TWM601497U - Ｌｅｄ驅動電路及用於該驅動電路的控制晶片 - Google Patents

Abstract

本創作提供了LED(發光二極體，Light Emitting Diode)驅動電路及用於該驅動電路的控制晶片。該控制晶片包括：高壓供電模組、退磁檢測模組、恒流控制模組、驅動模組、以及內部功率MOS。高壓供電模組的輸入端連接到控制晶片的內部功率MOS汲極引腳並且高壓供電模組的輸出端連接到控制晶片的供電引腳；退磁檢測模組的輸入端連接到控制晶片的回饋引腳，退磁檢測模組的輸出端連接到恒流控制模組的第一輸入端；恒流控制模組的第二輸入端連接到控制晶片的LED電流設定引腳，並且恒流控制模組的輸出端連接到驅動模組的輸入端；驅動模組的輸出端連接到內部功率MOS的閘極；內部功率MOS的汲極連接到內部功率MOS汲極引腳，並且內部功率MOS的源極連接到LED電流設定引腳。

Description

LED驅動電路及用於該驅動電路的控制晶片

本創作總體涉及發光二極體(LED，Light Emitting Diode)驅動電路領域，更具體地涉及LED驅動電路及用於該LED驅動電路的控制晶片。

隨著LED驅動技術的發展，在保證性能的前提下，追求更低成本和更高集成度已成為業界的共識。

例如，圖1示出了傳統的LED驅動方案100的示例。該傳統的LED驅動方案包括交流(AC，alternating current)輸入整流電路部分110、控制電路部分120、以及LED負載130。如圖所示，在控制電路部分120中，為了給控制晶片U供電需要啟動電阻R4、繞組L1B和二極體D6等週邊電路器件，而且為了實現高功率因數需要外置的環路補償電容C4。對於傳統的LED驅動方案，這些週邊電路器件，使得LED驅動電路的整體體積較大，不利於系統集成。此外，這些週邊電路器件提高了系統成本。

鑒於以上所述的一個或多個問題，本創作提供了新穎的LED驅動電路及用於該LED驅動電路的控制晶片。

根據本創作的一方面，提供了一種用於LED驅動電路的控制晶片。該控制晶片包括：高壓供電模組、退磁檢測模組、恒流控制模組、驅動模組、以及內部功率MOS。高壓供電模組的輸入端連接到控制晶片的內部功率MOS汲極引腳(DRAIN)並且高壓供電模組的輸出端連接到控制晶片的供電引腳(VDD)。退磁檢測模組的輸入端連接到控制晶片的回饋 引腳(FB)，退磁檢測模組的輸出端連接到恒流控制模組的第一輸入端。恒流控制模組的第二輸入端連接到控制晶片的LED電流設定引腳(CS)，並且恒流控制模組的輸出端連接到驅動模組的輸入端。驅動模組的輸出端連接到內部功率MOS的閘極。內部功率MOS的汲極連接到內部功率MOS汲極引腳(DRAIN)，並且內部功率MOS的源極連接到LED電流設定引腳(CS)。

根據本創作的另一方面提供了包括上述控制晶片的LED驅動電路。

100:傳統的LED驅動方案

110:整流電路部分

120:控制電路部分

130:LED負載

200:LED驅動電路

310:高壓供電模組

320:退磁檢測模組

330:恒流控制模組

340:驅動模組

350:內部功率場效應電晶體(MOS)

