CN107155245A - 三温区线性恒功率led驱动集成电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种三温区线性恒功率LED驱动集成电路，其恒流驱动电路根据LED灯珠工作时的电流、近零温漂基准电压以及负温基准电压调整驱动LED灯珠的功率，以使得恒流驱动电路加载到LED灯珠上的功率与LED灯珠的工作温度相适配；当LED灯珠的工作温度接近所述LED灯珠的极限结温时，结温温度保护电路关断恒流驱动电路对LED灯珠上的驱动。本发明在低温到LED灯珠不发生光衰的温度之前，输出功率基本不变；在LED灯珠发生光衰的温度范围以上，减功率工作；在LED灯珠或驱动电路达到极限结温损坏之前关断，且能保证在高压或高压瞬态冲击时的可靠性。

Description

三温区线性恒功率LED驱动集成电路
技术领域
本发明涉及一种驱动集成电路，尤其是一种三温区线性恒功率LED驱动集成电路，属于LED驱动电路的技术领域。
背景技术
目前，在现有技术中，为解决LED灯珠的高温下烧毁问题经常采用线性恒流照明电源的方案，在高温下如115℃时电路进行温度保护，这时快速衰减或关断驱动电流。但实际上LED灯珠在温度上升到如80℃以上时，已开始影响灯珠的光衰，所以，理想的灯珠驱动电路应当是低温或室温下驱动功率不变，但在高温如80℃开始进行缓慢的功率衰减以降低工作温度，在温度上升到接近灯珠的极限结温如115℃以上时，快速关断驱动电源。
此外，线性恒流LED驱动电路通常在输入电压增大时，输出功率伴随增大，难以保证LED驱动电路工作在恒功率状态。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种三温区线性恒功率LED驱动集成电路，其根据LED灯珠不同温度设定了三种温度工作曲线，即在低温到LED灯珠不发生光衰的温度之前，输出功率基本不变；在LED灯珠发生光衰的温度范围以上，减功率工作；在LED灯珠或驱动电路达到极限结温损坏之前关断，且能保证在高压或高压瞬态冲击时的可靠性。
按照本发明提供的技术方案，所述三温区线性恒功率LED驱动集成电路，包括用于驱动LED灯珠的恒流驱动电路；还包括与所述恒流驱动电路连接的近零温漂电压基准电路、高温下负温漂电压基准电路以及结温温度保护电路；在LED灯珠工作于低温状态时，近零温漂电压基准电路能提供近零温漂基准电压，LED灯珠工作温度接近于LED产生光衰减的温度范围时，高温下负温漂电压基准电路能提供按系数衰减的负温基准电压；
恒流驱动电路根据LED灯珠工作时的电流、近零温漂基准电压以及负温基准电压调整驱动LED灯珠的功率，以使得恒流驱动电路加载到LED灯珠上的功率与LED灯珠的工作温度相适配；当LED灯珠的工作温度接近所述LED灯珠的极限结温时，结温温度保护电路关断恒流驱动电路对LED灯珠上的驱动。
所述恒流驱动电路还与恒功率输出过压保护电路连接，在输入电压变化或存在高压瞬态冲击时，利用恒功率输出过压保护电路确保恒流驱动电路输出驱动功率的稳定性。
所述恒流驱动电路包括运算放大器U1、驱动功率管以及功率调整电阻Rs，近零温漂电压基准电路、高温下负温漂电压基准电路同时与运算放大器U1的同相端连接，运算放大器U1的反相端与功率调整电阻Rs的一端以及驱动功率管的源极端连接，运算放大器U1的输出端与驱动功率管的栅极端连接，驱动功率管的漏极端形成驱动输出端，驱动功率管采用VDMOS管，功率调整电阻Rs的另一端接地。
所述运算放大器U1包括晶体管Q8、晶体管Q9、晶体管Q10、晶体管Q11、晶体管Q12以及晶体管Q13，晶体管Q8的发射极与晶体管Q9的基极端连接，晶体管Q9的发射极端与晶体管Q10的发射极连接，晶体管Q10的基极端与晶体管Q11的发射极端连接，晶体管Q11的基极端与功率调整电阻Rs连接，且晶体管Q11的基极端通过稳压二极管Z2与驱动功率管的栅极端连接，晶体管Q11的集电极端接地，晶体管Q10的集电极端与晶体管Q12的基极端、晶体管Q13的基极端以及晶体管Q13的集电极端连接，晶体管Q13的发射极端连接，晶体管Q12的发射极端接地，晶体管Q12的集电极端与与晶体管Q9的集电极端连接。
