LED驱动电路的制作方法

led驱动电路
技术领域
1.本实用新型涉及电路领域，特别是，涉及一种led驱动电路。


背景技术：

2.led如今已广泛应用于各种领域，相应地led驱动电路也得到了广泛应用。
3.通常led驱动电路将其接收的外部电压升压为恒定电压，然后使用该恒定电压使用恒定电流来驱动led负载。然而，这种led驱动电路通常损耗温升较高、效率较低，从而导致电路性能不佳。
4.因此，需要能够提高电路性能的led驱动电路。


技术实现要素：

5.根据本实用新型的示例性实施例提供了一种led驱动电路，其特征在于，包括交流输入整流电路、自适应升压控制电路、以及线性恒流控制电路，其中：所述交流输入整流电路的第一和第二端子用于连接交流电源的两端，第三端子连接到所述自适应升压控制电路的第一端子，第四端子接地；所述自适应升压控制电路的第一端子连接到所述交流输入整流电路的第三端子、第二端子连接到所述线性恒流控制电路的第一端子、第三端子用于连接led负载的第一端子、第四端子接地；并且所述线性恒流控制电路的第一端子连接到所述自适应升压控制电路的第二端子并且用于连接所述led负载的第二端子，第二端子接地。
6.根据本实用新型的示例性实施例的led驱动电路，能够根据led负载的大小来自适应地调节输出电压的大小，使得在led驱动电路连接不同的led负载时能够实现恒定的电路损耗温升和效率，从而提高了电路的工作性能。
附图说明
7.从下面结合附图对本实用新型的具体实施方式的描述中可以更好地理解本实用新型，其中：
8.图1示出了根据本实用新型的一个示例性实施例的led驱动电路的电路图。
9.图2示出了根据本实用新型的一个示例性实施例的led驱动电路中的升压驱动芯片的框图。
10.图3示出了根据本实用新型的一个示例性实施例的led驱动电路中的恒流控制芯片的框图。
具体实施方式
11.下面将详细描述本实用新型的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本实用新型的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本实用新型可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本实用新型的示例来提供对本实用新型的更好
的理解。本实用新型决不限于下面所提出的任何具体配置和算法，而是在不脱离本实用新型的精神的前提下覆盖了元素、部件和算法的任何修改、替换和改进。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以便避免对本实用新型造成不必要的模糊。
12.图1示出了根据本实用新型的一个示例性实施例的led驱动电路的电路图。
13.如图1所示，根据本实用新型的实施例的led驱动电路包括交流输入整流电路110、自适应升压控制电路120、以及线性恒流控制电路130。
14.交流输入整流电路110的第一端子111和第二端子112用于连接交流电源ac的两端，交流输入整流电路110的第三端子113连接到自适应升压控制电路120的第一端子121，交流输入整流电路110的第四端子114接地。
15.自适应升压控制电路120的第一端子121连接到交流输入整流电路110的第三端子113，自适应升压控制电路120的第二端子122连接到线性恒流控制电路130的第一端子131，自适应升压控制电路120的第三端子123用于连接led负载的第一端子(例如，led负载的正极端子，例如，串联连接的至少一个led负载的正极端子)，自适应升压控制电路120的第四端子124接地。
16.线性恒流控制电路130的第一端子131连接到自适应升压控制电路120的第二端子122并且用于连接led负载的第二端子(例如，串联连接的至少一个led的负极端子)，线性恒流控制电路130的第二端子132接地。
17.在一个实施例中，交流输入整流电路110可以包括如图1所示的保险丝f1和四个整流二极管d1-d4、以及输入滤波电容c1。
