CN106413190A - 一种高功率因数线性恒流led芯片 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高功率因数线性恒流LED芯片，涉及LED芯片技术领域，包括芯片本身，1脚连接有设在芯片内的运算放大器1和运算放大器2的负相输入管，2脚连接有所述运算放大器2的输出端和设在芯片内的控制器，3脚连接有控制器，控制器的另一端还分别连接有负电压比较器和接地，4脚连接有设在芯片内的滤波器，滤波器连接有负电压比较器，5脚连接有设在芯片内的上/下钳位器和运算放大器3的负相输入端，6脚连接有地和通过MOS管连接有设在芯片内的运算放大器4的接地端，7脚通过三极管和MOS管连接有所述运算放大器4的电源端和接地端，运算放大器4的输入端连接有所述滤波器，8脚分别通过稳压管接地和连接有稳压器。
Description
技术领域
本发明涉及LED芯片技术领域，特别涉及一种高功率因数线性恒流LED芯片。
背景技术
LED芯片是LED灯的核心组件，也就是指的P-N结。其主要功能是：把电能转化为光能，芯片的主要材料为单晶硅。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个P-N结。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的。
在AC/DC或DC/DC转换开关电源的控制中，为了提高转换效率，通常采用同步整流控制技术。对同步整流开关器件如NMOSFET的控制需要和一个负电压进行比较。实际电路设计中，通常把负电压转换成大于零的正电压。但由于集成电路工艺误差，同步整流器件关断的比较早，达不到效率最佳化的目的。
本发明提出一种具有显著提升的高功率因数线性恒流LED芯片。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高功率因数线性恒流LED芯片，以解决现有技术中导致的上述多项缺陷。
为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：一种高功率因数线性恒流LED芯片，包括芯片本身，所述芯片有1-8引脚，所述1脚连接有设在芯片内的运算放大器1和运算放大器2的负相输入管，所述2脚连接有所述运算放大器2的输出端和设在芯片内的控制器，所述3脚连接有所述控制器，控制器的另一端还分别连接有负电压比较器和接地，所述4脚连接有设在芯片内的滤波器，所述滤波器连接有所述负电压比较器，所述5脚连接有设在芯片内的上/下钳位器和运算放大器3的负相输入端，所述运算放大器3内含有施密特触发器，所述6脚连接有地和通过MOS管连接有设在芯片内的运算放大器4的接地端，所述7脚分别通过三极管和MOS管连接有所述运算放大器4的电源端和接地端，运算放大器4的输入端连接有所述滤波器，所述8脚分别通过稳压管接地和连接有设在芯片内的稳压器。
优选的，所述运算放大器1内含有施密特触发器，且输出端为放电端，所述运算放大器2的正相输入端连接有所述稳压器，所述稳压器还连接有设在所述芯片内的内部电源。
优选的，所述运算放大器2还连接有设在所述芯片内的过电压侦测器，所述过电压侦测器连接有设在芯片内的运算放大器6的输入端，所述运算放大器6内含有施密特触发器。
优选的，所述运算放大器3的输出端和设在所述芯片内的启动器连接有一个二输入或门，所述二输入或门的输入端连接有设在芯片内的RS触发器，所述RS触发器还连接有所述负电压比较器。
优选的，所述MOS管外还串联有二极管构成的支路。
优选的，所述8脚还通过电阻Ⅰ连接有设在所述芯片内的运算放大器5的负相输入端，运算放大器5内含有施密特触发器，电阻I还通过电阻Ⅱ接地。
