專利名稱：一種可調(diào)光的led驅(qū)動(dòng)芯片及驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于驅(qū)動(dòng)芯片和驅(qū)動(dòng)電路領(lǐng)域，具體而言屬于一種可調(diào)光的LED驅(qū)動(dòng)芯片及驅(qū)動(dòng)電路。
背景技術(shù)：
LED以其高效、節(jié)能、環(huán)保及壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)受到越來越多的關(guān)注。應(yīng)用于多種場(chǎng)合中，在工業(yè)控制領(lǐng)域，因環(huán)境，個(gè)人需求等因素，對(duì)LED亮度的需求也因情況而異。在照明領(lǐng)域中，因場(chǎng)合需要，對(duì)LED光的顏色或亮度也提出了一定的要求。因此，LED調(diào)光技術(shù)成為L(zhǎng)ED行業(yè)越來越受重視的環(huán)節(jié)。現(xiàn)階段，LED調(diào)光技術(shù)主要有模擬調(diào)光、可控硅調(diào)光、PWM調(diào)光。模擬調(diào)光結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單，不會(huì)引入潛在的EMI，但控制精度差，很難達(dá)到理想的控制效果?？煽毓枵{(diào)光工作效率高，性能穩(wěn)定，但是如果維持電流不夠，就會(huì)使得導(dǎo)通角不穩(wěn)定，輸出波形不均勻，產(chǎn)生振顫和尖峰，LED會(huì)出現(xiàn)閃爍的情況。PWM調(diào)光在LED調(diào)光技術(shù)應(yīng)用中越來越廣泛，因其應(yīng)用簡(jiǎn)單，效率高，精度高，且調(diào)光效果好，穩(wěn)定，不會(huì)產(chǎn)生色譜偏移，在大范圍內(nèi)調(diào)光，也不會(huì)發(fā)生閃爍現(xiàn)象。但是傳統(tǒng)的PWM調(diào)光通過調(diào)節(jié)模擬PWM信號(hào)調(diào)節(jié)LED的亮度，因而會(huì)帶來EMI問題。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)傳統(tǒng)的PWM調(diào)光方式的不足，提供一種數(shù)字控制PWM調(diào)光的LED驅(qū)動(dòng)芯片和驅(qū)動(dòng)電路。為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種可調(diào)光的LED驅(qū)動(dòng)芯片，包括反饋引腳，用于輸入外部LED負(fù)載電流采樣信號(hào)；電壓輸出引腳，用于輸出驅(qū)動(dòng)電流；接地引腳，用于驅(qū)動(dòng)芯片接地；開關(guān)管引腳，用于連接外部電感；調(diào)光控制引腳，用于輸入數(shù)字調(diào)光控制信號(hào)；電源電壓輸入引腳，用于輸入驅(qū)動(dòng)芯片的工作電源；開關(guān)管，用于控制所述電壓輸出引腳的芯片內(nèi)部連接端與所述開關(guān)管引腳的芯片內(nèi)部連接端之間導(dǎo)通或關(guān)斷；邏輯驅(qū)動(dòng)模塊，用于控制開關(guān)管，輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)到開關(guān)管的控制端；保護(hù)電路模塊，用于驅(qū)動(dòng)芯片的保護(hù)包括過壓保護(hù)、過溫保護(hù)、短路保護(hù)，輸出保護(hù)信號(hào)到邏輯驅(qū)動(dòng)模塊；調(diào)光數(shù)字控制模塊，包括內(nèi)部邏輯電路、計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器，所述調(diào)光控制引腳的內(nèi)部連接端連接到內(nèi)部邏輯電路，內(nèi)部邏輯電路控制計(jì)時(shí)器和計(jì)數(shù)器，計(jì)時(shí)器輸出到計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器輸出到數(shù)模轉(zhuǎn)換器，數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出調(diào)光信號(hào)；誤差放大器，用于電壓外環(huán)控制，所述反饋引腳的內(nèi)部連接端輸入外部LED負(fù)載電流采樣信號(hào)到誤差放大器，所述調(diào)光數(shù)字控制模塊輸出的調(diào)光信號(hào)輸入到誤差放大器；PWM比較器，用于電流內(nèi)環(huán)控制和PWM調(diào)制，所述誤差放大器的輸出端連接到PWM比較器的輸入端，PWM比較器另一輸入端接入采樣電感電流信號(hào)，PWM比較器輸出調(diào)制信號(hào)到邏輯驅(qū)動(dòng)模塊；帶隙基準(zhǔn)電壓模塊，用于提供驅(qū)動(dòng)芯片內(nèi)部的基準(zhǔn)電壓。