所述结温温度保护电路包括晶体管Q14，晶体管Q14的基极端与电容C11的一端以及晶体管Q12的集电极端连接，电容C11的另一端与驱动功率管的栅极端连接，晶体管Q14的发射极端接地。
所述恒功率输出过压保护电路包括晶体管Q1，晶体管Q1的集电极端与驱动功率管的栅极端连接，晶体管Q1的发射极端接地，晶体管Q1的基极端与电阻R1的一端、电阻R2的一端以及调整保护电阻Rov的一端连接，电阻R2的另一端接地，调整保护电阻Rov的另一端与整流器D4的输出端连接，整流器D4与交流电AC连接。
还包括与恒流驱动电路连接的调光使能控制电路，所述调光使能控制电路包括晶体管Q2，晶体管Q2的集电极端与驱动功率管的栅极端连接，晶体管Q2的发射极端接地，晶体管Q2的基极端与电阻R3的一端以及电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端接地。
还包括稳压器，所述稳压器包括晶体管Q3，晶体管Q3的发射极端接地，晶体管Q3的集电极端与启动电阻Rp的一端、驱动电阻Rg的一端以及稳压二极管Z1的阴极端连接，且晶体管Q3的集电极端与电压VCC连接，晶体管Q3的基极端与稳压二极管Z1的阳极端以及电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端接地，启动电阻Rp的另一端与整流器D4的输出端以及发光二极管HVLED的阳极端连接，整流器D4与交流电AC连接，发光二极管HVLED的阴极端与驱动功率管的漏极端连接，驱动电阻Rg的另一端与驱动功率管的栅极端连接。
本发明的优点：在LED灯珠工作于低温状态时，近零温漂电压基准电路能提供近零温漂基准电压，LED灯珠工作温度接近于LED产生光衰减的温度范围时，高温下负温漂电压基准电路能提供按系数衰减的负温基准电压；恒流驱动电路根据LED灯珠工作时的电流、近零温漂基准电压以及负温基准电压调整驱动LED灯珠的功率，以使得恒流驱动电路加载到LED灯珠上的功率与LED灯珠的工作温度相适配；当LED灯珠的工作温度接近所述LED灯珠的极限结温时，结温温度保护电路关断恒流驱动电路对LED灯珠上的驱动，从而根据LED灯珠不同温度设定了三种温度工作曲线，即在低温到LED灯珠不发生光衰的温度之前，输出功率基本不变；在LED灯珠发生光衰的温度范围以上，减功率工作；在LED灯珠或驱动电路达到极限结温损坏之前关断，且能保证在高压或高压瞬态冲击时的可靠性。
附图说明
图1为本发明的结构框图。
图2为本发明的电路原理图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示：为了根据LED灯珠不同温度设定了三种温度工作曲线，即在低温到LED灯珠不发生光衰的温度之前，输出功率基本不变；在LED灯珠发生光衰的温度范围以上，减功率工作；在LED灯珠或驱动电路达到极限结温损坏之前关断，本发明包括用于驱动LED灯珠的恒流驱动电路；还包括与所述恒流驱动电路连接的近零温漂电压基准电路、高温下负温漂电压基准电路以及结温温度保护电路；在LED灯珠工作于低温状态时，近零温漂电压基准电路能提供近零温漂基准电压，LED灯珠工作温度接近于LED产生光衰减的温度范围时，高温下负温漂电压基准电路能提供按系数衰减的负温基准电压；
恒流驱动电路根据LED灯珠工作时的电流、近零温漂基准电压以及负温基准电压调整驱动LED灯珠的功率，以使得恒流驱动电路加载到LED灯珠上的功率与LED灯珠的工作温度相适配；当LED灯珠的工作温度接近所述LED灯珠的极限结温时，结温温度保护电路关断恒流驱动电路对LED灯珠上的驱动。
进一步地，所述恒流驱动电路还与恒功率输出过压保护电路连接，在输入电压变化或存在高压瞬态冲击时，利用恒功率输出过压保护电路确保恒流驱动电路输出驱动功率的稳定性。
