專利名稱：低壓旁路取電的交流直接驅(qū)動led的方法與集成電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子領(lǐng)域，具體涉及一種低壓旁路取電的交流直接驅(qū)動LED的方法與集成電路。
背景技術(shù)：
交流直接驅(qū)動LED具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、壽命長等特點受到廣泛重視，交流直接驅(qū)動LED集成電路是交流直接驅(qū)動LED的技術(shù)關(guān)鍵。但是在已有的交流直接驅(qū)動LED集成電路技術(shù)中，其集成電路的供電方法都是采用交流高壓直接取電方式，主要包括功率電阻降壓、高壓無極性大容量電容降壓、變壓器變壓和開關(guān)電源等方法，將220伏或110伏市電交流高壓變換成直流低壓來對集成電路提供低壓直流電源。已有的電阻降壓技術(shù)的明顯缺點是耗散在降壓功率電阻上的無用功率特別大，電容降壓技術(shù)的缺點是抗雷擊浪涌特性差、可靠性低，變壓器變壓技術(shù)效率低、體積大，開關(guān)電源技術(shù)電路復(fù)雜、成本高。這種交流高壓取電的技術(shù)還有一個特別重要技術(shù)缺點是在實際應(yīng)用中，又多又長的交流高壓相連往往會造成LED負載和集成電路電路板的布線困難、造成線路板面積增加、可靠性降低。特別重要的是對于目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用和正在不斷飛速發(fā)展的芯片基板(COB)技術(shù)，即將LED芯片和交流直接驅(qū)動LED集成電路芯片壓焊在陶瓷或鋁基板上的技術(shù)，已有的交流高壓直接驅(qū)動LED集成電路的交流高壓取電供電的技術(shù)，往往需要又多又而長和電壓高達數(shù)百伏的高壓連線和高壓電子元器件、明顯增加LED和集成電路芯片基板的面積、降低產(chǎn)品的可靠性和增加制造成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明包括提供低壓旁路取電的交流直接驅(qū)動LED的方法，同時提供一種適合該低壓旁路取電方法的交流直接驅(qū)動LED集成電路。低壓旁路取電的交流直接驅(qū)動LED的方法，其中交流直接驅(qū)動LED集成電路有三個管腳，即正電源端、零電位參考端、電流采樣與低壓電子開關(guān)公用端；在集成電路外部設(shè)有一組帶有電流采樣電阻的LED負載單元，該LED負載單元是將幾個或幾十個LED同向串聯(lián)，其正端設(shè)有一個正電源取電節(jié)點，其負端設(shè)有一個電流采樣和低壓電子開關(guān)公用端節(jié)點并接有一個電流采樣電阻Rs，該電流采樣電阻Rs的另一端設(shè)有一個零電位參考端節(jié)點；該集成電路的取電和使用方法是:將集成電路的正電源端與上述LED負載單元的正電源取電節(jié)點相連，將集成電路的電流采樣和低壓電子開關(guān)公用端與上述LED負載的電流采樣和低壓電子開關(guān)公用端節(jié)點相連，將集成電路的零電位參考端與上述LED負載單元的零電位參考端節(jié)點相連；由該方法獲取的電壓是一種低壓單向脈動電壓，其最高峰值電壓等于上述LED負載單元的瞬態(tài)電壓，通常為10 60伏，遠低于交流市電的峰值電壓值，例如220伏的市電峰值電壓為311伏，該單向脈動電壓的頻率為市電交流頻率的兩倍，有IOOHz和120Hz兩種；該集成電路由穩(wěn)壓電路、低壓電子開關(guān)電路、欠壓控制電路、比較放大電路組成；穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓輸出電壓約為2.4伏；低壓電子開關(guān)電路的功能是根據(jù)采樣電流的大小控制一組LED負載的接入和短接；欠壓控制電路的閾值約為3.0伏，當集成電路的低壓旁路取電瞬態(tài)電壓低于閾值電壓時，欠壓控制電路將低壓電子開關(guān)電路保持開路而將對應(yīng)的LED負載接入；比較放大電路的基準參考電壓值約為1.2伏，比較放大電路將電流采樣電阻上的電壓大小與基準參考電壓進行比較放大后，輸出控制電平對低壓電子開關(guān)電路進行開關(guān)控制，當電流采樣電阻的電壓大于基準參考電壓時，低壓電子開關(guān)電路將LED負載接入，當電流采樣電阻的電壓小于基準參考電壓時，低壓電子開關(guān)電路將LED負載短接。