上述的技術(shù)方案還可以進(jìn)一步優(yōu)化為所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器為4bit的數(shù)模轉(zhuǎn)換器。[0007]一種可調(diào)光LED驅(qū)動(dòng)電路，其技術(shù)方案為包括上述技術(shù)方案中的可調(diào)光的LED驅(qū)動(dòng)芯片，還包括電感、電容、采樣電阻、續(xù)流二極管、LED負(fù)載；其中電感連接在所述LED驅(qū)動(dòng)芯片的開關(guān)管引腳和電源電壓輸入引腳之間，電源電壓輸入引腳同時(shí)連接到電源正端，所述LED驅(qū)動(dòng)芯片的電壓輸出引腳連接到續(xù)流二極管的正端，續(xù)流二極管的負(fù)端連接到LED負(fù)載的正端，LED負(fù)載的負(fù)端通過采樣電阻接地，電容與LED負(fù)載和采樣電阻串聯(lián)的電路并聯(lián)，所述LED驅(qū)動(dòng)芯片的反饋引腳連接到LED負(fù)載的負(fù)端，所述LED驅(qū)動(dòng)芯片的接地引腳接地，所述LED驅(qū)動(dòng)芯片的調(diào)光控制引腳接入數(shù)字調(diào)光控制信號(hào)。上述技術(shù)方案中，調(diào)光數(shù)字控制模塊，采用數(shù)字控制方式，同時(shí)作為電壓外環(huán)控制電路的給定信號(hào)。數(shù)模轉(zhuǎn)換器可選用2bit，3bit，4bit等不同要求的模塊，可根據(jù)實(shí)際要求選擇。4bit的數(shù)模轉(zhuǎn)換器精度要高于2bit的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，若選用4bit的數(shù)模轉(zhuǎn)換器可進(jìn)行16級(jí)調(diào)節(jié)，選用2bit的數(shù)模轉(zhuǎn)換器可進(jìn)行4級(jí)調(diào)節(jié)。調(diào)光數(shù)字控制模塊的數(shù)模轉(zhuǎn)換器將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換模擬信號(hào)，模擬信號(hào)作為調(diào)光數(shù)字控制模塊的輸出信號(hào)。上述技術(shù)方案中，該LED驅(qū)動(dòng)芯片為雙環(huán)控制策略，電壓外環(huán)控制，電流內(nèi)環(huán)控 制。電壓外環(huán)為誤差放大器，根據(jù)LED負(fù)載恒壓特性，通過采樣電阻電流的大小得到采樣電壓，作為反饋引腳的輸入信號(hào)，與調(diào)光數(shù)字控制模塊的輸出信號(hào)通過誤差放大器產(chǎn)生輸出信號(hào)。電流內(nèi)環(huán)為PWM比較器，同時(shí)負(fù)責(zé)PWM調(diào)制，采用平均電流控制方式，將誤差放大器的輸出信號(hào)作為電流控制電路的參考給定，PWM比較器接收采樣電感電流信號(hào)，輸出調(diào)制信號(hào)。上述技術(shù)方案中，采取數(shù)字控制PWM調(diào)光方式，保持周期不變，控制開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間，調(diào)節(jié)PWM調(diào)制信號(hào)的占空比，保持驅(qū)動(dòng)LED的電流保持不變，從而實(shí)現(xiàn)LED的調(diào)光。通過PWM調(diào)光方式不會(huì)發(fā)生LED顏色改變或不穩(wěn)定的現(xiàn)象。上述技術(shù)方案中，邏輯驅(qū)動(dòng)模塊包含多個(gè)與非門及RS觸發(fā)器，接收保護(hù)信號(hào)如過壓保護(hù)信號(hào)、過溫保護(hù)信號(hào)、短路保護(hù)信號(hào)以及調(diào)制信號(hào)。邏輯驅(qū)動(dòng)電路輸出為高平信號(hào)時(shí)，開關(guān)管導(dǎo)通，邏輯驅(qū)動(dòng)電路輸出為低平信號(hào)時(shí)，開關(guān)管關(guān)斷。