一種led驅(qū)動(dòng)電路及其軟啟動(dòng)電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種LED驅(qū)動(dòng)電路，包括：帶隙參考源、PWM控制器、誤差放大器EA、軟啟動(dòng)電路、欠壓鎖定電路、過熱關(guān)斷、過流保護(hù)電路、內(nèi)部穩(wěn)壓電路、使能電路、輸入電壓檢測(cè)電路、邏輯控制電路、功率開關(guān)管輸出電路，其軟啟動(dòng)電路包括：基準(zhǔn)電流鏡像電流源、比較器、反相器和開關(guān)管。用于LED驅(qū)動(dòng)芯片。本實(shí)用新型的軟啟動(dòng)電路，在驅(qū)動(dòng)LED燈時(shí)徹底避免浪涌，控制了啟動(dòng)時(shí)間，又能集成在芯片上，啟動(dòng)過程中輸出電壓和電感電流的變化足夠平穩(wěn)。
【專利說明】—種LED驅(qū)動(dòng)電路及其軟啟動(dòng)電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種軟啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)電路，尤其是一種用于驅(qū)動(dòng)LED的軟啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)電路。

【背景技術(shù)】
[0002]LED又叫發(fā)光二極管，作為新興的固態(tài)光源，白光LED具有無污染、高效率和使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。如今，LED驅(qū)動(dòng)芯片普遍應(yīng)用于手電筒、裝飾照明、礦燈照明及汽車輔助照明等。因?yàn)榘坠釲ED的顏色和亮度受正向電流及溫度的影響顯著，所以對(duì)其驅(qū)動(dòng)芯片的性能提出了很高的要求。
[0003]LED驅(qū)動(dòng)電路，其功能框圖如圖2所示，包括帶隙參考源、PWM控制器、誤差放大器EA、軟啟動(dòng)電路、欠壓鎖定電路、過熱關(guān)斷、過流保護(hù)電路、內(nèi)部穩(wěn)壓電路、使能電路、輸入電壓檢測(cè)電路、邏輯控制電路、功率開關(guān)管輸出電路。軟啟動(dòng)是芯片設(shè)計(jì)中的常用模塊，其主要目的是使輸出電壓或者電流緩慢上升，不至于在芯片上電的瞬間產(chǎn)生大的過沖。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)最短的啟動(dòng)延遲，傳統(tǒng)的芯片沒有采用內(nèi)部軟啟動(dòng)電路，而是采用了外部軟啟動(dòng)電路來防止首次接通涌入較大電流。目前，軟啟動(dòng)集成電路的實(shí)現(xiàn)常用的方法是在啟動(dòng)階段用一個(gè)從零逐漸升高的斜坡電平代替基準(zhǔn)電壓作為放大器EA的輸入，如圖1所示。通過一個(gè)電流源給接地電容(Csoft)充電得到Vsoft電壓，Vsoft呈斜坡狀從零上升，用該電平代替信號(hào)與反饋電壓FB比較，因此從啟動(dòng)開始，EA就處于平衡態(tài)，環(huán)路也處于正常的調(diào)整狀態(tài)，輸出電壓隨著Vsoft的逐漸上升，從而達(dá)到軟啟動(dòng)的目的。上述方法雖然能夠?qū)崿F(xiàn)軟啟動(dòng)，但是仍然存在以下缺點(diǎn):①?zèng)]有直接控制電感電流，為了徹底避免浪涌，需要較大的軟啟動(dòng)電容來增大啟動(dòng)時(shí)間，一般容量大的電容體積也大，電容往往不能集成在芯片上，啟動(dòng)時(shí)間也變長；②啟動(dòng)過程中輸出電壓和電感電流的變化不夠平穩(wěn)。