360:開路保護模組

370:欠壓鎖定(UVLO)模組

410,420,430,440:波形

AC:交流電

C2:晶片供電電容

C3:輸出濾波電容

C4:環路補償電容

CS:LED電流設定引腳

D5:續流二極體

D6:二極體

DRAIN:汲極引腳

FB:回饋引腳

GND:基準地引腳

L1:功率電感

L1B:繞組

R1:第一電阻

R2:第二電阻

R3:第三電阻

R4:電阻

U,U1:控制晶片

VDD:供電引腳

V_IN:輸入電源

從下面結合圖式對本創作的具體實施方式的描述中可以更好地理解本創作，在圖式中相似的附圖標記一般在不同的視圖中始終指代相同的部件，其中：

圖1示出了傳統的LED驅動方案的示例。

圖2示出了根據本創作的實施例的LED驅動電路的示意圖。

圖3示出了根據本創作的實施例的用於LED驅動電路的控制晶片的示意框圖。

圖4示出了根據本創作的實施例的LED驅動電路工作時的示例信號時序圖。

下面將詳細描述本創作的各個方面的特徵和示例性實施例。在下面的詳細描述中，提出了許多具體細節，以便提供對本創作的全面理解。但是，對於本領域技術人員來說很明顯的是，本創作可以在不需要這些具體細節中的一些細節的情況下實施。下面對實施例的描述僅僅是為了通過示出本創作的示例來提供對本創作的更好的理解。本創作絕不限於下面所提出的任何具體結構、元件和配置，而是在不脫離本創作的精神的前提下覆蓋了結構、元件和配置的任何修改、替換和改進。在圖式和下面的描述中，沒 有示出公知的結構和技術，以便避免對本創作造成不必要的模糊。

圖2示出了根據本創作的實施例的LED驅動電路200的示意圖。LED驅動電路200例如可以包括控制晶片U1、晶片供電電容C2、續流二極體D5，功率電感L1、以及輸出濾波電容C3等等。

具體地，如圖2所示，控制晶片U1例如可以包括如下引腳：

DRAIN引腳──對應於控制晶片U1的內部功率MOS的汲極；

GND引腳──是控制晶片U1的基準地引腳；

VDD引腳──是控制晶片U1的晶片供電引腳；

FB引腳──回饋引腳，用於為退磁檢測及開路保護提供回饋信號；

CS引腳──LED電流設定引腳，用於為LED負載設定電流。

當使用LED驅動電路200來驅動LED負載時，控制晶片U1的DRAIN引腳可以連接到輸入電源(V_IN)，例如，圖1所示的AC輸入整流電路部分110，在此對輸入電源的具體形式不做限定。LED負載例如可以是用於照明的LED燈，也可以是其他形式的LED，在此不做具體限定。

控制晶片U1的VDD引腳可以連接到晶片供電電容C2，並且晶片供電電容C2的另一端連接到晶片地。

該LED驅動電路200被示出為Buck電路(也稱為“降壓斬波電路”)。如圖所示，該LED驅動電路200可以包括功率電感L1、輸出濾波電容C3、第一電阻R1、以及續流二極體D5。功率電感L1的一端連接到第一電阻R1的一端，並且功率電感L1的另一端連接到輸出濾波電容C3的一端，並且該功率電感L1的一端和該第一電阻R1的一端共同連接到晶片地。第一電阻R1的另一端連接到控制晶片U1的CS引腳。輸出濾波電容C3的另一端連接到續流二極體D5的正極，並且該另一端和續流二極體D5的正極共同接地。續流二極體D5的負極連接到控制晶片U1的CS引腳 和第一電阻R1之間。

功率電感L1和輸出濾波電容C3之間設置有用於連接LED負載的正極的第一端子，並且輸出濾波電容C3和續流二極體D5的正極之間設置有用於連接LED負載的負極的第二端子，其中該第二端子接地。

當使用LED驅動電路200來驅動LED負載時，例如，圖1所示的LED負載130，LED負載的正極連接到第一端子，並且LED負載的負極連接到第二端子。

LED驅動電路200還包括第二電阻R2和第三電阻R3。第二電阻R2的一端連接到控制晶片U1的FB引腳，且其另一端連接到晶片地。第三電阻R3的一端連接到控制晶片U1的FB引腳，且其另一端連接在功率電感L1和輸出濾波電容C3之間，例如，連接到第一端子。

