CN103260285A - 一种分散系统热量的方法和电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种系统。该系统包括功率管，用于承受系统中的压降；和，并联在功率管漏极-源极上的分流器件，该器件流过的电流随着系统的输入电压的升高而增加。由此，可以在功率管上电压升高时该并联器件可以分流一部分电流，减少功率管上的功耗，降低功率管的温度。

Description

一种分散系统热量的方法和电路

技术领域

本发明涉及需要分散热量的系统，具体地说涉及发光二极管(下称LED)驱动电路。

背景技术

LED驱动采用线性驱动方式具有结构简单，电磁干扰EMI小等优势。但是线性LED驱动的效率与输入电压有关。对于线性LED驱动电路，通常架构为将LED与驱动电路串联。于是，输入功率为P_in＝V_in*I_led，而输出功率为P_out＝V_led*I_led，效率为P_out/P_in＝V_led/V_in。在驱动电路上消耗的功率为(V_in-V_led)*I_led。当输入电压升高时，超过LED压降的电压将全部落在驱动电路上，导致功耗增加，从而温度升高，影响器件工作。当温度升高到一定程度，将影响器件的可靠性，甚至使得器件无法正常工作。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够克服上述问题的LED驱动电路或者具有同样问题的需要分散热量的系统。

本发明为此在第一方面提供一种系统。该系统包括功率管，用于承受系统中的压降；和，并联在功率管漏极-源极上的分流器件，该器件流过的电流随着系统的输入电压的升高而增加。

优选地，所述系统是LED的驱动电路。LED可以为多个LED串联或并联或串并联形成的LED串。

优选地，所述驱动电路包括运算放大器，运算放大器的负输入端和功率管的源极相连，运算放大器的输出端和功率管的栅极相连，运算放大器的正输入端连接至参考信号；功率管的源极经第一电阻接地。所述器件由二极管或稳压管串联电阻而构成。

优选地，所述器件由电阻或者电阻的串联、并联或者串并联电路构成。

优选地，所述器件由多个二极管与电阻串联而构成。

优选地，所述器件由多个二极管与电阻串联后再并联而构成。

优选地，所述器件中的多个二极管用受控的开关代替，用外部控制电压决定是否打开相应的电阻支路。

优选地，所述器件由开关控制下的电阻阵列而构成。

本发明在第二方面提供一种分散系统热量的方法。该系统包括用于承受系统中的压降的功率管。所述方法包括利用并联在功率管漏极-源极上的分流器件对功率管进行分流，其中分流器件流过的电流随着系统输入电压的升高而增加。所述分流器件可以是电阻、电阻阵列、二极管和电阻构成的阵列或开关控制下的电阻阵列。

采用本发明的实施例，使得功率管上的功率并未随着输入电压的增加而线性增加，从而起到协助功率管散热的效果。

附图说明

图1为现有技术的LED驱动电路示意图；

图2为本发明实施例的驱动电路示意图；

图3是根据本发明另一实施例的驱动电路示意图；

图4是根据本发明又一实施例的驱动电路示意图；

图5示意了开关控制下的串联电阻的一种情形；

图6分别示意了开关控制下的串联电阻的另一种情形。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

图2为本发明实施例的驱动电路示意图。如图2所示，多个LED串联，并且在与之串联的驱动电路的驱动下发光。驱动电路包括功率管20、电阻24和运算放大器22。运算放大器22的正输入端连接至参考电压V_REF，负输入端连接至功率管20的源极，输出端连接至功率管20的栅极。功率管20的漏极连接到串联的LED一侧，源极通过电阻24接地。

当给LED供电的输入电压V_IN升高时，电阻24两端的电压升高，运算放大器22的负输入端电压升高，由此运算放大器22的输出下降。此时，功率管20的栅源电压差降低，功率管20呈现增大的阻值。在运算放大器22的控制下，功率管20的源极电压基本稳定在V_REF附近，流经电阻24(以及功率管20)的电流也基本恒定为i。当电压V_IN升高时，更多的功率被功率管20所吸收。因此，功率管20在运算放大器22的控制下起着可变电阻的作用。

然而，功率管所吸收的功率越多，意味着功率管的温度也将升高。为了解决功率管20的散热问题，本发明的实施例在功率管20上并联电阻26。当输入电压VIN升高时，电阻26上流过的电流增加，使得功率管20上的功率并未随着输入电压的增加而线性增加，功率增长缓慢甚至有所减小，从而起到协助功率管散热的效果。

在没有电阻26的情况下功率管20所消耗的功率为：

P＝i*(V_IN-V_LED-V_REF)。                                (1)

