CN105722266A - Led驱动芯片及其过温调节电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种LED驱动芯片及其过温调节电路，该过温调节电路具体为：基准电流输入单元与电阻调节单元产生一个大小可调节的基准电压。负温度系数电压产生单元随LED驱动芯片的温度升高产生一个大小降低的负温度系数电压。比较单元用于比较负温度系数电压与基准电压的大小来控制负温度系数电压的输出。线性电流输出调节单元依据负温度系数电压产生单元的电压变化，调节所输出的线性电流大小来控制LED驱动芯片的工作电流。本发明的LED驱动芯片及其过温调节电路具有保护LED驱动芯片正常工作，延长LED光源装置使用寿命的有益效果。

Description

LED驱动芯片及其过温调节电路

技术领域

本发明涉及LED光源的驱动技术领域，特别是涉及一种LED驱动芯片及其过温调节电路。

背景技术

LED光源因具有绿色环保、使用寿命长、节能、性能稳定、光效高以及体积小等优点，目前已广泛应用至各种照明领域，如室内照明、汽车、消费性电子产品。

目前，随着LED技术的迅速发展，LED光源已经广泛应用到大功率照明设备上。而目前的大功率照明上需要LED颗数较多，有的多达上百颗。近来一种LED光电模组被广泛使用，该LED光电模组包括基板和在该基板上设置的LED驱动电路和LED灯，该LED驱动电路包括LED驱动芯片和必要的其它电路元件。该LED光电模组既可以独立用于照明，也可安装到LED照明设备的底座上，与灯罩等组装即可，无需过多的考虑LED的电路设计等，生产组装方便。然而由于LED光源中热量占较大比例，当LED驱动芯片工作时间过长时，会处于过热或者温度过高的状态，严重者烧坏LED驱动芯片，大大缩短了LED照明设备的使用寿命。

因此，有必要提出一种新的方案，解决上述问题。

发明内容

本发明正是基于以上一个或多个问题，提供一种LED驱动芯片及其过温调节电路，用以解决现有技术中LED驱动芯片温度过高导致LED驱动芯片烧毁，影响LED光源使用寿命的问题。

本发明提供一种过温调节电路，用于调节LED驱动芯片工作时的温度，其中，包括：基准电流输入单元、电阻调节单元、比较单元、负温度系数电压产生单元以及线性电流输出调节单元，所述基准电流输入单元与所述电阻调节单元产生一个大小可调节的基准电压；所述负温度系数电压产生单元随所述LED驱动芯片的温度升高产生一个大小降低的负温度系数电压；所述比较单元用于比较所述负温度系数电压与所述基准电压的大小以控制所述负温度系数电压的输出；所述线性电流输出调节单元依据所述负温度系数电压产生单元的电压变化，调节所输出的线性电流大小来控制所述LED驱动芯片的工作电流。

较佳地，所述过温调节电路还包括：开关控制单元，所述开关控制单元用于依据所述比较单元比较所述负温度系数电压与所述基准电压后的比较信号，开启或关闭所述LED驱动芯片。

较佳地，所述过温调节电路还包括：缓冲电容单元，所述缓冲电容单元一端连接到所述比较单元的输入端，另一端连接到所述比较单元的输出端。

较佳地，所述过温调节电路包括：偏置电流产生单元，用于为所述过温调节电路提供偏置电流。

较佳地，所述比较单元包括：第十四场效应管、第十五场效应管和第十七场效应管以及第十八场效应管，其中，所述第十四场效应管的栅极输入所述基准电压，所述第十四场效应管的源极连接到电源，所述第十四场效应管的漏极连接到所述第十七场效应管的栅极与漏极，以及所述第十八场效应管的栅极，所述第十五场效应管的栅极输入所述负温度系数电压，所述第十五场效应管的源极连接到所述电源，所述第十五场效应管的漏极连接到所述第十八场效应管的漏极，所述第十七场效应管的源极与所述第十八场效应管的源极接地。

