CN104968088A - 基于升压稳压电路的led灯保护系统用栅极驱动系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于升压稳压电路的LED灯保护系统用栅极驱动系统，其由变压器T，驱动芯片M，开关电流源，串接于驱动芯片M的VCC管脚与BOOST管脚之间的二极管D1，串接于驱动芯片M的BOOST管脚与TG管脚之间的电容C3，串接于驱动芯片M的TG管脚与TS管脚之间的电阻R7，基极与驱动芯片M的TG管脚相连接、集电极顺次经电容C4和电容C5后接地、而发射极接地的晶体管Q4，以及串接在驱动芯片M与开关电流源之间的升压稳压电路组成。本发明功耗较低，其启动时间仅为传统栅极驱动电路启动时间的1/4。本发明可以对工作电压进行调整，使工作电压更加稳定，从而可以稳定的以LED灯保护系统进行驱动。

Description

基于升压稳压电路的LED灯保护系统用栅极驱动系统

技术领域

本发明涉及一种驱动系统，具体是指基于升压稳压电路的LED灯保护系统用栅极驱动系统。

背景技术

目前，由于LED灯具有能耗低、使用寿命长以及安全环保等特点，其已经成为了人们生活照明的主流产品之一。由于LED灯不同于传统的白炽灯，其需要由专用的驱动电路来进行驱动，因此市面上便出现了各式各样的用于防止驱动系统免受内部或外部不利因素干扰的保护系统。

栅极驱动电路是LED灯保护系统中的一个重要组成部分，其运行速度的快慢和性能稳定与否直接决定了LED灯保护系统的使用范围和性能好坏。但是，目前这些栅极驱动电路其在工作的过程中容易受到电压波动的影响，无法很好的对LED灯保护系统进行驱动，导致LED灯保护系统对LED的保护效果不好。

发明内容

本发明的目的在于克服目前的栅极驱动电路其在工作的过程中容易受到电压波动的影响的缺陷，提供一种基于升压稳压电路的LED灯保护系统用栅极驱动系统。

本发明的目的通过下述技术方案实现：基于升压稳压电路的LED灯保护系统用栅极驱动系统，其由变压器T，驱动芯片M，开关电流源，串接于驱动芯片M的VCC管脚与BOOST管脚之间的二极管D1，串接于驱动芯片M的BOOST管脚与TG管脚之间的电容C3，串接于驱动芯片M的TG管脚与TS管脚之间的电阻R7，基极与驱动芯片M的TG管脚相连接、集电极顺次经电容C4和电容C5后接地、而发射极接地的晶体管Q4，以及串接在驱动芯片M与开关电流源之间的升压稳压电路组成。所述变压器T的原边线圈的同名端与电容C4和电容C5的连接点相连接，其非同名端则与晶体管Q4的发射极相连接后接地；同时，晶体管Q4的发射极还与驱动芯片M的TS管脚相连接，所述变压器T的副边线圈上设有抽头Y1和抽头Y2。

进一步的，所述的升压稳压电路由升压芯片U1，场效应管MOS1，N极与场效应管MOS1的漏极相连接、P极则顺次经电感L1和电阻R8以及电阻R9后接地的稳压二极管D2，一端与升压芯片U1的RT管脚相连接、另一端接地的电阻R13，正极与升压芯片U1的SS管脚相连接、负极接地的极性电容C5，串接在升压芯片U1的COMP管脚和FB管脚之间的极性电容C6，集电极经电阻R10后与升压芯片U1的CS管脚相连接、基极则经电阻R11后与升压芯片U1的FB管脚相连接、发射极接地的三极管Q5，以及一端与升压芯片U1的GND管脚相连接、另一端接地的电阻R12组成；所述升压芯片U1的VIN管脚与电阻R8和电感L1的连接点相连接、其UVLO管脚则与电阻R8和电阻R9的连接点相连接、OUT管脚则与场效应管MOS1的栅极相连接、其VCC管脚则与其UVLO管脚相连接；所述场效应管MOS1的源极与三极管Q5的集电极相连接的同时作为该升压稳压电路的一个输出极，该输出极与驱动芯片M的INP管脚相连接；而场效应管MOS1的漏极则作为该升压稳压电路的另一个输出极，该输出极则与驱动芯片M的VCC管脚相连接；所述升压芯片U1的VIN管脚与其UVLO管脚一起作为该升压稳压电路的输入端，该输入端则与开关电流源相连接。

