CN103561526B - 一种开关管分离式led驱动电路结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种开关管分离式LED驱动电路结构，其特征在于，包括整流桥模块、IC驱动模块和LED光源，其中，所述整流桥模块与交流电源相连，用于将交流电转换为直流电输送至IC驱动模块；所述IC驱动模块与整流桥模块和LED光源相连，用于为所述LED光源供电并控制所述LED光源的开关；所述IC驱动模块包括控制电路和控制LED光源的开关管；所述控制电路集成在一个芯片上；所述开关管外置。本发明的优点是：采用分离器件MOS管作为限流开关，增加了电路应用的多样性，和集成MOS管相比降低了成本，增大了导通电流，降低了导通电阻，因此大大提高了电路可以实现的效率。

Description

一种开关管分离式LED驱动电路结构

技术领域

本发明涉及一种LED集成电路设计。

背景技术

LED芯片以其高效，高集成度，以及高寿命在新型节能光源领域得到广泛应用。在LED光源中，电源驱动是比较关键的技术。由于对LED应用的高集成度以及低成本要求，无电感电容等储能器件的LED驱动方案在市场中占的份额越来越大，在未来的应用中会成为主流LED驱动方案。在该类驱动方案中，控制IC通过对LED通路开关MOS管的栅极电压调节来控制实际导通电流经过的LED的数量，以弥补因为LED非线性而导致的导通电流对输入电压的过度敏感，从而达到限流目的。目前的主流LED驱动方案采用MOS管内置以减少器件数量。该类方案虽然提高了系统集成度，但是由于内置MOS管的局限性，导致系统性能受到一定限制，主要有以下两点：

1.导通电阻较大，导致驱动系统效率较低。

2.对于大电流器件，器件面积大，成本高。

3.集成MOS管由于高压绝缘的问题，其源端的悬浮电压受到较大限制，对于很多应用来说，有较大的局限性。

发明内容

本发明解决的技术问题是，提供一种能够克服集成CMOS管的局限性的LED驱动电路结构。

为了解决上述问题，本发明提供一种开关管分离式LED驱动电路结构，包括整流桥模块、IC驱动模块和LED光源，其中，

所述整流桥模块与交流电源相连，用于将交流电转换为直流电输送至IC驱动模块；

所述IC驱动模块与整流桥模块和LED光源相连，用于为所述LED光源供电并控制所述LED光源的开关；所述IC驱动模块包括控制电路和控制LED光源的开关管；所述控制电路集成在一个芯片上；所述开关管外置；所述开关管是分离器件或集成在另外一个单独的芯片上，或者几个管芯封装在一个包里面；所述开关管为MOS管；所述MOS管的源端接入控制电路作为高边电路的高电平参考以产生相应的栅极电压；

所述MOS管为两个，分别为第一MOS管和第二MOS管；所述LED光源为相互串联的2串，分别为第一LED光源串和第二LED光源串；

所述第一MOS管的漏极连接所述第二MOS管的栅极；所述第一MOS管的源极接地；所述第一MOS管的栅极连接所述控制电路；

所述第二MOS管的漏极连接所述第二LED光源串的正极；所述第二MOS管的源极连接所述第二LED光源串的负极；

所述第一MOS管和第二MOS管之间还连接有上拉电阻和比较器；所述上拉电阻一端连接所述第一MOS管的漏极，另一端连接第一LED光源串的正极；所述比较器分别连接所述第一MOS管的漏极、所述第二MOS管的源极和所述控制电路。

本发明的优点是：

采用分离器件MOS管作为限流开关，增加了电路应用的多样性，和集成MOS管相比降低了成本，增大了导通电流，降低了导通电阻，因此大大提高了电路可以实现的效率。

附图说明

图1为本发明一种开关管分离式LED驱动电路结构示意图。

图2为本发明另一种开关管分离式LED驱动电路结构示意图。

图3为一个具体的外置MOS管的偏置实施方案。

具体实施方式

下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

实施例一：

本发明提供了如附图1所示的一种开关管分离式LED驱动电路结构，包括整流桥模块、IC驱动模块和LED光源，其中，

整流桥模块与交流电源相连，用于将交流电转换为直流电输送至IC驱动模块；

IC驱动模块与整流桥模块和LED光源相连，用于为LED光源供电并控制LED光源的开关；IC驱动模块包括控制电路和控制LED光源的开关管；控制电路集成在一个芯片上；开关管外置。

开关管为3个MOS管，分别为第一MOS管M1、第二MOS管M2和第三MOS管M3。LED光源为相互串联的3串，分别为第一LED光源串、第二LED光源串和第三LED光源串。第一MOS管M1的漏极连接第一LED光源串的负极；第一MOS管M1的源极接控制电路；第一MOS管M1的栅极连接控制电路。第二MOS管M2的漏极连接第二LED光源串的负极；第二MOS管M2的源极接控制电路；第二MOS管M2的栅极连接控制电路。第三MOS管M3的漏极连接第三LED光源串的负极；第三MOS管M3的源极接控制电路。M1，M2，或M3的开启与关闭决定有多少LED芯片位于电流通路。