[0005]為了克服上述缺點(diǎn)，本文提出了一種新型的LED驅(qū)動(dòng)電路及其軟啟動(dòng)電路。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型一方面提供一種軟啟動(dòng)電路，并將其封裝于ST023-6的芯片中，其功能框圖如圖2所示，包括:
[0007]基準(zhǔn)電流鏡像電流源，耦接于外部輸出端以接收電流信號(hào)；
[0008]比較器，該比較器包括正向輸入端，耦接于基準(zhǔn)電流鏡像電流源的輸出端，反向輸入端，用于接收外部參考電壓；
[0009]兩個(gè)反相器，其輸入端耦接于比較器的輸出端；
[0010]兩個(gè)開關(guān)管，耦接于反相器的輸出端，并耦接于比較器的輸入端。
[0011]所述的基準(zhǔn)電流鏡像電流源(I)的電路圖如圖4所示，由第一 NPN三極管(TC)、第二NPN三極管(TI)和限流電阻(RO )構(gòu)成。其中限流電阻(RO ) —端耦接于電源，另一端耦接于第一 NPN三極管(TO)的集電極，第一三極管(TO)的基極耦接于其集電極并耦接于第二NPN三極管(Tl)的基極，第一 NPN三極管(TO)和第二 NPN三極管(Tl)的發(fā)射極共地。
[0012]所述的比較器、反相器和開關(guān)管構(gòu)成軟啟動(dòng)電路，其電路原理圖如圖5所示。
[0013]所述的比較器(2)由6個(gè)N溝道MOS管和4個(gè)P溝道MOS管構(gòu)成，所述的第三P溝道MOS管(Pl)的源極接電源，其漏極耦接于柵極，并耦接于第五N溝道MOS管(N5)的漏極。所述的第五N溝道MOS管(N5)的源極接地，其柵極耦接于第一 N溝道MOS管(NI)的柵極與第二 N溝道MOS管(N2)的柵極之間。所述的第一 N溝道MOS管(NI)的源極接地，其柵極耦接于第二 N溝道MOS管(N2)的柵極，其漏極耦接于第一 P溝道MOS管(Pl)的漏極。所述的第一 P溝道MOS管(Pl)的柵極耦接于第一電容(Cl)，其源極耦接于第二 P溝道MOS管(P2)的源極。所述的第二 P溝道MOS管(P2)的柵極接第二電容(C2)，其漏極耦接于第四N溝道MOS管(N4)的漏極。所述的第四N溝道MOS管(N4)的源極接地，其漏極耦接于柵極，并耦接于第三N溝道MOS管(N3)的柵極。所述的第三N溝道MOS管(N3)的源極接地，其漏極耦接于第一 P溝道MOS (Pl)的漏極。所述的第二 N溝道MOS管(N2)的源極接地，其漏極耦接于第二 P溝道MOS管的漏極。所述的第六N溝道MOS管(N6)的源極接地，其漏極耦接于第四P溝道MOS管(P4)的漏極。所述的第四P溝道MOS管(P4)的柵極接電源，其柵極耦接于第三P溝道MOS管(P3)的柵極。
[0014]所述的反相器(3)由兩個(gè)N溝道MOS管和兩個(gè)P溝道MOS管構(gòu)成，所述的第八P溝道MOS管(P8)的源極接電源，其柵極耦接于第八N溝道MOS管(NS)的柵極，其漏極耦接于第八N溝道MOS管(NS)的漏極。所述的第八N溝道MOS管(NS)的源極接地。所述的第九P溝道MOS管(P9)的源極接電源，其柵極耦接于第九N溝道MOS管(N9)的柵極，其漏極耦接于第九N溝道MOS管(N9)的漏極。所述的第九N溝道MOS管(N9)的源極接地。
[0015]所述的開關(guān)管(4)有兩個(gè)開關(guān)構(gòu)成，所述的第一開關(guān)(SI)的觸發(fā)端耦接于第八P溝道MOS管(P8)的漏極與第八N溝道MOS管(N8)的漏極之間，所述的第二開關(guān)(S2)的觸發(fā)端耦接于第九P溝道MOS管(P9)的漏極與第九N溝道MOS管(N9)的漏極之間。
[0016]本實(shí)用新型另一方面提供一種LED驅(qū)動(dòng)電路，包括:帶隙參考源、PWM控制器、誤差放大器EA、軟啟動(dòng)電路、欠壓鎖定電路、過熱關(guān)斷、過流保護(hù)電路、內(nèi)部穩(wěn)壓電路、使能電路、輸入電壓檢測(cè)電路、邏輯控制電路、功率開關(guān)管輸出電路，以及上述的軟啟動(dòng)電路。
