智能功率控制電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及智能功率控制電路，其中包括電壓采樣模塊、功率控制模塊及恒流控制模塊；所述的電壓采樣模塊的輸入端與功率管的第一端相連接，所述的電壓采樣模塊的輸出端與所述的功率控制模塊的輸入端相連接，所述的功率控制模塊的輸出端與所述的恒流控制模塊的輸入端相連接，所述的恒流控制模塊的輸出端與所述的功率管的第三端相連接，所述的電壓采樣電路采用電阻采樣電路，所述的功率控制模塊采用電流鏡像電路，所述的恒流控制模塊采用運(yùn)算比較電路。采用本實(shí)用新型的智能功率控制電路，在功率管開始工作時檢測輸入電壓的大小，降低驅(qū)動器的功耗，限制功率管的溫升，從而降低驅(qū)動器和LED燈的散熱成本，結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用范圍廣泛。
【專利說明】智能功率控制電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電子【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及電路設(shè)計，具體是指一種智能功率控制電路。

【背景技術(shù)】
[0002]LED驅(qū)動電路中，流過功率管的電流比較大，加在功率管兩端的電壓隨輸入電壓的升高而升高，功率管的發(fā)熱會比較明顯，功率管本身的散熱能力有限，功率管的溫度會不斷升高，功率過高還會減少LED的壽命，因此常見的線性恒流驅(qū)動電路輸入電壓不會很高，比較難以滿足類似于印度市場對300V高壓輸入的需求，此外，線性恒流驅(qū)動在較寬的輸入電壓范圍內(nèi)線性調(diào)整率比較低。
[0003]請參閱圖1所示，為現(xiàn)有技術(shù)中線性恒流LED驅(qū)動電路，其中，VIN為交流輸入電壓\c通過整流后的半波信號，VIN>Vth時，功率管流過的電流逐漸增加，最終通過運(yùn)放、Rcs和功率管組成的反饋環(huán)路將電流穩(wěn)定，Iled = VREF/Res。流過功率管的電流有幾十個mA，兩端壓降隨輸入電壓升高而升高，功率管發(fā)熱比較嚴(yán)重。
[0004]為了解決功率管發(fā)熱問題，現(xiàn)有方案如下:
[0005]方案1:過溫保護(hù)電路，當(dāng)檢測到功率管的溫度大于一定值時芯片進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)，功率管關(guān)斷，溫度降下來以后再次開啟工作；
[0006]方案2:智能溫度控制電路，當(dāng)溫度升高到一定值時隨著功率管溫度的升高，不斷減小驅(qū)動電流來減小溫升。
[0007]針對功率管發(fā)熱目前常見的兩種解決方案都是溫度升高后再采取辦法降低功率管溫升。
[0008]請參閱圖2所示，為現(xiàn)有技術(shù)中線性恒流LED驅(qū)動電路的波形圖，其中，現(xiàn)有技術(shù)中的線性恒流LED驅(qū)動電路具有以下幾點(diǎn)缺陷:
[0009](I)現(xiàn)有技術(shù)的線性恒流LED驅(qū)動電路，隨著輸入交流電壓的升高，功率管導(dǎo)通占空比會增加，LED平均電流會升高，在較寬的輸入電壓范圍內(nèi)線性調(diào)整率比較低。
[0010](2)輸入電壓升高，功率管發(fā)熱比較嚴(yán)重，電路內(nèi)部集成過溫保護(hù)電路或者智能溫度控制電路也難以滿足像印度市場這鐘對300V輸入高壓的需求。
[0011 ] (3)過溫保護(hù)電路和智能溫度控制電路這兩種方法都是溫度升高后再采取辦法降低芯片溫升，會增加散熱成本。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0012]本實(shí)用新型的目的是克服了上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種能夠在功率控制模塊檢測到輸入電壓較大時降低LED輸出電流、降低功率管的功率、降低功率管的溫度、提高線性調(diào)整率、應(yīng)用范圍廣泛的智能功率控制電路。
