專(zhuān)利名稱(chēng)：一種驅(qū)動(dòng)白光led的電流檢測(cè)ic的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及LED驅(qū)動(dòng)電路的電流檢測(cè)技術(shù)，具體為一種驅(qū)動(dòng)白光LED的電流檢測(cè) IC0該電流檢測(cè)IC可以防止流經(jīng)LED的電流過(guò)大，從而大大減小LED光衰，并提高整個(gè)LED 燈具的壽命。
技術(shù)背景
LED是符合環(huán)保理念的高效綠色光源，因此被業(yè)界看作是未來(lái)替代傳統(tǒng)照明的潛力商品。眾所周知，LED的發(fā)光強(qiáng)度由流過(guò)LED的電流大小確定，如果假設(shè)將N顆(N ^ 2) LED串聯(lián)，當(dāng)流過(guò)該串聯(lián)支路的電流等于LED的額定電流時(shí)，這時(shí)整個(gè)串聯(lián)支路的電壓為廠(chǎng)(「Fi為第i顆LED在j-l其額定電流下的正向電壓)，Vn通常為3. Γ3. 3V。因此N顆LED串聯(lián)以后的端電壓— 定各不相同，當(dāng)M條LED的串聯(lián)支路并聯(lián)時(shí)，最小的那條支路電流最大，Knled最大的那個(gè)支路電流最小，當(dāng)這兩條支路電壓差異較大時(shí)(這種情況在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)難以避免)，因LED 電流與其兩端的電壓成指數(shù)關(guān)系，這兩個(gè)支路的電流將極度不均衡，最大電流支路的LED 發(fā)熱嚴(yán)重，LED正向電壓的負(fù)溫度特性又會(huì)使該支路的^ed進(jìn)一步減小，這會(huì)加重該支路的電流進(jìn)一步增加，因此這一支路的LED光衰將會(huì)明顯加重，從而影響整個(gè)燈具(珠)壽命。為了避免發(fā)生這種現(xiàn)象，就要控制每條并聯(lián)支路的電流不超過(guò)LED的額定電流，因此需要配置檢測(cè)電流的IC。
在目前市場(chǎng)上，通常采用型號(hào)為T(mén)L431的電壓基準(zhǔn)IC來(lái)檢測(cè)LED電流，其電路原理結(jié)構(gòu)圖和符號(hào)分別如圖1 (A)、(B)所示，其應(yīng)用電路原理圖如圖2所示。參見(jiàn)圖2，這種電路中，Rl取樣的是LED燈組的總電流(M為并聯(lián)支路數(shù))，R3取樣的是輸出電壓，Rl 與R3兩端的電壓之和與TL431輸出的基準(zhǔn)電壓Feef (約為2. 5V)進(jìn)行比較，當(dāng)這個(gè)電壓超過(guò)Feef時(shí)，光耦Ul導(dǎo)通，其發(fā)出的信號(hào)反饋到變壓器次級(jí)控制電路，使其減小輸入功率從而達(dá)到恒流的目的。這里將電阻Rl和電阻R3電壓疊加的目的是減小取樣電阻Rl的功耗以提高電源效率。由于當(dāng)整個(gè)燈組開(kāi)路時(shí)輸出電壓上升，R3兩端電壓上升，Ul導(dǎo)通，因此這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是R3可以起到對(duì)整個(gè)LED燈組開(kāi)路時(shí)的保護(hù)作用，但是，這種電路結(jié)構(gòu)卻有明顯的缺陷1、當(dāng)所有LED都正常發(fā)光時(shí)，因采樣檢測(cè)的是LED燈組的總電流JZZled，故整個(gè)燈組的電流是恒定的，但如前面所述，每條支路的電流是不均衡的，如電流差異較大，電流最大的支路的LED光衰將非常嚴(yán)重。
2、即使正常時(shí)各支路的電流差異較小，若某一支路的一顆或多顆LED發(fā)生短路失效(白光LED最常見(jiàn)的失效)時(shí)，整個(gè)并聯(lián)燈組的電壓將會(huì)下降，從而導(dǎo)致R3上的電壓下降， 這將導(dǎo)致整個(gè)LED燈組的總電流明顯上升，上升的電流會(huì)加劇這條支路LED的失效，并使得燈具壽命大大縮短。