所述的开关电流源由晶体管Q1，晶体管Q2，晶体管Q3，直流电源S，串接在晶体管Q1的集电极与晶体管Q2的集电极之间的电阻R1，串接在晶体管Q1的发射极与直流电源S的负极之间的RC滤波电路，串接在晶体管Q1的基极与直流电源S的负极之间的电阻R2，与直流电源S相并联的电阻R5，串接在晶体管Q3的发射极与直流电源S的负极之间的电阻R6，串接在晶体管Q3的集电极与晶体管Q2的集电极之间的电阻R4，以及正极与晶体管Q2的集电极相连接、负极与直流电源S的负极相连接的极性电容C2组成；所述晶体管Q2的基极还与晶体管Q1的集电极相连接，而晶体管Q3的基极则分别与晶体管Q2的发射极和直流电源S的正极相连接；所述升压芯片U1的VIN管脚与极性电容C2的正极相连接，而升压芯片U1的UVLO管脚则与极性电容C2的负极相连接。

为了达到更好的实施效果，所述驱动芯片M为LTC4440A集成芯片，所述的升压芯片U1为LM5020集成芯片。

本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本发明不仅具有短路保护、过压保护及开路保护的功能，而且其功耗较低，其启动时间仅为传统栅极驱动电路启动时间的1/4。

(2)本发明设有自带的开关电流源，因此能有效的避免外部电磁干扰，同时，能显著的降低电流噪音。

(3)本发明可以对工作电压进行调整，使工作电压更加稳定，从而可以稳定的以LED灯保护系统进行驱动。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示，本发明由晶体管Q4、变压器T、驱动芯片M、开关电流源、二极管D1、电容C3、电阻R7、电容C4，电容C5以及升压稳压电路组成。连接时，升压稳压电路需要串接于驱动芯片M的VCC管脚与INP管脚之间，开关电流源则需要与升压稳压电路的输入端相连接。而二极管D1串接于驱动芯片M的VCC管脚与BOOST管脚之间，电容C3串接于驱动芯片M的BOOST管脚与TG管脚之间，而电阻R7则串接于驱动芯片M的TG管脚与TS管脚之间。

所述晶体管Q4的基极与驱动芯片M的TG管脚相连接，其集电极顺次经电容C4和电容C5后接地，其发射极接地。同时，该晶体管Q4的集电极还需要外接+6V的驱动电压，以确保晶体管Q4能正常运行。

其中，变压器T的原边线圈的同名端与电容C4和电容C5的连接点相连接，其非同名端则与晶体管Q4的发射极相连接后接地。同时，晶体管Q4的发射极还与驱动芯片M的TS管脚相连接。

变压器T的副边线圈上设有抽头Y1和抽头Y2，即通过该抽头Y1和抽头Y2，本发明在变压器T的副边线圈上形成有4个输出端，即副边线圈的同名端，Y1抽头、Y2抽头和副边线圈的非同名端。

开关电流源用于给本发明提供工作电源，其由晶体管Q1，晶体管Q2，晶体管Q3，直流电源S，串接在晶体管Q1的集电极与晶体管Q2的集电极之间的电阻R1，串接在晶体管Q1的发射极与直流电源S的负极之间的RC滤波电路，串接在晶体管Q1的基极与直流电源S的负极之间的电阻R2，与直流电源S相并联的电阻R5，串接在晶体管Q3的发射极与直流电源S的负极之间的电阻R6，串接在晶体管Q3的集电极与晶体管Q2的集电极之间的电阻R4，以及正极与晶体管Q2的集电极相连接、负极与直流电源S的负极相连接的极性电容C2组成。

同时，该晶体管Q2的基极还与晶体管Q1的集电极相连接，晶体管Q3的基极则分别与晶体管Q2的发射极和直流电源S的正极相连接；所述极性电容C2的正极和其负极均与升压稳压电路相连接。

所述的RC滤波电路则由电阻R3和电容C1并联而成，即电阻R3和电容C1并联后，其一个公共端与晶体管Q1的发射极相连接、其另一个公共端则与直流电源S的负极相连接。

所述的升压稳压电路可以对开关电流源所输入的电压进行升压、稳压处理处理，使驱动芯片M能够更好的进行驱动。其由升压芯片U1，场效应管MOS1，N极与场效应管MOS1的漏极相连接、P极则顺次经电感L1和电阻R8以及电阻R9后接地的稳压二极管D2，一端与升压芯片U1的RT管脚相连接、另一端接地的电阻R13，正极与升压芯片U1的SS管脚相连接、负极接地的极性电容C5，串接在升压芯片U1的COMP管脚和FB管脚之间的极性电容C6，集电极经电阻R10后与升压芯片U1的CS管脚相连接、基极则经电阻R11后与升压芯片U1的FB管脚相连接、发射极接地的三极管Q5，以及一端与升压芯片U1的GND管脚相连接、另一端接地的电阻R12组成。所述升压芯片U1的VIN管脚与电阻R8和电感L1的连接点相连接、其UVLO管脚则与电阻R8和电阻R9的连接点相连接、OUT管脚则与场效应管MOS1的栅极相连接、其VCC管脚则与其UVLO管脚相连接。所述场效应管MOS1的源极与三极管Q5的集电极相连接的同时作为该升压稳压电路的一个输出极，该输出极与驱动芯片M的INP管脚相连接；而场效应管MOS1的漏极则作为该升压稳压电路的另一个输出极，该输出极则与驱动芯片M的VCC管脚相连接。由此该场效应管MOS1则可以保护系统自身，使其免受高电压损坏。所述升压芯片U1的VIN管脚与极性电容C2的正极相连接，其UVLO管脚则与极性电容C2的负极相连接。为了达到更好的升压效果，该升压芯片U1优先采用LM5020集成电路来实现。