所述恒流驱动电路包括运算放大器U1、驱动功率管以及功率调整电阻Rs，近零温漂电压基准电路、高温下负温漂电压基准电路同时与运算放大器U1的同相端连接，运算放大器U1的反相端与功率调整电阻Rs的一端以及驱动功率管的源极端连接，运算放大器U1的输出端与驱动功率管的栅极端连接，驱动功率管的漏极端形成驱动输出端，驱动功率管采用VDMOS管，功率调整电阻Rs的另一端接地。
如图2所示，所述运算放大器U1包括晶体管Q8、晶体管Q9、晶体管Q10、晶体管Q11、晶体管Q12以及晶体管Q13，晶体管Q8的发射极与晶体管Q9的基极端连接，晶体管Q9的发射极端与晶体管Q10的发射极连接，晶体管Q10的基极端与晶体管Q11的发射极端连接，晶体管Q11的基极端与功率调整电阻Rs连接，且晶体管Q11的基极端通过稳压二极管Z2与驱动功率管的栅极端连接，晶体管Q11的集电极端接地，晶体管Q10的集电极端与晶体管Q12的基极端、晶体管Q13的基极端以及晶体管Q13的集电极端连接，晶体管Q13的发射极端连接，晶体管Q12的发射极端接地，晶体管Q12的集电极端与与晶体管Q9的集电极端连接。
具体地，所述结温温度保护电路包括晶体管Q14，晶体管Q14的基极端与电容C11的一端以及晶体管Q12的集电极端连接，电容C11的另一端与驱动功率管的栅极端连接，晶体管Q14的发射极端接地。
所述恒功率输出过压保护电路包括晶体管Q1，晶体管Q1的集电极端与驱动功率管的栅极端连接，晶体管Q1的发射极端接地，晶体管Q1的基极端与电阻R1的一端、电阻R2的一端以及调整保护电阻Rov的一端连接，电阻R2的另一端接地，调整保护电阻Rov的另一端与整流器D4的输出端连接，整流器D4与交流电AC连接。
还包括与恒流驱动电路连接的调光使能控制电路，所述调光使能控制电路包括晶体管Q2，晶体管Q2的集电极端与驱动功率管的栅极端连接，晶体管Q2的发射极端接地，晶体管Q2的基极端与电阻R3的一端以及电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端接地。
还包括稳压器，所述稳压器包括晶体管Q3，晶体管Q3的发射极端接地，晶体管Q3的集电极端与启动电阻Rp的一端、驱动电阻Rg的一端以及稳压二极管Z1的阴极端连接，且晶体管Q3的集电极端与电压VCC连接，晶体管Q3的基极端与稳压二极管Z1的阳极端以及电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端接地，启动电阻Rp的另一端与整流器D4的输出端以及发光二极管HVLED的阳极端连接，整流器D4与交流电AC连接，发光二极管HVLED的阴极端与驱动功率管的漏极端连接，驱动电阻Rg的另一端与驱动功率管的栅极端连接。
本发明实施例中，通过工艺选择使得稳压二极管Z1、晶体管Q3以及晶体管Q6进行温度相互补偿，其中，稳压二极管Z1为正温度系数，晶体管Q3以及晶体管Q6为负温度系数，在运算放大器U1的输入端通过相应的电阻分压得到零温漂基准，在温度较高时，电阻R1、电阻R2以及晶体管Q1开始起作用，这样Radj端所反映的输出电流不跟随运算放大器U1的基准变化，而是决定于晶体管Q1及其负温放大特性。
恒功率的实现是通过调整保护电阻Rov取样整流后的电网电压，和基准电压叠加控制晶体管Q1的导通状态来控制驱动功率管的导通电流。在温度很高时，晶体管Q5导通，并关断驱动功率管且通过稳压二极管Z2对驱动功率管的栅极进行保护。电容C1为防自激电容，通过晶体管Q14的集电极实现运算放大器U1的输出。
EN是用外部提供的PWM信号，控制驱动功率管的通断，驱动功率管通断的占空比的均值电流控制LED的亮度。VCC是内部稳压的，通过电阻Rp取电。零温漂电压靠稳压二极管Z1、晶体管Q3、晶体管Q6的温度系数补偿得到。

Claims (8)

1.一种三温区线性恒功率LED驱动集成电路，包括用于驱动LED灯珠的恒流驱动电路；其特征是：还包括与所述恒流驱动电路连接的近零温漂电压基准电路、高温下负温漂电压基准电路以及结温温度保护电路；在LED灯珠工作于低温状态时，近零温漂电压基准电路能提供近零温漂基准电压，LED灯珠工作温度接近于LED产生光衰减的温度范围时，高温下负温漂电压基准电路能提供按系数衰减的负温基准电压；
