CN102098849B - 一种led驱动芯片 - Google Patents

Abstract

一种LED驱动芯片，其电路结构包含电压分配模块，缓冲-电压比较模块，电压输入模块为一位于输入端增强型金属-氧化层-半导体场效应晶体管MOSFET，其源极经电压分配模块连接于地电位，缓冲-电压比较模块与电压分配模块内部相应节点连接，输出端连接位于输出端的场效应晶体管MOSFET，由输出端的场效应晶体管MOSFET驱动外部的LED照明设备。本发明采用芯片驱动LED照明设备，极大的减小了传统LED驱动电路的体积，同时大大提升了LED照明装置的功率因数，降低了成本。

Description

一种LED驱动芯片

技术领域

本发明涉及LED照明设备的驱动部件，尤其是可调LED照明设备的驱动芯片部件。

背景技术

随着当今电子技术和电子产业的发展，LED照明设备已经被广泛的应用于人们的生活和生产中，同时LED照明设备因其低能耗、环保，控制方便等优点，具有极好的市场前景。但目前，在照明领域内，LED在技术上仍存在一些不尽如人意的弊端，在传统的LED相关驱动电路方面，仍存在以下不足：

(1)传统的LED驱动电路体积仍不够小巧，其内部通常有20多件无源元件，插件与装配相对繁琐，且这些内部电子元件的使用寿命限制了LED照明装置的整体使用寿命，例如传统LED驱动电路中的电解电容的寿命在高温105℃情况下，均在5000小时以下，因此LED照明设备常随着电解电容的失效而无法使用。

(2)传统的LED驱动电路功率因数PF通常小于85％，仍有待进一步提高。

发明内容

本发明的目的是针对上述传统的LED驱动电路的缺陷，提供一种新型的LED驱动芯片作为LED驱动装置取代传统的LED驱动电路，所述驱动芯片体积小巧，使用稳定，大大提升了LED照明装置的性能，同时降低了成本。

为达上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种LED驱动芯片，内部电路结构包括电压分配模块，缓冲-电压比较模块，电压输入模块和半导体场效应晶体管MOSFET，其中：

MOSFET Q1的源极与地电位相连，栅极连接于第1个缓冲-电压比较模块的一个输入端、同时连接于电压输入模块的输出端，第1个缓冲-电压比较模块的另一个输入端分别连接至串联电阻R1和R2之间的连接点处，第1个缓冲-电压比较模块输出端与MOSFET Q2的栅极相连，MOSFET Q1的漏极作为驱动装置的输出端连接至外部LED的串联线路上；

MOSFET Qn的源极通过电阻或能够等效为电阻的元件组与地电位相连，其中n＞1，栅极连接于第n个缓冲-电压比较模块的一个输入端、同时连接于第n-1个缓冲-电压比较模块的输出端，第n个缓冲-电压比较模块的另一个输入端连接至串联电阻R2n-1和R2n之间的连接点处，MOSFET Qn的漏极作为驱动装置的输出端连接至外部LED的串联线路上；

所述外部LED的串联线路的起始端连接于电压输入模块的输出端上；

上述分别由R1和R2，R2n-1和R2n组成的n条支路，并联组成电压分配模块，所述电压输入模块的输出端通过电压分配模块连接于地电位。

本发明还可采用以下技术方案进一步实现：

所述电压输入模块为一增强型金属-氧化层-半导体场效应晶体管MOSFET Q0，其栅极与外部电压输入端连接，漏极经一电阻Rx或能够等效为电阻Rx的元件组连接于地电位，源极经电压分配模块连接于地电位，且源极与MOSFET Q1的栅极相连；

所述MOSFET Q1-Qn均为V型槽场效应晶体管VMOS，以利用VMOS耐压高，输出电流大等优点。

所述LED驱动芯片的电路结构还包括功率因数校正部分，所述功率因数校正部分为一个三极管，其集电极通过一正向连接的二极管与基极连接，发射极通过一反向连接的二极管与地电位连接；外部电压输入端串联接入一电感后联结至所述三极管的集电极上。

通过上述的技术方案，使本发明所述LED驱动芯片装置可完全替代现有的传统LED驱动装置电路，无需外接器件，大大缩小了LED驱动电路模块的体积，同时大大提升了LED照明装置的功率因数，降低了成本。

附图说明

图1为本发明所述LED驱动芯片装置的内部电路图。

其中：Q0-Q6、金属-氧化层-半导体场效应晶体管MOSFET；

Qi、三极管

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明。

参见附图1所示，本发明的工作原理如下：

本发明的电压输入模块为一增强型金属-氧化层-半导体场效应晶体管MOSFET Q0，外部电压输入端VIN与Q0的栅极连接，Q0的漏极经一电阻Rx连接于地电位，Q0的源极经电压分配模块连接于地电位。本实施例中驱动的LED照明装置为6个LED灯段，每段LED由两个LED灯组成，其中每个LED灯均由6个LED发光二极管串联而成。每个LED的压降为3V，因此每个LED灯段全亮时两端电压为3×12＝36V。

