閃光器芯片的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種閃光器芯片，包括CEXT電容充電模塊、振蕩器和計數(shù)器模塊、電源電壓檢測電路、輕載檢測電路、邏輯控制電路、過溫保護電路、限流電路、功率管驅(qū)動電路以及功率管。本發(fā)明的頻率由內(nèi)部電路控制，與外部電容無關(guān)，且頻率的控制精度高，能減少外圍元器件，PCB板面積小，并具有輕載自動檢測和過溫保護等功能。
【專利說明】閃光器芯片
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及應(yīng)用于電動車、摩托車中的閃光器，特別是閃光器的集成電路芯片。
【背景技術(shù)】
[0002]電動車和摩托車中閃光器是必不可少的。當電動車和摩托車在轉(zhuǎn)彎或者臨時停車時，都需要開啟閃光器，以提醒行車和路人。
[0003]目前市面上的光器電路大多是由分立器件組成，這樣的閃光器成本較貴，PCB板面積較大，而且閃爍頻率一致性較差，而且不具有過溫保護和輕載檢測等功能。國外也有研發(fā)的芯片，如意法半導體的ST1170芯片，但是該芯片的靜態(tài)電流很大約為700uA，因此需要220uF的電解電容為芯片內(nèi)部控制電路供電。而電解電容本身體積較大，使得閃光器的PCB板的體積也隨之增加。此外，STl 170芯片的爍頻率由外部的電解電容和內(nèi)部控制電路的靜態(tài)電流共同決定，因此當外部的電解電容的容值或者內(nèi)部靜態(tài)電流發(fā)生漂移時，頻率也會隨之發(fā)生改變。芯片測試的時候可以將芯片的靜態(tài)電流修調(diào)到一定的精度，但是電解電容的容值本身存在不一致性，閃光器生產(chǎn)廠商很難控制。所以即使將芯片的靜態(tài)電流的精確度修調(diào)到很高，但是電解電容發(fā)生變化時，頻率同樣會發(fā)生改變。所以，使用ST1160芯片設(shè)計閃光器時，閃爍頻率的一致性也很難保證。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述問題， 申請人:經(jīng)過研究改進，提供一種頻率由內(nèi)部電路控制，與外部電容無關(guān)，且頻率的控制精度高，并能減少外圍元器件，具有PCB板面積小、輕載自動檢測和過溫保護等一系列優(yōu)點的閃光器芯片。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]一種閃光器芯片，包括CEXT電容充電模塊、振蕩器和計數(shù)器模塊、電源電壓檢測電路、輕載檢測電路、邏輯控制電路、過溫保護電路、限流電路、功率管驅(qū)動電路以及功率管，具有VIN、CEXT, VOUT三個引腳；所述CEXT引腳與振蕩器和計數(shù)器模塊相連，所述振蕩器和計數(shù)器模塊將計數(shù)信號輸出至邏輯控制電路，所述邏輯控制電路通過功率管驅(qū)動電路與功率管的柵極相連，根據(jù)計數(shù)值控制功率管的開啟或關(guān)斷；所述功率管的漏極與VIN引腳相連，源極與VOUT引腳相連；所述CEXT電容充電模塊連接在VIN引腳和CEXT引腳之間，通過VIN引腳對CEXT引腳充電；所述電源電壓檢測電路的輸出端與輕載檢測電路相連，所述輕載檢測電路的輸出端與振蕩器和計數(shù)器模塊相連，用于根據(jù)電源電壓的大小進行輕載和重載的轉(zhuǎn)換；所述限流電路的輸出端與功率管驅(qū)動電路相連，用于根據(jù)芯片短路或者過載狀態(tài)對功率管的電流進行限制；所述過溫保護電路的輸出端與邏輯控制電路相連，用于根據(jù)芯片溫度通過邏輯控制電路控制功率管的開啟或關(guān)斷。
[0007]其進一步的技術(shù)方案為:所述VIN引腳連接電源電壓，所述CEXT引腳和VOUT引腳之間連接22uF的CEXT電容，所述VOUT引腳和地線之間連接負載燈泡。