较佳地，所述开关控制单元包括：第十六场效应管、第二十一场效应管、第二十二场效应管、第二十三场效应管、第二十四场效应管和第二十五场效应管，其中，所述第十六场效应管的栅极受到所述比较单元的输出信号控制，所述第十六场效应管的源极与所述第二十一场效应管的源极和漏极相连，所述第十六场效应管的漏极分别连接所述第二十一场效应管的栅极、所述第二十二场效应管的栅极以及所述第二十三场效应管的栅极；所述第二十二场效应管的源极连接所述电源，所述第二十二场效应管的漏极分别连接所述第二十三场效应管的栅极的漏极、所述第二十四场效应管的栅极和所述第二十五场效应管的栅极；所述第二十三场效应管的源极分别连接所述第二十五场效应管的源极和所述第二十一场效应管的漏极；所述第二十四场效应管的漏极和所述第二十五场效应管的漏极连接，并输出开关控制信号。

较佳地，所述缓冲电容单元包括：延迟单元和电容单元，所述延迟单元用于在所述LED驱动芯片温度突然升高时，推迟所述开关控制单元执行关闭操作的时间；所述电容单元用于滤除杂波，使所述过温调节电路的电流稳定。

较佳地，所述延迟单元包括串联的第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管、第四场效应管；所述电容单元包括并联的第五场效应管、第六场效应管、第七场效应管、第八场效应管和第九场效应管。

较佳地，所述线性电流输出调节单元包括第二十场效应管，所述第二十场效应管的源极接地，栅极连接到所述比较单元的输出端，漏极输出线性电流。

本发明还提供一种LED驱动芯片，其中，所述LED驱动芯片包括过温调节电路，其中，所述过温调节电路为如前所述的过温调节电路。

本发明的LED驱动芯片及其过温调节电路具有防止LED驱动芯片温度过高导致的烧毁，延长LED光源装置使用寿命的有益效果。

附图说明

图1是本发明较佳实施例的LED驱动芯片的过温调节电路的模块示意图。

图2是本发明较佳实施例的LED驱动芯片的过温调节电路的结构示意图。

图3是本发明过温调节电路中温度保护点与RTH电阻之间的关系图。

图4是本发明过温调节电路中LED驱动芯片温度T与基准电压V之间的关系图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。需要说明的是，如果不冲突，本发明实施例以及实施例中的各个特征可以相互结合，均在本发明的保护范围之内。

实施例1

请参见图1，图1是本发明较佳实施例的LED驱动芯片的过温调节电路的模块示意图。如图1所示，本发明的较佳实施例的LED驱动芯片的过温调节电路，用于调节LED驱动芯片工作时的温度。该过温调节电路包括：基准电流输入单元11、电阻调节单元12、比较单元18、负温度系数电压产生单元17以及线性电流输出调节单元16，所述基准电流输入单元11与所述电阻调节单元12产生一个大小可调节的基准电压，其中，电阻调节单元12依据温度变化，调节电阻值大小，或者依据实际需要对电阻进行调节，这样可改变基准电压的大小。所述负温度系数电压产生单元17随所述LED驱动芯片的温度升高产生一个大小降低的负温度系数电压。其中，负温度系数电压是指电压的变化与LED驱动芯片温度变化是负相关的，随着温度的升高，负温度系数电压产生单元17产生的电压值减小。所述比较单元18用于比较所述负温度系数电压与所述基准电压的大小以控制所述负温度系数电压的输出。所述线性电流输出调节单元16依据所述负温度系数电压产生单元17的电压变化，调节所输出的线性电流大小来控制所述LED驱动芯片的工作电流。

本发明通过上述的结构设计，不仅可以调节基准电压大小来灵活改变过温保护点，利用简单的比较单元来实现电压输出控制，既简化了电路结构，降低了成本，又防止LED驱动芯片因温度过高导致LED驱动芯片烧毁，从而延长了LED光源装置的使用寿命。

进一步地，所述过温调节电路还包括：开关控制单元15，所述开关控制单元15用于依据所述比较单元18比较所述负温度系数电压与所述基准电压后的比较信号，开启或关闭所述LED驱动芯片。具体来说，比较单元18用于比较所述负温度系数电压与所述基准电压的大小，当比较出所述负温度系数电压比所述基准电压大时，则负温度系数电压产生单元17继续输出电压至所述线性电流输出调节单元16，然后经线性电流输出调节单元16为LED驱动芯片提供工作电流，此时开关控制单元15处于开启状态；当比较出所述负温度系数电压等于或小于所述基准电压时，说明LED驱动芯片的温度过高，已经超过了预设的温度，开关控制单元16关闭LED驱动芯片。

