CN106507533B - 一种非隔离无极调光led芯片 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种非隔离无极调光LED芯片，涉及LED芯片技术领域，包括芯片本身，所述芯片包括BP脚、FB脚、D脚和S脚，BP脚连接有设在芯片内的1号运算放大器的正相输入端和调节器，FB脚连接有2号运算放大器和3号运算放大器的正相输入端以及4号运算放大器的负相输入端，D脚连接有5号运算放大器的正相输入端和调节器，S脚连接有6号运算放大器的正相输入端，2号运算放大器的输出端通过芯片内的滤波器连接有数字积分器和频率/占空比控制器，数字积分器连接有频率/占空比控制器，2号运算放大器的负相输入端连接有数模转换器，数模转换器连接有相位测量器，相位测量器连接有6号运算放大器的输出端。

Description

一种非隔离无极调光LED芯片
技术领域
本发明涉及LED芯片技术领域，特别涉及一种非隔离无极调光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非隔离无极调光LED芯片。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种非隔离无极调光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：一种非隔离无极调光LED芯片，包括芯片本身，所述芯片包括BP脚、FB脚、D脚和S脚，所述BP脚连接有设在芯片内的1号运算放大器的正相输入端和调节器，所述FB脚连接有设在芯片内的2号运算放大器和3号运算放大器的正相输入端以及设在芯片内的4号运算放大器的负相输入端，所述D脚连接有设在芯片内的5号运算放大器的正相输入端和所述调节器，所述S脚连接有设在芯片内的6号运算放大器的正相输入端，所述2号运算放大器的输出端通过芯片内的滤波器Ⅰ连接有芯片内的数字积分器和频率/占空比控制器，所述数字积分器连接有所述频率/占空比控制器，2号运算放大器的负相输入端连接有芯片内数模转换器，所述数模转换器连接有芯片内的相位测量器，所述相位测量器连接有所述6号运算放大器的输出端，所述5号运算放大器的输出端连接有设在所述芯片内的电流极限状态器和非门Ⅰ，所述电流极限状态器和所述3号运算放大器的输出端连接有一个二输入或门，所述二输入或门的输出端连接有设在芯片内的RS触发器Ⅰ，所述1号运算放大器的输出端、4号运算放大器的输出端、RS触发器Ⅰ的另一端和非门的输出端通过一个四输入与门，所述相位测量器和6号运算放大器的输出端还连接有设在所述芯片内的延时器，所述频率/占空比控制器设有一条支路连接有设在所述芯片内的自动启动器，另一条支路连接有芯片内的RS触发器Ⅱ，所述频率/占空比控制器还设有一条支路通过非门Ⅱ连接有一个二输入与门以及有所述延时器的另一端通过二输入与门连接有所述RS触发器Ⅱ，所述RS触发器Ⅱ一端、自动启动器的另一端和四输入与门的输出端通过一个三输入与门连接有所述S脚，所述FB脚还设有一条支路连向变压器Ⅰ。
采用以上技术方案的有益效果是：适用于LED电流的直接检测，可在宽输入电压范围内工作，一个创新的非连续模式可变频率、可变导通时间控制器、频率抖动、逐周期限流及迟滞热关断电路，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，201-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，707-1号运算放大器，708-8号运算放大器，709-3号运算放大器，710-4号运算放大器，711-5号运算放大器，712-6号运算放大器，2101-RS触发器Ⅰ，2102-RS触发器Ⅱ，2501-RS变压器Ⅰ，2502-变压器Ⅱ，2616-R14电阻，2617-R15电阻，2708-C8电容，2709-C9电容，2710-C10电容，2803-D3二极管，2804-D4二极管，2805-D5二极管，29-LED灯组，32-调节器，33-滤波器Ⅰ，34-数字积分器，35-频率/占空比控制器，36-数模转换器,37-相位测量器，38-电流极限状态器，39-非门Ⅰ，40-二输入或门，41-四输入与门,42-自动启动器,43-二输入与门,44-三输入与门,45-延时器，46-非门Ⅱ。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明非隔离无极调光LED芯片的具体实施方式。
