CN104703357A - 一种原边反馈led驱动电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种原边反馈LED驱动电路，包括交流电输入端、整流稳压模块、缓冲吸收模块、变压器、转换器芯片、第一电容、第二电容和第一二极管，其中，所述转换器芯片通过Drain端产生供电电源，内部集成原边电流采样电阻，通过内置功率开关管的栅漏电容采样次边导通时间，所述功率开关管单芯片集成，所述转换芯片通过Drain端产生供电电源，无需辅助绕组供电，使变压器只需两个绕组即可，简化了变压器结构；通过内部集成原边电流采样电阻，省去了CS引脚；通过内置功率开关管的栅漏电容采样次边导通时间，无需辅助边整流二极管以及分压电阻；功率开关管单芯片集成，很大程度的减少了外围器件，缩小了系统体积，降低了成本。

Description

一种原边反馈LED驱动电路

技术领域

本发明涉及开关电源技术领域，特别涉及一种原边反馈LED驱动电路。

背景技术

随着人们对环保、节能、高效的要求，LED照明于最近几年突飞猛进，实现了跨越式的发展。图1给出了一种现有的原边反馈(PSR) LED驱动芯片及其应用电路图。如图1所示，所述原边反馈LED驱动电源接入85V~265V的交流电，所述原边反馈LED驱动电源包括整流桥101，高压电容C101，启动电阻R101，辅助边整流二极管D101，VCC电容C102，辅助边分压电阻R102和R103，原边电流采样电阻R104，缓冲吸收电路102，变压器103，输出端整流管D102，输出电容C103，LED负载104，以及转换器芯片105。所述转换器芯片105包括五个引脚：VCC引脚，GND引脚，FB引脚，CS引脚以及Drain引脚。其中，输出建立前，线电压通过启动电阻R101给VCC电容C102充电，完成转换器芯片105的启动；输出建立后，通过辅助绕组Na给转换器芯片105的VCC引脚供电；转换器芯片105的CS引脚用于采样原边电流；转换器芯片105的FB引脚用于采样次边导通时间；转换器芯片105的Drain引脚是内置Power MOS的漏端。所述内置Power MOS，采用的是双芯片封装形式，即将低压控制芯片和超高压Power MOS分立器件，封装在同一个载体里面，这就要求，封装腔体足够大，芯片占用体积大，增加了PCB版的体积，并且封装腔体价格较高，增加了系统的成本；所述变压器包括原边绕组Np、辅助绕组Na以及次级绕组Ns三个绕组。其中变压器的辅助绕组Na用于给转换器芯片105供电以及间接侦测次边放电时间Tons，以便用于系统控制和输出LED电流。由于变压器需要三个绕组，制作工艺复杂，外围器件多，成本较高。

因而现有技术还有待改进和提高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种原边反馈LED驱动电路，简化了驱动方法以及相应的次边消磁采样方法，减少了外围器件数量，简化了应用电路和变压器制造工艺，降低了系统成本。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种原边反馈LED驱动电路，包括交流电输入端、第一电容、第二电容、第一二极管；

具有原边绕组和次级绕组的变压器；

整流稳压模块，用于对交流电输入端输入的交流电进行整流和稳压，并输出给缓冲吸收模块；

缓冲吸收模块，用于吸收所述原边绕组的自感电势；

转换器芯片，用于将AC电压转换为DC电压，并输出恒定电流；

所述交流电输入端通过整流稳压模块连接缓冲吸收模块，所述缓冲吸收模块连接变压器的原边绕组的一端，所述原边绕组的另一端连接转换器芯片的Drain端，所述转换器芯片的VCC端通过第一电容接地，所述转换器芯片的GND端接地，所述次级绕组的一端连接第一二极管的正极，所述第一二极管的负极通过第二电容接地、还通过LED灯组接地，所述次级绕组的另一端接地；

所述转换器芯片通过Drain端产生供电电源，内部集成原边电流采样电阻，通过内置功率开关管的栅漏电容采样次边导通时间，所述功率开关管单芯片集成。

所述的原边反馈LED驱动电路中，所述转换器芯片包括功率开关管、源极驱动管、第一电阻、第二二极管；

启动与供电模块，用于产生内建电源；

偏置模块，用于产生基准参考电压反馈给启动与供电模块；

逐周期电流比较器模块，用于检测原边峰值电流，保持每周期的峰值电流不变；

次边导通时间侦测模块，利用功率开关管的栅漏寄生电容，间接采样次边导通时间；

恒流控制模块，用于根据次边导通时间来控制逻辑与驱动模块，从而控制输出电流；

逻辑与驱动模块，用于进行逻辑运算，输出驱动信号控制功率开关管和源极驱动管的导通和关断；

所述启动与供电模块的输入端为转换器芯片的Drain端、连接功率开关管的漏极，所述启动与供电模块的输出端连接转换器芯片的VCC端、还连接偏置模块的输入端，所述偏置模块的输出端连接逐周期电流比较器模块的第一输入端，所述逐周期电流比较器模块的输出端连接逻辑与驱动模块的第一输入端，所述逻辑与驱动模块的第一输出端连接源极驱动管的栅极，所述源极驱动管的源极连接逐周期电流比较器模块的第二输入端、还通过第一电阻接地；所述功率开关管的栅极连接逻辑与驱动模块的第二输出端、次边导通时间侦测模块的输入端，所述次边导通时间侦测模块的输出端连接恒流控制模块的输入端，所述恒流控制模块的输出端连接逻辑与驱动模块的第二输入端，所述功率开关管的源极连接源极驱动管的漏极和第二二极管的正极，所述第二二极管的负极连接启动与供电模块的输出端。

