專利名稱：多串發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)控制器芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)光二極管(LED)的驅(qū)動(dòng)裝置，是一種集成電路芯片，具體地說，是一種可以均衡多串LED電流的驅(qū)動(dòng)控制器芯片。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管具有壽命長(zhǎng)、發(fā)光效率高、無干擾和性價(jià)比高等特點(diǎn)，近年來已廣泛應(yīng)用于電子計(jì)算機(jī)、手機(jī)、路燈等各種電子電氣設(shè)備上。通常單顆發(fā)光二極管無法提供足夠的發(fā)光強(qiáng)度，必須使用多顆發(fā)光二極管單元并聯(lián)或串聯(lián)組成的發(fā)光器件組。一般來說，二極管的兩端電壓差變化范圍很小，所以二極管的發(fā)光功率主要取決于其電流值。相對(duì)于多顆發(fā)光二極管并聯(lián)組成的發(fā)光器件組，串聯(lián)發(fā)光器件組能保證通過每顆二極管的電流相等，這使得發(fā)光二極管顆與顆之間的亮度相對(duì)均勻。由于市電電壓或者電池電壓局限了一串二極管所能容納的二極管數(shù)量，對(duì)于很多大型系統(tǒng)，單串二極管組還是無法提供足夠的發(fā)光功率，這使得多串(每串多顆)發(fā)光二極管組成的發(fā)光器件組成為必要。設(shè)計(jì)高效率的多串發(fā)光二極管的驅(qū)動(dòng)電路使得串與串之間發(fā)光亮度均勻，是該領(lǐng)域的一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠高效率地均衡多串發(fā)光二極管電流的驅(qū)動(dòng)控制電路，采用電流鏡和一個(gè)電流基準(zhǔn)保證各串發(fā)光二極管的電流都基本上與基準(zhǔn)電流相等，使用兩個(gè)比較器分別選出最大的單串電流和電流鏡中最小的VCE，通過對(duì)這兩者的負(fù)反饋控制使得系統(tǒng)工作在高效率狀態(tài)下。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一個(gè)均衡多串發(fā)光二極管電流的開關(guān)電源系統(tǒng)，其特征是在驅(qū)動(dòng)電路中有一個(gè)電流基準(zhǔn)，一組電流鏡，兩個(gè)電壓比較器，和一個(gè)開關(guān)電源恒壓源。電流基準(zhǔn)可以是利用一個(gè)發(fā)射極偏壓(VBE)和一個(gè)溫度系數(shù)小的穩(wěn)定電阻，產(chǎn)生一個(gè)隨溫度增大而減小的基準(zhǔn)電流；電流基準(zhǔn)也可以是利用兩個(gè)不同大小的雙極型三極管的發(fā)射極偏壓之差(AVBE)和一個(gè)溫度系數(shù)小的穩(wěn)定電阻，產(chǎn)生一個(gè)隨溫度增大而增大的基準(zhǔn)電流；電流基準(zhǔn)還可以是利用一個(gè)運(yùn)算放大器，帶隙基準(zhǔn)電壓和一個(gè)溫度系數(shù)小的穩(wěn)定電阻，產(chǎn)生一個(gè)基本上不隨溫度變化而變化的基準(zhǔn)電流。一組電流鏡可以是基極相連的若干個(gè)發(fā)射極接地的雙極型三極管，其中一個(gè)基極和集電極相連，其余若干個(gè)三極管的集電極作為輸出。組成電流鏡的每一個(gè)雙極型三極管的發(fā)射極與地之間可以串聯(lián)一個(gè)在工作狀態(tài)下壓降大于10毫伏的檢流電阻.第一個(gè)電壓比較器以電流鏡中若干個(gè)三極管的集電極電壓作為輸入，比較大小選出最小的集電極電壓。開關(guān)電源恒壓源的控制器將該最小集電極電壓與預(yù)設(shè)的飽和壓降進(jìn)行比較，利用兩者之間的誤差電壓控制檢流電壓，通過系統(tǒng)負(fù)反饋以調(diào)解開關(guān)電源的輸出電壓，使得在正常工作狀態(tài)下電流鏡輸出端的最小集電極電壓等于預(yù)先設(shè)定的飽和壓降。第二個(gè)電壓比較器以電流鏡中若干個(gè)三極管的發(fā)射極電壓作為輸入，比較大小選出最大的檢流電阻壓降。開關(guān)電源恒壓源的控制器將該最大檢流電阻壓降與檢流電壓進(jìn)行比較，利用兩者之間的誤差電壓控制開關(guān)電源的占空比，通過負(fù)反饋以調(diào)解開關(guān)電源的輸出電流。對(duì)比專利文獻(xiàn)CN1779749發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電路200410091179. 2，CN1866709發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電路200610092736. I


