CN106034370A - 用于驱动led数组的驱动电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种驱动LED数组的驱动电路，该驱动电路中的控制芯片与该LED数组共享接地端，从而在不使用额外线圈的情况下，提供电源电压给该控制芯片、达成零电流切换功能以及达成过电压保护功能。由于无需使用额外线圈，因此该驱动电路的成本及体积都可以减少。

Description

用于驱动LED数组的驱动电路
技术领域
本发明有关一种驱动发光二极管(Light-Emitting Diode；LED)数组(array)的驱动电路，特别关于一种无需额外线圈的驱动电路。
背景技术
在目前的LED数组的驱动电路中，运用到CRM(Critical Conduction Mode)或者QR(quasi-resonant)升降压转换器是很常见的，但这些升降压转换器需要额外的线圈来提供电流给控制芯片以及达成零电流切换。例如，图1显示的是目前常见的LED数组驱动电路，交流电压VACIN经整流器15整流产生直流电压Vin，控制芯片13控制晶体管Q1导通或关闭以产生稳定的输出电压Vo或稳定的输出电流Io驱动LED数组11。从图1可知，LED数组11与控制芯片13的接地端是不同的，因此控制芯片13无法直接侦测LED数组11上的电压及电流，从而需要额外的线圈N2来达到以下功能：
1.)提供电流Ivdd对电容CVDD充电，以提供电源电压给控制芯片13；
2.)零电流切换功能；以及
3.)输出电压的过电压保护(Over Voltage Protection)功能。
图2是图1所示的电路中的电压及电流的波形图，其中波形17代表晶体管Q1的漏极端的电压Vds，波形19代表线圈N2上的电压VAUX，波形21代表二极管Dout上的电流Idout。图1电路中的线圈N2提供的电流Ivdd对电容CVDD充电，以维持控制芯片13的电源电压VDD。而当晶体管Q1关闭时，线圈N2上的电压VAUX与晶体管Q1的漏极端的电压Vds具有比例关系，如图2的波形17及19所示，此时线圈N1上的电压几乎等同输出电压Vo，故电压VAUX与输出电压Vo也具有比例关系。电阻Rzcd1及Rzcd2分压电压VAUX产生电压Vd至控制芯片13的接脚ZCD，控制芯片13可以通过电压Vd来判断输出电压Vo的大小，进而达成输出电压Vo的过电压保护。如图2的波形21所示，当输出二极管Dout上的电流Idout降至零时，线圈N2上的电压VAUX将出现谐振，故可根据此特点来达成电流Idout的零电流切换。但是额外的线圈N2会导致成本上升以及驱动电路板体积的增加。
因此，急需一种无需额外线圈的驱动电路。
发明内容
本发明的目的之一，在于提出一种用以驱动LED数组且无需额外线圈的驱动电路。
根据本发明，一种用于驱动LED数组的驱动电路包含用以连接该LED数组的一正电压输出端及一负电压输出端、一整流器用以整流交流电压产生一直流电压、一晶体管连接在该整流器及一电路接地端、一电容连接在该正电压输出端及该负电压输出端之间、一电感经一二极管连接该电容，以及一控制芯片，该控制芯片具有一第一接脚连接该晶体管、一第二接脚连接该电路接地端以及一第三接脚用于侦测该电感的电压。该控制芯片的第一接脚提供一切换信号控制该晶体管的切换，以在该正电压输出端及该负电压输出端之间产生一稳定的输出电压或稳定的输出电流。在该晶体管关闭时，该电感提供一电流对该电容充电，该控制芯片的第三接脚直接从该电感的电压侦测该电感的放电时间以及该正电压输出端及该负电压输出端之间的电压，以分别达成零电流切换功能以及过电压保护功能。此外，在该晶体管关闭期间，可由该LED数组提供电流对电源电压电容充电，以提供电源电压给该控制芯片。
本发明无需额外线圈便能提供电源电压，也能达成零电流切换功能以及过电压保护功能，故在成本以及驱动电路板体积上更有竞争力。
附图说明
图1是已知的LEB数组驱动电路；
图2是图1所示的电路中的电压及电流的波形图；
图3是本发明用于驱动LED数组的驱动电路的第一实施例的电路图；
图4是图3所示的电路中的电压及电流的波形图；
图5是本发明用于驱动LED数组的驱动电路的第二实施例的电路图。
附图符号说明：
11 LED数组
13 控制芯片
15 整流器
17 电压Vds的波形
19 电压VAUX的波形
21 电流Idout波形
23 驱动电路
25 正电压输出端