所述的原边反馈LED驱动电路中，所述偏置模块的第一反馈信号输出端连接启动与供电模块的第一反馈信号输入端，偏置模块的第二反馈信号输出端连接启动与供电模块的第二反馈信号输入端，偏置模块的第三反馈信号输出端连接启动与供电模块的第三反馈信号输入端；所述启动与供电模块包括开启比较器、关断比较器、第一阈值选择控制开关、第二阈值选择控制开关、逻辑控制单元、第二电阻、第三电阻、第四电阻、放电控制开关管、高压隔离管和充电控制管，所述第一阈值选择控制开关的一端为启动与供电模块的第一反馈信号输入端、连接偏置模块的第一反馈信号输出端，所述第一阈值选择控制开关的另一端连接开启比较器的正相输入端，所述第二阈值选择控制开关的一端为启动与供电模块的第二反馈信号输入端、连接偏置模块的第二反馈信号输出端，所述第二阈值选择控制开关的另一端连接开启比较器的正相输入端，所述开启比较器的输出端连接逻辑控制单元的第一输入端，所述关断比较器的正相输入端为启动与供电模块的第三反馈信号输入端、连接偏置模块的第三反馈信号输出端，所述关断比较器的输出端连接逻辑控制单元的第二输入端，所述逻辑控制单元的输出端连接放电控制开关管的栅级，所述放电控制开关管的源极接地，所述放电控制开关管的漏极连接充电控制管的栅级、还通过第二电阻连接高压隔离管的源极和充电控制管的漏极，所述高压隔离管的栅级接地，所述高压隔离管的漏极为启动与供电模块的输入端，所述充电控制管的源极为启动与供电模块的输出端、连接第三电阻的一端，所述第三电阻的另一端连接开启比较器的反相输入端和关断比较器的反相输入端、还通过第四电阻接地。

所述的原边反馈LED驱动电路中，所述偏置模块的第一反馈信号输出端输出第一反馈电压，所述偏置模块的第二反馈信号输出端输出第二反馈电压，所述偏置模块的第三反馈信号输出端输出第三反馈电压，所述第一反馈电压大于第二反馈电压，所述第二反馈电压大于第三反馈电压。

所述的原边反馈LED驱动电路中，所述逻辑控制单元包括第一反相器、D触发器、第一或非门、第二或非门、第三或非门和第一或门；所述第一反相器的输入端和第一或非门的第一输入端为逻辑控制单元的第一输入端、连接开启比较器的输出端，所述第一或非门的第二输入端和第二或非门的第二输入端为逻辑控制单元的第二输入端、连接关断比较器的输出端，所述第一或非门的输出端连接第三或非门的第一输入端，所述第三或非门的输出端连接第二或非门的第一输入端，所述第二或非门的输出端连接第三或非门的第二输入端和D触发器的R端，所述D触发器的C端连接逻辑与驱动模块的第一输出端，所述D触发器的D端连接第一反相器的输出端，所述D触发器的Q端连接第一或门的第一输入端，所述第一或门的第二输入端连接逻辑与驱动模块的第一输出端，第一或门的输出端为逻辑控制单元的输出端、连接放电控制开关管的栅级。

所述的原边反馈LED驱动电路中，所述次边导通时间侦测模块包括电流源、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第七开关管、第八开关管、施密特触发器、第二反相器、第三反相器、第四反相器、第四或非门、第五或非门、两输入或门和三输入或非门，还包括高电平导通、低电平关断、受三输入或非门的输出端信号控制的第一开关和高电平导通、低电平关断、受两输入或门的输出端信号控制的第二开关；所述第一开关管的源极连接启动与供电模块的输出端，所述第一开关管的漏极为次边导通时间侦测模块的输入端、连接功率开关管的栅级、第二开关管的漏极、第三开关管的栅级、第四开关管的栅级和第一开关的一端；所述第二开关管的栅级连接逻辑与驱动模块的第一输出端，所述第二开关管的源极连接第三开关管的漏极，所述第三开关管的源极连接第四开关管的源极和电流源的负极，所述第四开关管的漏极连接第五开关管的源极，所述第五开关管的栅级连接逻辑与驱动模块的第一输出端；所述电流源的正极连接第六开关管的漏极、第六开关管的栅级、第七开关管的栅级和第八开关管的栅级，所述第六开关管的源极接地，所述第七开关管的漏极连接第五开关管的漏极、施密特触发器的输入端、还通过第二开关接地，所述第七开关管的源极接地；所述第八开关管的漏极连接第一开关的另一端，所述第八开关管的源极接地；所述施密特触发器的输出端连接第二反相器的输入端，所述第二反相器的输出端连接第四或非门的第一输入端，所述第四或非门的输出端连接第五或非门的第一输入端，所述第五或非门的第二输入端连接逻辑与驱动模块的第一输出端和两输入或门的第一输入端，所述第五或非门的输出端连接第四或非门的第二输入端、两输入或门的第二输入端和三输入或非门的第一输入端，所述两输入或门的输出端连接第三反相器的输入端，所述第三反相器的输出端连接第一开关管的栅级；所述三输入或非门的第二输入端连接逻辑与驱动模块的第一输出端，所述三输入或非门的第三输入端连接第四反相器的输出端，所述三输入或非门的输出端为次边导通时间侦测模块的输出端、连接恒流控制模块的输入端；所述第四反相器的输入端为使能端、正常工作时为高电平。