附圖I為本發(fā)明驅(qū)動(dòng)控制的系統(tǒng)原理圖。附圖2為驅(qū)動(dòng)控制電路中的電流鏡的的一種采用雙極型三極管的具體實(shí)施方式
的示意圖。附圖3為驅(qū)動(dòng)控制電路中的電流鏡的一種采用場(chǎng)效應(yīng)三極管的具體實(shí)施方式
的示意圖。由于處于飽和區(qū)的雙極型三極管的VCE電壓通常遠(yuǎn)大于一般應(yīng)用下的處于線性區(qū)的場(chǎng)效應(yīng)三極管的VDS電壓，若芯片工藝允許，采用場(chǎng)效應(yīng)三極管實(shí)現(xiàn)電流鏡整體系統(tǒng)效率通常會(huì)更高。附圖4為驅(qū)動(dòng)控制電路中的電流基準(zhǔn)的的一種具體實(shí)施方式
的示意圖。這種實(shí)施方式利用兩個(gè)不同大小的雙極型三極管的發(fā)射極偏壓之差(AVBE)和一個(gè)溫度系數(shù)小的穩(wěn)定電阻，產(chǎn)生一個(gè)隨溫度增大而增大的基準(zhǔn)電流。其優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。附圖5為驅(qū)動(dòng)控制電路中的電流基準(zhǔn)的的另一種具體實(shí)施方式
的示意圖。這種實(shí)施方式利用一個(gè)運(yùn)算放大器，帶隙基準(zhǔn)電壓和一個(gè)溫度系數(shù)小的穩(wěn)定電阻，產(chǎn)生一個(gè)基本上不隨溫度變化而變化的基準(zhǔn)電流。其優(yōu)點(diǎn)在于穩(wěn)定性，系統(tǒng)輸出功率不會(huì)隨外界溫度的變化產(chǎn)生大幅度的變化。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I :在驅(qū)動(dòng)電路中有采用運(yùn)算放大器，帶隙基準(zhǔn)電壓和溫度系數(shù)小的穩(wěn)定電阻所產(chǎn)生的一個(gè)基本上不隨溫度變化而變化的基準(zhǔn)電流。基極相連的若干個(gè)發(fā)射極接地的雙極型三極管，其中一個(gè)基極和集電極相連，其余若干個(gè)三極管的集電極作為輸出，構(gòu)成一組電流鏡。組成電流鏡的每一個(gè)雙極型三極管的發(fā)射極與地之間都串聯(lián)一個(gè)檢流電阻，用以檢測(cè)每串發(fā)光二極管的峰值電流。電流鏡的使用保證了各串發(fā)光二極管的電流都基本上與基準(zhǔn)電流相等。驅(qū)動(dòng)電路中的第一個(gè)電壓比較器以電流鏡中若干個(gè)三極管的集電極電壓作為輸入，選出最小的集電極電壓。開關(guān)電源恒壓源的控制器將該最小集電極電壓與預(yù)先設(shè)定的飽和壓降進(jìn)行比較，利用兩者之間的誤差電壓控制一個(gè)檢流電壓，通過系統(tǒng)負(fù)反饋以調(diào)解開關(guān)電源的輸出電壓，使得在正常工作狀態(tài)下電流鏡輸出端的最小集電極電壓等于預(yù)先設(shè)定的飽和壓降。驅(qū)動(dòng)電路中的第二個(gè)電壓比較器以電流鏡中若干個(gè)三極管的發(fā)射極電壓作為輸入，選出最大的檢流電阻壓降。開關(guān)電源恒壓源的控制器將該最大檢流電阻壓降與前面提到的檢流電壓進(jìn)行比較，利用兩者之間的誤差電壓控制開關(guān)電源的占空比，通過負(fù)反饋以調(diào)解開關(guān)電源的輸出電流。
實(shí)施例2 驅(qū)動(dòng)控制電路中的電流鏡采用柵極相連的若干個(gè)場(chǎng)效應(yīng)三極管實(shí)現(xiàn)。其余同實(shí)施例I。由于處于飽和區(qū)的雙極型三極管的VCE電壓通常遠(yuǎn)大于一般應(yīng)用下的處于線性區(qū)的場(chǎng)效應(yīng)三極管的VDS電壓，采用場(chǎng)效應(yīng)三極管實(shí)現(xiàn)電流鏡的系統(tǒng)整體效率通常更高。
權(quán)利要求
1.一種多串發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)控制器芯片，其特征是在驅(qū)動(dòng)電路中有一個(gè)電流基準(zhǔn)， 一組電流鏡，兩個(gè)電壓比較器，和一個(gè)開關(guān)電源恒壓源。