上述技術(shù)方案中，帶隙基準(zhǔn)電壓模塊，產(chǎn)生不隨電壓源和溫度改變的基準(zhǔn)電壓，為調(diào)光數(shù)字控制模塊、保護(hù)電路提供基準(zhǔn)電壓。上述技術(shù)方案中，保護(hù)電路模塊在LED驅(qū)動(dòng)芯片出現(xiàn)過壓，過溫等狀態(tài)時(shí)，通過邏輯驅(qū)動(dòng)模塊斷開開關(guān)管，進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)。本實(shí)用新型的有益效果為本實(shí)用新型采用數(shù)字調(diào)光方式，通過數(shù)字調(diào)光控制信號(hào)來調(diào)節(jié)PWM調(diào)制信號(hào)，提供了一種高精度、低損耗的可調(diào)光的LED驅(qū)動(dòng)電源。本實(shí)用新型采用分段式的調(diào)光方式，解決傳統(tǒng)PWM調(diào)光模式下的EMI問題，有效的提高了驅(qū)動(dòng)電源的效率。通過調(diào)光數(shù)字控制模塊中計(jì)時(shí)器的步長(zhǎng)對(duì)LED進(jìn)行調(diào)光，根據(jù)實(shí)際需求的不同，選用不同bit的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，可實(shí)現(xiàn)不同精度的LED調(diào)光方式。該可調(diào)光的LED驅(qū)動(dòng)芯片可對(duì)LED從大到小，或是從小到大調(diào)光。同時(shí)，相對(duì)于傳統(tǒng)的峰值電流控制方式，本實(shí)用新型采用平均電流控制方式，使得主電路可工作在DCM模式下，實(shí)現(xiàn)全功率調(diào)節(jié)，解決了峰值電流控制模式下對(duì)主電路及工作模式的要求。

圖I為可調(diào)光LED驅(qū)動(dòng)芯片外部引腳圖。其中FB為反饋引腳，VOUT為電壓輸出引腳，GND為接地引腳，SW為開關(guān)管引腳，ISET為調(diào)光控制引腳，VIN為電源電壓輸入引腳。圖2為可調(diào)光LED驅(qū)動(dòng)芯片原理圖。圖3為Boost電路原理圖。圖4為數(shù)字調(diào)光控制模塊原理圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。如圖I所示，可調(diào)光的LED驅(qū)動(dòng)芯片包括六個(gè)引腳，分別為反饋引腳FB，電壓輸出引腳V0UT，接地引腳GND，開關(guān)管引腳SW，調(diào)光控制引腳ISET，電源電壓輸入引腳VIN。Boost電路連接方式如圖3所示，開關(guān)管開通時(shí)，電感、功率開關(guān)管及輸入端構(gòu)成回路。開關(guān)管關(guān)斷后，電感、續(xù)流二極管續(xù)流與LED負(fù)載構(gòu)成回路。Boost電路經(jīng)過一定時(shí)間的調(diào)節(jié)后，由于電感的作用，電路達(dá)到穩(wěn)態(tài)，輸出電流恒定。LED負(fù)載采用恒流驅(qū)動(dòng)方式。Boost電路可工作在DCM模式，則開關(guān)管為軟開通，減小開關(guān)損耗及開關(guān)管的電壓應(yīng)力。如圖2所示，本實(shí)用新型采用Boost主電路結(jié)構(gòu)，電感連接在LED驅(qū)動(dòng)芯片的開關(guān)管引腳和電源電壓輸入引腳之間，電源電壓輸入引腳同時(shí)連接到電源正端，通過內(nèi)部調(diào)節(jié)產(chǎn)生內(nèi)部所需電壓；LED驅(qū)動(dòng)芯片的電壓輸出引腳連接到續(xù)流二極管的正端，續(xù)流二極管的負(fù)端連接到LED負(fù)載的正端，LED負(fù)載的負(fù)端通過采樣電阻接地，電容與LED負(fù)載和采樣電阻串聯(lián)的電路并聯(lián)，LED驅(qū)動(dòng)芯片的反饋引腳連接到LED負(fù)載的負(fù)端，LED驅(qū)動(dòng)芯片的接地引腳接地，LED驅(qū)動(dòng)芯片的調(diào)光控制引腳接入數(shù)字調(diào)光控制信號(hào)。