CN107484293B - 大功率led光衰补偿集成电路 - Google Patents

Abstract

一种大功率LED光衰补偿集成电路，光电探测单元与电流提取单元连接，电流提取单元设有偏置电压端；时序发生单元分别与电流提取积分单元、电压采样单元和参考电压选择单元连接，时序发生单元设有时钟信号端和复位信号端；电流积分单元与电压采样单元连接，电压采样单元通过外接电容接地；电压采样单元、参考电压选择单元均与电压比较单元连接，参考电压选择单元设有两个偏置电压端；电压比较单元与波形整形单元连接，波形整形单元与基准选择单元连接，基准选择单元设置复位信号端、输出端和两个基准电压端。本发明提有效改善大功率LED在长时间使用之后照明强度衰减并延长LED实际使用寿命，实现LED照明驱动的智能化与微型化。

Description

大功率LED光衰补偿集成电路

技术领域

本发明涉及实现的光衰补偿集成电路，作为LED驱动芯片的一部分，是对LED驱动电路的拓展优化，可有效改善大功率LED在长时间使用之后照明强度衰减的现象，延长LED的实际使用寿命，实现LED照明驱动的智能化与微型化。

背景技术

大功率LED以其功耗低、寿命长、体积小、价格低等优点，在现代照明技术中应用十分广泛。然而大功率LED存在严重的光衰现象，其发光性能会随着时间的推移和温度的升高而衰减，当光照强度衰减到一定程度时，LED虽然还能工作，然而不再满足照明的需求，限制了LED的实际使用寿命，增加了照明成本。

大功率LED的照明强度与流过的电流呈正相关关系，通过调节电流大小可以实现对LED光照强度的控制，而LED的电流由相应的驱动电路所控制，驱动方式可分为恒定电流模式和恒定光照模式。基于恒定光照模式的驱动电路通过调节电流，控制LED的光照强度不变。由于LED光衰的产生，随着时间的推移，流过LED的电流呈指数形式上升，温度也随之呈指数形式上升，从而加速了器件性能的退化，大大缩减了LED的寿命。基于恒定电流模式的驱动电路控制流过LED的电流基本不变，因此能将温度控制在较小的波动范围内，减弱了光衰现象，延长了LED的使用寿命，但是随着时间的推移，LED的发光性能仍然逐渐衰减而远未能达到预期的寿命。

当前常用的大功率LED驱动电路工作于恒定电流模式，采用具有PWM开关电源结构的LED驱动芯片及少量外围电路实现。驱动芯片正常工作时，流过LED的驱动电流被转换成电压后，与预设的基准电压相比较，进而对脉冲宽度调制，产生PWM波，该脉冲用于控制LED驱动功率管的导通时间，使得电流过大时，导通时间减少，而电流过小时，导通时间增加，最终电流趋于稳定值。但是当前驱动芯片对于LED的光衰无能为力，随着LED使用时间增大，光衰导致的光照强度逐渐减小，最终光照强度低于一定限度后，LED将不再满足照明的需求，设计一款具有自动光衰补偿功能的LED驱动芯片具有很广阔的前景。

发明内容

为了克服现有的LED驱动芯片的无法实现自动光衰补偿的不足，本发明提供一种有效改善大功率LED在长时间使用之后照明强度衰减并延长LED实际使用寿命的集成电路，可作为LED驱动芯片的一部分，实现LED照明驱动的智能化与微型化。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种大功率LED光衰补偿集成电路，包括时序发生单元、光电探测单元、电流提取积分单元、电压采样单元、参考电压选择单元、电压比较单元、波形整形单元和基准选择单元；

所述光电探测单元与所述电流提取单元连接，所述电流提取单元设有偏置电压端；所述时序发生单元分别与所述电流提取积分单元、电压采样单元和参考电压选择单元连接，所述时序发生单元设有时钟信号端和复位信号端；所述电流积分单元与所述电压采样单元连接，所述电压采样单元通过外接电容接地；所述电压采样单元、参考电压选择单元均与所述电压比较单元连接，所述参考电压选择单元设有两个偏置电压端；所述电压比较单元与所述波形整形单元连接，所述波形整形单元与所述基准选择单元连接，所述基准选择单元设置复位信号端、输出端和两个基准电压端。