27 负电压输出端
31 LED数组
311 LED数组的阳极端
313 LED数组的阴极端
33 控制芯片
35 电路接地端
37 电感L的第一端
39 电感L的第二端
41 电压VL的波形
43 电流Idout的波形
具体实施方式
图3是本发明驱动电路23的第一实施例，驱动电路23具有正电压输出端25及负电压输出端27，分别连接LED数组31的阳极端311及阴极端313。在驱动电路23中，整流器15整流交流电压VACIN产生直流电压Vin，晶体管Q1的漏极连接电容Cin及整流器15以接收直流电压Vin，电流感测电阻RCS连接在晶体管Q1的源极及电路接地端35之间，电感L的第一端37连接LED数组31的阳极端311，电感L的第二端39连接电路接地端35，LED数组31的阴极端313经二极管Dout连接至电路接地端35，二极管Dout是用以防止在输出电压Vo大于电感L的电压VL时，电流由正电压输出端25逆流至电感L的第一端37，电容Cout连接在正电压输出端25及负电压输出端27之间。控制芯片33的第一接脚GD连接晶体管Q1的闸极，并提供一切换信号Vg控制晶体管Q1的切换，以在正电压输出端25及负电压输出端27之间产生稳定的输出电压Vo或稳定的输出电流Io。由于LED的亮度与其电流成正比，因此普遍使用定电流驱动LED。当晶体管Q1导通时，电流Iq1从电容Cin处流经电阻Rcs至电感L对电感L充电；当晶体管Q1关闭时，电感L提供电流Idout对电容Cout充电。控制芯片33的第二接脚GND连接至电路接地端35，第二接脚GND上的电压决定控制芯片33的接地电位。电阻Rzcd1及Rzcd2分压电感L上的电压VL，产生电压Vd至控制芯片33的第三接脚ZCD。控制芯片33的第四接脚VDD连接电源供应电容CVDD，LED数组31提供电流Ivdd经二极管Daux对电源供应电容CVDD充电，以提供电源电压给控制芯片33。其中，二极管Daux是为防止电流由电容CVDD逆流至LED数组31。在图3的实施例中，电流Ivdd是由LED数组31中的其中一个发光二极管的阳极端抽出。图3实施例的二极管Dout也可以连接在电感L的第一端37及正电压输出端25之间。
图4是图3中电压及电流的波形，其中波形41为电压VL，波形43为电流Idout。当晶体管Q1由导通状态变为关闭时，如时间t1所示，电感L开始放电以提供电流Idout对电容Cout充电，同时LED数组31也提供电流Ivdd对电源供应电容CVDD充电。在电感L持续提供电流Idout的期间，如时间t1至t2所示，电感L上的电压VL等同输出电压Vo，且电压VL几乎维持在定值，电阻Rzcd1及Rzcd2分压电压VL产生与输出电压Vo相关的电压Vd至控制芯片33的第三接脚ZCD，由于此时二极管Dout为导通状态，因此控制芯片33的第二接脚GND及负电压输出端27(或电容Cout的负端)皆连接至同一电路接地端35，所以控制芯片33可以直接根据电压Vd判断输出电压Vo的大小，进而在输出电压Vo过高时达成过电压保护功能。当电流Idout降为零时，如时间t2所示，电感L的电压VL将产生谐振而开始下降，导致电压Vd也下降，因此当电压Vd低于一默认值时，控制芯片33判断电流Idout已降为零，换言之，控制芯片33可以直接从电感L的电压VL侦测电感L的放电时间以达成零电流切换功能。一般而言，零电流切换是在电流Idout降为零时立即导通晶体管Q1，但在某些应用及需求中，也可以在电流Idout降为零后再经一段时间才导通晶体管，例如图4的波形41所显示的，在电压VL下降至谷值时导通晶体管Q1以得到较佳的效率，如时间t3所示。
图5是本发明的驱动电路23的第二实施例，其与图3的电路几乎相同，差别在于二极管Dout是连接在电感L的第一端37及正电压输出端25之间，图5及图3的二极管Dout虽然摆放的位置不同，但都能达到防止逆电流。此外，图5及图3的电路的另一差异在于，图5的电路是从LED数组31的阳极端311抽取电流Ivdd对电容CVDD充电，以提供电源电压给控制芯片33。为了防止输出电压Vo使控制芯片33的电源电压的准位超过可容许的范围，在LED数组31的阳极端311及电容CVDD之间连接一齐纳二极管DZ以箝制控制芯片33的电源电压。图5实施例的二极管Dout也可以连接在电感L的第二端39及负电压输出端27之间。