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多串發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)控制器芯片，其特征是電流基準(zhǔn)可以是利用一個(gè)發(fā)射極偏壓(VBE)和一個(gè)溫度系數(shù)小的穩(wěn)定電阻，產(chǎn)生一個(gè)隨溫度增大而減小的基準(zhǔn)電流；電流基準(zhǔn)也可以是利用兩個(gè)不同大小的雙極型三極管的發(fā)射極偏壓之差 (AVBE)和一個(gè)溫度系數(shù)小的穩(wěn)定電阻，產(chǎn)生一個(gè)隨溫度增大而增大的基準(zhǔn)電流；電流基準(zhǔn)還可以是利用一個(gè)運(yùn)算放大器，帶隙基準(zhǔn)電壓和一個(gè)溫度系數(shù)小的穩(wěn)定電阻，產(chǎn)生一個(gè)基本上不隨溫度變化而變化的基準(zhǔn)電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多串發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)控制器芯片，其特征是一組電流鏡可以是基極相連的若干個(gè)發(fā)射極接地的雙極型三極管，其中一個(gè)基極和集電極相連，其余若干個(gè)三極管的集電極作為輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多串發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)控制器芯片，其特征是組成電流鏡的每一個(gè)雙極型三極管的發(fā)射極與地之間可以串聯(lián)一個(gè)在工作狀態(tài)下壓降大于10毫伏的檢流電阻。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多串發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)控制器芯片，其特征是第一個(gè)電壓比較器以電流鏡中若干個(gè)三極管的集電極電壓作為輸入，比較大小選出最小的集電極電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多串發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)控制器芯片，其特征是開關(guān)電源恒壓源的控制器將電壓比較器選出的最小集電極電壓與預(yù)設(shè)的飽和壓降進(jìn)行比較，利用兩者之間的誤差電壓控制檢流電壓，通過系統(tǒng)負(fù)反饋以調(diào)解開關(guān)電源的輸出電壓，使得在正常工作狀態(tài)下電流鏡輸出端的最小集電極電壓等于預(yù)先設(shè)定的飽和壓降。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多串發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)控制器芯片，其特征是第二個(gè)電壓比較器以電流鏡中若干個(gè)三極管的發(fā)射極電壓作為輸入，比較大小選出最大的檢流電阻壓降。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多串發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)控制器芯片，其特征是開關(guān)電源恒壓源的控制器將電壓比較器選出的最大檢流電阻壓降與檢流電壓進(jìn)行比較，利用兩者之間的誤差電壓控制開關(guān)電源的占空比，通過負(fù)反饋以調(diào)解開關(guān)電源的輸出電流。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多串發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)控制器芯片，其特征是電流鏡也可以是柵極相連的若干個(gè)場(chǎng)效應(yīng)三極管。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種多串發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)控制器芯片，在驅(qū)動(dòng)電路中有一個(gè)電流基準(zhǔn)，一組電流鏡，兩個(gè)電壓比較器，和一個(gè)開關(guān)電源恒壓源。多串發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)控制器芯片是提供一種能夠高效率地均衡多串發(fā)光二極管電流的驅(qū)動(dòng)控制電路，采用電流鏡和一個(gè)電流基準(zhǔn)保證各串發(fā)光二極管的電流都基本上與基準(zhǔn)電流相等，使用兩個(gè)比較器分別選出最大的單串電流和電流鏡中最小的飽和壓降，通過對(duì)這兩者的負(fù)反饋控制使得系統(tǒng)工作在高效率狀態(tài)下。
文檔編號(hào)H05B37/02GK102612218SQ20121004681
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月28日
發(fā)明者李志鵬 申請(qǐng)人:李志鵬