所述的原边反馈LED驱动电路中，所述第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管和第五开关管为P沟道MOS管；所述第六开关管、第七开关管和第八开关管为N沟道MOS管。

所述的原边反馈LED驱动电路中，所述整流稳压模块包括整流桥以及与整流桥并联连接的第三电容。

所述的原边反馈LED驱动电路中，所述缓冲吸收模块包括第五电阻、第四电容和第三二极管，所述交流电输入端通过整流稳压模块连接第五电阻的一端、第四电容的一端和变压器原边绕组的一端，所述第五电阻和第四电容的另一端均连接第三二极管的负极，所述第三二极管的正极连接原边绕组的另一端和转换器芯片的Drain端。

所述的原边反馈LED驱动电路中，所述功率开关管为700V超高压功率开关管。

相较于现有技术，本发明提供的原边反馈LED驱动电路，包含一个转换器芯片，所述转换芯片通过Drain端产生供电电源，无需辅助绕组供电，使变压器只需两个绕组即可，简化了变压器结构；通过内部集成原边电流采样电阻，省去了CS引脚；通过内置功率开关管的栅漏电容采样次边导通时间，无需辅助边整流二极管以及分压电阻；功率开关管单芯片集成，很大程度的减少了外围器件，缩小了系统体积，降低了成本。

附图说明

图1为现有的原边反馈(PSR) LED驱动芯片及其应用电路图。

图2为本发明提供的原边反馈LED驱动电路的电路图。

图3为本发明提供的原边反馈LED驱动电路的转换器芯片的结构框图。

图4为本发明提供的原边反馈LED驱动电路中，转换器芯片的启动与供电模块的结构框图。

图5为本发明提供的原边反馈LED驱动电路中，启动与供电模块的逻辑控制单元的电路图。

图6为本发明提供的原边反馈LED驱动电路中，启动与供电模块输入和输出的信号的波形图。

图7为本发明提供的原边反馈LED驱动电路中，次边导通时间侦测模块的电路图。

具体实施方式

本发明提供一种原边反馈LED驱动电路，其转换芯片通过Drain端产生供电电源，无需辅助绕组供电；转换芯片的功率开关管单芯片集成，提高集成度的同时，降低了对封装腔体体积的要求；通过将原边采样电阻内置，省去了CS引脚。

为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图2，本发明提供的原边反馈LED驱动电路，包括交流电输入端J1、整流稳压模块10、缓冲吸收模块20、变压器30、转换器芯片U1、第一电容C1、第二电容C2和第一二极管D1。

其中，所述整流稳压模块10用于对交流电输入端J1输入的交流电进行整流和稳压，并输出给缓冲吸收模块20。所述整流稳压模块10包括整流桥110以及与整流桥110并联连接的第三电容C3。所述交流电输入端J1通过整流桥110和第三电容C3连接缓冲吸收模块20。所述第三电容C3的正极连接整流桥110的输出端和缓冲吸收模块20，所述第三电容C3的负极接地。所述第三电容C3为高压电解电容。

所述缓冲吸收模块20用于吸收所述原边绕组Np的自感电势。

所述变压器30具有原边绕组Np和次级绕组Ns。仅采用两个绕组，简化了变压器30的制造工艺流程，节省了成本。

所述转换器芯片U1用于将AC电压转换为DC电压，并输出恒定电流。

所述交流电输入端J1通过整流稳压模块10连接缓冲吸收模块20，所述缓冲吸收模块20连接变压器30的原边绕组Np的一端，所述原边绕组Np的另一端连接转换器芯片U1的Drain端，所述转换器芯片U1的VCC端通过第一电容C1接地，所述转换器芯片U1的GND端接地，所述次级绕组Ns的一端连接第一二极管D1的正极，所述第一二极管D1的负极通过第二电容C2接地、还通过LED灯组40接地，所述次级绕组Ns的另一端接地。

所述转换器芯片U1通过Drain端产生供电电源，内部集成原边电流采样电阻，通过内置功率开关管的栅漏电容采样次边导通时间，所述功率开关管单芯片集成。

所述转换器芯片U1采用700V超高压工艺，将功率开关管单芯片集成，提高集成度的同时，降低了对封装腔体体积的要求；通过将原边采样电阻内置，省去了CS引脚；通过内置功率管的寄生栅漏电容间接侦测消磁时间，省去了FB引脚；通过以上技术的结合，使得芯片只需三个引脚，可以采用TO-92封装，封装成本低。

请一并参阅图3，所述转换器芯片U1包括功率开关管Q1、源极驱动管Q2、第一电阻R1、第二二极管D2、启动与供电模块510、偏置模块520、逐周期电流比较器模块530、次边导通时间侦测模块550、恒流控制模块560和逻辑与驱动模块540。

