紋波抑制led驅(qū)動器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于集成電路設(shè)計領(lǐng)域，涉及開關(guān)電源，特別是一種紋波抑制LED驅(qū)動器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著高壓LED燈珠的發(fā)展和LED驅(qū)動電源對成本和體積的越來越嚴(yán)苛的要求，低成本的高壓恒流線性驅(qū)動方法在過去幾年取得一定的技術(shù)更新和應(yīng)用。但是目前線性驅(qū)動方法始終存在低可靠性，對輸入電壓和輸出燈珠要求高匹配，無法承受輸入和輸出電壓大幅波動等缺點(diǎn)，阻礙了線性驅(qū)動方法真正應(yīng)用于LED照明的大批量生產(chǎn)和安全應(yīng)用中。
[0003]圖1給出目前市面上的常見無頻閃線性驅(qū)動方法。20為恒流線性驅(qū)動芯片，芯片的供電由VDD提供，芯片內(nèi)部一個高壓LDO (線性穩(wěn)壓器)，CS引腳外接電阻設(shè)置LED的電流。這里為300mV/15ohm=20mA。該方法要求輸入電壓必須非常穩(wěn)定，輸出LED的電壓與Vbus電壓接近。本例中Vbus平均電壓約為220V*1.414-5V=306V，那么芯片LDO的損耗則為(306V-250V)*20mA=l.12W，這個損耗發(fā)熱對芯片將是非常大的挑戰(zhàn)。如果放進(jìn)高溫環(huán)境老化很容易發(fā)生失效。再加上電網(wǎng)波動和LED燈珠的合理變化范圍，這些額外的壓差還會再LDO上產(chǎn)生更大的損耗。目前有些線性芯片增加了過功率和過溫度保護(hù)等，其原理都是通過降低LED的輸出電流來實(shí)現(xiàn)對芯片的保護(hù)，也造成了輸出發(fā)光變暗或閃爍等。所以這種簡單的線性驅(qū)動方法的不具備實(shí)際可行性。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]為克服現(xiàn)有LED驅(qū)動芯片采用線性穩(wěn)壓器降壓控制所存在的不足，本實(shí)用新型公開了一種紋波抑制LED驅(qū)動器。
[0005]本實(shí)用新型所述紋波抑制LED驅(qū)動器，包括輸出端、輸出電壓反饋端、根據(jù)輸出電壓反饋端控制功率管開關(guān)占空比的控制環(huán)路和與控制環(huán)路連接的功率管；
[0006]其特征在于，還包括第一基準(zhǔn)電壓、LDO及連接在功率管和負(fù)載LED之間的調(diào)整管，所述調(diào)整管的控制端與LDO輸出端連接，所述LDO的兩個輸入端分別連接調(diào)整管與CS采樣電阻的公共端和第一基準(zhǔn)電壓；還包括與輸出端連接的輸出電容，所述調(diào)整管與負(fù)載LED的公共端作為輸出電壓反饋端。
[0007]具體的，所述控制環(huán)路包括邏輯驅(qū)動電路、PWM比較器、誤差放大器、第二基準(zhǔn)電壓和三角波發(fā)生器，所述誤差放大器的兩個輸入端分別連接第二基準(zhǔn)電壓和輸出電壓反饋端，所述PWM比較器的兩個輸入端分別連接誤差放大器和三角波發(fā)生器的輸出端，所述PWM比較器的輸出端連接邏輯驅(qū)動電路，所述邏輯驅(qū)動電路的輸出端連接功率管控制端。
[0008]優(yōu)選的，所述誤差放大器的輸出端和相對地之間連接有補(bǔ)償電容。
[0009]進(jìn)一步的，所述調(diào)整管為PMOS或PNP管。
[0010]進(jìn)一步的，所述第一基準(zhǔn)電壓和第二基準(zhǔn)電壓由帶隙基準(zhǔn)電壓源輸出電壓分壓產(chǎn)生。
[0011]采用本實(shí)用新型所述的紋波抑制LED驅(qū)動器，通過結(jié)合開關(guān)電容電路和線性恒流LDO，開關(guān)電容控制輸入對輸出電容的充電能量路徑導(dǎo)通和關(guān)斷，LDO和調(diào)整管吸收輸出電壓紋波，實(shí)現(xiàn)對LED的無紋波恒流輸出，并實(shí)現(xiàn)了傳輸能量按需供給。
【附圖說明】
