CN105934026A - 一种双端恒流led驱动芯片 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双端恒流LED驱动芯片，包括电源供电模块、恒流模块、过温调节模块、芯片输入端口和芯片输出端口；芯片输入端口连接芯片外部LED灯组的负极，芯片输出端口用于连接芯片外部电路的接地端。恒流模块包括驱动电路模块、功率管和电流控制模块，驱动电路模块连接功率管和电流控制模块，用于采样功率管上的驱动电流大小，并根据驱动电流控制功率管的导通状态。本发明能够根据芯片的温度对LED的电流进行实时、动态地调节，采用双端结构，将限流电路集成在芯片内部，简化了LED电流控制芯片的结构，降低了成本，方便电路连接。

Description

一种双端恒流LED驱动芯片
技术领域
本发明涉及LED电流控制领域，尤其涉及一种LED电流控制芯片。
背景技术
LED作为第四代照明光源，具有功耗小，使用安全方便的特别，广泛应用于照明领域。但LED是电流元件，在不改变材质的前提下，在LED的极限范围内，提高亮度的手段就是提高电流，随着电流升高，LED发热量会剧增。温度的升高将导致器件性能变化与衰减，严重影响LED的光电参数，甚至使功率LED失效，所以对LED电流的控制是LED照明中的重点。
目前对LED进行电流控制的芯片很多，但都是采用三端结构，在三端中的地端与采样端之间连接电阻，通过外接电阻来控制流过LED的电流大小，但三端结构的LED电流控制芯片体积大，成本高，在LED板上的热量集中，需要外接电阻，因此，提出一种结构简单、外围电路少、成本低、可分散设置在LED板上的双端LED电流控制芯片是亟待解决的问题。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提出一种双端恒流LED驱动芯片，用于LED灯组的驱动电流控制，所述芯片包括：
所述驱动芯片包括芯片输入端口、电源供电模块、过温调节模块、恒流模块和芯片输出端口；
芯片输入端口，提供所述LED灯组的驱动电流；
所述电源供电模块与芯片输入端口相连，用于为所述芯片提供电源；
所述恒流模块分别连接电源供电模块、过温调节模块、芯片输入端口和芯片输出端口；
所述恒流模块包括驱动电路模块、功率管和电流控制模块；
所述驱动电路模块分别与电流控制模块、功率管相连接，电流控制模块分别与功率管和芯片输出端口相连接。
所述电流控制模块包括限流电阻；所述限流电阻一端连接功率管输出端，另一端连接芯片输出端口。
优选地，所述芯片输入端口连接芯片外部LED灯组的负极，所述芯片输出端口用于连接芯片外部电路的接地端。
优选地，所述功率管为高压MOS管，所述MOS管漏极接电源供电模块和芯片输入端口，栅极接驱动电路模块，源极接芯片输出端口；或所述功率管为高压三极管，其集电极接电源供电模块和芯片输入端口，基极接驱动电路模块，发射极接芯片输出端口。
优选地，所述过温调节模块包括：具有负温度系数的三极管，所述三极管的基极输入基准电压，所述三极管的发射极接地，所述三极管的集电极分别连接第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的另一端输入参考电压，所述第二电阻的另一端作为过温调节模块的输出端，并且分别与第三电阻、所述驱动电路模块连接，所述输出端具有输出电压，所述第三电阻的另一端接地。
优选地，还包括基准电压模块，所述基准电压模块用于提供所述基准电压、参考电压。
优选地，驱动电路模块连接功率管和电流控制模块，用于采样功率管上的驱动电流大小，并根据所述驱动电流控制功率管的导通状态。
优选地，所述驱动电路模块包括一双端输入运算放大器，所述运算放大器的一输入端连接过温调节模块的输出端，所述过温调节模块的输出端具有输出电压，所述运算放大器的另一输入端连接所述功率管的输出端，用于采样功率管上的驱动电流。
优选地，当所述驱动芯片温度过高超过芯片设定的内部过温调节点时，所述过温调节模块开始工作，自适应地调节输出电压，驱动电路模块通过降低功率管的电压来降低输出电流。
本发明与现有技术对比的有益效果是：
(1)本发明的LED恒流芯片采用双端结构，简化了LED电流控制芯片的结构，降低了成本，方便电路连接。
(2)本发明将控制LED恒流的限流电阻设置在芯片中，简化了芯片外围电路。
(3)本发明用限流电阻使每个两端恒流芯片的电流值固定，使用方便，温度控制效果好；多个芯片并联时可驱动大电流LED照明。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是根据本发明实施例的双端恒流LED驱动芯片的电路模块示意图；
图2是根据本发明另一实施例的双端恒流LED驱动芯片的电路原理图；