其中，启动与供电模块510，用于产生内建电源，给转换器芯片U1内部的各个模块（转换器芯片U1中除启动与供电模块510以外的其他模块）供电。

偏置模块520，用于产生基准参考电压反馈给启动与供电模块510，并为转换器芯片U1中除逻辑与驱动模块540以外的模块产生偏置电流。

逐周期电流比较器模块530，用于检测原边峰值电流，保持每周期的峰值电流不变。

次边导通时间侦测模块550，利用功率开关管Q1的栅漏寄生电容Cgd，间接采样次边导通时间Tons。

恒流控制模块560，用于根据次边导通时间来控制逻辑与驱动模块，从而控制变压器30的输出电流。

逻辑与驱动模块540，用于进行逻辑运算，输出驱动信号控制功率开关管Q1和源极驱动管Q2的导通和关断。

所述启动与供电模块510的输入端为转换器芯片U1的Drain端、连接功率开关管Q1的漏极，所述启动与供电模块210的输出端连接转换器芯片U1的VCC端、还连接偏置模块520的输入端，所述偏置模块520的输出端连接逐周期电流比较器模块530的第一输入端1，所述逐周期电流比较器模块530的输出端连接逻辑与驱动模块540的第一输入端1’，所述逻辑与驱动模块540的第一输出端1’’连接源极驱动管Q2的栅极，所述源极驱动管Q2的源极连接逐周期电流比较器模块530的第二输入端2、还通过第一电阻R1接地；所述功率开关管Q1的栅极连接逻辑与驱动模块540的第二输出端2’’、次边导通时间侦测模块550的输入端，所述次边导通时间侦测模块550的输出端连接恒流控制模块560的输入端，所述恒流控制模块560的输出端连接逻辑与驱动模块540的第二输入端2’，所述功率开关管Q1的源极连接源极驱动管Q2的漏极和第二二极管D2的正极，所述第二二极管D2的负极连接启动与供电模块510的输出端（即转换器芯片U1的VCC端）。

所述逐周期电流比较器模块530包括一个逐周期电流比较器OCP，所述逐周期电流比较器OCP的反相输入端为逐周期电流比较器模块530的第一输入端1，所述逐周期电流比较器OCP的正相输入端为逐周期电流比较器模块530的第二输入端，所述逐周期电流比较器OCP的输出端为逐周期电流比较器模块530的输出端。

所述功率开关管Q1为700V超高压功率开关管，且为N沟道MOS管。所述源极驱动管Q2为5V低压源极驱动N沟道MOS管。所述第一电阻R1为原边电流采样电阻，所述第二二极管D2起到钳位作用。所述逻辑与驱动模块的第一输出端1’’输出信号为低电平时，源极驱动管Q2关断，功率开关管Q1仍处于导通状态，源极驱动管Q2的漏端会被拉高，超过其源漏耐压值，第二二极管D2的作用即是用以将源极驱动管Q2的漏端电压钳位在内部电源，防止其击穿。

请参阅图3和图4，所述偏置模块520的第一反馈信号输出端a连接启动与供电模块510的第一反馈信号输入端a’，偏置模块520的第二反馈信号输出端b连接启动与供电模块510的第二反馈信号输入端b’，偏置模块520的第三反馈信号输出端c连接启动与供电模块510的第三反馈信号输入端c’；所述启动与供电模块510包括开启比较器U2、关断比较器U3、第一阈值选择控制开关K1、第二阈值选择控制开关K2、逻辑控制单元511、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、放电控制开关管Q3、高压隔离管Q5和充电控制管Q4，所述第一阈值选择控制开关K1的一端为启动与供电模块510的第一反馈信号输入端a’、连接偏置模块的第一反馈信号输出端a，所述第一阈值选择控制开关K1的另一端连接开启比较器U2的正相输入端，所述第二阈值选择控制开关K2的一端为启动与供电模块510的第二反馈信号输入端b’、连接偏置模块的第二反馈信号输出端b，所述第二阈值选择控制开关K2的另一端连接开启比较器U2的正相输入端，所述开启比较器U2的输出端连接逻辑控制单元511的第一输入端d，所述关断比较器U3的正相输入端为启动与供电模块510的第三反馈信号输入端c’、连接偏置模块520的第三反馈信号输出端c，所述关断比较器U3的输出端连接逻辑控制单元511的第二输入端e，所述逻辑控制单元511的输出端连接放电控制开关管Q3的栅级，所述放电控制开关管Q3的源极接地，所述放电控制开关管Q3的漏极连接充电控制管Q4的栅级、还通过第二电阻连接高压隔离管Q5的源极和充电控制管Q4的漏极，所述高压隔离管Q5的栅级接地，所述高压隔离管Q5的漏极为启动与供电模块510的输入端，所述充电控制管Q4的源极为启动与供电模块510的输出端、连接第三电阻R3的一端，所述第三电阻R3的另一端连接开启比较器U2的反相输入端和关断比较器U3的反相输入端、还通过第四电阻R4接地。

其中，所述高压隔离管Q5是JFET，其夹断阈值在7V以上，即其源极电压<7V时，高压隔离管Q5处于导通状态，可认为是开关管。放电控制开关管Q3和充电控制管Q4是漏端耐高压的非对称NMOS，具体耐压取决于高压隔离管Q5的夹断阈值。所述偏置模块520的第一反馈信号输出端a输出第一反馈电压V1，所述偏置模块520的第二反馈信号输出端b输出第二反馈电压V2，所述偏置模块520的第三反馈信号输出端c输出第三反馈电压V3，所述第一反馈电压V1大于第二反馈电压V2，所述第二反馈电压V2大于第三反馈电压V3。即所述V1，V2和V3均是参考电压，并有V1>V2>V3，且V1与V2接近，只有十毫伏级别，目的是减小转换器芯片U1的VCC端的纹波。