在一个变形的实施例中，LED光源装置使用较长时间后，光效变差，为保证发光亮度，通常会通过增加电流来提高亮度，然此时，LED驱动芯片产生的热量升高会较快，这就需要适当通过电阻调节单元来调节基准电压，将基准电压提高，以便开关控制单元16提前一个时间关闭LED驱动芯片，防止LED驱动芯片被烧坏，延长LED光源装置的使用寿命。

进一步地，所述过温调节电路还包括：缓冲电容单元14，所述缓冲电容单元14一端连接到所述比较单元18的输入端，所述缓冲电容单元14的另一端连接到所述比较单元18的输出端。该缓冲电容单元18用于使输出到线性电流输出调节单元16的电流稳定，滤除掉杂波，减缓LED驱动芯片的关闭，避免对LED光源装置造成影响。

进一步地，所述过温调节电路包括：偏置电流产生单元13，用于为所述过温调节电路提供偏置电流，为整个过温调节电路提供工作电源。

请参见图2，图2是本发明较佳实施例的LED驱动芯片的过温调节电路的结构示意图。如图2所示，本发明较佳实施例的过温调节电路的具体结构如下：

从IOTP2端(过温调节电路输入端)开始，自IOTP2端提供一个恒定的偏置电流给串联的电阻R1、R2、R3、R4，电阻R1的一端接地，其中电阻R1与温度点调节电阻IOUTRTH并联，通过改变该温度点调节电阻IOUTRTH的阻值，来改变IOTP2端与电阻R4之间输出的电压，这个电压作为过温调节电路的基准电压。其中，电阻R1、R2、R3和R4以及该温度点调节电阻IOUTRTH组成本发明的电阻调节单元12。基准电压的一路输出到一延迟单元，所述延迟单元包括若干个串联的场效应管，具体地，在本发明的较佳实施例中，为串联的第一场效应管M1、第二场效应管M2、第三场效应管M3、第四场效应管M4，实际中，可以依据需要来设置场效应管的数量。该延迟单元用于在温度突然升高时，推迟开关控制单元15执行关闭操作的时间。该延迟单元连接到电容单元，该电容单元包括并联的若干个场效应管，具体地，在本发明的较佳实施例中，为并联的第五场效应管M5、第六场效应管M6、第七场效应管M7、第八场效应管M8和第九场效应管M9，经第九场效应管M9后接地。该电容单元可滤除杂波，使所述过温调节电路的电流稳定。在本发明较佳实施例中，缓冲电容单元14包括延迟单元和电容单元。

基准电压的另一路输出到比较单元18的一个输入端,而比较单元8的另一端连接负温度系数电压产生单元17，这里比较单元18主要包括第十四场效应管M14和第十五场效应管M15，基准电压经第十四场效应管M14源极后流入第十七场效应管M17的漏极和栅极和第十八场效应管M18的栅极，而第十七场效应管M17的源极接地，以及负温度系数电压产生单元17的电压信号连接到第十五场效应管M15的栅极。而第十五场效应管M15的源极连接到第十一场效应管M11的漏极，漏极与第十八场效应管M18的漏极相连。第十七场效应管M17的源极和第十八场效应管M18的源极接地。第十五场效应管M15的漏极与第十八场效应管M18的漏极之间分出一支路分别连接到第十九场效应管M19的栅极和第九场效应管M9的栅极以及第二十场效应管M20的栅极。第二十场效应管M20的漏极连接OTR端，源极接地，这里的OTR端用作输出线性电流，以调节LED驱动电路的电流大小。第十九场效应管M19的漏极连接到第十二场效应管M12的漏极，源极接地。第十二场效应管M12的栅极连接到偏置电压VPB1，源极分别连接第十场效应管M10的漏极和源极以及电源VCC，第十场效应管M10的栅极连接到偏置电压VPB1。第十三场效应管M13的源极连接电源VCC，栅极连接偏置电压VPB1，漏极连接第十六场效应管M16的漏极。第十六场效应管M16的栅极连接第十二场效应管M12的漏极，漏极连接到第二十一场效应管M21源极。第二十一场效应管M21的栅极连接到第十三场效应管M13的漏极，漏极连接到第二十三场效应管M23的源极。第二十三场效应管M23的栅极连接到第十三场效应管M13的漏极，漏极连接到第二十四场效应管M24的栅极和第二十五场效应管M25的栅极。第二十二场效应管M22的源极连接到电源VCC，栅极连接到第十三场效应管M13的漏极，漏极连接到第二十四场效应管M24的栅极和第二十五场效应管M25的栅极。第二十四场效应管M24的源极连接到电源VCC，漏极连接到第二十五场效应管M25的漏极，第二十五场效应管M25的源极与第二十三场效应管M23的源极一道连接至第二十一场效应管M21的漏极。第二十四场效应管M24的漏极与第二十五场效应管M25的漏极连接到OTP-H端(即过温调节电路的高电平输出端)。当OTP-H端输出高电平时，则关闭LED驱动电路，以防止LED驱动芯片因继续工作过热而烧毁。