[0008]以及，其進一步的技術(shù)方案為:所述電源電壓檢測電路通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器將VIN的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，并通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器將所述數(shù)字信號轉(zhuǎn)為模擬的電壓基準信號；所述輕載檢測電路通過比較器將所述電壓基準信號與功率管漏源兩端的壓降相比較，并將比較結(jié)果輸出至所述振蕩器和計數(shù)器模塊。
[0009]本發(fā)明的有益技術(shù)效果是:
[0010]本發(fā)明的閃光器芯片集成了控制電路和功率管，能驅(qū)動30W的燈泡，其內(nèi)部設(shè)置了振蕩器。正常工作時，頻率為1.42Hz ;當其中一個5W的負載燈泡壞掉時，芯片能自動檢測出負載的變化，并將頻率加倍，變?yōu)?.84Hz。當電源電壓升高時，燈泡的電流也將升高，輕重載轉(zhuǎn)換點也將隨之升高。本發(fā)明的閃光器芯片設(shè)置了電源電壓檢測電路，根據(jù)電源電壓的大小自我調(diào)整輕重載的轉(zhuǎn)換點，以保證不同電源電壓時，其中一個5W燈泡壞了，芯片能準確檢測到，并將閃爍頻率變?yōu)?.84Hz。
[0011]本發(fā)明的閃光器芯片的內(nèi)部靜態(tài)電流較低，只有50uA左右。此外在每個時鐘周期內(nèi)，在功率管關(guān)斷和開啟之前都對CEXT電容充電，這樣就可以最大限度的減少電容的容值。在本發(fā)明中CEXT電容只需22uF，這樣用貼片的陶瓷電容即可滿足要求，取代了傳統(tǒng)閃光器中使用的體積大的電解電容，節(jié)省了閃光器的PCB面積。
[0012]本發(fā)明的閃光器芯片設(shè)置了電流限制模式和溫度保護模式，當芯片短路或者過載時，芯片內(nèi)部將電流限制在10A，同時芯片溫度逐漸升高；當升高到140攝氏度時，就將功率管關(guān)斷；溫度降低到120攝氏度以下時，功率管才開啟。這樣就避免了芯片被大電流和高溫燒壞。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的內(nèi)部框圖。
[0014]圖2是本發(fā)明的典型應(yīng)用圖。
[0015]圖3電源電壓檢測電路和輕載檢測電路圖。
[0016]圖4是輕載下輸出電流、輸出電壓和CEXT電容上電壓的波形圖。
[0017]圖5是重載下輸出電流、輸出電壓和CEXT電容上電壓的波形圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做進一步說明。
[0019]本發(fā)明芯片的內(nèi)部框圖如圖1所示，其由CEXT電容充電模塊1、振蕩器和計數(shù)器模塊2、電源電壓檢測電路3、輕載檢測電路4、邏輯控制電路5、過溫保護電路6、限流電路7、功率管驅(qū)動電路8以及功率管M組成。芯片具有VIN、CEXT, VOUT三個引腳。CEXT與振蕩器和計數(shù)器模塊2相連，振蕩器和計數(shù)器模塊2順序連接邏輯控制電路5、功率管驅(qū)動電路8后連接至功率管M的柵極；功率管M的漏極與VIN相連，源極與VOUT相連；CEXT電容充電模塊I連接在VIN和CEXT之間；電源電壓檢測電路3與輕載檢測電路4相連，輕載檢測電路4與振蕩器和計數(shù)器模塊2相連；過溫保護電路6與邏輯控制電路5相連，限流電路7與功率管驅(qū)動電路8相連。上述各電路模塊均具有對應(yīng)功能的市售商品。
[0020]圖2是本發(fā)明的一個典型應(yīng)用，VIN接電源電壓，CEXT和VOUT之間接22uF的CEXT電容，VOUT和地線之間接負載燈泡。