当线路电压从VIN端输入时，与VIN端口相连的Q0的栅极电压处于高电位，Q0开始导通，Q0的源极之输出电压即VDD随之上升；则晶体管MOSFET Q1的栅极电压上升，Q1就开始导通，LED1、LED2开始点亮发光；同时第1个缓冲-电压比较模块的输入端1A为高电位；若电压输入端VIN的电压较低，第1个缓冲-电压比较模块的输入端1B为低电位，第1个缓冲-电压比较模块输出低电位，Q2的栅极处于地电位，Q2处于截止状态。以此类推，Q3-Q6也处于截止状态。

随着VIN端输入电压增加，Q1开始进入饱和状态且电阻R1分担的电压增加，1B端点电压逐渐升高达到施密特触发器的正向阈值电压，施密特触发器被触发，第2个缓冲-电压比较模块输出高电位，此时Q2导通，当输入电压超过36V时LED3、LED4开始点亮发光。此时预先设定的R3和R4的电阻值的比值，仍可使端点2B处的电压低于第2个缓冲-电压比较模块内的施密特触发器的正向阈值电压，Q3-Q6仍处于截止状态。

随着VIN端输入电压的继续增加，Q2开始进入饱和状态且电阻R3分担的电压增加至第2个缓冲-电压比较模块内施密特触发器的正向阈值电压，施密特触发器被触发，Q3导通，当输入电压超过72V时LED5、LED6开始点亮发光，Q4-Q6截止。

以此类推，随着输入电压逐渐升高，当输入电压值超过180V时，Q6导通，LED11和LED12点亮；当输入电压值超过216V时，此时Q6进入饱和状态，整个LED照明装置达到最亮。

由以上的驱动方式可知，本专利表述的芯片，只要改变线路电压就能实现调光。因此，可以非常方便地使用普通的可控硅调光器且被实施。例中共驱动72粒LED发光二极管，以每粒晶粒0.065W计算，0.065×72＝4.68W，可以组成最常用的家用照明灯具。如果需要组成不同功率的照明灯具，只需要改变R_X，很容易就能组成1W-7W不同种类的LED灯具。

其中电感L的工作原理为：LED半导体发光器件本身是一种二极管，点亮LED可以是直流，也可以是单向脉动直流。当外部电源为交流电时，在注意避免交流电反向电压将发光器件击穿损坏的前提下，也可以使用交流电。使用全波整流桥产生的100Hz脉动直流点亮LED，利用“脉动”这个特性，在输入回路中，串入一个电感L。利用电流流过电感的滞后特性，很方便地将功率因素提高到0.90以上。由于在芯片中没有振荡源，因此电磁兼容性与电磁干扰的问题将是非常容易处理的。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限定。凡本领域的技术人员利用本发明的技术方案对上述实施例做出的任何等同的变动、修饰或演变等，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种LED驱动芯片，其特征在于：内部电路结构包括电压分配模块，缓冲-电压比较模块，电压输入模块和半导体场效应晶体管MOSFET，其中：

MOSFET Q1的源极与地电位相连，栅极连接于第1个缓冲-电压比较模块的一个输入端、同时连接于电压输入模块的输出端，第1个缓冲-电压比较模块的另一个输入端分别连接至串联电阻R1和R2之间的连接点处，第1个缓冲-电压比较模块输出端与MOSFET Q2的栅极相连，MOSFET Q1的漏极作为驱动装置的输出端连接至外部LED的串联线路上；

MOSFET Qn的源极通过电阻或能够等效为电阻的元件组与地电位相连，其中n＞1，栅极连接于第n个缓冲-电压比较模块的一个输入端、同时连接于第n-1个缓冲-电压比较模块的输出端，第n个缓冲-电压比较模块的另一个输入端连接至串联电阻R2n-1和R2n之间的连接点处，MOSFET Qn的漏极作为驱动装置的输出端连接至外部LED的串联线路上；

所述外部LED的串联线路的起始端连接于电压输入模块的输出端上；

上述分别由R1和R2，R2n-1和R2n组成的n条支路，并联组成电压分配模块，所述电压输入模块的输出端通过电压分配模块连接于地电位。

2.如权利要求1所述LED驱动芯片，其特征在于：电压输入模块为一增强型金属-氧化层-半导体场效应晶体管MOSFET Q0，其栅极与外部电压输入端连接，漏极经一电阻Rx或能够等效为电阻Rx的元件组连接于地电位，源极经电压分配模块连接于地电位，且源极与MOSFET Q1的栅极相连。

3.如权利要求1所述LED驱动芯片，其特征在于：所述MOSFETQ1-Qn均为V型槽场效应晶体管VMOS。

4.如权利要求1所述LED驱动芯片，其特征在于：还包括功率因数校正部分，所述功率因数校正部分为一个三极管，其集电极通过一正向连接的二极管与基极连接，发射极通过一反向连接的二极管与地电位连接；外部电压输入端串联接入一电感后联结至所述三极管的集电极上。

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