3、若某一支路LED發(fā)生開(kāi)路失效，由于整個(gè)燈組的電流保持恒定，本應(yīng)流過(guò)開(kāi)路支路的電流會(huì)分?jǐn)偟秸９ぷ鞯闹罚@樣剩下所有支路的LED電流都會(huì)超過(guò)其額定電流，造成燈珠光衰明顯加重，也將縮短燈珠壽命
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的主要目的在于提供一種能夠保障并聯(lián) LED燈組中各條支路都工作在額定電流下，并且還能對(duì)整個(gè)燈組形成保護(hù)的驅(qū)動(dòng)白光LED 的電流檢測(cè)IC。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種驅(qū)動(dòng)白光LED的電流檢測(cè)IC，其特征在于，包括一個(gè)電壓基準(zhǔn)產(chǎn)生單元、三個(gè)恒定增益放大器、四個(gè)比較器、一個(gè)與非門(mén)、一個(gè)MOS開(kāi)關(guān)管以及一個(gè)電平平移電路；所述的三個(gè)恒定增益放大器的同相輸入端分別與對(duì)應(yīng)的LED支路串聯(lián)，三個(gè)恒定增益放大器的反相輸入端串聯(lián)后與MOS開(kāi)關(guān)管的源極連接并接地，三個(gè)恒定增益放大器的輸出端各自與一個(gè)比較器的反相輸入端連接，所述的三個(gè)比較器的同相輸入端串聯(lián)后與第四個(gè)比較器的同相輸入端連接再連接到電壓基準(zhǔn)產(chǎn)生單元的輸出端，所述的四個(gè)比較器的輸出端均連接到與非門(mén)的輸入，與非門(mén)的輸出連接MOS開(kāi)關(guān)管的柵極，MOS開(kāi)關(guān)管的漏極與電平平移電路的輸入連接，電平平移電路的輸出作為IC芯片的VDD端，所述第四個(gè)比較器的反相輸入端作為IC芯片的VF端。
工作原理本發(fā)明IC芯片通過(guò)內(nèi)部的三個(gè)增益放大器分別采集各自支路的電壓信號(hào)，并輸入到對(duì)應(yīng)的高精度比較器，所述的高精度比較器以電壓基準(zhǔn)產(chǎn)生單元輸入的電壓信號(hào)為基準(zhǔn)，將放大器輸入的電壓與之進(jìn)行比較后，將結(jié)果輸入給與非門(mén)，與非門(mén)將各個(gè)比較器的值進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)采集到某最大電流支路的電流超過(guò)設(shè)定值時(shí)，比較器輸出低電位， 與非門(mén)Gl輸出為高電位，MOS開(kāi)關(guān)Ml導(dǎo)通，IC外與Ml串聯(lián)的光耦Ul (如圖4所示)導(dǎo)通， Ul將此信號(hào)傳遞到初級(jí)(初級(jí)示意中未畫(huà)出)的控制回路，根據(jù)所選主控芯片的工作模式來(lái)減小輸入功率(對(duì)于PWM類(lèi)主控芯片是通過(guò)減小開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間來(lái)減小輸入功率， 對(duì)于固定周期和固定導(dǎo)通時(shí)間的主控芯片是通過(guò)跳過(guò)一個(gè)或多個(gè)工作周期來(lái)減小輸入功率)。
本發(fā)明中，所使用的電壓基準(zhǔn)產(chǎn)生單元、恒定增益放大器、比較器、與非門(mén)、MOS開(kāi)關(guān)管以及電平平移電路均為本領(lǐng)域中常用的電子元件，本發(fā)明通過(guò)設(shè)計(jì)不同的電路連接結(jié)構(gòu)，使其形成專(zhuān)門(mén)用于LED燈組驅(qū)動(dòng)的電流檢測(cè)IC，該IC對(duì)每個(gè)LED的支路電流均進(jìn)行采樣，然后以最大支路電流的采樣信號(hào)反饋給次級(jí)電路來(lái)控制輸入功率的大小。同時(shí)該IC還提供一個(gè)高精度的電壓基準(zhǔn)，這為L(zhǎng)ED燈組增加了一個(gè)開(kāi)路過(guò)壓的保護(hù)功能。