进一步，所述时序发生单元中，第一输入端外接时钟信号CLK，第二输入端外接复位信号RST，第一输出端与电流提取积分单元的第三输入端相连，第二输出端与电压采样单元的第二输入端相连，第三输出端与参考电压选择单元的第三输入端相连。

所述时序发生单元由循环移位寄存器和或门组成；所述循环移位寄存器有三个输出接口Q0、Q1、Q2，一个置位接口LD，三个置位数据输入接口D0、D1、D2，一个移位数据输入接口DI以及一个时钟信号输入接口CP，所述置位数据输入接口D0接电源Vdd，置位数据输入接口D1、D2均接地，移位数据输入接口DI与输出接口Q2短接，并作为时序发生单元的第三输出端，时钟信号输入接口CP作为时序发生单元的第一输入端，输出接口Q0与所述或门的输入端B相连，并作为时序发生单元的第一输出端，输出接口Q1与所述或门的输入端A相连，置位接口LD作为时序发生单元的第二输入端，所述或门的输出端Y作为时序发生单元的第二输出端。

再进一步，所述光电探测单元中，输出端与电流提取积分单元的第一输入端相连；

光电探测单元由深浅两个PN结D1、D2组成；所述浅PN结D1的阳极接地，阴极与所述PN结D2的阴极相连，并作为光电探测单元的输出端，所述PN结D2的阳极接地。

更进一步，所述电流提取积分单元中，第一输入端与光电探测单元的输出端相连，第二输入端接第一偏置电压1，第三输入端与时序发生单元的第一输出端相连，输出端与电压采样单元的第一输入端相连；

所述电流提取积分单元由运算放大器A、电容C1、NMOS管N1组成；所述运算放大器A的同相输入端与所述NMOS管N1漏极相连，并与所述电容C1的一端相连，作为电流提取积分单元的第一输入端，所述运算放大器的反向输入端接第一偏置电压1，并作为电流提取积分单元的第二输入端，所述运算放大器的输出端与所述NMOS管N1源极相连，并与所述电容C1的另一端相连，作为电流提取积分单元的输出端，所述NMOS管N1栅极作为电流提取积分单元的第三输入端。

所述电压采样单元中，第一输入端与电流积分提取单元的输出端相连，第二输入端与时序发生单元的第二输出端相连，输出端外接电容C2后接地，并与电压比较单元的第三输入端相连；

所述电压采样单元由PMOS管P1、P2和NMOS管N2、N3组成；所述NMOS管N2栅极与所述PMOS管P2栅极和所述NMOS管N3栅极相连，并作为电压采样单元的第二输入端，所述PMOS管P1源极与所述NMOS管N2漏极相连，并作为电压采样单元的第一输入端，所述PMOS管P1漏极与所述NMOS管N2源极相连，并作为电压采样单元的输出端，所述PMOS管P1栅极与所述PMOS管P2漏极和所述NMOS管N3漏极相连，所述PMOS管P2源极接电源VDD，所述NMOS管N3源极接地。

所述参考电压选择单元中，第一输入端外接第一偏置电压1，第二输入端接第二偏置电压2，第三输入端与时序发生单元的第三输出端相连，输出端与电压比较单元的第一输入端相连；

