CN107249235B - 一种兼容带指示灯开关的led驱动电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种兼容带指示灯开关的LED驱动电路，包括驱动电路本体及控制电路，控制电路包括：第一开关管；内部高压供电模块，输入端接第一开关管的源端，输出端通过外部电容接地；电压采样模块、基准电压产生模块、内部电源产生模块和供电电压检测模块，它们的输入端接内部高压供电模块的输出端；比较器，电源端接内部电源产生模块的输出端，控制端接供电电压检测模块的输出端，正输入端接基准电压产生模块的输出端，负输入端接电压采样模块的输出端，接地端接地；输出功率管，栅极接比较器的输出端，漏极接第一开关管的输出端，源极接地。本发明能够确保指示灯开关断开时指示灯的亮度稳定，同时确保在控制电路未启动时负载LED一直处于熄灭状态。

Description

一种兼容带指示灯开关的LED驱动电路

技术领域

本发明涉及LED驱动领域，尤其涉及一种兼容带指示灯开关的LED驱动电路。

背景技术

现实生活中，为了方便人们在夜里找到开关，有些开关就自带指示灯功能，在开关断开时，指示灯微亮，当开关导通时，指示灯灭。带指示灯开关的简单等效电路如图1所示，在开关Sw断开时，指示灯等效电阻Req与后面的电路直接串联，等效电阻上会有微弱的电流流过；在开关Sw导通时，等效电阻Req被短路，不会有电流流经等效电阻。

现有的带指示灯开关的LED驱动电路如图2，是现有BUCK电路的典型应用电路。该电路包括由二极管D1～D4构成的整流桥、输入电容Cin、负载LED灯珠、假负载R1，输出电容Cout、电感L、续流二极管D5、采样电阻Rcs、控制器以及功率MOS管Q1。其中，控制器的hv端接电感L，采样端cs接采样电阻Rcs，vcc端接Cvcc，gate端接Q1的栅极。控制器内部的供电模块通过hv端给控制器和Cvcc供电。

在控制器内部，Hv端接结型场效应管jfet的漏端，由于jfet的夹断电压为一个比较大的值(如18V)，这就使得jfet的源端电压跟随漏端电压的增大而增大，直到源极电压达到jfet的夹断电压。内部的高压供电模块就是从jfet的源端加控制管给VCC供电。当VCC电压小于控制器内部设定的VCC电压下限时，jfet源端给VCC充电，当VCC电压达到控制器内部设定的VCC电压的上限时，断开jfet源端给VCC的供电通路。

当hv端电压足够大时，控制器内部的高压供电模块开始给Cvcc充电，直到VCC电压达到控制器的启动电压，控制器开始工作。由于在输入端并接有大电容Cin，在开关sw断开时，输入线电压Vin通过等效电阻Req给电容Cin充电，电容Cin上的电压逐渐变大，当电容Cin上的电压大到一定程度，开始给控制器供电。当控制器的VCC电压达到其启动电压时，控制器开始正常工作，正常工作的电流相对启动电流比较大，会使得输入电容Cin迅速放电，输入电容Cin电压降低导致等效电阻Req两端的压差变大，电流变大。

输入电容Cin的电压降低最终会导致控制器由于供电不足而重新停止工作，停止工作之后输入线电压继续通过等效电阻Req给输入电容充电，输入电容Cin电压升高导致等效电阻两端压差变小，电流变小。这样的一个周期就会导致开关指示灯的亮度周期性的变化。由于控制器周期性的停止工作，有可能导致负载LED灯周期性闪烁。

综上，现有的LED驱动电路不能兼容带指示灯开关，控制器和带指示灯开关一起工作往往会出现指示灯或者负载LED闪烁的问题，这就限制了LED驱动电路的应用范围。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种兼容带指示灯开关的LED驱动电路，该电路中的控制电路与指示灯开关一起工作时，能够确保指示灯开关断开时指示灯的亮度稳定，同时确保在控制电路未启动时负载LED一直处于熄灭状态。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种兼容带指示灯开关的LED驱动电路，该电路包括驱动电路本体及控制电路，所述控制电路包括：