上述过温调节电路中，所述比较单元包括：第十四场效应管M14、第十五场效应管M15和第十七场效应管M17以及第十八场效应管M18，其中，所述第十四场效应管M14的栅极输入所述基准电压，所述第十四场效应管M14的源极连接到电源，所述第十四场效应管M14的漏极连接到所述第十七场效应管M17的栅极与漏极，以及所述第十八场效应管M18的栅极，所述第十五场效应管M15的栅极输入所述负温度系数电压，源极连接到所述电源，漏极连接到所述第十八场效应管M18的漏极。所述第十七场效应管M17的源极与所述第十八场效应管M18的源极接地。

所述开关控制单元包括：第十六场效应管M16、第二十一场效应管M21、第二十二场效应管M22、第二十三场效应管M23、第二十四场效应管M24和第二十五场效应管M25，其中，所述第十六场效应管M16的栅极受到所述比较单元的输出信号控制，所述第十六场效应管M16的源极与所述第二十一场效应管M21的源极和漏极相连，所述第十六场效应管M16的漏极分别连接所述第二十一场效应管M21的栅极、所述第二十二场效应管M22的栅极以及所述第二十三场效应管M23的栅极；所述第二十二场效应管M22的源极连接所述电源，所述第二十二场效应管M22的漏极分别连接所述第二十三场效应管M23的栅极的漏极、所述第二十四场效应管M24的栅极和所述第二十五场效应管M25的栅极；所述第二十三场效应管M23的源极分别连接所述第二十五场效应管M25的源极和所述第二十一场效应管M21的漏极；所述第二十四场效应管M24的漏极和所述第二十五场效应管M25的漏极连接，并输出开关控制信号。

所述缓冲电容单元包括：延迟单元和电容单元，所述延迟单元用于在LED驱动芯片温度突然升高时，推迟所述开关控制单元执行关闭操作的时间；所述电容单元用于滤除杂波，使所述过温调节电路的电流稳定。

所述线性电流输出调节单元包括第二十场效应管M20，所述第二十场效应管M20的源极接地，栅极连接到所述比较单元的输出端，漏极输出线性电流。

本发明通过简单的多个场效应管之间的连接即可实现LED驱动芯片的过温调节，结构简单，成本低廉。

请参见图3，图3是本发明过温调节电路中温度保护点与RTH电阻之间的关系图。如图3所示，在过温调节电阻RTH的阻值上升时，过温保护点的温度也在升高，二者是正相关的关系。这样，在LED驱动电路中进行过温调节时，只需对过温调节电阻RTH进行调节就能实现过温保护点的改变，调节简单方便，而且成本低廉。