请参阅图4和图5，所述逻辑控制单元511包括第一反相器U4、D触发器U8、第一或非门U5、第二或非门U6、第三或非门U7和第一或门U9；所述第一反相器U4的输入端和第一或非门U5的第一输入端f为逻辑控制单元511的第一输入端d、连接开启比较器U2的输出端，所述第一或非门U5的第二输入端f’和第二或非门U6的第二输入端g’为逻辑控制单元511的第二输入端e、连接关断比较器U3的输出端，所述第一或非门U5的输出端连接第三或非门U7的第一输入端h，所述第三或非门U7的输出端连接第二或非门U6的第一输入端g，所述第二或非门U6的输出端连接第三或非门U7的第二输入端h’和D触发器U8的R端，所述D触发器U8的C端连接逻辑与驱动模块540的第一输出端1’’，所述D触发器U8的D端连接第一反相器U4的输出端，所述D触发器的Q端连接第一或门U9的第一输入端I，所述第一或门U9的第二输入端I’连接逻辑与驱动模块540的第一输出端1’’，第一或门U9的输出端为逻辑控制单元511的输出端、连接放电控制开关管Q3的栅级。其中，所述第一阈值选择控制开关K1和第二阈值选择控制开关K2为高电平导通、低电平关断的开关。所述第一阈值选择控制开关K1受开启比较器U2输出端输出的信号ON的控制；所述第二阈值选择控制开关K2受第一反相器U4输出端输出的信号ON_hys的控制；即第一阈值选择控制开关K1和第二阈值选择控制开关K2的导断状态始终是相反的。

在启动与供电模块510的启动阶段，VCC端电压较低<V3，关断比较器U3输出的信号OFF为高电平，则第二或非门U6输出的信号EN为低电平，将D触发器U8输出清零，逻辑与驱动模块540的第一输出端1’’输出的信号PWM为低电平，因此逻辑控制单元511输出为低电平，放电控制开关管Q3关断；随着Drain端电压的上升，由于高压隔离管Q5处于导通状态，高压隔离管Q5的源极电压和充电控制管Q4的栅级电压随之上升，当充电控制管Q4的栅级电压大于充电控制管Q4的阈值时，充电控制管Q4导通，这时Drain端通过高压隔离管Q5和充电控制管Q4给第一电容C1充电，VCC端电压上升。当V3<VCC端电压<V2时，开启比较器U2输出的信号ON为高电平，第一阈值选择控制开关K1导通，第二阈值选择控制开关K2断开，第一反馈电压V1被输入到开启比较器U2的正相输入端。当VCC端电压>V1时，开启比较器U2的输出信号ON为低电平，此时关断比较器U3的输出信号OFF也为低电平，第二或非门U6输出的信号EN为高电平，D触发器U8的输出受PWM信号和开启比较器U2的输出信号ON控制；同时，第一阈值选择控制开关K1断开，第二阈值选择控制开关K2导通，第二反馈电压V2被输入到开启比较器U2的正相输入端；若PWM信号没有脉冲输出，保持低电平，则放电控制开关管Q3一直处于关断状态，充电控制管Q4的栅级电压仍大于充电控制管Q4的开启阈值，第一电容C1继续充电，直到达到高压隔离管Q5的夹断阈值，高压隔离管Q5关断，充电结束；当PWM为高电平时，逻辑控制单元511输出的信号Charge为高电平，放电控制开关管Q3导通，充电控制管Q4的栅级电压被拉低，充电控制管Q4关断，VCC端给内部模块放电，VCC端电压下降；若在PWM信号下降沿之前，VCC端电压仍大于第二反馈电压V2，则开启比较器U2的输出信号ON仍为低电平，第一反相器U4的输出信号ON_hys为高电平，D触发器U8的R端输入的信号仍为高电平，当PWM信号下降沿来临时，D触发器U8的输出（Q端）为高电平，逻辑控制单元511的输出信号Charge仍为高电平，VCC端仍处于放电状态；直到VCC端电压<V2，开启比较器U2输出信号ON恢复高电平，正相输入端为V1，此时VCC端电压>V3，因此关断比较器U3的输出信号OFF仍为低电平，第二或非门U6输出的信号EN维持高电平，此时若为原边打开期间，PWM信号为高电平，逻辑控制单元511的输出信号Change仍为高电平，VCC端仍处于放电状态；原边关断后，PWM信号下降沿，D触发器U8输出低电平，PWM信号为低电平，逻辑控制单元511的输出信号Charge变为低电平，放电控制开关管Q3关断，充电控制管Q4的栅级电压被拉高，充电控制管Q4导通，VCC端充电，在VCC端电压到达第一反馈电压V1之前，若在原边打开期间，PWM信号为高电平，VCC端仍为放电状态；如此循环控制VCC端对电容C1的充放电，将VCC端电压维持在第一反馈电压V1和第二反馈电压V2之间。其中，VCC端电压、关断比较器U3的输出信号OFF、开启比较器U2输出信号ON、第二或非门U6输出的信号EN、逻辑与驱动模块540的第一输出端1’’输出的信号PWM和次边导通时间Tons的波形图如图6所示。