[0021]以下結(jié)合圖1、圖2說明本發(fā)明的工作原理:當VIN接上電源后，電源通過CEXT電容充電模塊I對CEXT電容充電。當CEXT電容上的電壓充至3.3V時，芯片內(nèi)部控制電路開始工作。CEXT電容上的壓降繼續(xù)上升，當上升到5.3V時，即結(jié)束對CEXT電容充電，并通過邏輯控制電路5和功率管驅(qū)動電路8開啟功率管M。同時開始計數(shù)，如果是正常負載下，當計數(shù)353ms后關(guān)斷功率管M ;如果是輕載，比如負載燈泡是6.7W，當計數(shù)176.5ms后關(guān)斷功率管M。關(guān)斷功率管M后，電源電壓立即對CEXT電容充電，當CEXT電容電壓達到5.3V時，即停止對CEXT電容充電。同時計數(shù)仍繼續(xù)，重載下計數(shù)353ms，輕載下計數(shù)176.5ms，計數(shù)完之后電源電壓對CEXT電容充電，當CEXT電容的電壓充至5.3V后，即停止充電，并開啟功率管M。這樣一直循環(huán)下去。由于每個周期內(nèi)對CEXT電容充兩次電，再加上芯片內(nèi)部本身的功耗極低，靜態(tài)電流約為50uA。因此對芯片內(nèi)部模塊供電的CEXT電容并不需要多大，22uF的貼片陶瓷電容已經(jīng)足夠了，這樣節(jié)約了閃光器的PCB的面積，使閃光器體積更小。
[0022]芯片內(nèi)部設(shè)置了振蕩器，內(nèi)部的振蕩器頻率和分頻器形成計數(shù)器，共同構(gòu)成振蕩器和計數(shù)器模塊2。由于在芯片測試的時候可以對振蕩器頻率進行修調(diào)，因此振蕩器的頻率誤差可以保證在±7%的范圍以內(nèi)，同理閃光器的閃爍頻率的誤差范圍也在±7%以內(nèi)。
[0023]芯片內(nèi)部設(shè)置了輕載檢測功能，其原理是當功率管M開啟時，檢測功率管M上的壓降。當功率管M的壓降低于預設(shè)值之后，即認為是負載電流已屬于輕載范圍。即將功率管開啟和關(guān)斷時間設(shè)置為額定值的一半，從而頻率加倍。當電源電壓改變時，同樣的燈泡其電流也會隨之發(fā)生改變。因此負載變頻點需要根據(jù)電源電壓值而進行自動修正，從而保證不同電源電壓下，一個5W燈泡壞了之后能準確做出判斷，并改變閃爍頻率，實現(xiàn)了變頻點自動調(diào)整。如圖3所示，在檢測電源電壓時，本芯片的電源電壓檢測電路3使用了模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC,即將VIN的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號；再通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC將數(shù)字信號轉(zhuǎn)為模擬信號，即電壓基準信號；在功率管M開啟的狀態(tài)，其漏源兩端的電壓與功率管的電流成正比。本芯片的輕載檢測電路4將含有電源電壓信息的電壓基準與功率管兩端的電壓相比較，SP可檢測出功率管電流的是否低于預設(shè)值。當漏源電壓低于基準電壓時，即判定為輕載模式，比較器信號的輸出到振蕩器和計數(shù)器模塊2，將計數(shù)時間設(shè)為額定值的一半，從而實現(xiàn)頻率的翻倍。
[0024]圖4和圖5分別示出了某典型應(yīng)用中輕載和重載下輸出電流、輸出電壓和CEXT電容上電壓的波形。其中1ut為輸出電流，Vout為輸出電壓，Vcext-Vout為CEXT電容上電壓，參考圖4和圖5克制，輕載下與重載下相比頻率翻倍。
[0025]芯片內(nèi)部設(shè)置了限流和過溫保護功能，當芯片短路或者過載時，芯片內(nèi)的限流電路7開始工作，將功率管M的電流限制為10A。功率管M的源漏兩端的壓降Vds與電流的乘積就是芯片消耗的功率。在短路的情況下，功率管Vds值就是電源電壓值，此時，功率管M消耗的功率非常大，如果電源電壓為12V，則消耗的功率為120w。這種情形下芯片溫度迅速升高，當升高至140攝氏度時，過溫保護電路6工作，通過邏輯控制電路5和功率管驅(qū)動電路8關(guān)斷功率管M。如果下一周期芯片溫度低于120攝氏度，過溫保護電路6工作，通過邏輯控制電路5和功率管驅(qū)動電路8開啟功率管M，否則功率管M還將處在關(guān)斷狀態(tài)，直到芯片溫度降到120攝氏度以下。