該集成電路的電源取電的方法是一種低壓旁路取電，即將集成電路的正電源端與LED負載單元的正電源取電節(jié)點相連，將集成電路的電流采樣和低壓電子開關(guān)公用端與上述LED負載單元的電流采樣和低壓電子開關(guān)公用端節(jié)點相連，將集成電路的零電位參考端與上述LED負載單元的零電位參考端的節(jié)點相連；由該方法獲取的電壓是一種低壓單向脈動電壓，其最高峰值電壓等于上述LED負載單元的瞬態(tài)電壓，通常為10 60伏，遠低于交流市電的峰值電壓值，例如220伏的市電峰值電壓為311伏，該單向脈動電壓的頻率為市電交流頻率的兩倍，有IOOHz和120Hz兩種。該集成電路是一種適合于低壓旁路取電的交流直接驅(qū)動LED的集成電路，該集成電路由穩(wěn)壓電路1、低壓電子開關(guān)電路2、欠壓控制電路3、比較放大電路4組成，并設(shè)有三個管腳，分別為正電源端、電流采樣與低壓電子開關(guān)公用端、零電位參考端；其中，正電源端所取的電壓為10 60伏的單向脈動電壓；正電源端分別與穩(wěn)壓電路1、低壓電子開關(guān)電路2和欠壓控制電路3相連接；穩(wěn)壓電路I的一路輸出與欠壓控制電路3的輸入端相連接；欠壓控制電路3的輸出端與低壓電子開關(guān)電路2輸入端相連接；穩(wěn)壓電路I的另一路輸出與比較放大電路4的輸入端相連接；比較放大電路4輸出端與低壓電子開關(guān)電路2輸入端相連接；電流采樣與低壓電子開關(guān)公用端分別與低壓電子開關(guān)電路2和比較放大電路4相連接；通過串聯(lián)電流采樣電阻Rs的方式將零電位參考端與電流采樣與低壓電子開關(guān)公用端相連接；穩(wěn)壓電路I為比較放大電路4提供穩(wěn)壓電源；低壓電子開關(guān)電路2有兩種工作狀態(tài)、分別對應(yīng)LED負載的接入與短接；欠壓控制電路3有固定的閾值電壓，當集成電路的低壓旁路取電瞬態(tài)電壓低于欠壓控制電路3的閾值電壓時，欠壓控制電路3將低壓電子開關(guān)電路2保持開路而將對應(yīng)的LED負載單元接入；比較放大電路4電壓比較放大電路有兩個差分輸出端，其同向輸出端與欠壓控制電路3的輸入端相連，其反向輸出端與低壓電子開關(guān)電路2的輸入控制端相連；比較放大電路4內(nèi)設(shè)有基準參考電壓，比較放大電路4將電流采樣電阻上的電壓大小與基準參考電壓比較放大后輸出控制電平對低壓電子開關(guān)電路2進行開關(guān)控制，當電流采樣電阻的電壓大于基準參考電壓時，低壓電子開關(guān)電路2將LED負載單元接入，當電流采樣電阻的電壓小于基準參考電壓時，低壓電子開關(guān)電路2將LED負載單元短接；
穩(wěn)壓電路I由三極管Ql5、三極管Q16，三極管Q14、三極管Ql7、三極管Q18、三極管Q19、三極管Q20、三極管Q21和電阻R4組成；其中三極管Q15的發(fā)射極與三極管Q16的發(fā)射極以及與三極管Q14的集電極均與集成電路的正電源端相連；三極管Q15的基極、三極管Q16的基極以及三極管Q16的集電極與電阻R4的一端相連，電阻R4的另一端與集成電路的零電位參考端相連；三極管Q15的集電極與三極管Q14的基極、三極管Q17的基極和三極管Q17集電極相連接；三極管Q17的發(fā)射極、三極管Q18的基極以及三極管Q18集電極相連接；三極管Q18的發(fā)射極分別與三極管Q19的基極和三極管Q19集電極相連；三極管Q19的發(fā)射極分別與三極管Q20的基極和三極管Q20集電極相連；三極管Q20的發(fā)射極分別與三極管Q21的基極和三極管Q21集電極相連接；三極管Q21的發(fā)射極與零電位參考端相連接；其中，三極管Q15與三極管Q16為PNP型三極管，三極管Q14、三極管Q17、三極管Q18、三極管Q19、三極管Q20和三極管Q21為NPN型三極管；
低壓電子開關(guān)電路2由三極管Q23、三極管Q25、三極管Q26和三極管Q27組成；其中三極管Q23的發(fā)射極與零電位參考端相連，三極管Q23的集電極分別與三極管Q25的集電極以及三極管Q26的基極相連；三極管Q25的發(fā)射極、三極管Q26的集電極和三極管Q27的集電極共同與正電源端相連；三極管Q26的發(fā)射極與三極管Q27的基極相連，三極管Q27的發(fā)射極與電流采樣和低壓電子開關(guān)公用端相連；其中，三極管Q25為PNP型的三極管，三極管Q23、三極管Q26和三極管Q27為NPN型的三極管；
欠壓控制電路3由三極管Q24和三極管Q22構(gòu)成；其中三極管Q24的發(fā)射極與正電源相連，三極管Q24的基極、三極管Q24的集電極及三極管Q22的集電極相互連接，三極管Q22的發(fā)射極與零電位參考端相連；其中，三極管Q24為PNP型三極管，三極管Q22為NPN型三極管；