请参阅图7，本发明提供的原边反馈LED驱动电路中，所述次边导通时间侦测模块550包括电流源U10、第一开关管Q6、第二开关管Q7、第三开关管Q8、第四开关管Q9、第五开关管Q10、第六开关管Q11、第七开关管Q12、第八开关管Q13、施密特触发器U11、第二反相器U13、第三反相器U18、第四反相器U19、第四或非门U14、第五或非门U15、两输入或门U16和三输入或非门U17，还包括高电平导通、低电平关断、受三输入或非门U17的输出端信号A控制的第一开关K3和高电平导通、低电平关断、受两输入或门U16的输出端信号B控制的第二开关K4；所述第一开关管Q6的源极连接启动与供电模块510的输出端（即转换器芯片的VCC端），所述第一开关管Q6的漏极为次边导通时间侦测模块550的输入端、连接功率开关管Q1的栅级、第二开关管Q7的漏极、第三开关管Q8的栅级、第四开关管Q9的栅级和第一开关K3的一端；所述第二开关管Q7的栅级连接逻辑与驱动模块的第一输出端，所述第二开关管Q7的源极连接第三开关管Q8的漏极，所述第三开关管Q8的源极连接第四开关管Q9的源极和电流源U10的负极，所述第四开关管Q9的漏极连接第五开关管Q10的源极，所述第五开关管Q10的栅级连接逻辑与驱动模块的第一输出端；所述电流源U10的正极连接第六开关管Q11的漏极、第六开关管Q11的栅级、第七开关管Q12的栅级和第八开关管Q13的栅级，所述第六开关管Q11的源极接地，所述第七开关管Q12的漏极连接第五开关管Q10的漏极、施密特触发器U11的输入端、还通过第二开关K4接地，所述第七开关管Q12的源极接地；所述第八开关管Q13的漏极连接第一开关K3的另一端，所述第八开关管Q13的源极接地；所述施密特触发器U11的输出端连接第二反相器U13的输入端，所述第二反相器U13的输出端连接第四或非门U14的第一输入端，所述第四或非门U14的输出端连接第五或非门U15的第一输入端，所述第五或非门U15的第二输入端连接逻辑与驱动模块的第一输出端和两输入或门U16的第一输入端，所述第五或非门U15的输出端连接第四或非门U14的第二输入端、两输入或门U16的第二输入端和三输入或非门U17的第一输入端，所述两输入或门U16的输出端连接第三反相器U18的输入端，所述第三反相器U18的输出端连接第一开关管Q6的栅级；所述三输入或非门U17的第二输入端连接逻辑与驱动模块的第一输出端，所述三输入或非门U17的第三输入端连接第四反相器U19的输出端，所述三输入或非门U17的输出端为次边导通时间侦测模块的输出端、连接恒流控制模块的输入端；所述第四反相器sU19的输入端为使能端、正常工作时为高电平。其中，所述第一开关管Q6、第二开关管Q7、第三开关管Q8、第四开关管Q9和第五开关管Q10为P沟道MOS管；所述第六开关管Q11、第七开关管Q12和第八开关管Q13为N沟道MOS管。

请一并参阅图7和图2，原边打开时，逻辑与驱动模块540的第一输出端1’’输出的信号PWM为高电平，源极驱动管Q2导通；第二开关管Q7断开，三输入或非门U17的输出信号A为低电平，第一开关K3断开，两输入或门U16的输出信号B为高电平，第三反相器U18输出低电平，第一开关管Q6导通，将功率开关管Q1的栅极拉至高电平，功率开关管Q1导通，功率开关管Q1的漏端电压被拉至低电平；两输入或门U16的输出端信号B为高电平，第二开关K4导通，第五开关管Q10断开，第五开关管Q10的漏极被拉至低电平，即施密特触发器U11的输入端为低电平；PWM信号为高电平，第五或非门U15输出低电平；原边打开，原边电感电流上升，原边电流采样电阻（第一电阻R1）上的电压随之上升，直到达到逐周期电流比较器OCP的阈值电压Vocp，控制逻辑与驱动模块540的第一输出端1’’输出低电平信号，即PWM信号为低电平，源极驱动管Q2断开，功率开关管Q1的漏端电压升高到大于输入线电压，使得次边电压高于LED灯组40的正极电压Vout，第一二极管D1导通，次边开始放电，在整个次边放电期间，功率开关管Q1的漏端电压维持大于输入线电压；此时，第五或非门U15的输出仍维持低电平，两输入或门U16的输出端信号B为低电平，第二开关K4断开，第一开关管Q6断开；由于第四反相器U19的输入端为使能端、正常工作时为高电平，因此第四反相器U19输出低电平，三输入或非门U17输出端信号A为高电平，也即原边关断。PWM信号低电平为次边打开起点；此时，第五开关管Q10和第二开关管Q7均导通，第一开关K3导通，功率开关管Q1的栅极电压等于VCC端电压减去第三开关管Q8的栅源压降Vgsp，通过合理设计第七开关管Q12和第八开关管Q13的比例以及第三开关管Q8和第四开关管Q9的比例，使得此时施密特触发器U11的输入电压仍维持低电平；次边消磁结束后，功率开关管Q1的漏端电压迅速回落，由于功率开关管Q1具有栅漏寄生电容Cgd（图7中虚线表示），且根据电路原理，电容两端电压差不能突变，漏端电压(栅漏寄生电容Cgd 上极板电压)的急剧下降，使得功率开关管Q1的栅端（栅漏寄生电容Cgd下极板）电压也随之降低，使得第三开关管Q8的电流迅速增大，第四开关管Q9的电流随之增大，并大于第七开关管Q12的电流，施密特触发器U11的输入电压被拉至高电平，第四或非门U14输出低电平，第五或非门U15输出高电平，三输入或非门U17的输出信号A变为低电平。因此在次边放电阶段次边导通时间侦测模块550输出的信号A为高电平，其余时间内均为低电平，即信号A输出高电平的时间即为次边放电时间Tons，从而准确地侦测了次边放电时间Tons。

