專利名稱：一種驅(qū)動白光led的電流檢測ic的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及LED驅(qū)動電路的電流檢測技術，具體為一種驅(qū)動白光LED的電流檢測 IC0該電流檢測IC可以防止流經(jīng)LED的電流過大，從而大大減小LED光衰，并提高整個LED 燈具的壽命。
技術背景
LED是符合環(huán)保理念的高效綠色光源，因此被業(yè)界看作是未來替代傳統(tǒng)照明的潛力商品。眾所周知，LED的發(fā)光強度由流過LED的電流大小確定，如果假設將N顆(N ^ 2) LED串聯(lián)，當流過該串聯(lián)支路的電流等于LED的額定電流時，這時整個串聯(lián)支路的電壓為廠(「Fi為第i顆LED在j-l其額定電流下的正向電壓)，Vn通常為3. Γ3. 3V。因此N顆LED串聯(lián)以后的端電壓— 定各不相同，當M條LED的串聯(lián)支路并聯(lián)時，最小的那條支路電流最大，Knled最大的那個支路電流最小，當這兩條支路電壓差異較大時(這種情況在實際生產(chǎn)時難以避免)，因LED 電流與其兩端的電壓成指數(shù)關系，這兩個支路的電流將極度不均衡，最大電流支路的LED 發(fā)熱嚴重，LED正向電壓的負溫度特性又會使該支路的^ed進一步減小，這會加重該支路的電流進一步增加，因此這一支路的LED光衰將會明顯加重，從而影響整個燈具(珠)壽命。為了避免發(fā)生這種現(xiàn)象，就要控制每條并聯(lián)支路的電流不超過LED的額定電流，因此需要配置檢測電流的IC。
在目前市場上，通常采用型號為TL431的電壓基準IC來檢測LED電流，其電路原理結(jié)構圖和符號分別如圖1 (A)、(B)所示，其應用電路原理圖如圖2所示。參見圖2，這種電路中，Rl取樣的是LED燈組的總電流(M為并聯(lián)支路數(shù))，R3取樣的是輸出電壓，Rl 與R3兩端的電壓之和與TL431輸出的基準電壓Feef (約為2. 5V)進行比較，當這個電壓超過Feef時，光耦Ul導通，其發(fā)出的信號反饋到變壓器次級控制電路，使其減小輸入功率從而達到恒流的目的。這里將電阻Rl和電阻R3電壓疊加的目的是減小取樣電阻Rl的功耗以提高電源效率。由于當整個燈組開路時輸出電壓上升，R3兩端電壓上升，Ul導通，因此這種結(jié)構的優(yōu)點是R3可以起到對整個LED燈組開路時的保護作用，但是，這種電路結(jié)構卻有明顯的缺陷1、當所有LED都正常發(fā)光時，因采樣檢測的是LED燈組的總電流JZZled，故整個燈組的電流是恒定的，但如前面所述，每條支路的電流是不均衡的，如電流差異較大，電流最大的支路的LED光衰將非常嚴重。
2、即使正常時各支路的電流差異較小，若某一支路的一顆或多顆LED發(fā)生短路失效(白光LED最常見的失效)時，整個并聯(lián)燈組的電壓將會下降，從而導致R3上的電壓下降， 這將導致整個LED燈組的總電流明顯上升，上升的電流會加劇這條支路LED的失效，并使得燈具壽命大大縮短。
3、若某一支路LED發(fā)生開路失效，由于整個燈組的電流保持恒定，本應流過開路支路的電流會分攤到正常工作的支路，這樣剩下所有支路的LED電流都會超過其額定電流，造成燈珠光衰明顯加重，也將縮短燈珠壽命
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術存在的上述不足，本發(fā)明的主要目的在于提供一種能夠保障并聯(lián) LED燈組中各條支路都工作在額定電流下，并且還能對整個燈組形成保護的驅(qū)動白光LED 的電流檢測IC。
