Led驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供LED驅(qū)動(dòng)電路，簡(jiǎn)化與高側(cè)連接的負(fù)載的帶電平位移功能的電流檢測(cè)電路，并且維持檢測(cè)精度。該LED驅(qū)動(dòng)電路具有直流電源、電抗器、開關(guān)元件、電流檢測(cè)電路、恒流電路以及開關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路。在連接于高側(cè)的由多個(gè)LED串聯(lián)連接而成的LED列構(gòu)成的LED負(fù)載(LEDS)中，與LED列串聯(lián)連接有電流檢測(cè)電路(4)，電流檢測(cè)電路(4)利用由電阻(R1、R2)、二極管(D2)、PNP晶體管(Q1)構(gòu)成的電流鏡電路構(gòu)成，具有電流檢測(cè)功能和使檢測(cè)信號(hào)向低側(cè)電平位移的功能。根據(jù)本實(shí)用新型的電流檢測(cè)電路，在電源電壓的變動(dòng)中也能夠得到穩(wěn)定的電流檢測(cè)信號(hào)。另外，通過(guò)由電流鏡電路構(gòu)成，從而能夠減少部件數(shù)量并減少部件安裝。
【專利說(shuō)明】LED驅(qū)動(dòng)電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及對(duì)LED (發(fā)光二極管）進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的LED驅(qū)動(dòng)電路的電流檢測(cè)電路。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，正在發(fā)展對(duì)LED進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的LED驅(qū)動(dòng)電路的開發(fā)和實(shí)用化，作為一例，可 以舉出使用PWM恒流控制的LED照明。圖6是示出現(xiàn)有的LED驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)的電路圖。 如圖6所示，該LED驅(qū)動(dòng)電路具有再生二極管D1、電抗器L1以及驅(qū)動(dòng)器IC1，對(duì)LED負(fù)載 LEDS進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。另外，驅(qū)動(dòng)器IC1在內(nèi)部具有FET等開關(guān)元件Q、開關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路3以及 恒流電路2。該驅(qū)動(dòng)器IC1以與開關(guān)元件Q串聯(lián)連接的方式與外部的電流檢測(cè)電阻R1連 接。而且，恒流電路2由比較器21和控制電路22構(gòu)成，防止在開關(guān)元件Q中流過(guò)一定值以 上的電流。
[0003] 比較器21對(duì)輸入到-側(cè)端子的基準(zhǔn)電壓Vrefl與輸入到+側(cè)端子的在電流檢測(cè) 電阻R1中產(chǎn)生的電壓進(jìn)行比較，將比較結(jié)果輸出到控制電路22。
[0004] 電流檢測(cè)電阻R1與開關(guān)元件Q串聯(lián)連接，在兩端產(chǎn)生與開關(guān)元件Q中流過(guò)的電流 對(duì)應(yīng)的電壓，對(duì)比較器21的+側(cè)端子施加該電壓。控制電路22根據(jù)比較器21的比較結(jié)果 輸出用于對(duì)開關(guān)元件Q的接通占空比進(jìn)行調(diào)整的信號(hào)。
[0005] 開關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路3根據(jù)恒流電路2內(nèi)的控制電路22的輸出信號(hào)，對(duì)開關(guān)元件Q 的柵極施加電壓，進(jìn)行開關(guān)元件Q1的接通/斷開。
[0006] 接著，圖7是示出現(xiàn)有的LED驅(qū)動(dòng)電路工作時(shí)的各部分的波形的圖。
[0007] 首先，開關(guān)元件Q的接通電流（負(fù)載電流）從電源按照LED負(fù)載LEDS、電抗器L1、 開關(guān)元件Q、電流檢測(cè)電阻R1、地線的順序流動(dòng)，在電抗器L1中蓄積能量。