所述参考电压选择单元由PMOS管P3、P4、P5和NMOS管N4、N5、N6组成；所述PMOS管P3栅极与所述PMOS管P5栅极和所述NMOS管N5、N6栅极相连，并作为参考电压选择单元的第三输入端，所述PMOS管P3源极与所述NMOS管N4漏极相连，并作为参考电压选择单元的第一输入单元，所述PMOS管P3漏极与所述NMOS管N4源极相连，并作为参考电压选择单元的输出端，所述NMOS管N4栅极与所述PMOS管P4栅极相连，所述PMOS管P4源极与所述NMOS管N5漏极相连，并作为参考电压选择单元的第二输入端，所述PMOS管P4漏极与所述NMOS管N5源极相连，并连接至输出端，所述PMOS管P5源极接电源VDD，所述PMOS管P5漏极与所述NMOS管N6漏极相连，所述NMOS管N6源极接地。

所述电压比较单元中，第一输入端与参考电压选择单元输出端5b相连，第二输入端接偏置电流，第三输入端与电压采样单元4的输出端相连，输出端与波形整形单元的输入端相连；

所述电压比较单元由PMOS管P6、P7、P8、P9、P10和NMOS管N7、N8、N9、N10、N11组成；所述PMOS管P6源极接电源VDD，栅漏短接，并作为电压比较单元的第二输入端，所述PMOS管P7源极接电源VDD，栅极与所述PMOS管P6、P10栅极相连，所述PMOS管P7漏极与所述PMOS管P8源极和所述PMOS管P9源极相连，所述PMOS管P8栅极作为电压比较单元的第三输入端，所述NMOS管N7栅漏短接，漏极与所述PMOS管P8漏极相连，所述NMOS管N7栅极与所述NMOS管N8栅极相连，所述NMOS管N9栅漏短接，漏极与所述NMOS管N7源极相连，所述NMOS管N9源极接地，所述NMOS管N10源极接地，栅极与所述NMOS管N9栅极相连，漏极与所述NMOS管N8源极相连，所述NMOS管N8漏极与所述PMOS管P9漏极和所述NMOS管N11栅极相连，所述PMOS管P9栅极作为电压比较单元的第一输入端，所述PMOS管P10源极接电源VDD，漏极与所述NMOS管N11漏极相连，并作为电压比较单元的输出端，所述NMOS管N11源极接地。

所述波形整形单元中，输入端与电压比较单元的输出端相连，输出端与基准选择单元第一输入端相连；

所述波形整形单元由PMOS管P11、P12和NMOS管N12、N13组成；所述PMOS管P11源极接电源VDD，栅极与所述NMOS管N12栅极相连，并作为波形整形单元的输入端，所述PMOS管P11漏极与所述NMOS管N12漏极相连，所述NMOS管N12源极接地，所述PMOS管P12源极接电源VDD，栅极与所述NMOS管N13栅极和所述PMOS管P11漏极相连，所述PMOS管P12漏极与所述NMOS管N13漏极相连，并作为波形整形单元的输出端，所述NMOS管N13源极接地。

所述基准选择单元中，第一输入端与波形整形单元的输出端相连，第二输入端外接复位信号，第三输入端外接基准电压Vref1，第四输入端外接基准电压Vref2，输出端为Vout；

所述基准选择单元由计数器、PMOS管P13、P14、P15和NMOS管N14、N15、N16组成；所述计数器有一个复位接口rst，一个置位接口LD，一个时钟触发接口clk，两个置位数据输入接口D0、D1，以及一个进位信号输出接口co，复位接口rst作为基准选择单元的第二输入端，置位接口LD与所述PMOS管P13漏极相连，时钟触发接口clk作为基准选择单元的第一输入端，置位数据输入接口D0、D1均接至电源VDD，进位信号输出接口co与所述PMOS管P13栅极和所述NMOS管N14栅极相连，所述PMOS管P13漏极与所述NMOS管N14漏极相连，所述PMOS管P13源极接电源VDD，所述NMOS管N14源极接地，所述PMOS管P14源极与所述NMOS管N15漏极相连，并作为基准选择单元的第三输入端，所述NMOS管N15源极与所述PMOS管P14漏极相连，并作为基准选择单元的输出端Vout，所述PMOS管P14栅极与所述PMOS管P13漏极相连，所述NMOS管N15栅极与所述PMOS管P15栅极和所述NMOS管N14栅极相连，所述PMOS管P15源极与所述NMOS管N16漏极相连，并作为基准选择单元8的第四输入端84a，所述PMOS管P15漏极与所述NMOS管N16源极相连，并连接到基准选择单元的输出端Vout，所述NMOS管N16栅极与所述PMOS管P14栅极相连。