第一开关管，所述第一开关管的漏极接所述驱动电路本体，栅极接地；

内部高压供电模块，所述内部高压供电模块的输入端接所述第一开关管的源端，输出端通过一外部电容接地；

电压采样模块、基准电压产生模块、内部电源产生模块和供电电压检测模块，所述电压采样模块、基准电压产生模块、内部电源产生模块和供电电压检测模块的输入端均接所述内部高压供电模块的输出端；

比较器，所述比较器的电源端接所述内部电源产生模块的输出端，控制端接所述供电电压检测模块的输出端，正输入端接所述基准电压产生模块的输出端，负输入端接所述电压采样模块的输出端，接地端接地；以及

输出功率管，所述输出功率管的栅极接所述比较器的输出端，漏极接所述第一开关管的输出端，源极接地。

进一步地，所述驱动电路本体包括指示灯、指示灯开关管、整流电路、输入电容、第五二极管、电感和输出电容，其中，

所述指示灯和指示灯开关并联在一正电源端与所述整流电路的正输入端之间；

所述整流电路的负输入端接一负电源端，正输出端接所述输入电容的正极端，负输出端接地并接所述输入电容的负极端；

所述第五二极管的负极端接所述输入电容的正极端，正极端接电感的一端并接所述第一开关管的漏极；

所述输出电容的正极端接所述第五二极管的负极端，负极端接所述电感的另一端。

进一步地，所述整流桥是由第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管连接而成的桥式整流电路。

进一步地，所述电压采样模块包括：

第一电阻，其一端为所述电压采样模块的输出端，另一端为所述电压采样模块的输出端；以及

第二电阻，其一端接所述第一电阻的另一端，另一端接地。

进一步地，所述内部高压供电模块包括：

第三电阻，其一端为所述内部高压供电模块的输入端；

第二开关管，其漏极接所述第三电阻的一端，栅极接所述第三电阻的另一端；

第六二极管，其正极端接所述第二开关管的源极，负极端为所述内部高压供电模块的输出端。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明通过在控制电路的启动阶段控制给外部电容充电的电流来避免指示灯或者负载LED的闪烁，在启动阶段，如果指示灯开关断开，此时第一开关管给外部电容充电的电流比较小，控制电路内部设置的由比较器和输出功率管组成的正反馈回路将供电电压锁定在比较低的状态，从而使得控制器的供电电压不会达到控制电路的启动电压，控制电路始终不工作；如果指示灯开关从断开状态切换到导通状态，此时控制电路的第一开关管外部电容充电的电流比较大，打断内部正反馈回路的锁定状态，供电电压可以上升到控制器的启动电压，控制器可以正常工作；此外，在控制器正常工作状态，正反馈回路被打断，避免对控制器的正常工作造成影响。

附图说明

图1为带指示灯开关的等效电路；

图2为现有技术具有带指示灯开关的LED驱动电路的电路图；

图3为本发明兼容带指示灯开关的LED驱动电路的电路图；

图4为图3中关键节点的上电时序图。

具体实施方式

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解。

图3示出了本发明一种兼容带指示灯开关的LED驱动电路的一个实施例，其由驱动电路本体及控制电路构成。

在本实施例中，驱动电路本体包括：指示灯等效电阻Req、指示灯开关管Sw、整流电路、输入电容Cin、第五二极管D5、电感L和输出电容Cout和假负载R0。其中，整流桥是由第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4连接而成的桥式整流电路；第五二极管D5、电感L和输出电容Cout构成典型的BULK电路。

驱动电路本体各元件之间的连接关系如下：指示灯Req和指示灯开关Sw并联在一正电源端与整流电路的正输入端之间；整流电路的负输入端接一负电源端，正输出端接输入电容Cin的正极端，负输出端接地并接输入电容Cin的负极端；第五二极管D5的正极端接控制电路，负极端接整流电路的正输出端；电感L的一端接第五二极管D5的正极端；输出电容Cout的正极端接第五二极管D5的负极端，负极端接电感L的另一端；假负载Ro和负载LED并联在输出电容Cout的两端。