为确保使用效果，该驱动芯片M优先采用凌力尔特公司生产的高频率N沟道MOSFET栅极驱动芯片，即LTC4440A集成芯片。该驱动芯片能以高达80V的输入电压工作，在高达100V瞬态时可连续工作。

如上所述，便可以很好的实现本发明。

Claims (4)

1.基于升压稳压电路的LED灯保护系统用栅极驱动系统，其由变压器T，驱动芯片M，开关电流源，串接于驱动芯片M的VCC管脚与BOOST管脚之间的二极管D1，串接于驱动芯片M的BOOST管脚与TG管脚之间的电容C3，串接于驱动芯片M的TG管脚与TS管脚之间的电阻R7，以及基极与驱动芯片M的TG管脚相连接、集电极顺次经电容C4和电容C5后接地、而发射极接地的晶体管Q4组成；所述变压器T的原边线圈的同名端与电容C4和电容C5的连接点相连接，其非同名端则与晶体管Q4的发射极相连接后接地；同时，晶体管Q4的发射极还与驱动芯片M的TS管脚相连接，所述变压器T的副边线圈上设有抽头Y1和抽头Y2；其特征在于，在驱动芯片M与开关电流源之间还串接有升压稳压电路；所述的升压稳压电路由升压芯片U1，场效应管MOS1，N极与场效应管MOS1的漏极相连接、P极则顺次经电感L1和电阻R8以及电阻R9后接地的稳压二极管D2，一端与升压芯片U1的RT管脚相连接、另一端接地的电阻R13，正极与升压芯片U1的SS管脚相连接、负极接地的极性电容C5，串接在升压芯片U1的COMP管脚和FB管脚之间的极性电容C6，集电极经电阻R10后与升压芯片U1的CS管脚相连接、基极则经电阻R11后与升压芯片U1的FB管脚相连接、发射极接地的三极管Q5，以及一端与升压芯片U1的GND管脚相连接、另一端接地的电阻R12组成；所述升压芯片U1的VIN管脚与电阻R8和电感L1的连接点相连接、其UVLO管脚则与电阻R8和电阻R9的连接点相连接、OUT管脚则与场效应管MOS1的栅极相连接、其VCC管脚则与其UVLO管脚相连接；所述场效应管MOS1的源极与三极管Q5的集电极相连接的同时作为该升压稳压电路的一个输出极，该输出极与驱动芯片M的INP管脚相连接；而场效应管MOS1的漏极则作为该升压稳压电路的另一个输出极，该输出极则与驱动芯片M的VCC管脚相连接；所述升压芯片U1的VIN管脚与其UVLO管脚一起作为该升压稳压电路的输入端，该输入端则与开关电流源相连接。

2.根据权利要求1所述的基于升压稳压电路的LED灯保护系统用栅极驱动系统，其特征在于，所述的开关电流源由晶体管Q1，晶体管Q2，晶体管Q3，直流电源S，串接在晶体管Q1的集电极与晶体管Q2的集电极之间的电阻R1，串接在晶体管Q1的发射极与直流电源S的负极之间的RC滤波电路，串接在晶体管Q1的基极与直流电源S的负极之间的电阻R2，与直流电源S相并联的电阻R5，串接在晶体管Q3的发射极与直流电源S的负极之间的电阻R6，串接在晶体管Q3的集电极与晶体管Q2的集电极之间的电阻R4，以及正极与晶体管Q2的集电极相连接、负极与直流电源S的负极相连接的极性电容C2组成；所述晶体管Q2的基极还与晶体管Q1的集电极相连接，而晶体管Q3的基极则分别与晶体管Q2的发射极和直流电源S的正极相连接；所述升压芯片U1的VIN管脚与极性电容C2的正极相连接，而升压芯片U1的UVLO管脚则与极性电容C2的负极相连接。

3.根据权利要求1或2所述的基于升压稳压电路的LED灯保护系统用栅极驱动系统，其特征在于，所述驱动芯片M为LTC4440A集成芯片。

4.根据权利要求1或2所述的基于升压稳压电路的LED灯保护系统用栅极驱动系统，其特征在于，所述的升压芯片U1为LM5020集成芯片。