[0008] 在圖7的從時(shí)刻to至tl的期間內(nèi)，接通電流根據(jù)電抗器L1的常數(shù)而以規(guī)定斜率 (di = Ll*dV/dt)增加。該接通電流流過(guò)電流檢測(cè)電阻R1，因此電流檢測(cè)電阻R1中產(chǎn)生的 電壓VK1也同樣增加。
[0009] 在時(shí)刻tl，當(dāng)電流檢測(cè)電阻R1中產(chǎn)生的電壓VK1超過(guò)基準(zhǔn)電壓VMfl時(shí)，控制電路 22輸出用于斷開開關(guān)元件Q的信號(hào)。開關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路3根據(jù)控制電路22的輸出信號(hào)而 使開關(guān)元件Q斷開。
[0010] 由此，電抗器L1中蓄積的能量成為反電動(dòng)勢(shì)，作為再生電流流過(guò)由電抗器L1、二 極管D1以及LED負(fù)載LEDS形成的環(huán)路而被消耗。
[0011] 然后，在經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間后，在時(shí)刻t2,控制電路22輸出用于接通開關(guān)元件Q的信 號(hào)。即，此處說(shuō)明的現(xiàn)有的LED驅(qū)動(dòng)電路是固定斷開時(shí)間而工作的電路。開關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電 路3根據(jù)控制電路22的輸出信號(hào)提高開關(guān)元件Q的柵極電壓，使開關(guān)元件Q接通。
[0012] 通過(guò)反復(fù)進(jìn)行以上說(shuō)明的動(dòng)作，圖6所示的現(xiàn)有的LED驅(qū)動(dòng)電路能夠?qū)ED負(fù)載 LEDS供給適當(dāng)?shù)碾娏鞫蛊潋?qū)動(dòng)。
[0013] 在專利文獻(xiàn)1中記載了將流過(guò)開關(guān)元件的電流與基準(zhǔn)電壓Vref進(jìn)行比較而控制 LED負(fù)載電流的LED驅(qū)動(dòng)電路。
[0014] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2012-114410號(hào)公報(bào)
[0015] 但是，專利文獻(xiàn)1的主要目的在于改善功率因數(shù)，實(shí)際上流過(guò)LED負(fù)載的電流由于 交流電源電壓而在零伏附近的影響變得很大。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0016] 在本實(shí)用新型中，不是根據(jù)開關(guān)電流進(jìn)行電流檢測(cè)，而是通過(guò)準(zhǔn)確地檢測(cè)與高側(cè) 連接的LED負(fù)載中流過(guò)的電流，將所得到的電流檢測(cè)信號(hào)輸出到位于低側(cè)的控制電路，實(shí) 現(xiàn)電流控制的穩(wěn)定性。
[0017] 為了解決上述課題，本實(shí)用新型提供LED驅(qū)動(dòng)電路，其對(duì)LED進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，該LED驅(qū) 動(dòng)電路的特征在于，具有：直流電源；電抗器，其蓄積用于從所述直流電源對(duì)所述LED供給 電流的電能；開關(guān)元件，其用于在接通時(shí)使電流流過(guò)所述LED和所述電抗器，并且在斷開時(shí) 使蓄積在所述電抗器中的能量供給到所述LED ;電流檢測(cè)電路，其對(duì)流過(guò)所述LED的電流進(jìn) 行檢測(cè)；恒流電路，其根據(jù)由所述電流檢測(cè)電路檢測(cè)到的電流值，生成用于將流過(guò)所述LED 的電流控制為規(guī)定的目標(biāo)值的第1控制信號(hào)；以及開關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路，其根據(jù)由所述恒流 電路生成的第1控制信號(hào)對(duì)所述開關(guān)元件進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，所述電流檢測(cè)電路連接在所述直流電 源的正極電位側(cè)，該電流檢測(cè)電路由電流鏡電路構(gòu)成。