实施例1
图1出示本发明非隔离无极调光LED芯片的具体实施方式：一种非隔离无极调光LED芯片，包括芯片本身，所述芯片包括BP脚、FB脚、D脚和S脚，所述BP脚连接有设在芯片内的1号运算放大器707的正相输入端和调节器32，所述FB脚连接有设在芯片内的2号运算放大器708和3号运算放大器709的正相输入端以及设在芯片内的4号运算放大器710的负相输入端，所述D脚连接有设在芯片内的5号运算放大器711的正相输入端和所述调节器32，所述S脚连接有设在芯片内的6号运算放大器712的正相输入端，所述2号运算放大器708的输出端通过芯片内的滤波器Ⅰ33连接有由芯片内的数字积分器34和频率/占空比控制器35，所述数字积分器34连接有所述频率/占空比控制器35，2号运算放大器708的负相输入端连接有芯片内数模转换器36，所述数模转换器36连接有芯片内的相位测量器37，所述相位测量器37连接有所述6号运算放大器712的输出端，所述5号运算放大器的输出端连接有设在所述芯片内的电流极限状态器38和非门39，所述电流极限状态器和所述3号运算放大器709的输出端连接有一个二输入或门40，所述二输入或门40的输出端连接有设在芯片内的RS触发器Ⅰ2101，所述1号运算放大器的输出端、4号运算放大器的输出端、RS触发器Ⅰ2101的另一端和非门39的输出端通过一个四输入与门41，所述相位测量器37和6号运算放大器712的输出端还连接有设在所述芯片内的延时器45，所述频率/占空比控制器35设有一条支路连接有设在所述芯片内的自动启动器42，另一条支路连接有芯片内的RS触发器Ⅱ2102，所述频率/占空比控制器35还设有一条支路通过非门Ⅱ46连接有一个二输入与门以及有所述延时器45的另一端通过二输入与门43连接有所述RS触发器Ⅱ2102，所述RS触发器Ⅱ2102一端、自动启动器42的另一端和四输入与门41的输出端通过一个三输入与门44连接有所述S脚，所述FB脚还设有一条支路连向变压器Ⅰ2501。
本发明芯片为固态照明设计出尺寸非常小、成本极低的单级功率因数校正恒流驱动器，适用于LED电流的直接检测，可在宽输入电压范围内工作，并提供高达108W的输出功率。
实施例2
图2出示本发明非隔离无极调光LED芯片内的伏电压比较器的具体实施方式：实施例中1的所述2号运算放大器708是一种负电压比较器，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R8208、电阻R3203耦接至地端GND，所述电阻R8208和电阻R3203为并联关系；运算放大器Ⅰ1的负相输入管通过电阻R7207、电阻R4204耦接至地端GND；正相输入端通过依次串联的MOS管6307、电阻R6206和MOS管2303耦接至操作电压VDD，正相输入管还通过依次串联的MOS管3304、电阻R1201、MOS管1301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637耦接至反馈电压Vfb。
在本实施例中，所述电阻R6206处还设有与电阻R6206并联的依次串联电阻R5205和MOS管5306连接有所述电阻R424和电阻R7207。
在本实施例中，所述电阻R121处还设有与电阻R121并联的依次串联电阻R5205和MOS管4305连接有所述电阻R4204和电阻R7207。
在本实施例中，所述MOS管4305和MOS管5306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0301和电流源I04，所述MOS管0301、MOS管1302、MOS管2303相互并连，即MOS管1302和MOS管2303耦接至所述电流源I04。
在本实施例中，所述电阻RI 201、电阻R2202、电阻R520、电阻R6206的阻值均相同。
在本实施例中，所述电阻R3203、电阻R4204的阻值均相同，且数值为RI 201或电阻R2202或电阻R5205或电阻R6206的阻值的m倍。