本发明中，用于光照强度检测的传感器件，掩埋双PN结光电二极管相比于普通的光电二极管具有更好的波长相应范围，它由两个垂直堆叠的不同深度的二极管构成，这种器件的层叠式结构使得以硅材料作为滤光片时，输出电流大小与入射光功率成线性关系，且可与集成电路单片集成。

本发明的有益效果为：本发明提出的大功率LED光衰补偿集成电路，根据LED实际的光衰情况，对驱动芯片的基准电压进行调整，进而使驱动芯片自主调整LED的驱动电流，实现光衰补偿，可有效改善大功率LED在长时间使用之后照明强度衰减的现象，延长LED的实际使用寿命，可作为LED驱动芯片的一部分，实现LED照明驱动的智能化与微型化，而且本发明适用于大部分LED光源，通用性强。

附图说明

图1是本发明大功率LED光衰补偿集成电路的结构单元框图。

图2是本发明大功率LED光衰补偿集成电路的设计原理图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明。

参照图1和图2，一种大功率LED光衰补偿集成电路，由时序发生单元1、光电探测单元2、电流提取积分单元3、电压采样单元4、参考电压选择单元5、电压比较单元6、波形整形单元7、基准选择单元8组成；

所述光电探测单元与所述电流提取单元连接，所述电流提取单元设有偏置电压端；所述时序发生单元分别与所述电流提取积分单元、电压采样单元和参考电压选择单元连接，所述时序发生单元设有时钟信号端和复位信号端；所述电流积分单元与所述电压采样单元连接，所述电压采样单元通过外接电容接地；所述电压采样单元、参考电压选择单元均与所述电压比较单元连接，所述参考电压选择单元设有两个偏置电压端；所述电压比较单元与所述波形整形单元连接，所述波形整形单元与所述基准选择单元连接，所述基准选择单元设置复位信号端、输出端和两个基准电压端。

时序发生单元1用于产生电流提取积分单元3的第三输入端33a、电压采样单元4的第二输入端42a、参考电压选择单元5的第三输入端53a所需要的三种不同的时序信号；循环移位寄存器有三个输出接口Q0、Q1、Q2，一个用于电路复位时为该寄存器进行置位的接口LD，三个分别连接至高、低、低电平的置位数据输入接口D0、D1、D2，一个移位数据输入接口DI以及一个时钟信号输入接口CP，其中置位接口LD仅在高电平有效，低电平时不能进行置位，输出端11b的电平直接来自于接口Q0，输出端12b输出Q0和Q1输出信号经或门操作后的电平，输出端13b的电平直接来自于循环移位寄存器的Q2接口，在电路上电初始，从第二输入端12a给予复位信号，在时钟信号的作用下计数器置位，从Q0端口输出高电平，Q1和Q2端口输出低电平，Q0和Q1的信号还经或门操作后，从或门Y端口输出高电平，电路完成复位，于是该时序发生单元1的三个输出端口11b、12b、13b按顺序分别输出高电平、高电平、低电平，在没有复位信号作用下，每一次时钟信号的到来，循环移位寄存器的输出从Q0端向Q2端移动一位，Q2端的数据则经过寄存器的DI端口赋值给Q0端，在未复位条件下，该时序发生单元1的三个输出信号均以三个时钟信号为一个周期，输出端11b在一个周期内依次输出高、低、低电平，输出端12b在一个周期内依次输出高、高、低电平，输出端13b在一个周期内依次输出低、低、高电平；