[0013]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的智能功率控制電路具有如下構(gòu)成:
[0014]該智能功率控制電路，其主要特點(diǎn)是，所述的電路包括電壓采樣模塊、功率控制模塊及恒流控制模塊；所述的電壓采樣模塊的輸入端與功率管的第一端相連接，所述的電壓采樣模塊的輸出端與所述的功率控制模塊的輸入端相連接，所述的功率控制模塊的輸出端與所述的恒流控制模塊的輸入端相連接，所述的恒流控制模塊的輸出端與所述的功率管的第三端相連接。
[0015]進(jìn)一步地，所述的電壓采樣模塊包括第一電阻Rl與第二電阻R2，所述的第二電阻R2的第一端與所述的功率管的第一端相連接，所述的第二電阻R2的第二端與所述的第一電阻Rl的第一端相連接，所述的第一電阻Rl的第二端與地相連接。
[0016]更進(jìn)一步地，所述的電壓采樣模塊還包括第一二極管Dl，所述的第一二極管Dl的正向輸入端與所述的第一電阻Rl的第二端相連接，所述的第一二極管Dl的反相輸入端與地相連接。
[0017]再進(jìn)一步地，所述的功率控制模塊包括信號放大單元、電流鏡像單元及第三電阻R3，所述的信號放大單元的第一端與所述的電壓采樣模塊的輸出端相連接，所述的信號放大單元的第二端與所述的電流鏡像單元的輸入端相連接，所述的電流鏡像單元的輸出端與所述的第三電阻R3的第一端相連接，所述的第三電阻R3的第二端與所述的功率管的第二端相連接。
[0018]再進(jìn)一步地，所述的恒流控制模塊包括第一運(yùn)算放大器OPl及第一采樣電阻Rsl，所述的第一運(yùn)算放大器OPl的反相輸入端與所述的第三電阻R3的第一端相連接，所述的第一運(yùn)算放大器OPl的正向輸入端與基準(zhǔn)電壓VREF相連接，所述的第一運(yùn)算放大器OPl的輸出端與所述的功率管的第三端相連接，所述的功率管的第二端與所述的第一采樣電阻Rsl的第一端相連接，所述的第一采樣電阻Rsl的第二端與地相連接。
[0019]再進(jìn)一步地，所述的功率控制模塊包括信號放大單元、恒定電流源及分壓單元，所述的信號放大單元的第一端與所述的電壓采樣模塊的輸出端相連接，所述的信號放大單元的第二端、恒定電流源的輸出端及分壓單元的輸入端相連接。
[0020]再進(jìn)一步地，所述的分壓單元包括第四電阻R4及第五電阻R5，所述的第四電阻R4的第一端、所述的信號放大單元的第二端及恒定電流源的輸出端相連接，所述的第四電阻R4的第二端與所述的第五電阻R5的第一端相連接，所述的第五電阻R5的第二端與地相連接。
[0021]再進(jìn)一步地，所述的恒流控制電路包括第二運(yùn)算放大器0P2及第一采樣電阻Rs2,所述的第二運(yùn)算放大器0P2的正向輸入端與所述的分壓單元的輸出端相連接，所述的第二運(yùn)算放大器0P2的反相輸入端與所述的功率管的第二端相連接，所述的功率管的第二端與所述的第二采樣電阻Rs2的第一端相連接，所述的第二采樣電阻Rs2的第二端與地相連接。
[0022]進(jìn)一步地，所述的功率管為聞頻開關(guān)。
[0023]采用了該實(shí)用新型中的智能功率控制電路，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果:
[0024]本實(shí)用新型的智能功率控制電路，功率控制模塊在檢測到輸入電壓較大時，會主動降低LED輸出電流，降低驅(qū)動器的功耗，從而限制功率管的溫升，降低了驅(qū)動器及LED燈的散熱成本；本實(shí)用新型的智能功率控制電路，通過合理設(shè)計輸入電壓和降低電流之間的比例，提高了線性調(diào)整率；本實(shí)用新型的智能功率控制電路，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，應(yīng)用范圍廣泛。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的線性恒流LED驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的線性恒流LED驅(qū)動電路的波形。