[0018] 所述電流檢測(cè)電路使所述電流鏡電路的輸出信號(hào)經(jīng)由晶體管向低電位側(cè)電平位 移。
[0019] 所述LED由串聯(lián)連接的多個(gè)LED列構(gòu)成，所述電流檢測(cè)電路與所述直流電源的正 極電位側(cè)和所述串聯(lián)連接的多個(gè)LED的中間的連接點(diǎn)連接。
[0020] 根據(jù)本實(shí)用新型的電流檢測(cè)電路，在電源電壓的變動(dòng)中也能夠得到穩(wěn)定的電流檢 測(cè)信號(hào)。
[0021] 另外，通過(guò)由電流鏡電路構(gòu)成，從而能夠減少部件數(shù)量并減少部件安裝。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022] 圖1是示出本實(shí)用新型的實(shí)施例1的電流檢測(cè)電路的結(jié)構(gòu)圖。
[0023] 圖2是示出圖1的電流檢測(cè)電路的LED電流-輸出電壓的輸出特性圖。
[0024] 圖3是示出本實(shí)用新型的實(shí)施例2的電流檢測(cè)電路的結(jié)構(gòu)圖。
[0025] 圖4是示出圖3的電流檢測(cè)電路的LED電流-輸出電壓的輸出特性圖。
[0026] 圖5是示出本實(shí)用新型的實(shí)施例2的電流檢測(cè)電路的應(yīng)用例的結(jié)構(gòu)圖。
[0027] 圖6是示出現(xiàn)有技術(shù)的LED驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)圖。
[0028] 圖7是示出圖6的現(xiàn)有技術(shù)的LED驅(qū)動(dòng)電路的各部分動(dòng)作波形的圖。
[0029] 標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0030] 1 :驅(qū)動(dòng)器1C ;2 :恒流電路；3 :開關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路；4、4a、4b :電流檢測(cè)電路；5 :基 準(zhǔn)電源電路；Cl、C2 :電容器；Dl、D2 :二極管；L1 :電抗器；Ql、Q2 :PNP型晶體管；Qla :雙元 件PNP型晶體管；R1?R5 :電阻。

【具體實(shí)施方式】
[0031] 下面，參照附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式的電流檢測(cè)電路進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0032] 實(shí)施例1
[0033] 圖1是示出本實(shí)用新型的實(shí)施例1的電流檢測(cè)電路的結(jié)構(gòu)圖。使用圖1對(duì)本實(shí)施 例的電流檢測(cè)電路4的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。
[0034] 雖然圖1未圖示LED驅(qū)動(dòng)電路的全體結(jié)構(gòu)圖，但是該LED驅(qū)動(dòng)電路是在圖6中設(shè) 置了電阻R1?R3、二極管D2、PNP晶體管Q1的電路。電阻R1與二極管D2的串聯(lián)電路、電 阻R2與PNP晶體管Q1的串聯(lián)電路構(gòu)成電流鏡電路。
[0035] 與LED負(fù)載LEDS串聯(lián)連接的電阻R1是檢測(cè)流過(guò)LED負(fù)載LEDS的電流的電流檢 測(cè)電阻，其中該LED負(fù)載LEDS是由多個(gè)LED串聯(lián)連接而成的LED列構(gòu)成，并且關(guān)于二極管 D2,如后所述使用具有與PNP晶體管Q1的VBEQ1電壓相當(dāng)?shù)恼较螂妷篤FD2特性的元件。另 夕卜，作為通過(guò)電阻R2的電阻值對(duì)流過(guò)LED負(fù)載LEDS的電流值進(jìn)行比例縮小而得到的檢測(cè) 值，經(jīng)由PNP晶體管Q1從電阻R3得到電流檢測(cè)信號(hào)ISENSE。
[0036] S卩，流過(guò)LED負(fù)載的電流流過(guò)電阻R1與二極管D2的串聯(lián)電路，電阻R1和二極管 D1的電壓降與電阻R2和PNP晶體管Q1的νΒΕω電壓的總和相等。因此，PNP晶體管Q1的 集電極電流I DET具有與流過(guò)電阻R2的電流大致相等的值，因此將其作為電阻R3的電壓降， 得到電流檢測(cè)信號(hào)ISENSE。