18.在一个实施例中，自适应升压控制电路120的第一端子121经由升压电感(图1中的电感l1)和整流二极管(图1中的二极管d6)连接到自适应升压控制电路120的第三端子123。自适应升压电路120的第一端子121还经由浪涌保护二极管(图1中的二极管d5)连接到自适应升压控制电路120的第三端子123。自适应升压电路120的第三端子123经由输出滤波电容(图1中的电容co)连接到自适应升压电路120的第四端子124。
19.在一个实施例中，自适应升压控制电路120可以包括升压驱动芯片u1。
20.升压驱动芯片u1可以包括芯片供电脚vdd、输出过压保护电压设置脚ovp、内部功率开关管漏极脚drain、电流采样脚cs、升压电压设置脚ref、以及芯片基准地脚gnd。
21.在一个实施例中，升压驱动芯片u1的芯片供电脚vdd经由高压启动电阻(图1中的电阻r1和电阻r2)连接到自适应升压控制电路120的第一端子121并经由芯片供电电容(图1中的电容c2)连接到自适应升压控制电路120的第四端子124。
22.升压驱动芯片u1的芯片基准地脚gnd连接到自适应升压控制电路120的第四端子124。
23.升压驱动芯片u1的输出过压保护电压设置脚ovp经由第一过压保护设置电阻(图1中的电阻r7和电阻r8)连接到自适应升压控制电路120的第三端子123并且经由第二过压保护设置电阻(图1中的电阻r5)和第一滤波电容(图1中的电容c4)连接到自适应升压控制电路120的第四端子124。第二过压保护设置电阻(电阻r5)和第一滤波电容(电容c4)并联连接。
24.升压驱动芯片u1的升压电压设置脚ref经由第一输出升压设置电阻(图1中的电阻r3)连接到自适应升压控制电路120的第二端子122并且经由第二输出升压设置电阻(图1中
的电阻r4)和第二滤波电容(图1中的电容c5)连接到自适应升压控制电路120的第四端子124。第二输出升压设置电阻(电阻r4)和第二滤波电容(电容c5)并联连接。
25.升压驱动芯片u1的内部功率开关管漏极脚drain连接到升压电感(电感l1)和整流二极管(二极管d6)之间的电路节点。
26.升压驱动芯片u1的电流采样脚cs经由电流采样电阻(图1中的电阻rcs)连接到自适应升压控制电路120的第四端子124。
27.串联连接的至少一个led负载可以连接在自适应升压控制电路120第三端子123与线性恒流控制电路130的第一端子131之间。
28.线性恒流控制电路130可以包括恒流控制芯片u2。在一个实施例中，恒流控制芯片u2可以包括芯片供电脚vcc、内部功率开关管漏极脚drain、电流采样脚cs、以及芯片基准地脚gnd。
29.恒流控制芯片u2的内部功率开关管漏极脚drain可以用作线性恒流控制电路130的第一端子131。
30.恒流控制芯片u2的电流采样脚cs经由恒流控制芯片电流采样电阻(图1中的电阻rcc)连接到恒流控制芯片u2的第二端子132。
31.恒流控制芯片u2的芯片供电脚vcc经由恒流控制芯片供电电容(图1中的电容c3)连接到恒流控制芯片u2的第二端子132。
32.恒流控制芯片u2的芯片基准地脚gnd连接到恒流控制芯片u2的第二端子132。
33.图2示出了根据本实用新型的一个示例性实施例的led驱动电路中的升压驱动芯片u1的框图。
34.如图2所示，升压驱动芯片u1可以包括作为第一内部功率开关管的第一开关m1、作为第二内部功率开关管的第二开关m2、电力单元b1、sw检测单元b2、ovp检测单元b3、逻辑控制单元b4、电压检测单元b5、驱动器b6、以及电流检测单元b7。
35.第二开关m2的漏极连接到升压驱动芯片u1的内部功率开关管漏极脚drain。图2中仅示出一个内部功率开关管漏极脚drain作为示例。应该理解，升压驱动芯片u1可以如图1所示具有两个内部功率开关管漏极脚drain，此时，升压驱动芯片u1可包括两个并联连接的第二开关m2。