优选的，所述过电压侦测器的另一条支路、运算放大器5的输出端、运算放大器6的输出端连接有一个四输入或非门，所述四输入或非门的输出端和RS触发器的另一端通过通过一个二输入与门连接有所述运算放大器4的输入端，所述RS触发器连接有所述二输入与门的支路上还设有一条支路连接有所述启动器，四输入或非门的另一个输入口为放电端。
采用以上技术方案的有益效果是：应用于功率因素调节控制AD/DC开关电源系统的本芯片，本发明是交流/直流转换LED照明驱动电源的核心部件智能控制器芯片、节能电源模块以及低压低功耗直流/直流转换电源管理电路。控制器芯片广泛应用于中小功率范围的各类高频开关电源模块，如手机充电电源、手提电脑电源、液晶电视电源、有关家用电器电源以及LED照明等多种应用场合。当用于LED照明控制时，芯片的功能是实施对电源的开关控制，实现高功率因数、达到降低待机功耗、提高电源转换效率和保持在所需输出电压变化范围内实现恒流输出，而且本发明的比起普通LED芯片灵敏度更高，且启动电流和静态电流比较低。
附图说明
图1是本发明的电路原理图。
图2是本发明中负电压比较器的电路原理图。
图3是本发明具体的应用电路的电路原理图。
其中，1-运算放大器Ⅰ，21-电阻R1，202-电阻R2，203-电阻R3，204-电阻R4，205-电阻R5，206-电阻R6，207-电阻R7，208-电阻R8，301-MOS管0，302-MOS管1，303-MOS管2，304-MOS管3，305-MOS管4，306-MOS管5，307-MOS管6，4-电流源I0，5-220V输出交流电源,6-整流桥，601-上行输入端，602-下行输入端，603-输出端，604-中间输入端，701-运算放大器1，702-运算放大器2，703-运算放大器3，704-运算放大器4，705-运算放大器5,706-运算放大器6,801-电阻Ⅰ，802-电阻Ⅱ，9-控制器,10-负电压比较器,11-稳压管,12-滤波器,13-上/下钳位器,14-三极管，15-MOS管,16-稳压器,17-内部电源,18-过电压侦测器,19-启动器，20二输入或门，21-RS触发器，22-二极管，23-四输入或非门,24-二输入与门，25-变压器，2601-R1电阻，2602-R2电阻，2603-R3电阻，2604-电阻R4，2605-R5电阻，2606-R6电阻，2607-R7电阻，2608-R8电阻，2609-R9电阻，2610-R10A电阻，2611-R10B电阻，2612-R11电阻，2613-R12电阻R，2614-R13A电阻，2615-R13B电阻，2701-C1电容，2702-C2电容，2703-C3电容，2704-C4电容，2705-C5电容，2706-C6电容,2801-D1二极管，2802-D2二极管,29-LED灯组，30-MOS管Ⅰ，31-热敏电阻。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明高功率因数线性恒流LED芯片的具体实施方式。
实施例1
图1出示本发明高功率因数线性恒流LED芯片的具体实施方式：一种高功率因数线性恒流LED芯片，包括芯片本身，所述芯片有1-8引脚，所述1脚连接有设在芯片内的运算放大器1 701和运算放大器2 702的负相输入管，运算放大器1 701和运算放大器2 702构成了1脚的误差放大器反相输入端。所述2脚连接有所述运算放大器2 702的输出端和设在芯片内的控制器9，控制器9的作用为乘数和THD多路输入优化，形成了补偿网络设置。所述3脚连接有所述控制器9，控制器9的另一端还分别连接有负电压比较器10和通过接地，所述4脚连接有设在芯片内的滤波器12，滤波器12主要是脉冲上升边缘遮没。所述滤波器12连接有所述负电压比较器10，所述5脚连接有设在芯片内的上/下钳位器13和运算放大器3 703的负相输入端，所述运算放大器3 703内含有施密特触发器，所述6脚连接有地和通过MOS管15连接有设在芯片内的运算放大器4 704的接地端，所述7脚分别通过三极管14和MOS管15连接有所述运算放大器4 704的电源端和接地端，运算放大器4 704的输入端连接有所述滤波器12，所述8脚分别通过稳压管11接地和连接有设在芯片内的稳压器16。