[0017]上述的LED驅(qū)動(dòng)電路及其軟啟動(dòng)電路，具有下述優(yōu)點(diǎn):電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、啟動(dòng)時(shí)間控制精確、響應(yīng)及時(shí)、易于實(shí)現(xiàn)、且電路啟動(dòng)電流小，提高了元器件使用壽命。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為傳統(tǒng)的軟啟動(dòng)電路原理圖；
[0019]圖2為LED驅(qū)動(dòng)電路功能框圖；
[0020]圖3為本實(shí)用新型的軟啟動(dòng)電路功能框圖；
[0021 ] 圖4為鏡像電流源電路圖；
[0022]圖5為本實(shí)用新型的軟啟動(dòng)電路原理圖。
[0023]圖中:接地電容、Csoft ;第一 PNP三極管、Q3 ;第二 PNP三極管、Ql ;第三PNP三極管、Q2 ;誤差放大器、EA ;第一 NPN三極管、TO ;第二 NPN三極管、Tl ;限流電阻、R ;第一 N溝道MOS管、NI ;第二 N溝道MOS管、N2 ;第三N溝道MOS管、N3 ;第四N溝道MOS管、N4 ;第五N溝道MOS管、N5 ;第六N溝道MOS管、N6 ;第七N溝道MOS管、N7 ;第八N溝道MOS管、N8 ;第九N溝道MOS管、N9 ;第十N溝道MOS管、NlO ;第一 P溝道MOS管、Pl ;第二 P溝道MOS管、P2 ;第三P溝道MOS管、P3 ;第四P溝道MOS管、P4 ;第五P溝道MOS管、P5 ;第六P溝道MOS管、P6 ;第七P溝道MOS管、P7 ;第八P溝道MOS管、P8 ;第九P溝道MOS管、P9 ;第十P溝道MOS管、PlO ;第^^一 P溝道MOS管、Pll ;第十二 P溝道MOS管、P12 ;第一開關(guān)、SI ;第二開關(guān)、S2。

【具體實(shí)施方式】
[0024]本實(shí)用新型的軟啟動(dòng)電路由基準(zhǔn)電流鏡像電流源(1)，比較器(2)，反相器(3)和開關(guān)管(4)構(gòu)成。
[0025]本實(shí)用新型的軟啟動(dòng)電路如圖3所示，所述的比較器(2)由NI?N6和Pl?P4構(gòu)成。電流I由基準(zhǔn)源提供。在本實(shí)用新型中用遲滯比較器來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)CS1=0，CS2=1時(shí)，軟啟動(dòng)電路開始工作。剛開始充電時(shí)Comp點(diǎn)電壓達(dá)不到200mV，比較器輸出為低電平。經(jīng)過一級(jí)反相器NS和P8后的輸出控制電平為高，而經(jīng)過二級(jí)反相器N9和P9后的A點(diǎn)電平為低，故此時(shí)SI開啟，S2關(guān)閉，軟啟動(dòng)電路輸出電壓隨Comp處電壓發(fā)生變化。當(dāng)Comp點(diǎn)電壓大于200mV后，比較器輸出為高電平，經(jīng)過一級(jí)反相器后的輸出控制電平為低，故P12和Pll均導(dǎo)通，因而Comp點(diǎn)電平被抬高，并持續(xù)充電使之一直保持大于200mV。此時(shí)S2開啟，軟啟動(dòng)電路輸出電壓等于參考電壓200mV。
[0026]所述的基準(zhǔn)鏡像電流源(I)由兩只特性完全相同的管子TO和Tl構(gòu)成，由于TO的管壓降Uceo與其b-e間電壓Ubeo相等，從而保證TO工作在放大狀態(tài)，而不可能進(jìn)入飽和狀態(tài)，為比較器提供一個(gè)穩(wěn)定的靜態(tài)電流。