36.第二开关m2的源极连接到电力单元b1、第一开关m1的漏极、以及sw检测单元b2，第二开关m2的栅极连接到电力单元b1。
37.第一开关m1的栅极连接到驱动器b6，第一开关m1的源极连接升压驱动芯片u1的电流采样脚cs。
38.电流检测单元b7连接到升压驱动芯片u1的电流采样脚cs。电压检测单元b5连接到升压驱动芯片u1的升压电压设置脚ref。ovp检测单元b3连接到升压驱动芯片u1的过压保护电压设置脚ovp。
39.此外，升压驱动芯片u1的芯片供电脚vdd、电力单元b1、sw检测单元b2、ovp检测单元b3、电压检测单元b5、驱动器b6和电流检测单元b7均连接到逻辑控制单元b4。
40.图3示出了根据本实用新型的一个示例性实施例的led驱动电路中的恒流控制芯片u2的框图。
41.如图3所示，恒流控制芯片u2可以包括作为内部功率开关管开关的第三开关m21、
电力单元b21、以及恒流控制单元b22。
42.第三开关m21的漏极连接到恒流控制芯片u2的内部功率开关管漏极脚drain和电力单元b21。第三开关m21的源极连接到恒流控制芯片u2的电流采样脚cs和恒流控制单元b22。第三开关m21的栅极连接到恒流控制单元b22。
43.电力单元b21和恒流控制单元b22连接到恒流控制芯片u2的芯片供电脚vcc。
44.以下参照图1至图3描述根据本实用新型的led驱动电路对串联连接的至少一个led的驱动。
45.交流输入整流电路110可对输入的交流电ac进行整流(例如，全波整流)，以获得正电压。该正电压通过输入滤波电容c1进行滤波，以产生从交流输入整流电路110输入到自适应升压控制电路120的输入电压vin。
46.在供电的初始阶段，输入电压vin可以通过二极管d5对电容co充电，从而实现防浪涌电压保护。同时，输入电压vin还通过电阻r1和电阻r2对电容c2充电。
47.当电容c2正极端的电压值达到升压驱动芯片u1的启动电压值时，电力单元b1可以检测到芯片供电脚vdd处的电压值大于该启动电压值，从而控制升压驱动芯片u1启动，并通过芯片供电脚vdd对升压驱动芯片内的各个单元供电。此时，电力单元b1通过向第二开关的栅极输出栅极信号gate来控制第二开关m2导通。
48.升压驱动芯片u1中的逻辑控制单元b4可以根据其接收的输入信号来控制驱动器b6控制第一开关m1的接通或断开。
49.在第一开关m1接通时，可以形成由升压驱动芯片u1的内部功率开关管漏极脚drain、电流采样脚cs、电阻rcs、输入滤波电容c1、电感l1构成的回路，使得l1储能。在第一开关m1断开时，上述回路断开，电感l1放电，以对电容co充电。电容co的正极电压即为自适应升压控制电路120的输出电压vo(也是至少一个led负载的正极端子处的电压)。
50.因此，升压驱动芯片u1可以通过控制第一开关m1的接通时间，来控制电感l1的充电时间，进而控制电感l1对电容co充电的电量，从而控制自适应升压控制电路120的输出电压vo，使得输出电压vo可以适应led负载的大小(例如，led的个数)。特别是，可以通过使led负载的负极端子处的电压vc保持恒定，来使得输出电压vo适应led负载的大小。
51.在一个实施例中，升压驱动芯片u1的电压检测单元b5可以对电压vc进行检测，并将检测电压与预定阈值电压进行比较。当检测电压小于预定阈值电压时，电压检测单元b5可以使得逻辑控制单元b4控制驱动器b6增大第一开关m1的接通时间，增大电感l1的储能时间，从而增大电感l1对电容co的充电量，进而增大输出电压vo。由此，电压vc可相应增大。
52.当电压检测单元b5检测到电压vc的检测电压大于预定阈值电压时，可以使得逻辑控制单元b4控制驱动器b6减小第一开关m1的接通时间，减小电感l1的储能时间，从而减小电感l1对电容co的充电量，进而减小输出电压vo。由此，电压vc可相应减小。
53.当电压检测单元b5检测到电压vc的检测电压等于预定阈值电压时，可以使得逻辑控制单元b4控制驱动器b6维持第一开关m1的接通时间，从而维持输出电压vo和电压vc。即，此时输出电压vo可以是适应于当前连接的至少一个led负载的稳定(恒定)输出电压vo。