在本实施例中，所述运算放大器1 701内含有施密特触发器，且输出端为放电端，所述运算放大器2 702的正相输入端连接有所述稳压器16，所述稳压器16还连接有设在所述芯片内的内部电源17。
在本实施例中，所述运算放大器2 702还连接有设在所述芯片内的过电压侦测器18，所述过电压侦测器18连接有设在芯片内的运算放大器6 706的输入端，所述运算放大器6 706内含有施密特触发器。
在本实施例中，所述运算放大器3 703的输出端和设在所述芯片内的启动器19连接有一个二输入或门20，所述二输入或门20的输入端连接有设在芯片内的RS触发器21，所述RS触发器21还连接有所述负电压比较器10。
在本实施例中，所述MOS管15外还串联由二极管22构成的支路。
在本实施例中，所述8脚还通过电阻Ⅰ801连接有设在所述芯片内的运算放大器5705的负相输入端，运算放大器5 705内含有施密特触发器，电阻I 801还通过电阻2 802接地。
在本实施例中，所述过电压侦测器18的另一条支路、运算放大器5 705的输出端、运算放大器6 706的输出端连接有一个四输入或非门23，所述四输入或非门23的输出端和RS触发器21的另一端通过通过一个二输入与门24连接有所述运算放大器4 704的输入端，所述RS触发器21连接有所述二输入与门24的支路上还设有一条支路连接有所述启动器19，四输入或非门23的另一个输入口为放电端。RS触发器21可作为启动器的启动源头，过电压侦测器18连接有运算放大器6 706的一端为动态过电压保护(DYN OVP)，另一端借由四输入或非门23的为STAT过电压保护(STAT OVP)。
本发明芯片的1脚为误差放大器的反相输入口，2脚为补偿网络设置改叫和1脚端之间，3脚为乘法器输入管，4脚为电流传感器输入决定MOSET源引脚，5脚为零电流检测，6脚为接地端，7脚为栅极驱动脉冲输出，8脚为电源电压输入。
通过内部的负电压比较器10，本芯片灵敏度更高，且启动电流和静态电流更低。
实施例2
图2出示本发明高功率因数线性恒流LED芯片内的伏电压比较器的具体实施方式：一种负电压比较器，包括运算放大器Ⅰ1、多个电阻和多个MOS管，所述运算放大器的Ⅰ1正相输入端通过电阻R8 208、电阻R3 203耦接至地端GND，所述电阻R8 208和电阻R3 203为并联关系；运算放大器Ⅰ1的负相输入管通过电阻R7 207、电阻R4 204耦接至地端GND；正相输入端通过依次串联的MOS管6 307、电阻R6 206和MOS管2 303耦接至操作电压VDD，正相输入管还通过依次串联的MOS管3 304、电阻1 201、MOS管1 301耦接至操作电压VDD，所述MOS管3304耦接至基准电压Vref，所述MOS管6 307耦接至反馈电压Vfb。
在本实施例中，所述电阻R6 206处还设有与电阻R6 206并联的依次串联电阻R5205和MOS管5 306连接有所述电阻R4 204和电阻R7 207。
在本实施例中，所述电阻R1 201处还设有与电阻R1 201并联的依次串联电阻R5205和MOS管4 305连接有所述电阻R4 204和电阻R7 207。
在本实施例中，所述MOS管4 305和MOS管5 306相互连接，并耦接至地端GND。
在本实施例中，所述操作电压VDD处还耦接有依次串联的MOS管0 301和电流源I04，所述MOS管0 301、MOS管1 302、MOS管2 303相互并连，即MOS管1 302和MOS管2 303耦接至所述电流源I0 4。