光电探测单元2用于把光照强度转换成电流信号输出；掩埋双PN结光电二极管，作为光电探测器将光照强度转换成相应电流从输出端2b输出，且输出电流的大小与光照强度呈正比。相比于普通的单结光电二极管，双PN结光电二极管具有更大的波长响应范围，且可以与所设计的电路单片集成，提高了该集成电路的通用性与集成度。输出端2b除了传导电流外，还用于传导电流提取积分单元3中的第一偏置电压V_bias1，使掩埋双PN结光电二极管工作于低噪声、高响应度的状态；

电流提取积分单元3用于将光电探测单元2提取的电流积分，转换成电压输出；光电探测单元2输出的电流为皮安量级的小电流，为提高积分电路灵敏度，抑制噪声，本单元中采用电荷放大器对小电流进行处理，即将电容C1两端分别跨接在运算放大器的同相输入端和输出端，电流从第一输入端31a输入后经电容C1进行积分，转换成电压后从输出端3b输出，而运算放大器的反相输入端接受从第二输入端32a输入的第一偏置电压V_bias1，强制把放大器同相输入端的电压限定为V_bias1，使得每次电流积分的最低电压都为V_bias1，同时也通过第一输入端31a为光电探测单元2中的掩埋CMOS双PN结光电二极管提供了第一偏置电压V_bias1，NMOS管N1作为复位开关，其工作状态由第三输入端33a输入的时序信号控制，当输入为高电平时，NMOS管N1导通，电容两端被短路，电路处于复位状态，输出端3b输出V_bias1的电压，当输入为低电平时，NMOS管N1截止，电容处于正常积分状态，输出端3b输出积分电压；

电压采样单元4根据第二输入端42a的时序信号实现对电流提取积分单元3输出的电压进行动态采样或者保持操作，所获电压供电压比较单元6处理；PMOS管P2和NMOS管N3构成一对反相器，用于对第二输入端42a输入的时序信号进行反相，PMOS管P1和NMOS管N2构成一对传输门，传输门的通断状态由第二输入端42a输入的时序信号和时序信号经反相器输出的信号控制，当第二输入端42a输入高电平时，传输门导通，电流提取积分单元3输出给第一输入端41a的信号经传输门对电容C2充电并且从输出端4b输出，因此输出电压跟随第一输入端41a的输入电压的变化而变化，实现了动态采样功能，当第二输入端42a输入低电平时，传输门截止，输入端41a输入的信号不能经传输门对电容C2充放电并且不能从输出端4b输出，实现了保持功能，为在传输门截止时间内，输出端4b的电压始终保持不变，电容C2至少为200pF左右，不能够集成，只能外接；

参考电压选择单元5根据第三输入端53a的时序信号选择相应的参考电压给电压比较单元6；PMOS管P5和NMOS管N6构成一对反相器，用于对第三输入端53a输入的信号进行反相，PMOS管P3和NMOS管N4、PMOS管P4和NMOS管N5分别构成两对传输门，其通断状态由第三输入端53a的输入信号和输入信号经反相器输出的信号控制，当第三输入端输入高电平时，PMOS管P4所在的传输门导通，PMOS管P3所在的传输门截止，输出端5b输出经第二输入端52a输入的第二偏置电压V_bias2，当第三输入端输入低电平时，PMOS管P4所在的传输门截止，PMOS管P3所在的传输门导通，输出端5b输出经第一输入端51a输入的第一偏置电压V_bias1；

电压比较单元6用于将电压采样单元4所获电压与参考电压选择单元5提供的参考电压相比较，并以高低电平的形式给出比较的结果；PMOS管P7、P8、P9和NMOS管N7、N8、N9、N10构成带有源电流镜的差动对，用于对第一输入端61a输入的参考电压与第三输入端63a输入的积分电压相比较，为提高增益使得对于较小的误差都能够较大程度的放大，该有源电流镜采用casecode结构，并将差动对比较后的结果再经由PMOS管P10和NMOS管N11构成的以电流源为负载的共源级放大器反相放大，当第一输入端61a的电压比第三输入端63a的电压大时，输出端6b输出高电平，反之，输出低电平，第二输入端62a输入偏置电流I_bias为比较器提供合适的偏置电流，保证其正常工作，一般I_bias设置为4uA，在不同时段由参考电压选择单元5提供不同的比较电压供本单元处理，当处于动态采样阶段时，第三输入端63a输入的积分电压与参考电压V_bias1相比较，而积分电压总是由V_bias1开始逐渐线性增大，因此输出端6b始终输出低电平，在保持阶段，第三输入端63a输入的积分电压与参考电压V_bias2相比较，根据积分结果，若参考电压较大，输出高电平，否则保持低电平；