恒流驱动电路根据LED灯珠工作时的电流、近零温漂基准电压以及负温基准电压调整驱动LED灯珠的功率，以使得恒流驱动电路加载到LED灯珠上的功率与LED灯珠的工作温度相适配；当LED灯珠的工作温度接近所述LED灯珠的极限结温时，结温温度保护电路关断恒流驱动电路对LED灯珠上的驱动。
2.根据权利要求1所述的三温区线性恒功率LED驱动集成电路，其特征是：所述恒流驱动电路还与恒功率输出过压保护电路连接，在输入电压变化或存在高压瞬态冲击时，利用恒功率输出过压保护电路确保恒流驱动电路输出驱动功率的稳定性。
3.根据权利要求1所述的三温区线性恒功率LED驱动集成电路，其特征是：所述恒流驱动电路包括运算放大器U1、驱动功率管以及功率调整电阻Rs，近零温漂电压基准电路、高温下负温漂电压基准电路同时与运算放大器U1的同相端连接，运算放大器U1的反相端与功率调整电阻Rs的一端以及驱动功率管的源极端连接，运算放大器U1的输出端与驱动功率管的栅极端连接，驱动功率管的漏极端形成驱动输出端，驱动功率管采用VDMOS管，功率调整电阻Rs的另一端接地。
4.根据权利要求3所述的三温区线性恒功率LED驱动集成电路，其特征是：所述运算放大器U1包括晶体管Q8、晶体管Q9、晶体管Q10、晶体管Q11、晶体管Q12以及晶体管Q13，晶体管Q8的发射极与晶体管Q9的基极端连接，晶体管Q9的发射极端与晶体管Q10的发射极连接，晶体管Q10的基极端与晶体管Q11的发射极端连接，晶体管Q11的基极端与功率调整电阻Rs连接，且晶体管Q11的基极端通过稳压二极管Z2与驱动功率管的栅极端连接，晶体管Q11的集电极端接地，晶体管Q10的集电极端与晶体管Q12的基极端、晶体管Q13的基极端以及晶体管Q13的集电极端连接，晶体管Q13的发射极端连接，晶体管Q12的发射极端接地，晶体管Q12的集电极端与与晶体管Q9的集电极端连接。
5.根据权利要求4所述的三温区线性恒功率LED驱动集成电路，其特征是：所述结温温度保护电路包括晶体管Q14，晶体管Q14的基极端与电容C11的一端以及晶体管Q12的集电极端连接，电容C11的另一端与驱动功率管的栅极端连接，晶体管Q14的发射极端接地。
6.根据权利要求3所述的三温区线性恒功率LED驱动集成电路，其特征是：所述恒功率输出过压保护电路包括晶体管Q1，晶体管Q1的集电极端与驱动功率管的栅极端连接，晶体管Q1的发射极端接地，晶体管Q1的基极端与电阻R1的一端、电阻R2的一端以及调整保护电阻Rov的一端连接，电阻R2的另一端接地，调整保护电阻Rov的另一端与整流器D4的输出端连接，整流器D4与交流电AC连接。
7.根据权利要求3所述的三温区线性恒功率LED驱动集成电路，其特征是：还包括与恒流驱动电路连接的调光使能控制电路，所述调光使能控制电路包括晶体管Q2，晶体管Q2的集电极端与驱动功率管的栅极端连接，晶体管Q2的发射极端接地，晶体管Q2的基极端与电阻R3的一端以及电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端接地。
8.根据权利要求3所述的三温区线性恒功率LED驱动集成电路，其特征是：还包括稳压器，所述稳压器包括晶体管Q3，晶体管Q3的发射极端接地，晶体管Q3的集电极端与启动电阻Rp的一端、驱动电阻Rg的一端以及稳压二极管Z1的阴极端连接，且晶体管Q3的集电极端与电压VCC连接，晶体管Q3的基极端与稳压二极管Z1的阳极端以及电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端接地，启动电阻Rp的另一端与整流器D4的输出端以及发光二极管HVLED的阳极端连接，整流器D4与交流电AC连接，发光二极管HVLED的阴极端与驱动功率管的漏极端连接，驱动电阻Rg的另一端与驱动功率管的栅极端连接。
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