在本实施例中，所述电阻RI 201、电阻R2 202、电阻R5 205、电阻R6 206的阻值均相同。
在本实施例中，所述电阻R3 203、电阻R4 204的阻值均相同，且数值为RI 201或电阻R2 202或电阻R5 205或电阻R6 206的阻值的m倍。
在本实施例中，所述MOS管0 301、MOS管1 302、MOS管2 303、MOS管3 34、MOS管4305、MOS管5 306和MOS管6 307的型号均相同。
IR1＝[V1-(Vref1+Vt)]/R1 (1)
IR2＝(V1-Vt)/R2 (2)
IR5＝(V2-Vt)/R5 (3)
IR6＝[V2-(Vfb+Vt)]/R6 (4)
如果电阻R1＝电阻R2＝电阻R5＝电阻R6＝R，
V3＝(IR1+IR6)R3＝[V1+V2-2Vt-(Vref+Vfb)]R3/R (5)
V4＝(IR2+IR5)R4＝(V1+V2-2Vt)R4/R (6)
如果R3＝R4＝mR，那么，
V3＝m[V1+V2-2Vt-(Vref+Vfb)] (7)
V4＝m(V1+V2-2Vt) (8)
比较(7)和(8)可知，当(Vref+Vfb)>0时，V3<V4，(Vref+Vfb)<0时，V3>V4，也即：Vfb>-Vref时，V3<V4，运算放大器11的输出端Vout输出低电平；Vfb<-Vref时，V3>V4，运算放大器Ⅰ1的输出端Vout输出高电平。
如果设置Vref＝0.1V，那么，当Vfb<-0.1V时，运算放大器Ⅰ1的输出端Vout输出高电平，Vfb>-0.1V时，运算放大器Ⅰ1的输出端Vout输出低电平。即反馈电压Vfb和一个负电压进行比较来决定运算放大器Ⅰ1的输出端Vout的输出电平。由于集成电路工艺能够保证反馈电压Vref的精度，因此，本发明具有较好的改善同步整流开关器件转换效率的特点。
基于上述，本发明结构高功率因数线性恒流LED芯片与现有技术相比有益效果为：提出了一种直接比较的高功率因数线性恒流LED芯片，无需将负电压转换成正电压，在AC/DC或DC/DC转换开关电源的控制中，可以提高转换效率；应用到本发明高功率因数线性恒流LED芯片的芯片灵敏度高，同时启动电压和静太电流比普通芯片要低。
实施例3
现结合具体的驱动电路来阐述本发明的具体典型运用，如图3，包括220V输出交流电源5，所述220V输出交流电源5的一个输出端连向一个整流桥6的上行输入端601，所述220V输出交流电源5的另一个输出端连向一个整流桥6的下行输入端602，所述整流桥6的输出端63通过一个串联的变压器Ⅰ25和R6电阻266连向本发明芯片的5脚，所述变压器25的输出端还依次通过R7电阻2607、C5电容2705和D1二极管2801连向本发明芯片的8脚，所述D1二极管2801的输出端还依次通过R5电阻2605、R4电阻2604、R3电阻2603以及R2电阻2602连向本发明的3脚，本发明的1脚和2脚之间并联一个C7电容2707，且总的输出连向LED灯组29，本发明的7脚依次通过R9电阻2909、MOS管Ⅱ30、D2二极管2802以及热敏电阻31连向LED灯组29,本发明的8脚还通过相互并联的C3电容2703和C4电容2704接回整流桥6的中间输入端604，所述R5电阻2605和D1二极管2801连接有所述相互并联的C3电容2703和C4电容2704。
在本实施例中，所述LED灯组29的输出端接回整流桥6的中间输入端604，所述R2电阻2602的输出端还通过一个R3电阻2603接回整流桥6的中间输入端604，所述R3电阻2603外并联一个C2电容2702，所述整流桥6的输出端63和中间输入端604外并联一个C1电容2701。
在本实施例中，所述C7电容2707外还并联一条由C6电容2706和R8电阻2608构成的串联支路。