比較放大電路4由三極管Ql、三極管Q2、三極管Q3、三極管Q4、三極管QlO、三極管Ql 1、三極管Q5、三極管Q6、三極管Q7、三極管Q8、三極管Q9、三極管Ql2、三極管Q13、電阻R1、電阻R2、電阻R3和電阻R5構(gòu)成；其中，三極管Ql的基極、三極管Q2的基極、三極管Qll的基極、三極管QlO的基極三極管QlO的集電極以及電阻R3的一端相連；電阻R3的另一端分別與三極管Q9的集電極、三極管Q9的基極相連；三極管Ql的集電極、三極管Q2的集電極、三極管Q3的發(fā)射極以及三極管Q4的發(fā)射極相互連接；三極管Q3的基極、三極管Q5的集電極以及電阻Rl的一端相連；三極管Q3的集電極與零電位參考端相連；三極管Q4的基極、三極管Q6的集電極以及電阻R2的一端相互連接連；三極管Q5的發(fā)射極、三極管Q6的發(fā)射極、三極管Q7的集電極以及三極管Q8的集電極相互連接；三極管Q5的基極、三極管Qll的集電極、三極管Q12的集電極以及三極管Q12的基極相互連接；三極管Q12的發(fā)射極、三極管Q13的集電極和三極管Q13的基極相互連接；三極管Q6的基極與電阻R5的一端相連、電阻R5的另一端與電流采樣和低壓電子開關(guān)公用端相連；三極管Q7的基極、三極管Q8的基極、三極管Q9的基極相互連接；三極管Q13的發(fā)射極、三極管Q7的發(fā)射極、三極管Q8的發(fā)射極、三極管Q9的發(fā)射極與零電位參考端相連；其中，三極管Q1、三極管Q2、三極管Q3、三極管Q4、三極管QlO和三極管Qll均為PNP型的三極管，三極管Q5、三極管Q6、三極管Q7、三極管Q8、三極管Q9、三極管Q12、三極管Q13均為NPN型的三極管；
上述四個功能電路的之間連接方式是:穩(wěn)壓電路I內(nèi)起穩(wěn)壓輸出作用的三極管Q14的發(fā)射極是穩(wěn)壓輸出，三極管Q14的發(fā)射極與比較放大電路4內(nèi)的三極管Ql的發(fā)射極、三極管Q2的發(fā)射極、三極管QlO的發(fā)射極以及、三極管Qll的發(fā)射極、電阻Rl的另一端、電阻R2的另一端相互連接；穩(wěn)壓電路I內(nèi)的三極管Q21的基極和集電極短接的節(jié)點與欠壓控制電路3內(nèi)的三極管Q22的基極相連；比較放大電路4內(nèi)的三極管Q4的集電極與低壓開關(guān)控制電路2內(nèi)的三極管Q23的基極相連；比較放大電路4的電阻R5的另一端與低壓開關(guān)電路2的三極管Q27的發(fā)射極以及與電流采樣和低壓電子開關(guān)公用端相連，欠壓控制電路3內(nèi)的三極管Q24的基極和發(fā)射極相連接后并與低壓電子開關(guān)電路2內(nèi)的三極管Q25的基極相連。
本發(fā)明的積極效果是:
本發(fā)明提供低壓旁路取電的交流直接驅(qū)動LED的方法，同時提供一種適合該低壓旁路取電方法的交流直接驅(qū)動LED集成電路。該低壓旁路取電的方法具有取電方式簡單、低壓、聞效的特點，明顯減小LED芯片和集成電路芯片基板的面積,大大提聞其可罪性。本發(fā)明的集成電路不僅適合低壓旁路取電的技術(shù)要求，同時該集成電路還具有功耗低、效率高、可靠性高、成本低、管腳少、外接元件少和使用方便等優(yōu)點。


圖1為本發(fā)明所述集成電路的低壓旁路取電方法和集成電路應(yīng)用方式電路圖。圖2為本發(fā)明所述集成電路的電路結(jié)構(gòu)框圖。圖3為本發(fā)明所述集成電路的一種雙極集成電路內(nèi)部電路圖。圖4為本發(fā)明所述集成電路的一種BiCMOS集成電路內(nèi)部電路圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進一步說明。實施例1
圖1為本發(fā)明所述集成電路的低壓旁路取電方法和集成電路應(yīng)用方式電路圖。圖中Dl為整流橋，圖中包括八個采用本發(fā)明的集成電路(自第一集成電路Ul至第八集成電路U8)，LEDl LED40為不受本發(fā)明所提供集成電路控制的始終接入的正向串聯(lián)的LED負載單元，LED41 LED50為第一組受控的正向串聯(lián)的LED負載單元、第一電流采樣電阻Rsl為第一集成電路Ul的外置電流采樣電阻。以此類推，LEDlll LED120為第八組受控的正向串聯(lián)的LED負載單元、第八電流采樣電阻RsS為第八集成電路U8的外置電流采樣電阻。頻率為50Hz電壓有效值185伏 265伏的交流市電，經(jīng)整流橋Dl全波整流后得到頻率為IOOHz的單向脈動電壓，該單向脈動電壓的峰值電壓約為交流輸入電壓有效值的1.414倍，即約為261伏 375伏。與八個集成電路相對應(yīng)的八個外置的米樣電阻(第一電流米樣電阻Rsl至第八電流采樣電阻Rs8)的阻值是階梯分布的，其阻值分別為10 Ω、11 Ω、12 Ω、13 Ω、15 Ω、16 Ω、18 Ω、20 Ω。