图3是根据本发明实施例的具有组合功率管的的双端恒流LED驱动芯片的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
图1示意性地给出了本发明双端恒流LED驱动芯片的一个实施例，该芯片包括：电源供电模块10、恒流模块50、过温调节模块30、芯片输入端口70和芯片输出端口80；其中，电源供电模块10分别给芯片输入端口70、恒流模块50和过温调节模块30(图中未示出连接关系)提供电源。
恒流模块50用于控制所述芯片的电流，示例性地，其可以包含驱动电路模块20、功率管60和电流控制模块40。
驱动电路模块20分别与电流控制模块40、功率管60相连接。
电流控制模块40分别与驱动电路模块20、功率管60和芯片输出端口80相连接。
功率管60可以选择高压MOS管，其漏极接电源供电模块10和芯片输入端口70，栅极接驱动电路模块20，源极接芯片输出端口80。
功率管60也可以选择高压三极管，其集电极接电源供电模块10和芯片输入端口70，基极接驱动电路模块20，发射极接芯片输出端口80。
电流控制模块40包括限流电阻，所述限流电阻一端连接功率管60输出端，另一端连接芯片输出端口80。
驱动电路模块20连接功率管60和电流控制模块40，用于采样功率管60上的驱动电流大小，并根据所述驱动电流控制功率管60的导通状态。
过温调节模块30与驱动电路模块20相连接，用于根据芯片的温度调节驱动电流大小，当所述芯片温度升高时，降低所述驱动电流。
具有上述结构的双端恒流LED驱动芯片的工作原理如下：
电源供电模块10供电开始工作，给芯片内部模块提供电源。
其中与电源供电模块10连接的电源输入端口70具有高电位Vdd。
由于功率管60极间电压差，功率管60开启，在电流控制模块40上形成电流。
电流控制模块40包括限流电阻，当电流流经限流电阻时会产生一个电压降。
驱动电路20根据电流控制模块40采样的电压值与设定值比较结果通过调节功率管60的栅电压来控制输出电流；
当芯片温度过高超过芯片设定的内部过温调节点时，芯片的过温调节模块30开始工作，配合驱动电路模块20通过降低功率管60栅电压来降低输出电流。
过温调节模块30用于控制芯片的温度，芯片输入端口70用于连接芯片外部LED灯组的负极，提供所述LED灯组的驱动电流，芯片输出端口80用于连接外部电路的地端。
图2给出了本发明双端恒流LED驱动芯片的一个实施例，该芯片包括：
电源供电模块10：输入高压经过芯片输入端口70流入到电源供电模块10，电源供电模块10内部钳位输出VDD电压为5.8V，给IC内部模块供电。
基准电压模块90在VDD启动后输出两个参考电压V1、V2给过温调节模块30。V1用于OTP(＝OVER TEMPRETURE PROTECT)启动参考电压点，V2用于给驱动电路模块20正常工作提供一个参考电压。
过温调节模块30包括：具有负温度系数的三极管A1，所述三极管A1的基极输入基准电压V1，所述三极管A1的发射极接地，所述三极管A1的集电极分别连接第一电阻R1和第二电阻R2，所述第一电阻R1的另一端输入参考电压V2，所述第二电阻的另一端作为过温调节模块30的输出端具有电压V3，并且分别与第三电阻R3、所述驱动电路模块20连接，所述第三电阻R3的另一端接地。
过温调节模块30的工作原理：三极管A1的PN结具有负温度系数的特性，当温度升高时，PN结导通电压下降。在正常温度时，基准电压V1低于三极管A1的导通电压，三极管A1不导通；当温度升高时，三极管A1的导通电压降低，当温度升高到设定温度时，导通电压等于基准电压V1，三极管A1导通工作于放大区，流过三极管A1的电流分流了串联电阻R1、R2、R3上的电流，电阻R3上的电压V3降低，驱动电路模块20中的运算放大器输出端的电压降低，功率管60的栅电压降低，控制流过功率管60和限流电阻R4上的电流I减小，满足“I×R4＝V3”的关系，电流减小从而引起芯片温度下降。
所述驱动电路模块20包括一双端输入运算放大器，所述运算放大器的一输入端与所述过温调节模块30的输出端连接，所述运算放大器的另一输入端连接所述功率管60的输出端，用于采样功率管60上的驱动电流。
在图2的实施例中，功率管60选择高压MOS管，高压MOS管漏极接电源供电模块10和芯片输入端口70，栅极接驱动电路模块20的输出端，源极接芯片输出端口80。
不失一般性地，功率管60可以选择高压MOS管的替代器件，例如高压三极管，其集电极接电源供电模块10和芯片输入端口70，基极接驱动电路模块20的输出端，发射极接芯片输出端口80。
然而，图2的电路中高压MOS的可调控性能存在提升空间。在另一个实施例中，功率管60可以选择组合管来实现，如图3所示，功率管60由高压MOS管62和低压MOS管61组合实现。高压MOS管62的漏极接电源供电模块10和芯片输入端口70，栅极接VDD电压，源极接低压MOS管61的漏极。低压MOS管61的漏极接高压MOS管62的源极，栅极接驱动电路模块20的输出端，源极接芯片输出端口80。组合管利用高压MOS和低压MOS组合的方式实现了功率调节功能，由于低压MOS管更容易进行调控，组合管比单个MOS更容易实现对功率管的调节和控制。