下面將結合圖3和圖4來進一步描述LED驅動電路200的工作場景。

圖3示出了LED驅動電路200的控制晶片U1的示意框圖。如圖所示，控制晶片U1可以包括高壓供電模組310、退磁檢測模組320、恒流控制模組330、驅動模組340、以及內部功率場效應電晶體(MOS)350等。上述各種模組僅僅是示例，並且根據實際需要，在適當的情況下，控制晶片U1還可以包括其他功能模組，在此不做具體限定。

高壓供電模組310用於為控制晶片U1提供所需工作電流，其輸入端連接到控制晶片U1的DRAIN引腳，並且其輸出端連接到控制晶片U1的VDD引腳。

退磁檢測模組320的輸入端連接到控制晶片U1的FB引腳，其輸出端連接到恒流控制模組330的第一輸入端。恒流控制模組330的第二輸入端連接到控制晶片U1的CS引腳，並且其輸出端連接到驅動模組340的輸入端。驅動模組340的輸出端連接到內部功率MOS 350的閘極。內部功率MOS 350的汲極連接到控制晶片U1的DRAIN引腳，並且其源極連接到控制晶片U1的CS引腳。

可選的，控制晶片U1還可以包括連接到FB引腳的開路保護模組360(在圖3中以虛線框示出)。

可選的，控制晶片U1還可以包括連接到高壓供電模組310的輸出端的欠壓鎖定(UVLO，under-voltage lockout)模組370(在圖3中以虛線框示出)。

如圖3所示，由於在控制晶片U1內部，在DRAIN引腳和VDD引腳之間增加了高壓供電模組310，可以提供控制晶片U1所需的工作電流，從而省略了如圖1所示的傳統LED驅動方案中的啟動電阻、繞組等週邊電路輔助器件。在控制晶片U1的恒流控制模組330中內置了環路補償電容，從而可以省略傳統LED驅動方案中所需的控制晶片週邊的環路補償電容。通過使用這種新穎的控制晶片，使得LED驅動電路的整體體積得以減小，提高了系統集成度，降低了系統成本。

下面結合圖4來描述LED驅動電路200的基本工作原理。圖4示出了LED驅動電路200工作時所涉及的主要信號的時序圖，其中波形410指示輸入電壓信號V_IN，波形420指示控制晶片U1的VDD引腳處的晶片供電電壓，波形430指示控制晶片U1的驅動模組340的輸出信號Driver，並且波形440指示控制晶片U1的CS引腳處的輸出電流I_OUT。在波形420中，當晶片供電電壓低於虛線UVLO時，控制晶片U1不工作，處於保護狀態。

當輸入電源通電後，高壓供電模組310開始給晶片供電電容C2充電，當VDD引腳上的電壓達到控制晶片U1的開啟電壓後，控制晶片U1開始工作。高壓供電模組310持續為控制晶片U1提供工作所需的電流。控制晶片U1根據CS引腳的採樣電壓，通過恒流控制模組330內部的補償電路控制內部功率MOS 350的通斷，以實現恒流輸出和高功率因數。

通過在LED驅動電路中使用本創作所提供的控制晶片，省略了傳統LED驅動方案中的啟動電阻、繞組等週邊電路輔助器件，而且將環路補償電容集成在控制晶片內部，使得LED驅動電路的整體體積得以減 小，提高了系統集成度，降低了系統成本。

本創作可以以其他的具體形式實現，而不脫離其精神和本質特徵。當前的實施例在所有方面都被看作是示例性的而非限定性的，本創作的範圍由所附申請專利範圍而非上述描述定義，並且，落入申請專利範圍的含義和等同物的範圍內的全部改變從而都被包括在本創作的範圍之中。

200:LED驅動電路

C2:晶片供電電容

C3:輸出濾波電容

CS:LED電流設定引腳

D5:續流二極體

DRAIN:汲極引腳

FB:回饋引腳

GND:基準地引腳

L1:功率電感

R1:第一電阻

R2:第二電阻

R3:第三電阻

U1:控制晶片

VDD:供電引腳

V_IN:輸入電源

Claims (10)