在有电阻26的情况下功率管20和电阻26的组合所消耗的功率为：

P＝P₁+P₂＝P₁+(V_IN-V_LED-V_REF)²/R。                     (2)

其中，P₁为功率管20所消耗的功率，P₂为功率管26所消耗的功率。

由公式1和公式2可见，随着VIN的增加，P呈线性增长，而P2呈平方率增长，这表明随着输入电压的增加，电阻26吸收更多的功率。

在一个例子中，可以调整该电阻26的特性，使得这个并联的电阻26流过的电流小于LED总电流，因此驱动电路仍然可以通过调整功率管的栅压，维持LED总电流不变，从而维持LED正常工作。

在图中使用电阻26作为与功率管20并联的分流器件。但实际上并不限于用电阻作为并联的器件，只要该器件可以并联在功率管上，其电流随着两端压降增加而增加都可以使用。例如，该器件可以是一个二极管或稳压管串联一个电阻，仅当两端电压大于二极管导通压降时，分流作用才起效果。又如该器件可以是多个二极管与电阻的串联，通过调整二极管数目可以控制该电阻起分流效果的阈值。又如该器件可以是多个二极管与电阻串联后再并联，当两端电压升高后，并联的电阻会逐渐导通，等效电阻会逐渐减小，从而使得在设计电阻值时具有更大的灵活度。

又如多个串联的二极管可以用受控的开关代替，用外部控制电压决定是否打开相应的电阻支路。又如也可以用开关控制多个串联的电阻，根据外部电压决定是否将相应的电阻串入电阻串中。图5和图6分别示意了开关控制下的串联电阻的两种情形。当然，采取其它形式的开关控制下的电阻阵列作为分流器件也是可行的。

虽然，前文中结合单串LED线性驱动对本发明的实施例进行了说明，但是本领域的技术人员理解，本发明实施例也不限制于单串LED线性驱动或者多串LED线性驱动。LED还可以采取并联或串并联形成的LED串。

图3是根据本发明另一实施例的驱动电路示意图。图3不同于图2的地方在于，没有使用运算放大器，而是在功率管的栅极施加VREF电压。在一阶近似下，下端电阻的电压为Vref-Vgs≈Vref-Vth，因此流经电阻24的电流(乃至流经LED的电流)大致恒定不变。图3的其余内容和图2相似，不复赘述。

图4是根据本发明又一实施例的驱动电路示意图。在图4中，运算放大器用一个单输入放大器代替，电阻24的电压为MOS管48的栅源电压Vgs，在一阶近似下也保持不变。图4的其余内容和图2相似，不复赘述。

虽然前文结合线性恒流LED驱动电路对本发明的实施例做了种种讨论，但是本领域的技术人员意识到，本发明并不仅仅限于此，还可以应用到非恒流的LED驱动电路。此外，所有类似应用，需要分散热量的系统里也可以实施本发明。比如，可以在线性稳压电路的输出功率管上并联电阻，从而减小功率管的发热。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种系统，包括功率管，用于承受系统中的压降；和，并联在功率管漏极-源极上的分流器件，该器件流过的电流随着系统的输入电压的升高而增加。

2.如权利要求1所述的系统，其中所述系统是LED的驱动电路。

3.如权利要求1或2所述的系统，其中LED为多个LED串联或并联或串并联形成的LED串。

4.如权利要求1或2所述的系统，其中所述驱动电路包括运算放大器，运算放大器的负输入端和功率管的源极相连，运算放大器的输出端和功率管的栅极相连，运算放大器的正输入端连接至参考信号；功率管的源极经第一电阻接地。

5.如权利要求1或2所述的系统，其中所述器件由电阻或者电阻的串联、并联或者串并联电路构成。

6.如权利要求1或2所述的系统，其中所述器件由二极管或稳压管串联电阻而构成。

7.如权利要求1或2所述的系统，其中所述器件由多个二极管与电阻串联而构成。

8.如权利要求1或2所述的系统，其中所述器件由多个二极管与电阻串联后再并联而构成。

9.如权利要求6-8之一所述的系统，其中所述器件中的多个二极管用受控的开关代替，用外部控制电压决定是否打开相应的电阻支路。

10.如权利要求1或2所述的系统，其中所述器件由开关控制下的电阻阵列而构成。

11.一种分散系统热量的方法，该系统包括用于承受系统中的压降的功率管，所述方法包括利用并联在功率管漏极-源极上的分流器件对功率管进行分流，其中分流器件流过的电流随着系统输入电压的升高而增加。

12.如权利要求11的方法，其中所述分流器件是电阻、电阻阵列、二极管和电阻构成的阵列或开关控制下的电阻阵列。

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