[0037] 當(dāng)利用數(shù)學(xué)式說(shuō)明上述內(nèi)容時(shí)如下。
[0038] 當(dāng)設(shè)PNP晶體管Q1的hfe蘭100時(shí)，
[0039] 電阻R1的電壓降VK1為
[0040] VE1 = IledXR1 · · · (1)
[0041] 電阻R2的電壓降VK2為
[0042] VK2 = ILEDXR1+VFD2-VBEQ1 · · ·⑵
[0043] 這里，當(dāng)設(shè) VBEQ1 = VFD2 時(shí)，
[0044] VE2 = IledXR1 · · · (3)
[0045] 由于PNP晶體管Q1的hfe為100以上，因此相對(duì)于集電極電流IDET，基極電流Ι Βω 為1%以下，可以忽略。
[0046] IDET = VK2/R2_IBQ1 N ILEDX (R1/R2) · · · (4)
[0047] 因此，針對(duì)I SENSE的輸出為
[0048] VISENSE = ILEDX ((R1*R3)/R2) · · · (5)
[0049] 關(guān)于VISENSE，得到與LED電流成比例的地線基準(zhǔn)的電壓。
[0050] 圖2是示出圖1的電流檢測(cè)電路4的LED電流-輸出電壓的輸出特性圖。雖然存 在偏置電壓，但是得到與LED電流成比例的信號(hào)。
[0051] 如以上說(shuō)明的那樣，能夠利用較少的部件數(shù)量得到位于高側(cè)的LED電流的電流檢 測(cè)信號(hào)ISENSE。
[0052] 實(shí)施例2
[0053] 圖3是示出本實(shí)用新型的實(shí)施例2的電流檢測(cè)電路4a的結(jié)構(gòu)圖。
[0054] 相對(duì)于實(shí)施例1的圖1，刪除二極管D2,將PNP晶體管Q1置換為雙元件晶體管Qla， 具有作為基準(zhǔn)電源電路5的齊納二極管ZD1和電阻R6、電平位移用的晶體管Q2以及電阻 R4。
[0055] 相對(duì)于實(shí)施例1，實(shí)施例2進(jìn)一步提高了電流檢測(cè)值的精度。
[0056] 在實(shí)施例1的圖1中，具有能夠利用較少的部件構(gòu)成的優(yōu)點(diǎn)，但是流過(guò)二極管D2 的電流與流過(guò)PNP晶體管Q1的集電極電流I CQ1大不同且元件也不同，因此在二極管D2 的正方向電壓VFD2和PNP晶體管Q1的基極電壓V BEQ1中產(chǎn)生微小差異，有可能成為溫度漂移 和元件固有的偏差誤差的要因。
[0057] 另外，由于在二極管D2中流過(guò)LED電流，因此雖然由LED電流值來(lái)決定，但是 不能否認(rèn)電力損失。
[0058] 在實(shí)施例2中，通過(guò)使用雙元件晶體管的PNP晶體管Qla，降低了 PNP晶體管Qla 的Qa、Qb元件間的溫度漂移和元件固有的偏差誤差，并且，廢止了流過(guò)LED電流的二極 管D2而降低了正方向電壓損失。另外，通過(guò)具有由齊納二極管ZD1和電阻R6構(gòu)成的基準(zhǔn) 電源電路5,能夠使PNP晶體管Qla的電流穩(wěn)定，并且，能夠?qū)NP晶體管Qla的集電極-發(fā) 射極間電壓抑制為齊納二極管ZD1的齊納電壓以下。因此，對(duì)于PNP晶體管Qla，能夠使用 低耐壓的小信號(hào)晶體管。
[0059] PNP晶體管Qla的輸出信號(hào)經(jīng)由緩沖兼電平位移用的PNP晶體管Q2而輸出，PNP 晶體管Q2負(fù)擔(dān)高側(cè)?地線間電壓。
[0060] 在圖3中，與LED負(fù)載LEDS串聯(lián)連接的電阻R1是檢測(cè)流過(guò)LED負(fù)載LEDS的電流 的電流檢測(cè)電阻，電阻R2是左右由PNP晶體管Qla構(gòu)成的電流鏡電路的輸出電流I DET值的 電阻。當(dāng)Qla的兩個(gè)晶體管的特性相同時(shí)，電阻R1的電壓降與電阻R2的電壓降相同，因此 LED電流與輸出電流IDET之間的比率成為IlED :IDET = R2 :R1的關(guān)系。