1. 一種用於LED驅動電路的控制晶片，包括：

   高壓供電模組、退磁檢測模組、恒流控制模組、驅動模組、以及內部功率MOS；

   所述高壓供電模組的輸入端連接到所述控制晶片的內部功率MOS汲極引腳(DRAIN)，並且所述高壓供電模組的輸出端連接到所述控制晶片的供電引腳(VDD)；

   所述退磁檢測模組的輸入端連接到所述控制晶片的回饋引腳(FB)，所述退磁檢測模組的輸出端連接到所述恒流控制模組的第一輸入端；

   所述恒流控制模組的第二輸入端連接到所述控制晶片的LED電流設定引腳(CS)，並且所述恒流控制模組的輸出端連接到所述驅動模組的輸入端；

   所述驅動模組的輸出端連接到所述內部功率MOS的閘極；

   所述內部功率MOS的汲極連接到所述內部功率MOS汲極引腳(DRAIN)，並且所述內部功率MOS的源極連接到所述LED電流設定引腳(CS)。
2. 如請求項1所述的控制晶片，還包括：連接到所述回饋引腳(FB)的開路保護模組。
3. 如請求項1所述的控制晶片，還包括：連接到所述高壓供電模組的輸出端的欠壓鎖定模組。
4. 如請求項1所述的控制晶片，還包括：用於將所述控制晶片連接到晶片地的基準地引腳(GND)。
5. 一種LED驅動電路，包括：

   如請求項1-4中任一項所述的控制晶片。
6. 如請求項5所述的LED驅動電路，其中，所述控制晶片的所述內部功率MOS汲極引腳(DRAIN)被配置為連接到輸入電源。
7. 如請求項6所述的LED驅動電路，其中，所述控制電路包括晶片供 電電容，所述晶片供電電容的一端連接到所述控制晶片的所述供電引腳(VDD)並且所述晶片供電電容的另一端連接到所述晶片地。
8. 如請求項7所述的LED驅動電路，其中，當所述輸入電源通電後，所述高壓供電模組開始給所述晶片供電電容充電，當所述控制晶片的所述供電引腳(VDD)上的電壓達到所述控制晶片的開啟電壓後，所述控制晶片開始工作，所述高壓供電電路持續為所述控制晶片提供所需工作電流。
9. 如請求項5-8中任一項所述的LED驅動電路，其中，所述控制電路是Buck電路，所述控制電路還包括功率電感、輸出濾波電容、第一電阻、以及續流二極體；

   其中，所述功率電感的一端連接到所述第一電阻的一端並且所述功率電感的另一端連接到所述輸出濾波電容的一端，並且所述功率電感的所述一端和所述第一電阻的所述一端共同連接到所述晶片地；

   所述第一電阻的另一端連接到所述控制晶片的所述LED電流設定引腳(CS)；

   所述輸出濾波電容的另一端連接到所述續流二極體的正極，並且所述輸出濾波電容的另一端和所述續流二極體的正極共同接地；

   所述續流二極體的負極連接到所述LED電流設定引腳(CS)和所述第一電阻之間；並且

   其中，所述功率電感和輸出濾波電容之間設置有用於連接LED負載的正極的第一端子，並且所述輸出濾波電容和所述續流二極體的正極之間設置有用於連接所述LED負載的負極的第二端子，其中所述第二端子接地。
10. 如請求項9所述的LED驅動電路，其中，所述控制電路包括還第二電阻和第三電阻：

    所述第二電阻的一端連接到所述控制晶片的所述回饋引腳(FB)並且所述第二電阻的另一端連接到晶片地；並且

    所述第三電阻的一端連接到所述回饋引腳(FB)並且所述第三電阻的另一端連接到所述第一端子。

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