[0027]以下對(duì)上述所提及的比較器以及一、二級(jí)反相器的工作過程及原理做進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0028]參照?qǐng)D5所示，比較器(2)在CS1=0，CS2=1時(shí)，ref200mV端給comp端充電，由于電容特性，一開始comp端的電位達(dá)不到200mV，第四P溝道MOS管(P4)和第六N溝道MOS管(N6)都處于截止?fàn)顟B(tài)，比較器輸出低電平；當(dāng)comp端電位到達(dá)200mV時(shí)，第二 P溝道MOS管(P2)的柵-源電壓滿足導(dǎo)通條件而導(dǎo)通，第二 N溝道MOS管(N2)的漏極電壓被拉高，也滿足導(dǎo)通條件，同樣帶動(dòng)第一 N溝道MOS管(NI )、第五N溝道MOS管(N5)、第三P溝道MOS管(P3)和第四P溝道MOS管(P4)導(dǎo)通，從而在比較器的輸出端為高電平。
[0029]反相器(3)的輸入端接收到比較器的高電平信號(hào)，第八N溝道MOS管(NS)的柵-源電壓滿足導(dǎo)通條件而導(dǎo)通，其漏極電位被拉低，因而輸出低電平。所述的一、二級(jí)反相器原理相同，當(dāng)輸入低電平時(shí)，輸出高電平；當(dāng)輸入高電平時(shí)，輸出低電平。
[0030]本實(shí)用新型的LED驅(qū)動(dòng)電路的工作原理如圖2所示，在穩(wěn)態(tài)的情況下，反饋電壓FB與基準(zhǔn)電壓之間的誤差信號(hào)被誤差放大器放大為Vc信號(hào)。PWM調(diào)制電路將Vc信號(hào)和斜坡電壓相比較來調(diào)整占空比，從而調(diào)整輸出電壓。Vc信號(hào)連接到PWM比較器的同相輸人端，周期性斜坡電壓則連接到PWM比較器的反相端。當(dāng)Vc信號(hào)低于斜坡信號(hào)的下限值時(shí)，PWM比較器輸出為低電平，即開關(guān)占空比為O;當(dāng)Vc電壓大于斜坡下限值時(shí)，PWM比較器開始輸出高電平，即占空比開始大于O。隨著Vc信號(hào)的增加，占空比也不斷增加，當(dāng)Vc電壓大于斜坡上限值，PWM比較器一直輸出高電平，即開關(guān)處于100%占空比工作。當(dāng)電流通過鏡像后剛開始給Comp處電容充電時(shí)，軟啟動(dòng)電路中的比較器的正端電壓小200mV，此時(shí)比較器輸出控制電平為高，SI開啟，軟啟動(dòng)電路輸出電壓為正端電壓值。當(dāng)比較器的正端電壓大于200mV后，比較器輸出控制電平為低，S2開啟，軟啟動(dòng)電路輸出電壓為比較器輸入負(fù)端的參考電200mV。此電路實(shí)現(xiàn)了輸出電壓緩慢上升，避免了輸出電壓過沖。
[0031]綜上所述，本實(shí)用新型的軟啟動(dòng)電路所在的驅(qū)動(dòng)電路在驅(qū)動(dòng)LED燈時(shí)，由于電壓比較器的作用避免了浪涌，控制了啟動(dòng)時(shí)間；由于沒有采用電容來抑制浪涌，縮小了電路體積，因而能夠集成在芯片上；由于鏡像電流源的作用，啟動(dòng)過程中輸出電壓和電感電流的變化足夠平穩(wěn)。
[0032]以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例，凡屬于本實(shí)用新型思路下的技術(shù)方案均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理前提下的若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種軟啟動(dòng)電路，用于LED燈驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:包括: 基準(zhǔn)電流鏡像電流源，耦接于外部輸出端以接收電流信號(hào)； 比較器，該比較器包括正向輸入端，耦接于基準(zhǔn)電流鏡像電流源的輸出端，反向輸入端，用于接收外部參考電壓； 兩個(gè)反相器，其輸入端耦接于比較器的輸出端； 