LEDl LED120的額定工作電流為100mA、在該電流下LED的正向?qū)妷簽?.5伏。本實施例中的集成電路(即第一集成電路Ul至第八集成電路U8)均有三個管腳、分別是正電源端V+、零電位參考端V-、電流采樣與低壓電子開關(guān)公用端Vs。由圖1可見，本發(fā)明的低壓旁路取電方法是:第一集成電路Ul的正電源端V+與LED41的正極相連，LED41 LED50正向串聯(lián)，LED50的負極與電流采樣電阻Rsl的一端相連并與第一集成電路Ul的電流米樣與低壓電子開關(guān)公用端Vs相連，Rsl的另一端與第一集成電路Ul的零電位參考端V-相連。集成電路Ul的電源電壓也是頻率為IOOHz的單向脈動電壓，其峰值等于第一組受控LED負載單元(LED41 LED50正向串聯(lián))以及采樣電阻Rl上的瞬態(tài)電壓，當?shù)谝患呻娐稶l的低壓電子開關(guān)處于開路狀態(tài)時，受第一集成電路Ul控制的第一組受控LED負載單元(LED41 LED50正向串聯(lián))對應(yīng)接入狀態(tài)，其導(dǎo)通電壓約為35伏，采樣電阻Rsl的電壓降約為1.0伏，此時集成電路Ul的低壓旁路取電電壓的頻率為100Hz，峰值電壓為36伏。當?shù)谝患呻娐稶l的低壓電子開關(guān)處于短路狀態(tài)時，受第一集成電路Ul控制的一組受控LED負載單元(LED41 LED50正向串聯(lián))對應(yīng)短接狀態(tài)，其短接電壓降約為2.0伏，采樣電阻Rsl的電壓降約為1.0伏，這時集成電路Ul的低壓旁路取電電壓小于或等于3.0伏。如圖1所示的是應(yīng)用本發(fā)明集成電路的一種8級開關(guān)控制的交流直接驅(qū)動LED電路，其中第一集成電路Ul至第八集成電路U8均為本發(fā)明的8個集成電路，分別通過低壓旁路取電獲取電源，分別對8組同向串聯(lián)的LED進行接入和短接的開關(guān)控制。特別重要的是8個集成電路的外置8個電流采樣電阻(即第一電流采樣電阻Rsl至第八電流采樣電阻Rs8)的阻值是不同的，它們的阻值是階梯分布的，例如它們的阻值分別為10Ω、11 Ω、12Ω、13Ω、15Ω、16Ω、18Ω、20Ω。由圖1所示的應(yīng)用本發(fā)明集成電路的一種8級開關(guān)控制的交流直接驅(qū)動LED電路的主要技術(shù)指標為:交流輸入電壓范圍185 265伏，交流輸入220伏時的驅(qū)動電路效率大于94%，功率因數(shù)大于0.96，總諧波失真小于25%。實施例2
圖2為本發(fā)明所述集成電路的電路結(jié)構(gòu)框圖。該集成電路由穩(wěn)壓電路1、低壓電子開關(guān)電路2、欠壓控制電路3和比較放大電路4組成。該集成電路有三個管腳即正電源端V+、電流采樣與低壓電子開關(guān)公用端Vs、零電位參考端V-。同向串聯(lián)的LEDl LEDN為外部負載，Rs為集成電路的外置電流采樣電阻。穩(wěn)壓電路I的輸入電壓是集成電路V+，穩(wěn)壓電路I的輸出電壓約為2.4伏，給比較放大電路4提供電源，該穩(wěn)壓電路有輸入電壓欠壓低電平輸出，并與欠壓控制電路3的輸入端相連，欠壓控制電路的輸出端與低壓電子開關(guān)電路2的輸入端相連，當V+低于3.0伏時，低壓電子開關(guān)電路保持開路狀態(tài)，使外部LED負載單元處于接入狀態(tài)。比較放大電路4的輸入端與低壓電子開關(guān)電路2的開關(guān)控制端相連，作為集成電路的電流采樣與低壓電子開關(guān)公用端Vs。比較放大電路4的輸出端與低壓電子開關(guān)2的另一個輸入端相連。比較放大電路4根據(jù)來自電流采樣電阻的電壓大小，分別輸出高低電平，低壓電子開關(guān)電路對外部LED負載單元分別進行接入和短接的開關(guān)控制。實施例3
圖3為本發(fā)明所述集成電路的一種雙極集成電路內(nèi)部電路圖，這是適合雙極集成電路工藝的集成電路內(nèi)部線路圖。如圖3所示，該集成電路是一種適合于低壓旁路取電的交流直接驅(qū)動LED的集成電路，該集成電路由穩(wěn)壓電路1、低壓電子開關(guān)電路2、欠壓控制電路