请参见图4，图4是本发明过温调节电路中LED驱动芯片温度T与基准电压V之间的关系图。如图4所示，设定过温调节电路的基准电压工作在电压V1，当LED驱动芯片工作时的温度升至T1时，负温度系数电压产生单元产生的电压(K1、K2、K3所在的倾斜线)与基准电压V1在K1处相等，之后LED驱动电路停止工作；改变基准电压，将基准电压从V1降为V2(其中，V1大于V2)时，当LED驱动芯片的温度上升至比温度T1更高的温度T2处时，此时，负温度系数电压产生单元产生的电压(K1、K2、K3所在的倾斜线)与基准电压V2在K2处相等，之后LED驱动电路停止工作；改变基准电压，将基准电压从V2降为V3(其中，V2大于V3)时，当LED驱动芯片的温度上升至比温度T2更高的温度T3处时，此时，负温度系数电压产生单元产生的电压(K1、K2、K3所在的倾斜线)与基准电压V3在K3处相等，之后LED驱动电路停止工作。通过图4可清楚地得出，通过调节基准电压的大小，可以使LED驱动芯片工作在指定的温度范围内，从而很好地实现对LED驱动芯片的过温调节，有效防止LED驱动芯片因过热而损毁，延长了LED光源装置的使用寿命。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种过温调节电路，用于调节LED驱动芯片工作时的温度，其特征在于，包括：基准电流输入单元、电阻调节单元、比较单元、负温度系数电压产生单元以及线性电流输出调节单元，所述基准电流输入单元与所述电阻调节单元产生一个大小可调节的基准电压；所述负温度系数电压产生单元随所述LED驱动芯片的温度升高产生一个大小降低的负温度系数电压；所述比较单元用于比较所述负温度系数电压与所述基准电压的大小以控制所述负温度系数电压的输出；所述线性电流输出调节单元依据所述负温度系数电压产生单元的电压变化，调节所输出的线性电流大小来控制所述LED驱动芯片的工作电流。

2.如权利要求1所述的过温调节电路，其特征在于，所述过温调节电路还包括：开关控制单元，所述开关控制单元用于依据所述比较单元比较所述负温度系数电压与所述基准电压后的比较信号，开启或关闭所述LED驱动芯片。

3.如权利要求2所述的过温调节电路，其特征在于，所述过温调节电路还包括：缓冲电容单元，所述缓冲电容单元一端连接到所述比较单元的输入端，另一端连接到所述比较单元的输出端。

4.如权利要求3所述的过温调节电路，其特征在于，所述过温调节电路包括：偏置电流产生单元，用于为所述过温调节电路提供偏置电流。

5.如权利要求4所述的过温调节电路，其特征在于，所述比较单元包括：第十四场效应管、第十五场效应管和第十七场效应管以及第十八场效应管，其中，所述第十四场效应管的栅极输入所述基准电压，所述第十四场效应管的源极连接到电源，所述第十四场效应管的漏极连接到所述第十七场效应管的栅极与漏极，以及所述第十八场效应管的栅极，所述第十五场效应管的栅极输入所述负温度系数电压，所述第十五场效应管的源极连接到所述电源，所述第十五场效应管的漏极连接到所述第十八场效应管的漏极，所述第十七场效应管的源极与所述第十八场效应管的源极接地。

6.如权利要求5所述的过温调节电路，其特征在于，所述开关控制单元包括：第十六场效应管、第二十一场效应管、第二十二场效应管、第二十三场效应管、第二十四场效应管和第二十五场效应管，其中，所述第十六场效应管的栅极受到所述比较单元的输出信号控制，所述第十六场效应管的源极与所述第二十一场效应管的源极和漏极相连，所述第十六场效应管的漏极分别连接所述第二十一场效应管的栅极、所述第二十二场效应管的栅极以及所述第二十三场效应管的栅极；所述第二十二场效应管的源极连接所述电源，所述第二十二场效应管的漏极分别连接所述第二十三场效应管的栅极的漏极、所述第二十四场效应管的栅极和所述第二十五场效应管的栅极；所述第二十三场效应管的源极分别连接所述第二十五场效应管的源极和所述第二十一场效应管的漏极；所述第二十四场效应管的漏极和所述第二十五场效应管的漏极连接，并输出开关控制信号。

7.如权利要求3所述的过温调节电路，其特征在于，所述缓冲电容单元包括：延迟单元和电容单元，所述延迟单元用于在所述LED驱动芯片温度突然升高时，推迟所述开关控制单元执行关闭操作的时间；所述电容单元用于滤除杂波，使所述过温调节电路的电流稳定。

8.如权利要求7所述的过温调节电路，其特征在于，所述延迟单元包括串联的第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管、第四场效应管；所述电容单元包括并联的第五场效应管、第六场效应管、第七场效应管、第八场效应管和第九场效应管。

9.如权利要求1所述的过温调节电路，其特征在于，所述线性电流输出调节单元包括第二十场效应管，所述第二十场效应管的源极接地，栅极连接到所述比较单元的输出端，漏极输出线性电流。

10.一种LED驱动芯片，其特征在于，所述LED驱动芯片包括过温调节电路，其中，所述过温调节电路为如权利要求1至9任一项所述的过温调节电路。