波形整形单元7实现了对电压比较单元6输出的信号进行整形，抑制高低电平的波动；该单元由PMOS管P11和NMOS管N12、PMOS管P12和NMOS管N13分别构成的两对反相器组成，由于比较器增益的限制等因素，输入端7a输入的高、低电平信号有时存在较大波动等情况，会影响后续电路对脉冲信号的识别，将输入电平两次反相后可以较大程度抑制输入信号的波动，输出端7b输出电平更接近于平坦的高、低电平；

基准选择单元8根据波形整形单元7输出的方波信号选择相应的基准电压输出；该单元由计数器、PMOS管P13和NMOS管N13构成的反相器、PMOS管P14和NMOS管N15构成的第一传输门、PMOS管P15和NMOS管N16构成的第二传输门所组成，其中计数器有一个高电平有效的复位接口rst，一个低电平有效的置位接口LD，一个时钟触发接口clk，两个均接高电平的置位数据输入接口D0、D1，以及一个进位信号输出接口co，当计数器溢出时，进位信号输出高电平，反之输出低电平，电路刚开始时需给第二输入端82a输入复位信号，促使电路复位，此时，计数器进位端co输出低电平，经PMOS管P13所在的反相器反相后，导通PMOS管P15所在传输门，PMOS管P14所在传输门截止，输出端V_out输出参考电压V_ref2，计数器进位端co输出的低电平经反相器后输出高电平，对计数器置位端口无效，当撤去复位信号后，电路处于正常工作状态，若计数器时钟触发接口clk未检测到第一输入端81a存在脉冲信号或者检测到的脉冲数小于4个时，该基准选择单元输出参考电压V_ref2，若计数器时钟触发接口clk检测到第一输入端81a的4个脉冲信号后，计数器进位端co变成高电平，经PMOS管P13所在反相器反相后，导通PMOS管P14所在传输门，PMOS管P15所在传输门截止，输出端V_out输出参考电压V_ref1，同时计数器进位端co输出的高电平经反相器为计数器置位端口提供置位信号，由于数据端口D0、D1输入均为高电平，因此进位端co始终输出高电平，传输门状态不再切换输出端V_out输出电压也不再改变；

当前常用的大功率LED驱动电路工作于恒定电流模式，采用具有PWM开关电源结构的驱动芯片及少量外围电路实现。驱动芯片正常工作时，流过LED的驱动电流被转换成电压后，与预设的基准电压相比较，进而对脉冲宽度调制，产生PWM波，该波形用于控制LED驱动功率管的导通时间，使得电流过大时，导通时间减少，而电流过小时，导通时间增加，最终电流趋于稳定值；本发明涉及的集成电路，根据光照情况为原驱动芯片选择相应的基准电压，从而使驱动芯片能够自动改变流过LED的驱动电流的大小，进而改变光照强度，在初始状态，本电路为驱动芯片提供一基准电压，使LED正常发光，在光照强度始终高于一定值时，不更改基准电压，因此驱动电流不变，当光衰导致的光照强度低于一定程度时，自动选择相应的基准电压输出给LED驱动芯片，使其自动调大驱动电流，实现了自动光衰补偿功能；