[0026]綜上所述，本發(fā)明芯片實現(xiàn)了以下功能:1、內(nèi)部集成了控制電路和功率管，可帶載30W的燈泡，正常工作時燈泡的閃爍頻率為1.42Hz ;輕載頻率為2.84Hz。2、由于每周期兩次對CEXT電容充電和低功耗電路設(shè)計，所以對內(nèi)部供電的CEXT電容僅需一個22uF貼片陶瓷電容。3、其頻率由內(nèi)部振蕩器決定，并且可以對振蕩器頻率進行修調(diào)，因此可以把頻率精度控制在±7%以內(nèi)。4、當負載一個5W的負載燈泡壞了之后，芯片內(nèi)部將自動檢測出負載電流值的改變，并將頻率翻倍。5、當電源電壓升高時，燈泡的電流會隨之增加，由于芯片可以根據(jù)電源電壓大小來自我調(diào)整負載電流的變頻點，使之相應(yīng)的隨著電源電壓的升高而升高，從而保證在不同的電源電壓下，當一個5W燈泡壞了之后，能準確檢測出來，并改變閃爍頻率。6、芯片內(nèi)部設(shè)置了過溫保護電路，當燈泡短路或者負載電流過大，芯片結(jié)溫上升到140攝氏度時，芯片內(nèi)部電路將功率管關(guān)斷。當溫度降低到120攝氏度時，芯片正常工作。[0027] 以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明不限于以上實施例。可以理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和構(gòu)思的前提下直接導出或聯(lián)想到的其他改進和變化，均應(yīng)認為包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種閃光器芯片，其特征在于:包括CEXT電容充電模塊、振蕩器和計數(shù)器模塊、電源電壓檢測電路、輕載檢測電路、邏輯控制電路、過溫保護電路、限流電路、功率管驅(qū)動電路以及功率管，具有VIN、CEXT, VOUT三個引腳；所述CEXT引腳與振蕩器和計數(shù)器模塊相連，所述振蕩器和計數(shù)器模塊將計數(shù)信號輸出至邏輯控制電路，所述邏輯控制電路通過功率管驅(qū)動電路與功率管的柵極相連，根據(jù)計數(shù)值控制功率管的開啟或關(guān)斷；所述功率管的漏極與VIN引腳相連，源極與VOUT引腳相連；所述CEXT電容充電模塊連接在VIN引腳和CEXT引腳之間，通過VIN引腳對CEXT引腳充電；所述電源電壓檢測電路的輸出端與輕載檢測電路相連，所述輕載檢測電路的輸出端與振蕩器和計數(shù)器模塊相連，用于根據(jù)電源電壓的大小進行輕載和重載的轉(zhuǎn)換；所述限流電路的輸出端與功率管驅(qū)動電路相連，用于根據(jù)芯片短路或者過載狀態(tài)對功率管的電流進行限制；所述過溫保護電路的輸出端與邏輯控制電路相連，用于根據(jù)芯片溫度通過邏輯控制電路控制功率管的開啟或關(guān)斷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述閃光器芯片，其特征在于:所述VIN引腳連接電源電壓，所述CEXT引腳和VOUT引腳之間連接22uF的CEXT電容，所述VOUT引腳和地線之間連接負載燈泡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述閃光器芯片，其特征在于:所述電源電壓檢測電路通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器將VIN的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，并通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器將所述數(shù)字信號轉(zhuǎn)為模擬的電壓基準信號；所述輕載檢測電路通過比較器將所述電壓基準信號與功率管漏源兩端的壓降相比較，并將比較結(jié)果輸出至所述振蕩器和計數(shù)器模塊。
【文檔編號】H05B37/02GK103702482SQ201310706319
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月20日
【發(fā)明者】陳俊, 楊燁照, 謝凌寒, 麻堅江, 譚海峰 申請人:無錫邁爾斯通集成電路有限公司