本發(fā)明的技術方案如下一種驅(qū)動白光LED的電流檢測IC，其特征在于，包括一個電壓基準產(chǎn)生單元、三個恒定增益放大器、四個比較器、一個與非門、一個MOS開關管以及一個電平平移電路；所述的三個恒定增益放大器的同相輸入端分別與對應的LED支路串聯(lián)，三個恒定增益放大器的反相輸入端串聯(lián)后與MOS開關管的源極連接并接地，三個恒定增益放大器的輸出端各自與一個比較器的反相輸入端連接，所述的三個比較器的同相輸入端串聯(lián)后與第四個比較器的同相輸入端連接再連接到電壓基準產(chǎn)生單元的輸出端，所述的四個比較器的輸出端均連接到與非門的輸入，與非門的輸出連接MOS開關管的柵極，MOS開關管的漏極與電平平移電路的輸入連接，電平平移電路的輸出作為IC芯片的VDD端，所述第四個比較器的反相輸入端作為IC芯片的VF端。
工作原理本發(fā)明IC芯片通過內(nèi)部的三個增益放大器分別采集各自支路的電壓信號，并輸入到對應的高精度比較器，所述的高精度比較器以電壓基準產(chǎn)生單元輸入的電壓信號為基準，將放大器輸入的電壓與之進行比較后，將結(jié)果輸入給與非門，與非門將各個比較器的值進行計算，當采集到某最大電流支路的電流超過設定值時，比較器輸出低電位， 與非門Gl輸出為高電位，MOS開關Ml導通，IC外與Ml串聯(lián)的光耦Ul (如圖4所示)導通， Ul將此信號傳遞到初級(初級示意中未畫出)的控制回路，根據(jù)所選主控芯片的工作模式來減小輸入功率(對于PWM類主控芯片是通過減小開關的導通時間來減小輸入功率， 對于固定周期和固定導通時間的主控芯片是通過跳過一個或多個工作周期來減小輸入功率)。
本發(fā)明中，所使用的電壓基準產(chǎn)生單元、恒定增益放大器、比較器、與非門、MOS開關管以及電平平移電路均為本領域中常用的電子元件，本發(fā)明通過設計不同的電路連接結(jié)構，使其形成專門用于LED燈組驅(qū)動的電流檢測IC，該IC對每個LED的支路電流均進行采樣，然后以最大支路電流的采樣信號反饋給次級電路來控制輸入功率的大小。同時該IC還提供一個高精度的電壓基準，這為LED燈組增加了一個開路過壓的保護功能。
相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明具有以下有益效果1、當所有LED均正常發(fā)光時，采用本發(fā)明的LED電流檢測IC所設計的白光LED燈組驅(qū)動電源，不會發(fā)生因KFi存在差異所導致的最小支路LED額定電流超標的情況，因而能大大提高燈具的壽命。
2、采用本發(fā)明的LED電流檢測IC所設計的白光LED燈組驅(qū)動電源，在某一支路的 LED發(fā)生短路失效的情況下，仍然能夠保證余下正常發(fā)光LED的額定電流不會超標，因而能避免造成燈具的損壞加劇。
3、采用本發(fā)明的LED電流檢測IC所設計的白光LED燈組驅(qū)動電源，在某一 LED支路開路的情況下，可以保證支路其余正常發(fā)光LED的額定電流不會超標，因而能大大提高剩余燈珠的壽命，減小維修成本。
4、利用本發(fā)明的LED電流檢測IC所設計的白光LED燈組驅(qū)動電源，其電流檢測電阻上的功率消耗很小，從而有利于提高電源的輸出效率。


圖1中，(A)為現(xiàn)有TL431電路的原理結(jié)構圖，(B)為TL431電路的電路符號； 圖2為現(xiàn)有的基于TL431芯片的白光LED電流驅(qū)動檢測電路原理圖；圖3為本發(fā)明驅(qū)動白光LED的電流檢測IC電路原理圖； 圖4為基于本發(fā)明電流檢測IC的應用電路原理圖； 圖5為基于本發(fā)明電流檢測IC的另一種應用電路原理圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步說明。