3、比較放大電路4組成，并設(shè)有三個管腳，分別為正電源端、電流采樣與低壓電子開關(guān)公用端、零電位參考端；其中，正電源端分別與穩(wěn)壓電路1、低壓電子開關(guān)電路2和欠壓控制電路3相連接；穩(wěn)壓電路I的一路輸出與欠壓控制電路3的輸入端相連接；欠壓控制電路3的輸出端與低壓電子開關(guān)電路2輸入端相連接；穩(wěn)壓電路I的另一路輸出與比較放大電路4的輸入端相連接；比較放大電路4輸出端與低壓電子開關(guān)電路2輸入端相連接；電流采樣與低壓電子開關(guān)公用端分別與低壓電子開關(guān)電路2和比較放大電路4相連接；通過串聯(lián)電流采樣電阻Rs的方式將零電位參考端與電流采樣與低壓電子開關(guān)公用端相連接；穩(wěn)壓電路I為比較放大電路4提供穩(wěn)壓電源；低壓電子開關(guān)電路2有兩種工作狀態(tài)、分別對應(yīng)LED負載的接入與短接；欠壓控制電路3有固定的閾值電壓，當集成電路的低壓旁路取電瞬態(tài)電壓低于欠壓控制電路3的閾值電壓時，欠壓控制電路3將低壓電子開關(guān)電路2保持開路而將對應(yīng)的LED負載單元接入；比較放大電路4電壓比較放大電路有兩個差分輸出端，其同向輸出端與欠壓控制電路3的輸入端相連，其反向輸出端與低壓電子開關(guān)電路2的輸入控制端相連；比較放大電路4內(nèi)設(shè)有基準參考電壓，比較放大電路4將電流采樣電阻上的電壓大小與基準參考電壓比較放大后輸出控制電平對低壓電子開關(guān)電路2進行開關(guān)控制，當電流采樣電阻的電壓大于基準參考電壓時，低壓電子開關(guān)電路2將LED負載單元接入，當電流采樣電阻的電壓小于基準參考電壓時，低壓電子開關(guān)電路2將LED負載單元短接；
穩(wěn)壓電路I由三極管Q15、三極管Q16，三極管Q14、三極管Q17、三極管Q18、三極管Q19、三極管Q20、三極管Q21和電阻R4組成；其中三極管Q15的發(fā)射極與三極管Q16的發(fā)射極以及與三極管Q14的集電極均與集成電路的正電源端相連；三極管Q15的基極、三極管Q16的基極以及三極管Q16的集電極與電阻R4的一端相連，電阻R4的另一端與集成電路的零電位參考端相連；三極管Q15的集電極與三極管Q14的基極、三極管Q17的基極和三極管Q17集電極相連接；三極管Q17的發(fā)射極、三極管Q18的基極以及三極管Q18集電極相連接；三極管Q18的發(fā)射極分別與三極管Q19的基極和三極管Q19集電極相連；三極管Q19的發(fā)射極分別與三極管Q20的基極和三極管Q20集電極相連；三極管Q20的發(fā)射極分別與三極管Q21的基極和三極管Q21集電極相連接；三極管Q21的發(fā)射極與零電位參考端相連接；其中，三極管Q15與三極管Q16為PNP型三極管，三極管Q14、三極管Q17、三極管Q18、三極管Q19、三極管Q20和三極管Q21為NPN型三極管；
低壓電子開關(guān)電路2由三極管Q23、三極管Q25、三極管Q26和三極管Q27組成；其中三極管Q23的發(fā)射極與零電位參考端相連，三極管Q23的集電極分別與三極管Q25的集電極以及三極管Q26的基極相連；三極管Q25的發(fā)射極、三極管Q26的集電極和三極管Q27的集電極共同與正電源端相連；三極管Q26的發(fā)射極與三極管Q27的基極相連，三極管Q27的發(fā)射極與電流采樣和低壓電子開關(guān)公用端相連；其中，三極管Q25為PNP型的三極管，三極管Q23、三極管Q26和三極管Q27為NPN型的三極管；
欠壓控制電路3由三極管Q24和三極管Q22構(gòu)成；其中三極管Q24的發(fā)射極與正電源相連，三極管Q24的基極、三極管Q24的集電極及三極管Q22的集電極相互連接，三極管Q22的發(fā)射極與零電位參考端相連；其中，三極管Q24為PNP型三極管，三極管Q22為NPN型三極管；
比較放大電路4由三極管Ql、三極管Q2、三極管Q3、三極管Q4、三極管QlO、三極管Ql 1、三極管Q5、三極管Q6、三極管Q7、三極管Q8、三極管Q9、三極管Ql2、三極管Q13、電阻R1、電阻R2、電阻R3和電阻R5構(gòu)成；其中，三極管Ql的基極、三極管Q2的基極、三極管Qll的基極、三極管QlO的基極三極管QlO的集電極以及電阻R3的一端相連；電阻R3的另一端分別與三極管Q9的集電極、三極管Q9的基極相連；三極管Ql的集電極、三極管Q2的集電極、三極管Q3的發(fā)射極以及三極管Q4的發(fā)射極相互連接；三極管Q3的基極、三極管Q5的集電極以及電阻Rl的一端相連；三極管Q3的集電極與零電位參考端相連；三極管Q4的基極、三極管Q6的集電極以及電阻R2的一端相互連接連；三極管Q5的發(fā)射極、三極管Q6的發(fā)射極、三極管Q7的集電極以及三極管Q8的集電極相互連接；三極管Q5的基極、三極管Qll的集電極、三極管Q12的集電極以及三極管Q12的基極相互連接；三極管Q12的發(fā)射極、三極管Q13的集電極和三極管Q13的基極相互連接；三極管Q6的基極與電阻R5的一端相連、電阻R5的另一端與電流采樣和低壓電子開關(guān)公用端相連；三極管Q7的基極、三極管Q8的基極、三極管Q9的基極相互連接；三極管Q13的發(fā)射極、三極管Q7的發(fā)射極、三極管Q8的發(fā)射極、三極管Q9的發(fā)射極與零電位參考端相連；其中，三極管Q1、三極管Q2、三極管Q3、三極管Q4、三極管QlO和三極管Qll均為PNP型的三極管，三極管Q5、三極管Q6、三極管Q7、三極管Q8、三極管Q9、三極管Q12、三極管Q13均為NPN型的三極管；