相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果1、當(dāng)所有LED均正常發(fā)光時(shí)，采用本發(fā)明的LED電流檢測(cè)IC所設(shè)計(jì)的白光LED燈組驅(qū)動(dòng)電源，不會(huì)發(fā)生因KFi存在差異所導(dǎo)致的最小支路LED額定電流超標(biāo)的情況，因而能大大提高燈具的壽命。
2、采用本發(fā)明的LED電流檢測(cè)IC所設(shè)計(jì)的白光LED燈組驅(qū)動(dòng)電源，在某一支路的 LED發(fā)生短路失效的情況下，仍然能夠保證余下正常發(fā)光LED的額定電流不會(huì)超標(biāo)，因而能避免造成燈具的損壞加劇。
3、采用本發(fā)明的LED電流檢測(cè)IC所設(shè)計(jì)的白光LED燈組驅(qū)動(dòng)電源，在某一 LED支路開(kāi)路的情況下，可以保證支路其余正常發(fā)光LED的額定電流不會(huì)超標(biāo)，因而能大大提高剩余燈珠的壽命，減小維修成本。
4、利用本發(fā)明的LED電流檢測(cè)IC所設(shè)計(jì)的白光LED燈組驅(qū)動(dòng)電源，其電流檢測(cè)電阻上的功率消耗很小，從而有利于提高電源的輸出效率。


圖1中，(A)為現(xiàn)有TL431電路的原理結(jié)構(gòu)圖，(B)為T(mén)L431電路的電路符號(hào)； 圖2為現(xiàn)有的基于TL431芯片的白光LED電流驅(qū)動(dòng)檢測(cè)電路原理圖；圖3為本發(fā)明驅(qū)動(dòng)白光LED的電流檢測(cè)IC電路原理圖； 圖4為基于本發(fā)明電流檢測(cè)IC的應(yīng)用電路原理圖； 圖5為基于本發(fā)明電流檢測(cè)IC的另一種應(yīng)用電路原理圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
如圖3和圖4所示，圖4中，電阻R1、R2、R3分別檢測(cè)三個(gè)并聯(lián)支路的LED電流，然后經(jīng)CS1、CS2、CS3輸入給對(duì)應(yīng)的恒定增益放大器compl、comp2、comp3,由恒定增益放大器放大后與電壓基準(zhǔn)產(chǎn)生單元輸入的高精度電壓基準(zhǔn)fW( 1. 2V)進(jìn)行比較，當(dāng)任一支路的 Kef電流大于7— = ^^=1，2，3)(為恒定增益放大器的增益)時(shí)，與其對(duì)應(yīng)的比較器輸出“0”A電平，此時(shí)MOS開(kāi)關(guān)管Ml導(dǎo)通，光耦Ul導(dǎo)通，其反饋的信號(hào)傳至初級(jí)控制回路以減少輸入功率(初級(jí)示意中未畫(huà)出)的控制回路，根據(jù)所選主控芯片的工作模式來(lái)減小輸入功率 (對(duì)于PWM類(lèi)主控芯片是通過(guò)減小開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間來(lái)減小輸入功率，對(duì)于固定周期和固定導(dǎo)通時(shí)間的主控芯片是通過(guò)跳過(guò)一個(gè)或多個(gè)工作周期來(lái)減小輸入功率)，從而達(dá)到恒定最大支路電流的目的。這種恒定最大支路電流的檢測(cè)控制方式的最大一個(gè)好處還在于，當(dāng)某個(gè)支路的LED發(fā)生短路失效或開(kāi)路失效時(shí)，均不會(huì)導(dǎo)致剩余正常發(fā)光LED過(guò)流而導(dǎo)致壽命縮短，這樣可以大大增加燈具的壽命或減小維修成本。
圖4中，如果所有燈組發(fā)生開(kāi)路故障時(shí)，電阻R5上的電壓將上升，比較器comp4輸出“0”電平，此時(shí)MOS開(kāi)關(guān)管Ml導(dǎo)通，光耦Ul導(dǎo)通，其反饋的信號(hào)傳至初級(jí)控制回路以減少輸入功率，從而也能達(dá)到保護(hù)驅(qū)動(dòng)電源的目的。