[0027]圖3為本實(shí)用新型的智能功率控制電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖4為本實(shí)用新型的智能功率控制電路的波形圖。
[0029]圖5為本實(shí)用新型的智能功率控制電路的第一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖6為本實(shí)用新型電壓采樣模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖7為本實(shí)用新型的智能功率控制電路的第二種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖8為本實(shí)用新型具體實(shí)施案例中的智能功率控制電路的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0033]為了能夠更清楚地描述本實(shí)用新型的技術(shù)內(nèi)容，下面結(jié)合具體實(shí)施例來進(jìn)行進(jìn)一步的描述。
[0034]請參閱圖3至圖4所示，本實(shí)用新型的智能功率控制電路包括電壓采樣模塊、功率控制模塊及恒流控制模塊；所述的電壓采樣模塊的輸入端與功率管的第一端相連接，所述的電壓采樣模塊的輸出端與所述的功率控制模塊的輸入端相連接，所述的功率控制模塊的輸出端與所述的恒流控制模塊的輸入端相連接，所述的恒流控制模塊的輸出端與所述的功率管的第三端相連接。
[0035]其中，輸入電壓\c經(jīng)過蒸餾濾波得到半波后得到VIN。電壓VIN輸入LED燈中，功率管漏端電壓Vd是一個半波信號，電壓采樣模塊完成對電壓Vd的采樣后輸入到功率控制模塊，當(dāng)Vd電壓值較小時，功率管上的壓降較小，功耗較小，功率控制模塊不工作，恒流控制模塊控制功率管輸出一恒定電流值。當(dāng)Vd大于一定值時，功率控制模塊開始工作，限制功率管的輸入電流，流過功率管的電流隨Vd增大而減小，這樣功率管兩端壓降升高，電流減小，功率得到限制，從而減少發(fā)熱，功率管的輸入電流與Vd的工作波形如圖4所示。
[0036]請參閱圖5所示，為所述的電壓采樣模塊的第一種實(shí)現(xiàn)方式，其中所述的電壓采樣模塊包括第一電阻Rl與第二電阻R2，所述的第二電阻R2的第一端與所述的功率管的第一端相連接，所述的第二電阻R2的第二端與所述的第一電阻Rl的第一端相連接，所述的第一電阻Rl的第二端與地相連接。
[0037]請參閱圖6所示，為所述的電壓采樣模塊的第二種實(shí)現(xiàn)方式，所述的電壓采樣模塊還包括第一二極管D1，所述的第一二極管Dl的正向輸入端與所述的第一電阻Rl的第二端相連接，所述的第一二極管Dl的反相輸入端與地相連接。這樣，電壓采樣模塊增加了一個二極管Dl，采樣電壓Vl = 0.7+R1Vd/(R1+R2)，可以在VD電壓比較低時就開啟功率控制模塊。
[0038]請再參閱圖5所示，為本實(shí)用新型的智能功率控制電路的第一種結(jié)構(gòu)示意圖，其中，所述的電壓采樣模塊可以采用上述的兩種方式中的任意一種，在圖5中的第一種結(jié)構(gòu)，電壓采樣電路采用第一種方式，另外，所述的功率控制模塊包括信號放大單元、電流鏡像單元及第三電阻R3，所述的信號放大單元的第一端與所述的電壓采樣模塊的輸出端相連接，所述的信號放大單元的第二端與所述的電流鏡像單元的輸入端相連接，所述的電流鏡像單元的輸出端與所述的第三電阻R3的第一端相連接，所述的第三電阻R3的第二端與所述的功率管的第二端相連接。
[0039]其中，信號放大單元可以采用三級管共基極放大電路、三極管共射極放大電路、場效應(yīng)管共源極放大電路或場效應(yīng)管共漏極放大電路中的其中一種，而電流鏡像單元中可以采用三極管或場效應(yīng)管組成的電流鏡像單元，具體結(jié)構(gòu)如圖5所示，這里不再贅述。
[0040]所述的恒流控制模塊包括第一運(yùn)算放大器OPl及第一采樣電阻Rsl，所述的第一運(yùn)算放大器OPl的反相輸入端與所述的第三電阻R3的第一端相連接，所述的第一運(yùn)算放大器OPl的正向輸入端與基準(zhǔn)電壓VREF相連接，所述的第一運(yùn)算放大器OPl的輸出端與所述的功率管的第三端相連接，所述的功率管的第二端與所述的第一采樣電阻Rsl的第一端相連接，所述的第一采樣電阻Rsl的第二端與地相連接。