如圖4所示，調(diào)光數(shù)字控制模塊包括計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器、內(nèi)部邏輯電路及數(shù)模轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部邏輯電路協(xié)調(diào)計(jì)時(shí)器和計(jì)數(shù)器，控制計(jì)時(shí)器的步長(zhǎng)，將計(jì)時(shí)器輸出信號(hào)送入計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器進(jìn)行加I或者減I運(yùn)算，最后送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器，輸出調(diào)光信號(hào)。當(dāng)調(diào)光控制引腳ISET端電位為低電平時(shí)，數(shù)字調(diào)光控制被禁止，LED亮度為全亮度，即100%狀態(tài)；調(diào)光控制引腳ISET端電位為高電平時(shí)，對(duì)LED亮度進(jìn)行數(shù)字控制。該P(yáng)WM調(diào)光的LED驅(qū)動(dòng)芯片可實(shí)現(xiàn)多級(jí)調(diào)光，取決于模數(shù)轉(zhuǎn)換器位數(shù)的選擇。若選用4bit的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，則可實(shí)現(xiàn)16級(jí)調(diào)光。將調(diào)光數(shù)字控制模塊產(chǎn)生的調(diào)光信號(hào)作為電壓環(huán)的給定信號(hào)，與反饋引腳FB輸入信號(hào)比較，送入誤差放大器。誤差放大器進(jìn)行調(diào)節(jié)的環(huán)節(jié)為電壓控制環(huán)節(jié)。將誤差放大器產(chǎn)生的輸出信號(hào)作為PWM比較器的給定信號(hào)，PWM比較器接收誤差放大器的輸出信號(hào)和采樣電感電流信號(hào)，輸出調(diào)制信號(hào)。通過改變數(shù)字調(diào)光控制信號(hào)，進(jìn)而改變誤差放大器輸出信號(hào)，從而改變調(diào)制信號(hào)，調(diào)節(jié)PWM調(diào)制的脈沖寬度，改變占空比，達(dá)到調(diào)光目的。保護(hù)電路模塊提供過壓保護(hù)、過溫保護(hù)、短路保護(hù)。過壓保護(hù)時(shí)，將輸出電壓反饋至保護(hù)電路，與帶隙基準(zhǔn)電壓模塊產(chǎn)生的基準(zhǔn)電壓比較，若輸出電壓高于基準(zhǔn)電壓，則保護(hù)電路模塊輸出過壓保護(hù)信號(hào)。若芯片內(nèi)部溫度超過設(shè)定值，則保護(hù)電路模塊輸出過溫保護(hù)信號(hào)。保護(hù)信號(hào)、調(diào)制信號(hào)送入到邏輯驅(qū)動(dòng)模塊。邏輯驅(qū)動(dòng)模塊由一系列的與非門和驅(qū)動(dòng)電路組成，通過送出高低電平控制開關(guān)管的通斷。雖然本實(shí)用新型已以較佳實(shí)施例公開如上，但實(shí)施例和附圖并不是用來限定本實(shí)用新型的。在不脫離本實(shí)用新型之精神和范圍內(nèi)，所做的任何等效變化或潤(rùn)飾，同樣屬于本實(shí)用新型之保護(hù)范圍。因此本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本申請(qǐng)的權(quán)利要求所界定的內(nèi) 容為標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種可調(diào)光的LED驅(qū)動(dòng)芯片，其特征在于，包括 反饋引腳，用于輸入外部LED負(fù)載電流采樣信號(hào)； 電壓輸出引腳，用于輸出驅(qū)動(dòng)電流； 接地引腳，用于驅(qū)動(dòng)芯片接地； 開關(guān)管引腳，用于連接外部電感； 調(diào)光控制引腳，用于輸入數(shù)字調(diào)光控制信號(hào)； 電源電壓輸入引腳，用于輸入驅(qū)動(dòng)芯片的工作電源； 開關(guān)管，用于控制所述電壓輸出引腳的芯片內(nèi)部連接端與所述開關(guān)管引腳的芯片內(nèi)部連接端之間導(dǎo)通或關(guān)斷； 邏輯驅(qū)動(dòng)模塊，用于控制開關(guān)管，輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)到開關(guān)管的控制端； 保護(hù)電路模塊，用于驅(qū)動(dòng)芯片的保護(hù)包括過壓保護(hù)、過溫保護(hù)、短路保護(hù)，輸出保護(hù)信號(hào)到邏輯驅(qū)動(dòng)模塊； 