上述四個功能電路的之間連接方式是:穩(wěn)壓電路I內(nèi)起穩(wěn)壓輸出作用的三極管Q14的發(fā)射極是穩(wěn)壓輸出，三極管Q14的發(fā)射極與比較放大電路4內(nèi)的三極管Ql的發(fā)射極、三極管Q2的發(fā)射極、三極管QlO的發(fā)射極以及、三極管Qll的發(fā)射極、電阻Rl的另一端、電阻R2的另一端相互連接；穩(wěn)壓電路I內(nèi)的三極管Q21的基極和集電極短接的節(jié)點與欠壓控制電路3內(nèi)的三極管Q22的基極相連；比較放大電路4內(nèi)的三極管Q4的集電極與低壓開關(guān)控制電路2內(nèi)的三極管Q23的基極相連；比較放大電路4的電阻R5的另一端與低壓開關(guān)電路2的三極管Q27的發(fā)射極以及與電流采樣和低壓電子開關(guān)公用端相連，欠壓控制電路3內(nèi)的三極管Q24的基極和發(fā)射極相連接后并與低壓電子開關(guān)電路2內(nèi)的三極管Q25的基極相連。電阻Rl為50K Ω、電阻R2為50K Ω、電阻R3為50K Ω、電阻R4為300K Ω、電阻R5為2ΚΩ。該集成電路的工作電壓范圍通常為O 60伏。由該集成電路構(gòu)成的8級開關(guān)控制的低壓旁路取電的交流直接驅(qū)動LED電路的主要技術(shù)指標為:交流輸入電壓范圍185 265伏，交流輸入220伏時的驅(qū)動電路效率大于94%，功率因數(shù)大于0.96，總諧波失真小于25%。實施例4
圖4為本發(fā)明所述集成電路的一種BiCMOS集成電路內(nèi)部電路圖。與實施例3中的圖3相比，其區(qū)別在于將NPN型的三極管Q27換成MOS型的三極管Q27，其它電路結(jié)構(gòu)完全相同，這是適合BiCMOS工藝的集成電路內(nèi)部線路圖。由于MOS三極管的源漏導(dǎo)通電壓降一般低于雙極型三極管的CE飽和壓降，該集成電路具有更高的電路效率，但是該工藝相對復(fù)雜，制造成本較高。該集成電路的工作電壓范圍通常為O 60伏。由該集成電路構(gòu)成的8級開關(guān)控制的低壓旁路取電的交流直接驅(qū)動LED電路的主要技術(shù)指標為:交流輸入電壓范圍185 265伏，交流輸入220伏時的驅(qū)動電路效率大于96%，功率因數(shù)大于0.96，總諧波失真小于25%。
權(quán)利要求
1.低壓旁路取電的交流直接驅(qū)動LED的方法與集成電路，其中交流直接驅(qū)動LED集成電路有三個管腳，即正電源端、零電位參考端、電流采樣與低壓電子開關(guān)公用端；在集成電路外部設(shè)有一組帶有電流采樣電阻的LED負載單元，該LED負載單元是將幾個或幾十個LED同向串聯(lián)，其正端設(shè)有一個正電源取電節(jié)點，其負端設(shè)有一個電流采樣和低壓電子開關(guān)公用端節(jié)點并接有一個電流采樣電阻Rs，該電流采樣電阻Rs的另一端設(shè)有一個零電位參考端節(jié)點；該集成電路的取電和使用方法是:將集成電路的正電源端與上述LED負載單元的正電源取電節(jié)點相連，將集成電路的電流采樣和低壓電子開關(guān)公用端與上述LED負載的電流采樣和低壓電子開關(guān)公用端節(jié)點相連，將集成電路的零電位參考端與上述LED負載單元的零電位參考端節(jié)點相連；由該方法獲取的電壓是一種低壓單向脈動電壓，其最高峰值電壓等于上述LED負載單元的瞬態(tài)電壓，通常為10 60伏，遠低于交流市電的峰值電壓值；例如220伏的市電峰值電壓為311伏，該單向脈動電壓的頻率為市電交流頻率的兩倍，有IOOHz和120Hz兩種；該集成電路由穩(wěn)壓電路、低壓電子開關(guān)電路、欠壓控制電路、比較放大電路組成；穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓輸出電壓約為2.4伏；低壓電子開關(guān)電路的功能是根據(jù)采樣電流的大小控制一組LED負載的接入和短接；欠壓控制電路的閾值約為3.0伏，當集成電路的低壓旁路取電瞬態(tài)電壓低于閾值電壓時，欠壓控制電路將低壓電子開關(guān)電路保持開路而將對應(yīng)的LED負載接入；比較放大電路的基準參考電壓值約為1.2伏，比較放大電路將電流采樣電阻上的電壓大小與基準參考電壓進行比較放大后，輸出控制電平對低壓電子開關(guān)電路進行開關(guān)控制，當電流采樣電阻的 