[0041]本實(shí)用新型的智能功率控制電路的第一種結(jié)構(gòu)的工作原理是:
[0042]VDD是芯片內(nèi)部產(chǎn)生的電源信號，電壓采樣模塊通過電阻R1、R2分壓實(shí)現(xiàn)，當(dāng)采樣電壓大于一定值時，N1開啟，功率控制模塊工作時，采樣電壓值需要滿足NI工作在線性區(qū)，這樣NI的電流隨采樣電壓值增大而增大，NI的電流通過P1、P2構(gòu)成的電流鏡鏡像流過R3,OPl的反相輸入電壓即為VKS1+VK3。OPl和功率管、RS1、R3構(gòu)成的反饋環(huán)路，R3上的壓降隨Vd升高而升高，流過功率管的電流就隨Vd升高而降低，功率管的功率得到了限制。
[0043]請參閱圖7所示，為本實(shí)用新型的智能功率控制電路的第二種結(jié)構(gòu)示意圖，其中，所述的電壓采樣模塊可以采用上述的兩種方式中的任意一種。
[0044]所述的功率控制模塊包括信號放大單元、恒定電流源及分壓單元，所述的信號放大單元的第一端與所述的電壓采樣模塊的輸出端相連接，所述的信號放大單元的第二端、恒定電流源的輸出端及分壓單元的輸入端相連接。
[0045]其中，所述的分壓單元包括第四電阻R4及第五電阻R5，所述的第四電阻R4的第一端、所述的信號放大單元的第二端及恒定電流源的輸出端相連接，所述的第四電阻R4的第二端與所述的第五電阻R5的第一端相連接，所述的第五電阻R5的第二端與地相連接。
[0046]所述的恒流控制電路包括第二運(yùn)算放大器0P2及第一采樣電阻Rs2，所述的第二運(yùn)算放大器0P2的正向輸入端與所述的分壓單元的輸出端相連接，所述的第二運(yùn)算放大器0P2的反相輸入端與所述的功率管的第二端相連接，所述的功率管的第二端與所述的第二采樣電阻Rs2的第一端相連接，所述的第二采樣電阻Rs2的第二端與地相連接。
[0047]本實(shí)用新型的智能功率控制電路的第二種結(jié)構(gòu)的工作原理是:
[0048]電壓米樣信號大于一定值后N1打開，N1電流隨Vd電壓升高而增大,流過Rl和R2的電流隨之減少，VREF也減小，LED驅(qū)動電流減小，Iled = VREF/RS。
[0049]請參閱圖8所示，為本實(shí)用新型具體實(shí)施案例中的智能功率控制電路的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，該智能功率控制模塊用于分段式線性恒流驅(qū)動的智能功率控制電路中，電壓采樣模塊的輸入信號為最后一段功率管Mn的輸入電壓，電壓米樣信號大于一定值后N1打開，N1電流隨Mn漏端電壓升高而增大，流過R3的電流隨之增加，OPn的反相輸入端電壓通過反饋環(huán)路穩(wěn)定在Rs上的壓降減小，最后一段的驅(qū)動電流隨Mn漏端電壓升高而減小，實(shí)現(xiàn)對功率管Mn的功率進(jìn)行限制。
[0050]本實(shí)用新型中所述的功率管為高頻開關(guān)。
[0051]采用了該實(shí)用新型中的智能功率控制電路，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果:
[0052]本實(shí)用新型的智能功率控制電路，功率控制模塊在檢測到輸入電壓較大時，會主動降低LED輸出電流，降低驅(qū)動器的功耗，從而限制功率管的溫升，降低了驅(qū)動器及LED燈的散熱成本；本實(shí)用新型的智能功率控制電路，通過合理設(shè)計輸入電壓和降低電流之間的比例，提高了線性調(diào)整率；本實(shí)用新型的智能功率控制電路，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，應(yīng)用范圍廣泛。
[0053]在此說明書中，本實(shí)用新型已參照其特定的實(shí)施例作了描述。但是，很顯然仍可以作出各種修改和變換而不背離本實(shí)用新型的精神和范圍。因此，說明書和附圖應(yīng)被認(rèn)為是說明性的而非限制性的。
【權(quán)利要求】