请参阅图2，本发明提供的原边反馈LED驱动电路中，所述缓冲吸收模块20包括第五电阻R5、第四电容C4和第三二极管D3，所述交流电输入端J1通过整流稳压模块10连接第五电阻R5的一端、第四电容C4的一端和变压器30原边绕组Np的一端，所述第五电阻R5和第四电容C4的另一端均连接第三二极管D3的负极，所述第三二极管D3的正极连接原边绕组Np的另一端和转换器芯片U1的Drain端。

综上所述，所述转换器芯片U1采用700V超高压工艺，将功率开关管Q1单芯片集成，提高集成度的同时，降低了对封装腔体体积的要求；通过将原边采样电阻内置，省去了CS引脚；通过内置功率开关管Q1的寄生栅漏电容间接侦测消磁时间，省去了FB引脚；通过以上技术的结合，使得芯片只需三个引脚，可以采用TO-92封装，封装成本低。内置启动与供电模块，可实现高压启动和供电，与传统系统相比，省去了启动电阻，辅助绕组，辅助边整流二极管，辅助边分压电阻以及原边电流采样电阻，简化了变压器制造工艺流程，减少了外围元器件数量，进一步降低了成本。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种原边反馈LED驱动电路，其特征在于，包括交流电输入端、第一电容、第二电容、第一二极管；

具有原边绕组和次级绕组的变压器；

整流稳压模块，用于对交流电输入端输入的交流电进行整流和稳压，并输出给缓冲吸收模块；

缓冲吸收模块，用于吸收所述原边绕组的自感电势；

转换器芯片，用于将AC电压转换为DC电压，并输出恒定电流；

所述交流电输入端通过整流稳压模块连接缓冲吸收模块，所述缓冲吸收模块连接变压器的原边绕组的一端，所述原边绕组的另一端连接转换器芯片的Drain端，所述转换器芯片的VCC端通过第一电容接地，所述转换器芯片的GND端接地，所述次级绕组的一端连接第一二极管的正极，所述第一二极管的负极通过第二电容接地、还通过LED灯组接地，所述次级绕组的另一端接地；

所述转换器芯片通过Drain端产生供电电源，内部集成原边电流采样电阻，通过内置功率开关管的栅漏电容采样次边导通时间，所述功率开关管单芯片集成。

2.根据权利要求1所述的原边反馈LED驱动电路，其特征在于，所述转换器芯片包括功率开关管、源极驱动管、第一电阻、第二二极管；

启动与供电模块，用于产生内建电源；

偏置模块，用于产生基准参考电压反馈给启动与供电模块；

逐周期电流比较器模块，用于检测原边峰值电流，保持每周期的峰值电流不变；

次边导通时间侦测模块，利用功率开关管的栅漏寄生电容，间接采样次边导通时间；

恒流控制模块，用于根据次边导通时间来控制逻辑与驱动模块，从而控制输出电流；

逻辑与驱动模块，用于进行逻辑运算，输出驱动信号控制功率开关管和源极驱动管的导通和关断；

所述启动与供电模块的输入端为转换器芯片的Drain端、连接功率开关管的漏极，所述启动与供电模块的输出端连接转换器芯片的VCC端、还连接偏置模块的输入端，所述偏置模块的输出端连接逐周期电流比较器模块的第一输入端，所述逐周期电流比较器模块的输出端连接逻辑与驱动模块的第一输入端，所述逻辑与驱动模块的第一输出端连接源极驱动管的栅极，所述源极驱动管的源极连接逐周期电流比较器模块的第二输入端、还通过第一电阻接地；所述功率开关管的栅极连接逻辑与驱动模块的第二输出端、次边导通时间侦测模块的输入端，所述次边导通时间侦测模块的输出端连接恒流控制模块的输入端，所述恒流控制模块的输出端连接逻辑与驱动模块的第二输入端，所述功率开关管的源极连接源极驱动管的漏极和第二二极管的正极，所述第二二极管的负极连接启动与供电模块的输出端。

3.根据权利要求2所述的原边反馈LED驱动电路，其特征在于，所述偏置模块的第一反馈信号输出端连接启动与供电模块的第一反馈信号输入端，偏置模块的第二反馈信号输出端连接启动与供电模块的第二反馈信号输入端，偏置模块的第三反馈信号输出端连接启动与供电模块的第三反馈信号输入端；所述启动与供电模块包括开启比较器、关断比较器、第一阈值选择控制开关、第二阈值选择控制开关、逻辑控制单元、第二电阻、第三电阻、第四电阻、放电控制开关管、高压隔离管和充电控制管，所述第一阈值选择控制开关的一端为启动与供电模块的第一反馈信号输入端、连接偏置模块的第一反馈信号输出端，所述第一阈值选择控制开关的另一端连接开启比较器的正相输入端，所述第二阈值选择控制开关的一端为启动与供电模块的第二反馈信号输入端、连接偏置模块的第二反馈信号输出端，所述第二阈值选择控制开关的另一端连接开启比较器的正相输入端，所述开启比较器的输出端连接逻辑控制单元的第一输入端，所述关断比较器的正相输入端为启动与供电模块的第三反馈信号输入端、连接偏置模块的第三反馈信号输出端，所述关断比较器的输出端连接逻辑控制单元的第二输入端，所述逻辑控制单元的输出端连接放电控制开关管的栅级，所述放电控制开关管的源极接地，所述放电控制开关管的漏极连接充电控制管的栅级、还通过第二电阻连接高压隔离管的源极和充电控制管的漏极，所述高压隔离管的栅级接地，所述高压隔离管的漏极为启动与供电模块的输入端，所述充电控制管的源极为启动与供电模块的输出端、连接第三电阻的一端，所述第三电阻的另一端连接开启比较器的反相输入端和关断比较器的反相输入端、还通过第四电阻接地。