应当明白，在本实施例中，实现单独功能的各模块的功能是可通过电路变形来进行替代的，例如过温调节模块的目的在于根据温度的变化来输出一个降低的电压。在本发明的思路下除图2中的电路结构外，例如单独的三极管或者三极管和电阻的其他连接方式也可以实现相同的功能。驱动电路模块20等亦可以不仅仅通过一个运放实现。
以上所述仅为本发明的较佳实例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种双端恒流LED驱动芯片，用于LED灯组的驱动电流控制，所述驱动芯片包括芯片输入端口(70)、电源供电模块(10)、过温调节模块(30)、恒流模块(50)和芯片输出端口(80)；
芯片输入端口(70)，提供所述LED灯组的驱动电流；
所述电源供电模块(10)与芯片输入端口(70)相连，用于为所述芯片提供电源；
所述恒流模块(50)分别连接电源供电模块(10)、过温调节模块(30)、芯片输入端口(70)和芯片输出端口(80)；
所述恒流模块(50)包括驱动电路模块(20)、功率管(60)和电流控制模块(40)；
所述驱动电路模块(20)分别与电流控制模块(40)、功率管(60)相连接，电流控制模块(40)分别与功率管(60)和芯片输出端口(80)相连接；
所述电流控制模块(40)包括限流电阻(R4)；所述限流电阻(R4)一端连接功率管(60)输出端，另一端连接芯片输出端口(80)。
2.根据权利要求1所述的驱动芯片，其特征在于：优选的，所述芯片输入端口(70)连接芯片外部LED灯组的负极，所述芯片输出端口(80)用于连接芯片外部电路的接地端。
3.根据权利要求1或2所述的驱动芯片，其特征在于：所述功率管(60)为高压管，或高压管与低压管的组合。
4.根据权利要求3所述的驱动芯片，其特征在于：
所述高压管为高压MOS管，所述高压MOS管漏极接电源供电模块(10)和芯片输入端口(70)，栅极接驱动电路模块(20)的输出端，源极接电流控制模块(40)；或所述功率管(60)为高压三极管，其集电极接电源供电模块(10)和芯片输入端口(70)，基极接驱动电路模块(20)，发射极接电流控制模块(40)。
5.根据权利要求3所述的驱动芯片，其特征在于：功率管(60)包括高压MOS管(62)和低压MOS管(61)，高压MOS管(62)的漏极接电源供电模块(10)和芯片输入端口(70)，栅极接VDD电压，源极接低压MOS管(61)的漏极；低压MOS管(61)的漏极接高压MOS管(62)的源极，栅极接驱动电路模块(20)的输出端，源极接电流控制模块(40)。
6.根据权利要求1所述的驱动芯片，其特征在于：所述过温调节模块(30)包括：具有负温度系数的三极管(A1)，所述三极管(A1)的基极输入基准电压(V1)，所述三极管(A1)的发射极接地，所述三极管(A1)的集电极分别连接第一电阻(R1)和第二电阻(R2)，所述第一电阻(R1)的另一端输入参考电压(V2)，所述第二电阻的另一端作为过温调节模块的输出端，并且分别与第三电阻(R3)、所述驱动电路模块(20)连接，所述输出端具有输出电压(V3)，所述第三电阻(R3)的另一端接地。
7.根据权利要求6所述的驱动芯片，其特征在于：还包括基准电压模块(90)，所述基准电压模块(90)用于提供所述基准电压(V1)、参考电压(V2)。
8.根据权利要求1所述的驱动芯片，其特征在于：驱动电路模块(20)连接功率管(60)和电流控制模块(40)，用于采样功率管(60)上的驱动电流大小，并根据所述驱动电流控制功率管(60)的导通状态。
9.根据权利要求1或6所述的驱动芯片，其特征在于：所述驱动电路模块(20)包括一双端输入运算放大器，所述运算放大器的一输入端连接过温调节模块的输出端，所述过温调节模块的输出端具有输出电压(V3)，所述运算放大器的另一输入端连接所述功率管(60)的输出端，用于采样功率管(60)上的驱动电流。
10.根据权利要求2，6-8之一所述的驱动芯片，其特征在于：当所述驱动芯片温度过高超过芯片设定的内部过温调节点时，所述过温调节模块(30)开始工作，自适应地调节输出电压(V3)，驱动电路模块(20)通过降低功率管(60)的电压来降低输出电流。
11.根据权利要求9所述的驱动芯片，其特征在于：当所述驱动芯片温度过高超过芯片设定的内部过温调节点时，所述过温调节模块(30)开始工作，自适应地调节输出电压(V3)，驱动电路模块(20)通过降低功率管(60)的电压来降低输出电流。
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