電壓大于基準參考電壓時，低壓電子開關(guān)電路將LED負載接入，當電流采樣電阻的電壓小于基準參考電壓時，低壓電子開關(guān)電路將LED負載短接；其特征在于: 該集成電路的電源取電的方法是一種低壓旁路取電，即將集成電路的正電源端與LED負載單元的正電源取電節(jié)點相連，將集成電路的電流采樣和低壓電子開關(guān)公用端與上述LED負載單元的電流采樣和低壓電子開關(guān)公用端節(jié)點相連，將集成電路的零電位參考端與上述LED負載單元的零電位參考端的節(jié)點相連；由該方法獲取的電壓是一種低壓單向脈動電壓，其最高峰值電壓等于上述LED負載單元的瞬態(tài)電壓，通常為10 60伏，遠低于交流市電的峰值電壓值，例如220伏的市電峰值電壓為311伏，該單向脈動電壓的頻率為市電交流頻率的兩倍，有IOOHz和120Hz兩種。
2.采用如權(quán)利要求1所述方法的低壓旁路取電的交流直接驅(qū)動LED的集成電路，其特征在于:該集成電路是一種適合于低壓旁路取電的交流直接驅(qū)動LED的集成電路，該集成電路由穩(wěn)壓電路(I)、低壓電子開關(guān)電路(2)、欠壓控制電路(3)、比較放大電路(4)組成，并設(shè)有三個管腳，分別為正電源端、電流采樣與低壓電子開關(guān)公用端、零電位參考端；其中，正電源端分別與穩(wěn)壓電路(I)、低壓電子開關(guān)電路(2)和欠壓控制電路(3)相連接；穩(wěn)壓電路(I)的一路輸出與欠壓控制電路(3)的輸入端相連接；欠壓控制電路(3)的輸出端與低壓電子開關(guān)電路(2)輸入端相連接；穩(wěn)壓電路(I)的另一路輸出與比較放大電路(4)的輸入端相連接；比較放大電路(4)輸出端與低壓電子開關(guān)電路(2)輸入端相連接；電流采樣與低壓電子開關(guān)公用端分別與低壓電子開關(guān)電路(2)和比較放大電路(4)相連接；通過串聯(lián)電流采樣電阻Rs的方式將零電位參考端與電流采樣與低壓電子開關(guān)公用端相連接；穩(wěn)壓電路(I)為比較放大電路(4)提供穩(wěn)壓電源；低壓電子開關(guān)電路(2)有兩種工作狀態(tài)、分別對應(yīng)LED負載的接入與短接；欠壓控制電路(3)有固定的閾值電壓，當集成電路的低壓旁路取電瞬態(tài)電壓低于欠壓控制電路(3)的閾值電壓時，欠壓控制電路(3)將低壓電子開關(guān)電路(2)保持開路而將對應(yīng)的LED負載單元接入；比較放大電路(4)電壓比較放大電路有兩個差分輸出端，其同向輸出端與欠壓控制電路(3)的輸入端相連，其反向輸出端與低壓電子開關(guān)電路(2)的輸入控制端相連；比較放大電路(4)內(nèi)設(shè)有基準參考電壓，比較放大電路(4)將電流采樣電阻上的電壓大小與基準參考電壓比較放大后輸出控制電平對低壓電子開關(guān)電路(2 )進行開關(guān)控制，當電流采樣電阻的電壓大于基準參考電壓時，低壓電子開關(guān)電路(2)將LED負載單元接入，當電流采樣電阻的電壓小于基準參考電壓時，低壓電子開關(guān)電路(2)將LED負載單元短接； 穩(wěn)壓電路(I)由三極管Q15、三極管Q16，三極管Q14、三極管Q17、三極管Q18、三極管Q19、三極管Q20、三極管Q21和電阻R4組成；其中三極管Q15的發(fā)射極與三極管Q16的發(fā)射極以及與三極管Q14的集電極均與集成電路的正電源端相連；三極管Q15的基極、三極管Q16的基極以及三極管Q16的集電極與電阻R4的一端相連，電阻R4的另一端與集成電路的零電位參考端相連；三極管Q15的集電極與三極管Q14的基極、三極管Q17的基極和三極管Q17集電極相連接；三極管Q17的發(fā)射極、三極管Q18的基極以及三極管Q18集電極相連接；三極管Q18的發(fā)射極 分別與三極管Q19的基極和三極管Q19集電極相連；三極管Q19的發(fā)射極分別與三極管Q20的基極和三極管Q20集電極相連；三極管Q20的發(fā)射極分別與三極管Q21的基極和三極管Q21集電極相連接；三極管Q21的發(fā)射極與零電位參考端相連接；其中，三極管Q15與三極管Q16為PNP型三極管，三極管Q14、三極管Q17、三極管Q18、三極管Q19、三極管Q20和三極管Q21為NPN型三極管； 低壓電子開關(guān)電路(2)由三極管Q23、三極管Q25、三極管Q26和三極管Q27組成；其中三極管Q23的發(fā)射極與零電位參考端相連，三極管Q23的集電極分別與三極管Q25的集電極以及三極管Q26的基極相連；三極管Q25的發(fā)射極、三極管Q26的集電極和三極管Q27的集電極共同與正電源端相連；三極管Q26的發(fā)射極與三極管Q27的基極相連，三極管Q27的發(fā)射極與電流采樣和低壓電子開關(guān)公用端相連；其中，三極管Q25為PNP型的三極管，三極管Q23、三極管Q26和三極管Q27為NPN型的三極管； 