在本实施例中，所述MOS管0301、MOS管1302、MOS管2303、MOS管3304、MOS管4305、MOS管5306和MOS管6307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，本发明结构非隔离无极调光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非隔离无极调光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；应用到本发明非隔离无极调光LED芯片的芯片灵敏度高，同时启动电压和静态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603通过一个串联的R14电阻2616、D3二极管2803和D4二极管2804连向本发明芯片的D脚，所述D3二极管2803和D4二极管2804之间设有一条支路通过变压器Ⅱ2502和串联的R15电阻2617连向LED灯组29，本发明的BP脚通过C8电容278连有所述R15电阻2617再接向LED灯组29,本发明的FB脚连向LED灯组29，本发明的S脚接回整流桥6的中间输入端604。
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，所述整流桥6的输出端603和中间输入端604外并联一个C1电容2701。
在本实施例中，所述R14电阻2616外还并联一条由C9电容2709和构成的支路。
在本实施例中，所述变压器Ⅱ2502的输出端还并联一条有D5二极管2805和C10电容2710构成的串联支路。
本发明芯片构成的驱动电路适用于LED电流的直接检测，可在宽输入电压范围内工作，一个创新的非连续模式可变频率、可变导通时间控制器、频率抖动、逐周期限流及迟滞热关断电路，
综合上述，本发明非隔离无极调光LED芯片适用于LED电流的直接检测，可在宽输入电压范围内工作，一个创新的非连续模式可变频率、可变导通时间控制器、频率抖动、逐周期限流及迟滞热关断电路，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 (1)

1.一种非隔离无极调光LED芯片，包括芯片本身，其特征在于：所述芯片包括BP脚、FB脚、D脚和S脚，所述BP脚连接有设在芯片内的1号运算放大器的正相输入端和调节器，所述FB脚连接有设在芯片内的2号运算放大器和3号运算放大器的正相输入端以及设在芯片内的4号运算放大器的负相输入端，所述3号运算放大器的负相输入端以及所述4号运算放大器的正相输入端都连接反馈电压VFB，所述D脚连接有设在芯片内的5号运算放大器的正相输入端和所述调节器，所述S脚连接有设在芯片内的6号运算放大器的正相输入端，所述2号运算放大器的输出端通过芯片内的滤波器Ⅰ连接有芯片内的数字积分器和频率/占空比控制器，所述数字积分器连接有所述频率/占空比控制器，2号运算放大器的负相输入端连接有芯片内数模转换器，所述数模转换器连接有芯片内的相位测量器，所述相位测量器连接有所述6号运算放大器的输出端，所述5号运算放大器的输出端连接有设在所述芯片内的电流极限状态器和非门Ⅰ，所述电流极限状态器和所述3号运算放大器的输出端连接有一个二输入或门，所述二输入或门的输出端连接有设在芯片内的RS触发器Ⅰ的S输入端，RS触发器Ⅰ的R输入端连接1号运算放大器的的输出端，所述1号运算放大器的输出端、4号运算放大器的输出端、RS触发器Ⅰ的Q非输出端和非门Ⅰ的输出端通过一个四输入与门，所述相位测量器和6号运算放大器的输出端还连接有设在所述芯片内的延时器，所述频率/占空比控制器设有一条支路连接有设在所述芯片内的自动启动器，另一条支路连接有芯片内的RS触发器Ⅱ的S输入端，所述频率/占空比控制器还设有一条支路通过非门Ⅱ连接有一个二输入与门以及由所述延时器的另一端通过二输入与门连接有所述RS触发器Ⅱ的R输入端，所述S脚还连接有三输入与门的输出端，所述三输入与门的输入端连接有自动启动器、RS触发器Ⅱ的Q输出端以及四输入与门的输出端，所述FB脚还设有一条支路连向变压器Ⅰ。
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