在本实施例中，所述LED灯组29外并联有由R11电阻2612和R12电阻2613构成的串联支路，所述R12电阻2613之后还连接有由R13A电阻2614和R13B电阻2615构成的并联支路，所述R12电阻2613还连接有C7电容2707和R8电阻2608。
在本实施例中，本发明芯片的4脚通过相互并联的R10A电阻2610和R10B电阻2611连接有所述LED灯组29，所述MOS管Ⅱ30连接有所述相互并联的R10A电阻2610和R10B电阻2611。
综合上述，本发明高功率因数线性恒流LED芯片应用于功率因素调节控制AD/DC开关电源系统的本芯片，本发明是交流/直流转换LED照明驱动电源的核心部件智能控制器芯片、节能电源模块以及低压低功耗直流/直流转换电源管理电路。控制器芯片广泛应用于中小功率范围的各类高频开关电源模块，如手机充电电源、手提电脑电源、液晶电视电源、有关家用电器电源以及LED照明等多种应用场合。当用于LED照明控制时，芯片的功能是实施对电源的开关控制，实现高功率因数、达到降低待机功耗、提高电源转换效率和保持在所需输出电压变化范围内实现恒流输出，而且本发明的比起普通LED芯片灵敏度更高，且启动电流和静态电流比较低。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种高功率因数线性恒流LED芯片，包括芯片本身，其特征在于：所述芯片有1-8引脚，所述1脚连接有设在芯片内的运算放大器1和运算放大器2的负相输入管，所述2脚连接有所述运算放大器2的输出端和设在芯片内的控制器，所述3脚连接有所述控制器，控制器的另一端还分别连接有负电压比较器和接地，所述4脚连接有设在芯片内的滤波器，所述滤波器连接有所述负电压比较器，所述5脚连接有设在芯片内的上/下钳位器和运算放大器3的负相输入端，所述运算放大器3内含有施密特触发器，所述6脚连接有地和通过MOS管连接有设在芯片内的运算放大器4的接地端，所述7脚分别通过三极管和MOS管连接有所述运算放大器4的电源端和接地端，运算放大器4的输入端连接有所述滤波器，所述8脚分别通过稳压管接地和连接有设在芯片内的稳压器。
2.根据权利要求1所述的一种高功率因数线性恒流LED芯片，其特征在于，所述运算放大器1内含有施密特触发器，且输出端为放电端，所述运算放大器2的正相输入端连接有所述稳压器，所述稳压器还连接有设在所述芯片内的内部电源。
3.根据权利要求1所述的一种高功率因数线性恒流LED芯片，其特征在于，所述运算放大器2还连接有设在所述芯片内的过电压侦测器，所述过电压侦测器连接有设在芯片内的运算放大器6的输入端，所述运算放大器6内含有施密特触发器。
4.根据权利要求1所述的一种高功率因数线性恒流LED芯片，其特征在于，所述运算放大器3的输出端和设在所述芯片内的启动器连接有一个二输入或门，所述二输入或门的输入端连接有设在芯片内的RS触发器，所述RS触发器还连接有所述负电压比较器。
5.根据权利要求1所述的一种高功率因数线性恒流LED芯片，其特征在于，所述MOS管外还串联有二极管构成的支路。
6.根据权利要求1所述的一种高功率因数线性恒流LED芯片，其特征在于，所述8脚还通过电阻Ⅰ连接有设在所述芯片内的运算放大器5的负相输入端，运算放大器5内含有施密特触发器，电阻I还通过电阻Ⅱ接地。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的一种高功率因数线性恒流LED芯片，其特征在于，所述过电压侦测器的另一条支路、运算放大器5的输出端、运算放大器6的输出端连接有一个四输入或非门，所述四输入或非门的输出端和RS触发器的另一端通过通过一个二输入与门连接有所述运算放大器4的输入端，所述RS触发器连接有所述二输入与门的支路上还设有一条支路连接有所述启动器，四输入或非门的另一个输入口为放电端。
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