[0061] 另外，PNP晶體管Q2將從PNP晶體管Qla的Qb集電極電流中去除了 PNP晶體管 Q2的基極電流量而得到的電流輸出到電阻R3,通過(guò)電阻R3輸出為電流檢測(cè)信號(hào)VISENSE。因 此，雖然從上述的輸出電流I DET中減去PNP晶體管Q2的電流的放大率hfe的倒數(shù)量的值和 流過(guò)基極-發(fā)射極電阻R4的電流，但是能夠通過(guò)對(duì)電阻R1、R2的比率進(jìn)行調(diào)整而對(duì)LED電 流U與輸出電流I DET之間的比率進(jìn)行調(diào)整。
[0062] 圖4是示出圖3的電流檢測(cè)電路4a的LED電流-輸出電壓的輸出特性圖。與實(shí) 施例1的特性圖2進(jìn)行比較可知，偏置電壓減少，低電流區(qū)域中的檢測(cè)精度提高。
[0063] 圖5示出實(shí)施例2的變形例。刪除圖3的基準(zhǔn)電源電路5,代替基準(zhǔn)電源電路5， 使用LED負(fù)載中的多個(gè)LED的電壓降，其中上述LED負(fù)載是由LED串聯(lián)連接而成的LED列 構(gòu)成。具體而言，通過(guò)連接在LED負(fù)載LEDS中的LED列的中間位置，得到與基準(zhǔn)電源電路 5的齊納電壓相當(dāng)?shù)碾妷骸?br> [0064] 由于對(duì)LED負(fù)載LEDS的電流進(jìn)行分流，因此低電流區(qū)域中的線性多少發(fā)生惡化， 但是具有能夠削減部件數(shù)量、消除基準(zhǔn)電源電路5的損失的效果。另外，PNP晶體管Qla的 耐壓也與圖3同樣，能夠使用低耐壓的小信號(hào)晶體管。
[0065] 以上，對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例的一例進(jìn)行了說(shuō)明，但是本實(shí)用新型不限于上述的 特定實(shí)施例，能夠在權(quán)利要求書所記載的本實(shí)用新型的主旨范圍內(nèi)進(jìn)行各種變形、變更。 [0066] 例如，關(guān)于開關(guān)電源裝置，對(duì)使用非絕緣方式的情況進(jìn)行了說(shuō)明，但是即使是絕緣 方式等也能夠使用。
【權(quán)利要求】
1. 一種LED驅(qū)動(dòng)電路，其對(duì)LED進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，該LED驅(qū)動(dòng)電路的特征在于，具有： 直流電源； 電抗器，其蓄積用于從所述直流電源對(duì)所述LED供給電流的電能； 開關(guān)元件，其用于在接通時(shí)使電流流過(guò)所述LED和所述電抗器，并且在斷開時(shí)使蓄積 在所述電抗器中的能量供給到所述LED ; 電流檢測(cè)電路，其對(duì)流過(guò)所述LED的電流進(jìn)行檢測(cè)； 恒流電路，其根據(jù)由所述電流檢測(cè)電路檢測(cè)到的電流值，生成用于將流過(guò)所述LED的 電流控制為規(guī)定的目標(biāo)值的第1控制信號(hào)；以及 開關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路，其根據(jù)由所述恒流電路生成的第1控制信號(hào)對(duì)所述開關(guān)元件進(jìn)行 驅(qū)動(dòng)， 所述電流檢測(cè)電路連接在所述直流電源的正極電位側(cè)，該電流檢測(cè)電路由電流鏡電路 構(gòu)成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于， 所述電流檢測(cè)電路使所述電流鏡電路的輸出信號(hào)經(jīng)由晶體管向低電位側(cè)電平位移。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的LED驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于， 所述LED由串聯(lián)連接的多個(gè)LED列構(gòu)成， 所述電流檢測(cè)電路與所述直流電源的正極電位側(cè)和所述串聯(lián)連接的多個(gè)LED的中間 的連接點(diǎn)連接。
【文檔編號(hào)】H05B37/02GK203912295SQ201420359915
【公開日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年7月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月2日
【發(fā)明者】古川直治 申請(qǐng)人:三墾電氣株式會(huì)社