在本实施例中，控制电路包括：第一开关管jfet，该第一开关管jfet的漏极通过hv端口接驱动电路本体中第五二极管D5的正极端，栅极接地；内部高压供电模块，该内部高压供电模块的输入端接第一开关管jfet的源极，输出端通过一外部电容Cvcc接地；电压采样模块、基准电压产生模块Reference、内部电源产生模块LDO和供电电压检测模块vcc_det，该电压采样模块、基准电压产生模块Reference、内部电源产生模块LDO和供电电压检测模块vcc_det的输入端均接内部高压供电模块的输出端；比较器CMP，该比较器CMP的电源端接内部电源产生模块LDO的输出端，控制端接供电电压检测模块vcc_det的输出端，正输入端接基准电压产生模块Reference的输出端，负输入端接电压采样模块的输出端，接地端接地；以及输出功率管M1，该输出功率管M1的栅极接比较器CMP的输出端，漏极接第一开关管jfet的输出端，源极接地。

再次参阅图3，电压采样模块包括第一电阻R1和第二电阻R2，第一电阻R1的一端为电压采样模块的输出端，另一端为电压采样模块的输出端，第二电阻R2的一端接第一电阻R1的另一端，另一端接地；内部高压供电模块包括：第三电阻R3，其一端为内部高压供电模块的输入端；第二开关管M0，其漏极接第三电阻R3的一端，栅极接第三电阻R3的另一端；一第六二极管D6，其正极端接第二开关管M0的源极，负极端为内部高压供电模块的输出端。

本发明兼容带指示灯开关的LED驱动电路的工作原理如下：

如图3所示，jfet的漏极接hv端口，栅极接地，在漏极为高压时，jfet的源极电压接近jfet的夹断电压，为一个比较高的电压；通过M0、R3与D6构成的内部高压供电模块给Cvcc供电，产生控制电路正常工作时所需的供电电压VCC。

在指示灯开关Sw导通时，等效电阻Req被短路，输入电压直接给输入电容Cin充电，Cin电压逐渐变大，导致jfet的漏极hv电压也逐渐变大。由于jfet的栅极接地，jfet始终导通，高压供电模块开始给Cvcc充电，VCC电压逐渐变大，随着VCC电压的变大，Reference的输出电压Vref也逐渐建立，vcc_det也开始工作，产生输出电压Uvlo。VCC电压的分压Vcc_div、Vdd、Vref、比较器CMP的输出电压cpo的时序图如图4所示。

在t1时刻，VCC开始上升，同时Vcc_div也开始上升；t2时刻，内部电源产生模块LDO产生的内部电压Vdd开始建立；在t3时刻，内部的Vref建立，并在该时刻开始有Vref>Vcc_div，此时Vdd还在建立过程中，所以比较器的输出电压cpo跟随Vdd逐渐上升；直到t4时刻，Vdd建立完毕，比较器的输出电压cpo也达到最大值；在t5时刻，Vcc_div的电压逐渐变大，开始有Vcc_div>Vref，比较器的输出cpo重新翻转为0。

在整个上电过程中，比较器的输出电压cpo在t3～t5时间段内跟随Vdd；由于比较器CMP与功率输出管M1的栅极直接相连接，会使得在这个时间段内M1导通，从而对jfet的源极进行拉电流。

正常上电时，由于jfet漏极的电压为高压，输入电容Cin通过整流桥直接接收输入电压，使得jfet的供电能力Ichg一直比较强；功率输出管M1的拉电流能力Ipull在t4时刻即Vdd建立完毕时达到最大值Ipull_max，有Ichg>Ipull_max，就能保证控制电路VCC能持续上升，不会由于M1的拉电而导致控制电路不能启动；控制电路启动后，vcc_det的输出电压Uvlo控制比较器的输出电压cpo始终为低电平，确保输出功率管M1不再对jfet源极拉电流。