1.一種智能功率控制電路，其特征在于，所述的電路包括電壓采樣模塊、功率控制模塊及恒流控制模塊；所述的電壓采樣模塊的輸入端與功率管的第一端相連接，所述的電壓采樣模塊的輸出端與所述的功率控制模塊的輸入端相連接，所述的功率控制模塊的輸出端與所述的恒流控制模塊的輸入端相連接，所述的恒流控制模塊的輸出端與所述的功率管的第三端相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能功率控制電路，其特征在于，所述的電壓采樣模塊包括第一電阻(Rl)與第二電阻(R2)，所述的第二電阻(R2)的第一端與所述的功率管的第一端相連接，所述的第二電阻(R2)的第二端與所述的第一電阻(Rl)的第一端相連接，所述的第一電阻(Rl)的第二端與地相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能功率控制電路，其特征在于，所述的電壓采樣模塊還包括第一二極管(Dl)，所述的第一二極管(Dl)的正向輸入端與所述的第一電阻(Rl)的第二端相連接，所述的第一二極管(Dl)的反相輸入端與地相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的智能功率控制電路，其特征在于，所述的功率控制模塊包括信號放大單元、電流鏡像單元及第三電阻(R3)，所述的信號放大單元的第一端與所述的電壓采樣模塊的輸出端相連接，所述的信號放大單元的第二端與所述的電流鏡像單元的輸入端相連接，所述的電流鏡像單元的輸出端與所述的第三電阻(R3)的第一端相連接，所述的第三電阻(R3)的第二端與所述的功率管的第二端相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能功率控制電路，其特征在于，所述的恒流控制模塊包括第一運(yùn)算放大器(OPl)及第一采樣電阻(Rsl)，所述的第一運(yùn)算放大器(OPl)的反相輸入端與所述的第三電阻(R3)的第一端相連接，所述的第一運(yùn)算放大器(OPl)的正向輸入端與基準(zhǔn)電壓(VREF)相連接，所述的第一運(yùn)算放大器(OPl)的輸出端與所述的功率管的第三端相連接，所述的功率管的第二端與所述的第一采樣電阻(Rsl)的第一端相連接，所述的第一采樣電阻(Rsl)的第二端與地相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的智能功率控制電路，其特征在于，所述的功率控制模塊包括信號放大單元、恒定電流源及分壓單元，所述的信號放大單元的第一端與所述的電壓采樣模塊的輸出端相連接，所述的信號放大單元的第二端、恒定電流源的輸出端及分壓單元的輸入端相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的智能功率控制電路，其特征在于，所述的分壓單元包括第四電阻(R4)及第五電阻(R5)，所述的第四電阻(R4)的第一端、所述的信號放大單元的第二端及恒定電流源的輸出端相連接，所述的第四電阻(R4)的第二端與所述的第五電阻(R5)的第一端相連接，所述的第五電阻(R5)的第二端與地相連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的智能功率控制電路，其特征在于，所述的恒流控制電路包括第二運(yùn)算放大器(0P2)及第一采樣電阻(Rs2)，所述的第二運(yùn)算放大器(0P2)的正向輸入端與所述的分壓單元的輸出端相連接，所述的第二運(yùn)算放大器(0P2)的反相輸入端與所述的功率管的第二端相連接，所述的功率管的第二端與所述的第二采樣電阻(Rs2)的第一端相連接，所述的第二采樣電阻(Rs2)的第二端與地相連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能功率控制電路，其特征在于，所述的功率管為高頻開關(guān)。
【文檔編號】H05B37/02GK204090252SQ201420583926
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月10日
【發(fā)明者】劉玉芳, 丁增偉, 羅先才, 徐棟, 夏虎 申請人:無錫華潤矽科微電子有限公司