調(diào)光數(shù)字控制模塊，包括內(nèi)部邏輯電路、計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器，所述調(diào)光控制引腳的內(nèi)部連接端連接到內(nèi)部邏輯電路，內(nèi)部邏輯電路控制計(jì)時(shí)器和計(jì)數(shù)器，計(jì)時(shí)器輸出到計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器輸出到數(shù)模轉(zhuǎn)換器，數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出調(diào)光信號(hào)； 誤差放大器，用于電壓外環(huán)控制，所述反饋引腳的內(nèi)部連接端輸入外部LED負(fù)載電流采樣信號(hào)到誤差放大器，所述調(diào)光數(shù)字控制模塊輸出的調(diào)光信號(hào)輸入到誤差放大器； PWM比較器，用于電流內(nèi)環(huán)控制和PWM調(diào)制，所述誤差放大器的輸出端連接到PWM比較器的輸入端，PWM比較器另一輸入端接入采樣電感電流信號(hào)，PWM比較器輸出調(diào)制信號(hào)到邏輯驅(qū)動(dòng)模塊； 帶隙基準(zhǔn)電壓模塊，用于提供驅(qū)動(dòng)芯片內(nèi)部的基準(zhǔn)電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可調(diào)光的LED驅(qū)動(dòng)芯片，其特征在于所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器為4bit的數(shù)模轉(zhuǎn)換器。
3.一種可調(diào)光的LED驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于包括如權(quán)利要求I或2所述的可調(diào)光的LED驅(qū)動(dòng)芯片，還包括電感、電容、采樣電阻、續(xù)流二極管、LED負(fù)載；其中電感連接在所述LED驅(qū)動(dòng)芯片的開關(guān)管引腳和電源電壓輸入引腳之間，電源電壓輸入引腳同時(shí)連接到電源正端，所述LED驅(qū)動(dòng)芯片的電壓輸出引腳連接到續(xù)流二極管的正端，續(xù)流二極管的負(fù)端連接到LED負(fù)載的正端，LED負(fù)載的負(fù)端通過采樣電阻接地，電容與LED負(fù)載和采樣電阻串聯(lián)的電路并聯(lián)，所述LED驅(qū)動(dòng)芯片的反饋引腳連接到LED負(fù)載的負(fù)端，所述LED驅(qū)動(dòng)芯片的接地引腳接地，所述LED驅(qū)動(dòng)芯片的調(diào)光控制引腳接入數(shù)字調(diào)光控制信號(hào)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種可調(diào)光的LED驅(qū)動(dòng)芯片及驅(qū)動(dòng)電路，屬于驅(qū)動(dòng)芯片和驅(qū)動(dòng)電路領(lǐng)域。一種可調(diào)光的LED驅(qū)動(dòng)芯片，包括反饋引腳、電壓輸出引腳、接地引腳、開關(guān)管引腳、調(diào)光控制引腳、電源電壓輸入引腳、開關(guān)管、邏輯驅(qū)動(dòng)模塊、保護(hù)電路模塊、調(diào)光數(shù)字控制模塊、誤差放大器、PWM比較器、帶隙基準(zhǔn)電壓模塊。本實(shí)用新型采用數(shù)字調(diào)光方式，通過數(shù)字調(diào)光控制信號(hào)來調(diào)節(jié)PWM調(diào)制信號(hào)，采用分段式的調(diào)光方式，解決傳統(tǒng)PWM調(diào)光模式下的EMI問題，有效的提高了驅(qū)動(dòng)電源的效率。選用不同bit的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，可實(shí)現(xiàn)不同精度的LED調(diào)光方式。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)全功率調(diào)節(jié)，解決了峰值電流控制模式下對(duì)主電路及工作模式的要求。
文檔編號(hào)H05B37/02GK202514136SQ201220128899
公開日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2012年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月30日
發(fā)明者孫邦伍, 尹文嬌, 張海波, 李鴿, 王兆明 申請(qǐng)人:南京冠亞電源設(shè)備有限公司