在指示灯开关Sw断开时，等效电阻Req与后面电路相串联，此时，输入电压Vin通过等效电阻Req给输入电容Cin充电，Cin上的电压逐渐变大，导致jfet漏极的电压逐渐变大，jfet开始给Cvcc充电；直到在t3时刻，比较器的输出电压cpo开始建立并跟随内部电源Vdd电压逐渐变大；在t3～t4时间段内，随着比较器输出电压cpo的值逐渐变大，输出功率管M1的拉电流能力也逐渐变大，由于此时的jfet的供电能力Ichg1比正常上电时的供电能力弱，jfet源端经高压启动到Vcc_div，再经比较器CMP、输出功率管M1组成的正反馈回路会处于锁存状态，长时间来看有Ipull＝Ichg；这就使得VCC的电压不会上升到控制电路的启动电压，从而控制电路并不会启动而导致指示灯开关或者负载LED的闪烁。

而当指示灯开关导通时，Jfet供电能力变大，锁存状态被打破，避免对控制电路的正常工作造成影响。

可见，在本发明中，控制电路与指示灯开关一起工作时，能够确保指示灯在指示灯开关断开时亮度稳定，同时确保负载LED在控制电路未启动时一直处于熄灭状态。

此外，应该理解，图3所示的电路只是应且于BUCK驱动电路的示例，本发明所作的改进在其它拓扑结构中同样有效。

以上所述的，仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种兼容带指示灯开关的LED驱动电路，该电路包括驱动电路本体及控制电路，其特征在于，所述控制电路包括：

第一开关管，所述第一开关管的漏极接所述驱动电路本体，栅极接地；

内部高压供电模块，所述内部高压供电模块的输入端接所述第一开关管的源端，输出端通过一外部电容接地；

电压采样模块、基准电压产生模块、内部电源产生模块和供电电压检测模块，所述电压采样模块、基准电压产生模块、内部电源产生模块和供电电压检测模块的输入端均接所述内部高压供电模块的输出端；

比较器，所述比较器的电源端接所述内部电源产生模块的输出端，控制端接所述供电电压检测模块的输出端，正输入端接所述基准电压产生模块的输出端，负输入端接所述电压采样模块的输出端，接地端接地；以及

输出功率管，所述输出功率管的栅极接所述比较器的输出端，漏极接所述第一开关管的输出端，源极接地，

所述驱动电路本体包括指示灯、指示灯开关管、整流电路、输入电容、第五二极管、电感和输出电容，其中，

所述指示灯和指示灯开关并联在一正电源端与所述整流电路的正输入端之间；

所述整流电路的负输入端接一负电源端，正输出端接所述输入电容的正极端，负输出端接地并接所述输入电容的负极端；

所述第五二极管的负极端接所述输入电容的正极端，正极端接电感的一端并接所述第一开关管的漏极；

所述输出电容的正极端接所述第五二极管的负极端，负极端接所述电感的另一端。

2.根据权利要求1所述的兼容带指示灯开关的LED驱动电路，其特征在于，所述整流电路是由第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管连接而成的桥式整流电路。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的兼容带指示灯开关的LED驱动电路，其特征在于，所述电压采样模块包括：

第一电阻，其一端为所述电压采样模块的输出端，另一端为所述电压采样模块的输出端；以及

第二电阻，其一端接所述第一电阻的另一端，另一端接地。

4.根据权利要求1-2中任一项所述的兼容带指示灯开关的LED驱动电路，其特征在于，所述内部高压供电模块包括：

第三电阻，其一端为所述内部高压供电模块的输入端；

第二开关管，其漏极接所述第三电阻的一端，栅极接所述第三电阻的另一端；

第六二极管，其正极端接所述第二开关管的源极，负极端为所述内部高压供电模块的输出端。