因采樣電阻(R1、R2、R3)上的壓降經(jīng)過(guò)了恒定增益的放大，所以采樣電阻上的壓降可以做得較小(<100mV)，這樣可以大大減小采樣電阻上的功率損耗，從而提高整個(gè)驅(qū)動(dòng)電源的效率。同時(shí)，由于在MOS開(kāi)關(guān)管Ml上疊加了一個(gè)電平平移電路，這樣就能保證在MOS 開(kāi)關(guān)管Ml導(dǎo)通時(shí)IC芯片的VDD能夠維持在一個(gè)合適的電壓，從而保證IC能正常工作。
當(dāng)并聯(lián)支路較多時(shí)，可采用如圖5所示的連接方式來(lái)實(shí)現(xiàn)多個(gè)并聯(lián)支路的并聯(lián)， 其區(qū)別在于沒(méi)有輸入的管腳接地。
最后需要說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制技術(shù)方案，盡管申請(qǐng)人參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，那些對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行的修改或者等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1. 一種驅(qū)動(dòng)白光LED的電流檢測(cè)IC，其特征在于，包括一個(gè)電壓基準(zhǔn)產(chǎn)生單元、三個(gè)恒定增益放大器、四個(gè)比較器、一個(gè)與非門(mén)、一個(gè)MOS開(kāi)關(guān)管以及一個(gè)電平平移電路；所述的三個(gè)恒定增益放大器的同相輸入端分別與對(duì)應(yīng)的LED支路串聯(lián)，三個(gè)恒定增益放大器的反相輸入端串聯(lián)后與MOS開(kāi)關(guān)管的源極連接并接地，三個(gè)恒定增益放大器的輸出端各自與一個(gè)比較器的反相輸入端連接，所述的三個(gè)比較器的同相輸入端串聯(lián)后與第四個(gè)比較器的同相輸入端連接再連接到電壓基準(zhǔn)產(chǎn)生單元的輸出端，所述的四個(gè)比較器的輸出端均連接到與非門(mén)的輸入，與非門(mén)的輸出連接MOS開(kāi)關(guān)管的柵極，MOS開(kāi)關(guān)管的漏極與電平平移電路的輸入連接，電平平移電路的輸出作為IC芯片的VDD端，所述第四個(gè)比較器的反相輸入端作為IC芯片的VF端。
全文摘要
本發(fā)明介紹一種能夠保障LED支路電流穩(wěn)定的IC，具體為一種驅(qū)動(dòng)白光LED的電流檢測(cè)IC，它包括一個(gè)電壓基準(zhǔn)產(chǎn)生單元、三個(gè)恒定增益放大器、四個(gè)比較器、一個(gè)與非門(mén)、一個(gè)MOS開(kāi)關(guān)管以及一個(gè)電平平移電路；三個(gè)放大器的同相輸入分別與LED支路串聯(lián)，其反相輸入串聯(lián)后與MOS開(kāi)關(guān)管的源極連接并接地，三個(gè)放大器的輸出各自與比較器的反相輸入連接，其同相輸入串聯(lián)后與第四個(gè)比較器的同相輸入連接再連接到電壓基準(zhǔn)產(chǎn)生單元的輸出，四個(gè)比較器的輸出均連接到與非門(mén)，與非門(mén)連接MOS開(kāi)關(guān)管的柵極，MOS開(kāi)關(guān)管的漏極與電平平移電路連接，電平平移電路的輸出作為IC芯片的VDD端，第四個(gè)比較器的反相輸入端作為IC芯片的VF端。
文檔編號(hào)G01R19/00GK102510636SQ20111036134
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月15日
發(fā)明者吳貴能, 李秋俊, 楊安智 申請(qǐng)人:韋挽瀾