如圖3和圖4所示，圖4中，電阻R1、R2、R3分別檢測三個并聯(lián)支路的LED電流，然后經(jīng)CS1、CS2、CS3輸入給對應的恒定增益放大器compl、comp2、comp3,由恒定增益放大器放大后與電壓基準產(chǎn)生單元輸入的高精度電壓基準fW( 1. 2V)進行比較，當任一支路的 Kef電流大于7— = ^^=1，2，3)(為恒定增益放大器的增益)時，與其對應的比較器輸出“0”A電平，此時MOS開關管Ml導通，光耦Ul導通，其反饋的信號傳至初級控制回路以減少輸入功率(初級示意中未畫出)的控制回路，根據(jù)所選主控芯片的工作模式來減小輸入功率 (對于PWM類主控芯片是通過減小開關的導通時間來減小輸入功率，對于固定周期和固定導通時間的主控芯片是通過跳過一個或多個工作周期來減小輸入功率)，從而達到恒定最大支路電流的目的。這種恒定最大支路電流的檢測控制方式的最大一個好處還在于，當某個支路的LED發(fā)生短路失效或開路失效時，均不會導致剩余正常發(fā)光LED過流而導致壽命縮短，這樣可以大大增加燈具的壽命或減小維修成本。
圖4中，如果所有燈組發(fā)生開路故障時，電阻R5上的電壓將上升，比較器comp4輸出“0”電平，此時MOS開關管Ml導通，光耦Ul導通，其反饋的信號傳至初級控制回路以減少輸入功率，從而也能達到保護驅(qū)動電源的目的。
因采樣電阻(R1、R2、R3)上的壓降經(jīng)過了恒定增益的放大，所以采樣電阻上的壓降可以做得較小(<100mV)，這樣可以大大減小采樣電阻上的功率損耗，從而提高整個驅(qū)動電源的效率。同時，由于在MOS開關管Ml上疊加了一個電平平移電路，這樣就能保證在MOS 開關管Ml導通時IC芯片的VDD能夠維持在一個合適的電壓，從而保證IC能正常工作。
當并聯(lián)支路較多時，可采用如圖5所示的連接方式來實現(xiàn)多個并聯(lián)支路的并聯(lián)， 其區(qū)別在于沒有輸入的管腳接地。
最后需要說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制技術方案，盡管申請人參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，那些對本發(fā)明的技術方案進行的修改或者等同替換，而不脫離本技術方案的宗旨和范圍，均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。
權利要求
1. 一種驅(qū)動白光LED的電流檢測IC，其特征在于，包括一個電壓基準產(chǎn)生單元、三個恒定增益放大器、四個比較器、一個與非門、一個MOS開關管以及一個電平平移電路；所述的三個恒定增益放大器的同相輸入端分別與對應的LED支路串聯(lián)，三個恒定增益放大器的反相輸入端串聯(lián)后與MOS開關管的源極連接并接地，三個恒定增益放大器的輸出端各自與一個比較器的反相輸入端連接，所述的三個比較器的同相輸入端串聯(lián)后與第四個比較器的同相輸入端連接再連接到電壓基準產(chǎn)生單元的輸出端，所述的四個比較器的輸出端均連接到與非門的輸入，與非門的輸出連接MOS開關管的柵極，MOS開關管的漏極與電平平移電路的輸入連接，電平平移電路的輸出作為IC芯片的VDD端，所述第四個比較器的反相輸入端作為IC芯片的VF端。
全文摘要
本發(fā)明介紹一種能夠保障LED支路電流穩(wěn)定的IC，具體為一種驅(qū)動白光LED的電流檢測IC，它包括一個電壓基準產(chǎn)生單元、三個恒定增益放大器、四個比較器、一個與非門、一個MOS開關管以及一個電平平移電路；三個放大器的同相輸入分別與LED支路串聯(lián)，其反相輸入串聯(lián)后與MOS開關管的源極連接并接地，三個放大器的輸出各自與比較器的反相輸入連接，其同相輸入串聯(lián)后與第四個比較器的同相輸入連接再連接到電壓基準產(chǎn)生單元的輸出，四個比較器的輸出均連接到與非門，與非門連接MOS開關管的柵極，MOS開關管的漏極與電平平移電路連接，電平平移電路的輸出作為IC芯片的VDD端，第四個比較器的反相輸入端作為IC芯片的VF端。
文檔編號G01R19/00GK102510636SQ20111036134
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月15日 優(yōu)先權日2011年11月15日
發(fā)明者吳貴能, 李秋俊, 楊安智 申請人:韋挽瀾