54.这里，如图1所示，由于电压检测单元b5检测到的检测电压是电压vc的经电阻r3和r4分压后的分压，因此，该预定阈值电压可以根据电阻r3和r4的阻值的不同而不同。
55.以上操作可以在每个电压控制周期内重复，以最终使得自适应升压控制电路120
输出与当前连接的led负载的大小对应的恒定输出电压vo。
56.此外，为了提高输出电压vo的稳定性，在一个实施例中，可以通过sw检测单元b2检测第二开关m2源极处的电压sw，以使得逻辑控制单元b4可以控制驱动b6在每个电压控制周期内的适当时间点接通或断开第一开关m1。
57.此外，为了保障自适应升压控制电路120供电的安全性，升压驱动芯片u1的ovp检测单元b3可以检测自适应升压控制电路120的输出电压vo，并将检测到的电压值与电压保护阈值进行比较。当该电压值大于电压保护阈值时，ovp检测单元b3可以使得逻辑控制单元b4或电力单元b1关闭升压驱动芯片u1，从而保障电路的安全性。
58.这里，如图1所示，由于ovp检测单元b3检测到的电压值是电压vo的经电阻r5、r7和r8分压后的分压，因此，该电压保护阈值可以根据电阻r5、r7和r8的阻值的不同而不同。
59.此外，为了保障在电感l1储能过程中的电路安全性，在一个实施例中，在第一开关m1接通从而形成上述回路的状态下，可以通过电流检测单元b7检测该回路的电流，进而获得该回路的功率，并将该功率与功率保护阈值进行比较。当该功率大于功率保护阈值时，电流检测单元b7可以使得逻辑控制单元b4或电力单元b1关闭升压驱动芯片u1，从而保障电路的安全性。此外，应该理解，当交流电ac断开时，升压驱动芯片u1也将被关闭。
60.通过如上控制自适应升压控制电路120的输出电压vo可以使得输出电压vo适应led负载的大小，从而实现电路的高功率因数，实现无工频纹波的输出，保障电路损耗温升和效率恒定以及电路的安全性。
61.以下介绍线性恒流控制电路130。在自适应升压控制电路120供电的初始阶段，输出电压vo逐渐增大，进而电压vc逐渐增大。电压vc经由恒流控制芯片u2的内部功率开关管漏极脚drain、电力单元b21和芯片供电脚vcc对电容c3充电。
62.当电容c3正极端的电压值达到恒流控制芯片u2的启动电压值时(此时，输出电压vo已大于至少一个led负载的最小供电电压)，电力单元b21可以检测到芯片供电脚vcc处的电压值大于该启动电压值，从而控制恒流控制芯片u2启动，恒流控制芯片u2内的各个单元被供电。此时，恒流控制单元b22控制第三开关m21导通。在这种情况下，恒流控制单元b22可以(在输出电压vo达到稳定电压值之后)通过设置电阻rcc的电阻值来设置流过至少一个led负载的电流值。
63.应该理解，当输出电压vo由于各种原因而降低到至少一个led负载的最小供电电压以下时，芯片供电脚vcc处的电压值将降低到恒流控制芯片u2的启动电压值以下，此时，恒流控制芯片u2将被关闭。
64.通过重复以上过程，可以在根据本实用新型的led驱动电路为不同大小的led负载供电时，能够自适应地调节输入到led负载的电压vo，从而以适于当前led负载的恒定电压vo为led负载供电，实现了电路的高功率因数，实现了无工频纹波的输出，并保障了电路损耗温升和效率恒定以及电路的安全性。
65.根据本实用新型的示例性实施例的led驱动电路，能够根据led负载的大小来自适应地调节输出电压的大小，使得在led驱动电路连接不同的led负载时能够实现恒定的电路损耗温升和效率，从而提高了电路的工作性能。
66.本实用新型可以以其他的具体形式实现，而不脱离其精神和本质特征。例如，特定实施例中所描述的算法可以被修改，而系统体系结构并不脱离本实用新型的基本精神。因
此，当前的实施例在所有方面都被看作是示例性的而非限定性的，本实用新型的范围由所附权利要求而非上述描述定义，并且，落入权利要求的含义和等同物的范围内的全部改变从而都被包括在本实用新型的范围之中。