[0012]圖1為目前現(xiàn)有的高壓線性驅(qū)動方案結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2示出本實(shí)用新型的一種【具體實(shí)施方式】結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0015]本實(shí)用新型所述紋波抑制LED驅(qū)動器，包括輸出電壓反饋端、驅(qū)動控制環(huán)路和與驅(qū)動控制環(huán)路連接的功率管，其特征在于，還包括第一基準(zhǔn)電壓、LDO及連接在功率管和負(fù)載LED之間的調(diào)整管，所述調(diào)整管的控制端與LDO輸出端連接，所述LDO的兩個輸入端分別連接調(diào)整管與CS采樣電阻的公共端和第一基準(zhǔn)電壓。
[0016]如圖2所示，系統(tǒng)分為兩大部分，高壓功率開關(guān)管麗I和輸出電容COUT形成開關(guān)電容控制VBUS傳輸?shù)紺out能量通路的導(dǎo)通和關(guān)斷。LDO和調(diào)整管MPl為控制LED輸出電流，它與輸出LED燈串串聯(lián)，LDO和LED導(dǎo)通的能量來自COUT。MPl的漏端連接負(fù)載LED串的正端LED+，LED+可實(shí)時反映COUT電容上能量的大小，LDO的正向輸入端與第一基準(zhǔn)電壓連接。調(diào)整管可以為PMOS或PNP管。
[0017]采用上述LDO和調(diào)整管的控制方式，消除了由于輸出電壓波動造成的負(fù)載LED上的壓降波動，使LED輸出電流更加穩(wěn)定，同時使輸入到內(nèi)部控制環(huán)路的輸出電壓反饋端電壓恒定，降低了控制環(huán)路的功率損耗。
[0018]具體的，所述控制環(huán)路包括邏輯驅(qū)動電路、PWM比較器、誤差放大器、第二基準(zhǔn)電壓和三角波發(fā)生器，所述誤差放大器的兩個輸入端分別連接第二基準(zhǔn)電壓和輸出電壓反饋端，所述PWM比較器的兩個輸入端分別連接誤差放大器和三角波發(fā)生器的輸出端，所述PWM比較器的輸出端連接邏輯驅(qū)動電路，所述邏輯驅(qū)動電路的輸出端連接功率管控制端。其中第一基準(zhǔn)電壓VREFl和第二基準(zhǔn)電壓VREF2由帶隙基準(zhǔn)電壓源輸出電壓分壓產(chǎn)生，分壓可以采用常用的電阻分壓形式。
[0019]如圖2所示，將LED+即輸出電壓反饋端反饋輸入到誤差放大器與第一基準(zhǔn)電壓比較產(chǎn)生誤差放大器輸出電壓COMP ;本案例中采用的是一種波峰恒壓的誤差放大器，即該誤差放大器的功能是恒定LED+三角波的波峰穩(wěn)定在一恒定值附近。COMP電壓與三角波發(fā)生器輸出的恒頻三角波電壓進(jìn)行比較產(chǎn)生功率管麗I的導(dǎo)通時間Ton。COMP越高，Ton時間越長，傳輸?shù)捷敵鲭娙軨OUT的能量越多，而功率管MNl導(dǎo)通的時間僅在VBUS與COUT電壓接近時導(dǎo)通。整個系統(tǒng)形成閉環(huán)控制，根據(jù)LED輸出所需能量實(shí)現(xiàn)對COUT傳輸能量的導(dǎo)通時間的實(shí)時控制。
[0020]這種閉環(huán)能量控制實(shí)現(xiàn)了控制電路的損耗不再與輸入電壓，輸出電壓有關(guān)，以輸入電壓為220V市電，輸出電壓用于驅(qū)動28-60個LED發(fā)光二極管，輸出電壓在80-200V的變化范圍內(nèi)測試，控制環(huán)路的損耗僅僅變化0.2W左右?？梢哉J(rèn)為損耗與輸出電壓基本無關(guān)。
[0021]優(yōu)選的，所述誤差放大器的輸出端和相對地之間連接有補(bǔ)償電容，可以為控制環(huán)路提供一個主極點(diǎn)，增強(qiáng)環(huán)路控制的穩(wěn)定性。相對地表示控制電路自身一個預(yù)設(shè)的較低電位，可以與絕對地直接連接，也可以是其它穩(wěn)定的電位。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可產(chǎn)生如下有益效果:
[0023]采用上述LDO和調(diào)整管的控制方式，無論輸入或輸出電壓如何變化，使LED+上的電壓始終恒定等于第一基準(zhǔn)電壓，消除了由于輸出電壓波動造成的負(fù)載LED上的壓降波動，使LED輸出電流更加穩(wěn)定，同時使輸入到內(nèi)部控制環(huán)路的輸出電壓反饋端電壓恒定，降低了控制環(huán)路的功率損耗。