4.根据权利要求3所述的原边反馈LED驱动电路，其特征在于，所述偏置模块的第一反馈信号输出端输出第一反馈电压，所述偏置模块的第二反馈信号输出端输出第二反馈电压，所述偏置模块的第三反馈信号输出端输出第三反馈电压，所述第一反馈电压大于第二反馈电压，所述第二反馈电压大于第三反馈电压。

5.根据权利要求4所述的原边反馈LED驱动电路，其特征在于，所述逻辑控制单元包括第一反相器、D触发器、第一或非门、第二或非门、第三或非门和第一或门；所述第一反相器的输入端和第一或非门的第一输入端为逻辑控制单元的第一输入端、连接开启比较器的输出端，所述第一或非门的第二输入端和第二或非门的第二输入端为逻辑控制单元的第二输入端、连接关断比较器的输出端，所述第一或非门的输出端连接第三或非门的第一输入端，所述第三或非门的输出端连接第二或非门的第一输入端，所述第二或非门的输出端连接第三或非门的第二输入端和D触发器的R端，所述D触发器的C端连接逻辑与驱动模块的第一输出端，所述D触发器的D端连接第一反相器的输出端，所述D触发器的Q端连接第一或门的第一输入端，所述第一或门的第二输入端连接逻辑与驱动模块的第一输出端，第一或门的输出端为逻辑控制单元的输出端、连接放电控制开关管的栅级。

6.根据权利要求5所述的原边反馈LED驱动电路，其特征在于，所述次边导通时间侦测模块包括电流源、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第七开关管、第八开关管、施密特触发器、第二反相器、第三反相器、第四反相器、第四或非门、第五或非门、两输入或门和三输入或非门，还包括高电平导通、低电平关断、受三输入或非门的输出端信号控制的第一开关和高电平导通、低电平关断、受两输入或门的输出端信号控制的第二开关；所述第一开关管的源极连接启动与供电模块的输出端，所述第一开关管的漏极为次边导通时间侦测模块的输入端、连接功率开关管的栅级、第二开关管的漏极、第三开关管的栅级、第四开关管的栅级和第一开关的一端；所述第二开关管的栅级连接逻辑与驱动模块的第一输出端，所述第二开关管的源极连接第三开关管的漏极，所述第三开关管的源极连接第四开关管的源极和电流源的负极，所述第四开关管的漏极连接第五开关管的源极，所述第五开关管的栅级连接逻辑与驱动模块的第一输出端；所述电流源的正极连接第六开关管的漏极、第六开关管的栅级、第七开关管的栅级和第八开关管的栅级，所述第六开关管的源极接地，所述第七开关管的漏极连接第五开关管的漏极、施密特触发器的输入端、还通过第二开关接地，所述第七开关管的源极接地；所述第八开关管的漏极连接第一开关的另一端，所述第八开关管的源极接地；所述施密特触发器的输出端连接第二反相器的输入端，所述第二反相器的输出端连接第四或非门的第一输入端，所述第四或非门的输出端连接第五或非门的第一输入端，所述第五或非门的第二输入端连接逻辑与驱动模块的第一输出端和两输入或门的第一输入端，所述第五或非门的输出端连接第四或非门的第二输入端、两输入或门的第二输入端和三输入或非门的第一输入端，所述两输入或门的输出端连接第三反相器的输入端，所述第三反相器的输出端连接第一开关管的栅级；所述三输入或非门的第二输入端连接逻辑与驱动模块的第一输出端，所述三输入或非门的第三输入端连接第四反相器的输出端，所述三输入或非门的输出端为次边导通时间侦测模块的输出端、连接恒流控制模块的输入端；所述第四反相器的输入端为使能端、正常工作时为高电平。

7.根据权利要求6所述的原边反馈LED驱动电路，其特征在于，所述第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管和第五开关管为P沟道MOS管；所述第六开关管、第七开关管和第八开关管为N沟道MOS管。

8.根据权利要求6所述的原边反馈LED驱动电路，其特征在于，所述整流稳压模块包括整流桥以及与整流桥并联连接的第三电容。

9.根据权利要求8所述的原边反馈LED驱动电路，其特征在于，所述缓冲吸收模块包括第五电阻、第四电容和第三二极管，所述交流电输入端通过整流稳压模块连接第五电阻的一端、第四电容的一端和变压器原边绕组的一端，所述第五电阻和第四电容的另一端均连接第三二极管的负极，所述第三二极管的正极连接原边绕组的另一端和转换器芯片的Drain端。

10.根据权利要求9所述的原边反馈LED驱动电路，其特征在于，所述功率开关管为700V超高压功率开关管。