电路中，时钟信号CLK由外部电路提供，偏置电流I_bias由外部电流基准源提供，一般为4uA左右，复位信号RST只在刚上电时由外部电路提供，电路正常工作时不需提供，参考电压V_bias1由其他电压基准源输入，对于不同的生产工艺，选用不同的V_bias1使得掩埋双PN结光电二极管工作在最佳性能状态，参考电压V_bias2由其他电压基准源输入，该电压可根据光衰补偿要求按以下方式设定：

1、确定最大光照强度下的积分电压

在100％光照强度P_max下，掩埋双PN结光电二极管的输出电流为I_max，经电容C1积分后，转换成电压

由于光照强度衰减极其缓慢，在积分时间内可视电流I_max为常量；

积分时间由输入时钟信号决定，设时钟信号频率为f，虽然时序发生单元1的三个输出信号均以三个时钟信号为一个周期，而积分过程仅在三个输出信号依次为低、高、低电平时有效，因此一个周期内的积分时间为

于是积分电压为

2、确定光照强度衰减后的积分电压

设光照强度衰减至最大值的a％时需要补偿，由于掩埋双PN结的输出电流与光照强度成正比，于是当光照强度衰减为(a％·Pmax)时，输出电流为

I_a＝a％·I_max

于是积分电压变为

此电压即为参考电压V_bias2的值；

基准电压V_ref1和V_ref2也由外部电压基准源提供，其中V_ref2的值为使LED未发生光衰时正常工作，LED驱动芯片内部产生PWM波所需的预设的基准电压，V_ref1的值根据光衰补偿要求按以下方式设定：

1、确定光衰补偿时流过LED的电流

光照强度是单位面积上所接受可见光的光通量，已有研究表明，LED的光通量随时间和温度的方程为

其中η₀、A_e、B_e、C_e均为与LED有关的常数，在恒定电流模式下，温度随时间的变化波动不大，温度系数Tj可近似为常数，V_f是一个与温度和电流有关的量，在电流较小的变化范围内也可近似为常数；

假设LED驱动电路预设定恒定电流为I₀，经时间t₀后，光通量由Φ₀变为原来的a％，即

为进行光衰补偿，t₀时刻增大电流至I₁，使得光通量增大至Φ₀，即

由上述两方程，可求得

2、确定基准电压的大小

LED驱动芯片内部用于产生PWM波的基准电压值与输出电流成正比，因此在发生光衰时，该基准电压可调整为该电压值即可作为基准电压V_ref1。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应该视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能想到的等同技术手段。

Claims (9)

1.一种大功率LED光衰补偿集成电路，其特征在于：包括时序发生单元、光电探测单元、电流提取积分单元、电压采样单元、参考电压选择单元、电压比较单元、波形整形单元和基准选择单元；

所述光电探测单元与所述电流提取积分单元连接，所述电流提取积分单元设有偏置电压端；所述时序发生单元分别与所述电流提取积分单元、电压采样单元和参考电压选择单元连接，所述时序发生单元设有时钟信号端和复位信号端；所述电流提取积分单元与所述电压采样单元连接，所述电压采样单元通过外接电容接地；所述电压采样单元、参考电压选择单元均与所述电压比较单元连接，所述参考电压选择单元设有两个偏置电压端；所述电压比较单元与所述波形整形单元连接，所述波形整形单元与所述基准选择单元连接，所述基准选择单元设置复位信号端、输出端和两个基准电压端。

2.如权利要求1所述的大功率LED光衰补偿集成电路，其特征在于：所述时序发生单元中，第一输入端外接时钟信号CLK，第二输入端外接复位信号RST，第一输出端与电流提取积分单元的第三输入端相连，第二输出端与电压采样单元的第二输入端相连，第三输出端与参考电压选择单元的第三输入端相连；

