z1的負(fù)極；和源極驅(qū)動(dòng)控制電路，該源極驅(qū)動(dòng)控制電路包括第二開關(guān)晶體管，該第二開關(guān)晶體管的漏極連接到所述第一開關(guān)MOS晶體管的源極，其源極經(jīng)由采樣電阻RCS連接到地；RS觸發(fā)器，其輸出端與所述第二開關(guān)晶體管的柵極相連以控制所述第二開關(guān)晶體管的導(dǎo)通與關(guān)閉；比較器，該比較器的正輸入端連接到所述第二開關(guān)晶體管的源極，其輸出端連接到所述RS觸發(fā)器的R輸入端，參考電壓被提供到比較器的負(fù)輸入端；電感電流過零檢測(cè)器，用于檢測(cè)電感電流，當(dāng)檢測(cè)到電感電流過零時(shí)，所述電感電流過零檢測(cè)器產(chǎn)生置位信號(hào)并將該置位信號(hào)輸出到所述RS觸發(fā)器的S輸入端。
2.如權(quán)利要求1所述的LED驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于所述第二開關(guān)晶體管為PMOS晶體 管，其柵極連接到所述RS觸發(fā)器的Q輸出端。
3.如權(quán)利要求1所述的LED驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于所述第二開關(guān)晶體管為NMOS晶體 管，其柵極連接到所述RS觸發(fā)器的Q輸出端。
4.如權(quán)利要求1所述的LED驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于所述第二開關(guān)晶體管為NPN管。
5.如權(quán)利要求1所述的LED驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于所述電阻Rl和所述穩(wěn)壓管Zl串 聯(lián)連接于電源VIN與地之間，且所述穩(wěn)壓管Zl的正極連接到地，所述電容器Cl與所述穩(wěn)壓 管Zl并聯(lián)連接。
專利摘要輸出電壓及電感量變化保持恒流的源級(jí)驅(qū)動(dòng)LED驅(qū)動(dòng)電路，包括電阻R1、穩(wěn)壓管、電容器、續(xù)流二極管D1和電感，還包括第一MOS晶體管，柵極連接穩(wěn)壓管的負(fù)極，漏極連接在電感與D1之間，源極連接饋流二極管D2的正極，D2的負(fù)極連接穩(wěn)壓管的負(fù)極；以及源極驅(qū)動(dòng)控制電路，該控制電路包括第二晶體管、RS觸發(fā)器、比較器和電感電流過零檢測(cè)器。當(dāng)電感電流過零檢測(cè)器檢測(cè)到電感電流過零時(shí)，產(chǎn)生置位信號(hào)并將該信號(hào)輸出到RS觸發(fā)器的S輸入端，使得第二晶體管導(dǎo)通；當(dāng)輸出電流增大到使得比較器正輸入端的電壓等于參考電壓時(shí)，比較器翻轉(zhuǎn)，控制第二晶體管關(guān)閉。根據(jù)本實(shí)用新型的驅(qū)動(dòng)電路，輸出電流不受電感量和輸出電壓的影響，提高了穩(wěn)定性，而且降低了電路的復(fù)雜性及成本。
文檔編號(hào)H05B37/02GK201571234SQ200920273139
公開日2010年9月1日 申請(qǐng)日期2009年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月27日
發(fā)明者張義, 胡黎強(qiáng), 趙新江 申請(qǐng)人:上海晶豐明源半導(dǎo)體有限公司