欠壓控制電路(3)由三極管Q24和三極管Q22構(gòu)成；其中三極管Q24的發(fā)射極與正電源相連，三極管Q24的基極、三極管Q24的集電極及三極管Q22的集電極相互連接，三極管Q22的發(fā)射極與零電位參考端相連；其中，三極管Q24為PNP型三極管，三極管Q22為NPN型三極管； 比較放大電路(4)由三極管Q1、三極管Q2、三極管Q3、三極管Q4、三極管Q10、三極管Q11、三極管Q5、三極管Q6、三極管Q7、三極管Q8、三極管Q9、三極管Q12、三極管Q13、電阻R1、電阻R2、電阻R3和電阻R5構(gòu)成；其中，三極管Ql的基極、三極管Q2的基極、三極管Qll的基極、三極管QlO的基極三極管QlO的集電極以及電阻R3的一端相連；電阻R3的另一端分別與三極管Q9的集電極、三極管Q9的基極相連；三極管Ql的集電極、三極管Q2的集電極、三極管Q3的發(fā)射極以及三極管Q4的發(fā)射極相互連接；三極管Q3的基極、三極管Q5的集電極以及電阻Rl的一端相連；三極管Q3的集電極與零電位參考端相連；三極管Q4的基極、三極管Q6的集電極以及電阻R2的一端相互連接連；三極管Q5的發(fā)射極、三極管Q6的發(fā)射極、三極管Q7的集電極以及三極管Q8的集電極相互連接；三極管Q5的基極、三極管Qll的集電極、三極管Q12的集電極以及三極管Q12的基極相互連接；三極管Q12的發(fā)射極、三極管Q13的集電極和三極管Q13的基極相互連接；三極管Q6的基極與電阻R5的一端相連、電阻R5的另一端與電流采樣和低壓電子開關(guān)公用端相連；三極管Q7的基極、三極管Q8的基極、三極管Q9的基極相互連接；三極管Q13的發(fā)射極、三極管Q7的發(fā)射極、三極管Q8的發(fā)射極、三極管Q9的發(fā)射極與零電位參考端相連；其中，三極管Q1、三極管Q2、三極管Q3、三極管Q4、三極管QlO和三極管Qll均為PNP型的三極管，三極管Q5、三極管Q6、三極管Q7、三極管Q8、三極管Q9、三極管Q12、三極管Q13均為NPN型的三極管； 上述四個功能電路的之間連接方式是:穩(wěn)壓電路(I)內(nèi)起穩(wěn)壓輸出作用的三極管Q14的發(fā)射極是穩(wěn)壓輸出，三極管Q14的發(fā)射極與比較放大電路(4)內(nèi)的三極管Ql的發(fā)射極、三極管Q2的發(fā)射極、三極管QlO的發(fā)射極以及、三極管Qll的發(fā)射極、電阻Rl的另一端、電阻R2的另一端相互連接；穩(wěn)壓電路(I)內(nèi)的三極管Q21的基極和集電極短接的節(jié)點與欠壓控制電路(3)內(nèi)的三極管Q22的基極相連；比較放大電路(4)內(nèi)的三極管Q4的集電極與低壓開關(guān)控制電路(2)內(nèi)的三極管Q23的基極相連；比較放大電路(4)的電阻R5的另一端與低壓開關(guān)電路(2)的三極管Q27的發(fā)射極以及與電流采樣和低壓電子開關(guān)公用端相連，欠壓控制電路(3)內(nèi)的三極管Q24的基極和發(fā)射極相連接后并與低壓電子開關(guān)電路(2)內(nèi)的三極管Q25的基極相連。
3.采用如權(quán)利要求2所述的低壓旁路取電的交流直接驅(qū)動LED的集成電路，其特征在于:三極管Q27可替換為 MOS型的三極管Q27。
全文摘要
現(xiàn)有的交流直接驅(qū)動LED集成電路都是采用交流高壓直接取電方法為集成電路提供電源，該集成電路存在功耗大、可靠性差、成本高等缺點，本發(fā)明提供一種低壓旁路取電的方法為集成電路提供低壓電源，同時本發(fā)明提供一種適合低壓旁路取電方法的交流直接驅(qū)動LED的集成電路；該集成電路由穩(wěn)壓電路、低壓電子開關(guān)電路、欠壓控制電路、比較放大電路組成；該集成電路有三個管腳，即正電源端、零電位參考端、電流采樣與低壓電子開關(guān)公用端。本發(fā)明的為交流直接驅(qū)動LED集成電路提供低壓電源的低壓旁路取電方法與適合該取電方法的集成電路的突出技術(shù)效果是，本產(chǎn)品具有功耗低、效率高、可靠性高、成本低、管腳少、外接元件少和使用方便等優(yōu)點。
文檔編號H05B37/00GK103209506SQ201310147248
公開日2013年7月17日 申請日期2013年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月25日
發(fā)明者趙天鵬 申請人:趙天鵬