兩個(gè)開關(guān)管，耦接于反相器的輸出端，并耦接于比較器的輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟啟動(dòng)電路，其特征在于:所述的比較器包括: 第一 N溝道MOS管，其源極接地； 第二 N溝道MOS管，其源極接地，柵極耦接于第一 N溝道MOS管的柵極； 第三N溝道MOS管，其源極接地； 第四N溝道MOS管，其源極接地，柵極耦接于第三N溝道MOS管的柵極； 第五N溝道MOS管，其源極接地，柵極耦接于第一 N溝道MOS管的漏極，并耦接于第一N溝道MOS管和第二 N溝道MOS管的柵極； 第六N溝道MOS管，其源極接地，柵極耦接于第四N溝道MOS管的漏極，并耦接于第三N溝道MOS管和第四N溝道MOS管的柵極； 第一 P溝道MOS管，其漏極耦接于第一 N溝道MOS管的漏極； 第二 P溝道MOS管，其漏極耦接于第四N溝道MOS管的漏極，其柵極耦接于第一 P溝道MOS管的柵極； 第三P溝道MOS管，其漏極耦接于第五N溝道MOS管的漏極，并耦接與其柵極； 第四P溝道MOS管，其漏極耦接于第六N溝道MOS管的漏極，其柵極耦接于第三P溝道MOS管的柵極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟啟動(dòng)電路，其特征在于:所述的兩個(gè)反相器包括: 一級(jí)反相器，其輸入端I禹接于比較器的輸出端，輸出端I禹接于一個(gè)開關(guān)管的控制極； 二級(jí)反相器，其輸入端耦接于一級(jí)比較器的輸出端，輸出端耦接于另一個(gè)開關(guān)管的控制極。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的軟啟動(dòng)電路，其特征在于:所述的一級(jí)反相器包括: 第八P溝道MOS管，其源極耦接于電源，柵極耦接于第六N溝道MOS管的漏極； 第八N溝道MOS管，其源極接地，柵極耦接于第六N溝道MOS管的漏極，漏極耦接于第八P溝道MOS管的漏極。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的軟啟動(dòng)電路，其特征在于:所述的二級(jí)反相器包括: 第九P溝道MOS管，其源極耦接于電源，柵極耦接于第八P溝道MOS管的漏極； 第九N溝道MOS管，其源極接地，柵極耦接于第八N溝道MOS管的漏極，漏極耦接于第九P溝道MOS管的漏極。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟啟動(dòng)電路，其特征在于:所述的兩個(gè)開關(guān)管包括: 第一開關(guān)管，其控制極I禹接于一級(jí)反相器的輸出端，輸入級(jí)I禹接于比較器的正向輸入端; 第二開關(guān)管，其控制極耦接于二級(jí)反相器的輸出端，輸入級(jí)耦接于比較器的反向輸入端。
7.一種LED燈驅(qū)動(dòng)電路，用于驅(qū)動(dòng)LED燈，包括:帶隙參考源、PWM控制器、誤差放大器EA、欠壓鎖定電路、過熱關(guān)斷、過流保護(hù)電路、內(nèi)部穩(wěn)壓電路、使能電路、輸入電壓檢測(cè)電路、邏輯控制電路，功率開關(guān)管輸出電路，其特征在于:還包括: 如權(quán)利要求1至8任意一項(xiàng)所述的軟啟動(dòng)電路，耦接于PWM控制電路與帶隙參考源之間，以驅(qū)動(dòng)PWM控制電路。
【文檔編號(hào)】H05B37/02GK204031553SQ201420472538
【公開日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年8月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月21日
【發(fā)明者】鄭石磊, 鄭振軍, 吳建國, 潘逸龍, 毛維琴 申請(qǐng)人:浙江東和電子科技有限公司