本发明的驱动电路23不需要额外线圈即可达成输出电压的过电压保护功能、零电流切换功能及提供电流Ivdd给电源供应电容CVDD，因此可以降低成本以及减少驱动电路板体积。
本发明已以实施例揭露如上，但其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求范围所界定的为准。

Claims (16)

1.一种用于驱动LED数组的驱动电路，包含一正电压输出端以连接该LED数组的阳极端，一负电压输出端以连接该LED数组的阴极端，以及一整流器用以整流交流电压产生一直流电压，其特征在于，还包含：
一晶体管，连接该整流器；
一电路接地端；
一电容，连接在该正电压输出端及该负电压输出端之间；
一二极管；
一电感，具有一第一端及一第二端，该电感经该二极管连接该电容，当该晶体管关闭时，提供一电流对该电容充电；以及
一控制芯片，具有一第一接脚连接该晶体管、一第二接脚连接该电路接地端以及一第三接脚以侦测该电感的电压；该第一接脚提供一切换信号控制该晶体管的切换，以在该正电压输出端及该负电压输出端之间产生一稳定的输出电压；
其中，在该晶体管关闭期间，该控制芯片直接通过该电感的电压侦测该电感的放电时间以及该输出电压，以分别达成零电流切换功能以及过电压保护功能。
2.根据权利要求1所述的用于驱动LED数组的驱动电路，其特征在于，该晶体管的漏极接收该直流电压，该晶体管的源极经一电流感测电阻连接该电感。
3.根据权利要求1所述的用于驱动LED数组的驱动电路，其特征在于，供给该控制芯片的电源电压由该LED数组提供。
4.根据权利要求1所述的用于驱动LED数组的驱动电路，其特征在于，该控制芯片的该第二接脚连接该负电压输出端。
5.根据权利要求1所述的用于驱动LED数组的驱动电路，其特征在于，还包含一电源供应电容连接该控制芯片，当该晶体管关闭时，该电源供应电容被来自该LED数组的电流充电。
6.根据权利要求1所述的用于驱动LED数组的驱动电路，其特征在于，该电感的该第一端连接该正电压输出端，该电感的该第二端连接该电路接地端。
7.根据权利要求1所述的用于驱动LED数组的驱动电路，其特征在于，当该晶体管关闭时，该电容的负端连接到该电路接地端。
8.根据权利要求1所述的用于驱动LED数组的驱动电路，其特征在于，当该晶体管关闭时，该负电压输出端连接到该电路接地端。
9.一种用于驱动LED数组的驱动电路，包含一正电压输出端以连接该LED数组的阳极端，一负电压输出端以连接该LED数组的阴极端，以及一整流器用以整流交流电压产生一直流电压，其特征在于，还包含：
一晶体管，连接该整流器；
一电路接地端；
一电容，连接在该正电压输出端及该负电压输出端之间；
一二极管；
一电感，具有一第一端及一第二端，该电感经该二极管连接该电容，当该晶体管关闭时，提供一电流对该电容充电；以及
一控制芯片，具有一第一接脚连接该晶体管、一第二接脚连接该电路接地端以及一第三接脚以侦测该电感的电压；该第一接脚提供一切换信号控制该晶体管的切换，以在该正电压输出端及该负电压输出端之间产生一稳定的输出电流；
其中，在该晶体管关闭期间，该控制芯片直接通过该电感的电压侦测该电感的放电时间，以及该正电压输出端及该负电压输出端之间的电压，以分别达成零电流切换功能以及过电压保护功能。
10.根据权利要求9所述的用于驱动LED数组的驱动电路，其特征在于，该晶体管的漏极接收该直流电压，该晶体管的源极经一电流感测电阻连接该电感。
11.根据权利要求9所述的用于驱动LED数组的驱动电路，其特征在于，供给该控制芯片的电源电压由该LED数组提供。
12.根据权利要求9所述的用于驱动LED数组的驱动电路，其特征在于，该控制芯片的该第二接脚连接该负电压输出端。
13.根据权利要求9所述的用于驱动LED数组的驱动电路，其特征在于，还包含一电源供应电容连接该控制芯片，当该晶体管关闭时，该电源供应电容被来自该LED数组的电流充电。
14.根据权利要求9所述的用于驱动LED数组的驱动电路，其特征在于，该电感的该第一端连接该正电压输出端，该电感的该第二端连接该电路接地端。
15.根据权利要求9所述的用于驱动LED数组的驱动电路，其特征在于，当该晶体管关闭时，该电容的负端连接到该电路接地端。
16.根据权利要求9所述的用于驱动LED数组的驱动电路，其特征在于，当该晶体管关闭时，该负电压输出端连接到该电路接地端。
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