[0024]本實(shí)用新型最終實(shí)現(xiàn)了一種線性LED照明驅(qū)動電路，使控制環(huán)路上的損耗不再與輸入電壓和輸出電壓有強(qiáng)烈關(guān)系，不再需要LED輸出電壓與輸入電壓相匹配。這也使得本架構(gòu)稱為真正可通用于各種不同高壓LED燈珠的低成本線性LED照明驅(qū)動方案。
[0025]前文所述的為本實(shí)用新型的各個優(yōu)選實(shí)施例，各個優(yōu)選實(shí)施例中的優(yōu)選實(shí)施方式如果不是明顯自相矛盾或以某一優(yōu)選實(shí)施方式為前提，各個優(yōu)選實(shí)施方式都可以任意疊加組合使用，所述實(shí)施例以及實(shí)施例中的具體參數(shù)僅是為了清楚表述實(shí)用新型人的實(shí)用新型驗(yàn)證過程，并非用以限制本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍，本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍仍然以其權(quán)利要求書為準(zhǔn)，凡是運(yùn)用本實(shí)用新型的說明書及附圖內(nèi)容所作的等同結(jié)構(gòu)變化，同理均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.紋波抑制LED驅(qū)動器，包括輸出端、輸出電壓反饋端、根據(jù)輸出電壓反饋端控制功率管開關(guān)占空比的控制環(huán)路和與控制環(huán)路連接的功率管； 其特征在于，還包括第一基準(zhǔn)電壓、LDO及連接在功率管和負(fù)載LED之間的調(diào)整管，所述調(diào)整管的控制端與LDO輸出端連接，所述LDO的兩個輸入端分別連接調(diào)整管與CS采樣電阻的公共端和第一基準(zhǔn)電壓；還包括與輸出端連接的輸出電容，所述調(diào)整管與負(fù)載LED的公共端作為輸出電壓反饋端。
2.如權(quán)利要求1所述的紋波抑制LED驅(qū)動器，其特征在于，所述控制環(huán)路包括邏輯驅(qū)動電路、PWM比較器、誤差放大器、第二基準(zhǔn)電壓和三角波發(fā)生器，所述誤差放大器的兩個輸入端分別連接第二基準(zhǔn)電壓和輸出電壓反饋端，所述PWM比較器的兩個輸入端分別連接誤差放大器和三角波發(fā)生器的輸出端，所述PWM比較器的輸出端連接邏輯驅(qū)動電路，所述邏輯驅(qū)動電路的輸出端連接功率管控制端。
3.如權(quán)利要求2所述的紋波抑制LED驅(qū)動器，其特征在于，所述誤差放大器的輸出端和相對地之間連接有補(bǔ)償電容。
4.如權(quán)利要求1所述的紋波抑制LED驅(qū)動器，其特征在于，所述調(diào)整管為PMOS或PNP管。
5.如權(quán)利要求2所述的紋波抑制LED驅(qū)動器，其特征在于，所述第一基準(zhǔn)電壓和第二基準(zhǔn)電壓由帶隙基準(zhǔn)電壓源輸出電壓分壓產(chǎn)生。
【專利摘要】紋波抑制LED驅(qū)動器，包括輸出端、輸出電壓反饋端、根據(jù)輸出電壓反饋端控制功率管開關(guān)占空比的控制環(huán)路和與控制環(huán)路連接的功率管；還包括第一基準(zhǔn)電壓、LDO及連接在功率管和負(fù)載LED之間的調(diào)整管，所述調(diào)整管的控制端與LDO輸出端連接，所述LDO的兩個輸入端分別連接調(diào)整管與CS采樣電阻的公共端和第一基準(zhǔn)電壓；還包括與輸出端連接的輸出電容，所述調(diào)整管與負(fù)載LED的公共端作為輸出電壓反饋端。本實(shí)用新型采用上述LDO和調(diào)整管的控制方式，消除了由于輸出電壓波動造成的負(fù)載LED上的壓降波動，使LED輸出電流更加穩(wěn)定，同時使輸入到內(nèi)部控制環(huán)路的輸出電壓反饋端電壓恒定，降低了控制環(huán)路的功率損耗。
【IPC分類】H05B37-02
【公開號】CN204392623
【申請?zhí)枴緾N201420716176
【發(fā)明人】易坤, 趙方麟, 陳雪松
【申請人】成都岷創(chuàng)科技有限公司
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2014年11月26日