MOS管之间为串联结构，数量不限于三个；MOS管的源端接入控制电路作为High-Side电路的高电平参考以产生相应的栅极电压。

开关管也可以是集成在另外一个单独的芯片上，或者几个管芯封装在一个package里面。每串LED光源所含的LED的数量相同或者不相同。

实施例二：

本发明提供了如附图2所示的一种开关管分离式LED驱动电路结构，包括整流桥模块、IC驱动模块和LED光源，其中，

整流桥模块与交流电源相连，用于将交流电转换为直流电输送至IC驱动模块；

IC驱动模块与整流桥模块和LED光源相连，用于为LED光源供电并控制LED光源的开关；IC驱动模块包括控制电路和控制LED光源的开关管；控制电路集成在一个芯片上；开关管外置。

开关管为3个MOS管，分别为第一MOS管M1、第二MOS管M2和第三MOS管M3。LED光源为相互串联的3串，分别为第一LED光源串、第二LED光源串和第三LED光源串。第一MOS管M1的漏极连接第一LED光源串的正极；第一MOS管M1的源极分别接第一LED光源串的负极和控制电路；第一MOS管M1的栅极连接控制电路。第二MOS管M2的漏极连接第二LED光源串的正极；第二MOS管的源极分别接第二LED光源串的负极和控制电路；第二MOS管M2的栅极连接控制电路。第三MOS管M3的漏极连接第三LED光源串的正极；第三MOS管M3的源极分别接第三LED光源串的负极和控制电路；第三MOS管M3的栅极连接控制电路。M1，M2，或M3的开启与关闭决定有多少LED芯片位于电流通路。

MOS管之间为并联结构，数量不限于三个；MOS管的源端接入控制电路作为High-Side电路的高电平参考以产生相应的栅极电压。开关管也可以是集成在另外一个单独的芯片上，或者几个管芯封装在一个package里面。每串LED光源所含的LED的数量相同或者不相同。

实施例三：

附图3演示了一个具体的分离器件实现方案。MOS管为两个，分别为第一MOS管M1和第二MOS管M2；LED光源为相互串联的2串，分别为第一LED光源串D1和第二LED光源串D2D3；第一MOS管M1的漏极连接第二MOS管M2的栅极；第一MOS管M1的源极接地；第一MOS管M1的栅极连接控制电路；第二MOS管M2的漏极连接第二LED光源串D2D3的正极；第二MOS管M2的源极连接第二LED光源串D2D3的负极；第一MOS管M1和第二MOS管M2之间还连接有上拉电阻和比较器；上拉电阻一端连接第一MOS管M1的漏极，另一端连接第一LED光源串D1的正极；比较器分别连接第一MOS管M1的漏极、第二MOS管M2的源极和控制电路。由于本电路必须能应用在直流驱动情况，所以不能采用传统的用电容储能的High-Side驱动电路。

在附图3中，灰色区域是High-Side驱动区域，左面是接地的Low-Side工作区域。M2为分离器件高压管。M1的开关控制M2的导通。控制电路依据两个信号来控制M1的开关。当外界电压采样信号要求M2导通时，M1关断，M2的栅极由上拉电阻供电，保持导通；当控制要求M2关断时，M1导通，M2的栅极电压下降，M2关闭。为了保证M2的栅极电压高于其悬浮的源端，比较器比较M2的栅极和源极电压，当栅极电压低于源端电压时，比较器告知控制器，钳制M1以阻止M2的源电压继续下降。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种开关管分离式LED驱动电路结构，其特征在于：

包括整流桥模块、IC驱动模块和LED光源，其中，

所述整流桥模块与交流电源相连，用于将交流电转换为直流电输送至IC驱动模块；

所述IC驱动模块与整流桥模块和LED光源相连，用于为所述LED光源供电并控制所述LED光源的开关；所述IC驱动模块包括控制电路和控制LED光源的开关管；所述控制电路集成在一个芯片上；所述开关管外置；所述开关管是分离器件或集成在另外一个单独的芯片上，或者几个管芯封装在一个包里面；所述开关管为MOS管；所述MOS管的源端接入控制电路作为高边电路的高电平参考以产生相应的栅极电压；

所述MOS管为两个，分别为第一MOS管和第二MOS管；所述LED光源为相互串联的2串，分别为第一LED光源串和第二LED光源串；

所述第一MOS管的漏极连接所述第二MOS管的栅极；所述第一MOS管的源极接地；所述第一MOS管的栅极连接所述控制电路；

所述第二MOS管的漏极连接所述第二LED光源串的正极；所述第二MOS管的源极连接所述第二LED光源串的负极；

所述第一MOS管和第二MOS管之间还连接有上拉电阻和比较器；所述上拉电阻一端连接所述第一MOS管的漏极，另一端连接第一LED光源串的正极；所述比较器分别连接所述第一MOS管的漏极、所述第二MOS管的源极和所述控制电路。