所述时序发生单元由循环移位寄存器和或门组成；所述循环移位寄存器有三个输出接口Q0、Q1、Q2，一个置位接口LD，三个置位数据输入接口D0、D1、D2，一个移位数据输入接口DI以及一个时钟信号输入接口CP，所述置位数据输入接口D0接电源Vdd，置位数据输入接口D1、D2均接地，移位数据输入接口DI与输出接口Q2短接，并作为时序发生单元的第三输出端，时钟信号输入接口CP作为时序发生单元的第一输入端，输出接口Q0与所述或门的输入端B相连，并作为时序发生单元的第一输出端，输出接口Q1与所述或门的输入端A相连，置位接口LD作为时序发生单元的第二输入端，所述或门的输出端Y作为时序发生单元的第二输出端。

3.如权利要求1或2所述的大功率LED光衰补偿集成电路，其特征在于：所述光电探测单元中，输出端与电流提取积分单元的第一输入端相连；

光电探测单元由深浅两个PN结D1、D2组成；所述浅PN结D1的阳极接地，阴极与所述PN结D2的阴极相连，并作为光电探测单元的输出端，所述PN结D2的阳极接地。

4.如权利要求1或2所述的大功率LED光衰补偿集成电路，其特征在于：所述电流提取积分单元中，第一输入端与光电探测单元的输出端相连，第二输入端接偏置电压，第三输入端与时序发生单元的第一输出端相连，输出端与电压采样单元的第一输入端相连；

所述电流提取积分单元由运算放大器A、电容C1、NMOS管N1组成；所述运算放大器A的同相输入端与所述NMOS管N1漏极相连，并与所述电容C1的一端相连，作为电流提取积分单元的第一输入端，所述运算放大器的反向输入端接第一偏置电压，并作为电流提取积分单元的第二输入端，所述运算放大器的输出端与所述NMOS管N1源极相连，并与所述电容C1的另一端相连，作为电流提取积分单元的输出端，所述NMOS管N1栅极作为电流提取积分单元的第三输入端。

5.如权利要求1或2所述的大功率LED光衰补偿集成电路，其特征在于：所述电压采样单元中，第一输入端与电流积分提取单元的输出端相连，第二输入端与时序发生单元的第二输出端相连，输出端外接电容C2后接地，并与电压比较单元的第三输入端相连；

所述电压采样单元由PMOS管P1、P2和NMOS管N2、N3组成；所述NMOS管N2栅极与所述PMOS管P2栅极和所述NMOS管N3栅极相连，并作为电压采样单元的第二输入端，所述PMOS管P1源极与所述NMOS管N2漏极相连，并作为电压采样单元的第一输入端，所述PMOS管P1漏极与所述NMOS管N2源极相连，并作为电压采样单元的输出端，所述PMOS管P1栅极与所述PMOS管P2漏极和所述NMOS管N3漏极相连，所述PMOS管P2源极接电源VDD，所述NMOS管N3源极接地。

6.如权利要求1或2所述的大功率LED光衰补偿集成电路，其特征在于：所述参考电压选择单元中，第一输入端外接第一偏置电压，第二输入端接第二偏置电压，第三输入端与时序发生单元的第三输出端相连，输出端与电压比较单元的第一输入端相连；

所述参考电压选择单元由PMOS管P3、P4、P5和NMOS管N4、N5、N6组成；所述PMOS管P3栅极与所述PMOS管P5栅极和所述NMOS管N5、N6栅极相连，并作为参考电压选择单元的第三输入端，所述PMOS管P3源极与所述NMOS管N4漏极相连，并作为参考电压选择单元的第一输入单元，所述PMOS管P3漏极与所述NMOS管N4源极相连，并作为参考电压选择单元的输出端，所述NMOS管N4栅极与所述PMOS管P4栅极相连，所述PMOS管P4源极与所述NMOS管N5漏极相连，并作为参考电压选择单元的第二输入端，所述PMOS管P4漏极与所述NMOS管N5源极相连，并连接至输出端，所述PMOS管P5源极接电源VDD，所述PMOS管P5漏极与所述NMOS管N6漏极相连，所述NMOS管N6源极接地。

7.如权利要求1或2所述的大功率LED光衰补偿集成电路，其特征在于：所述电压比较单元中，第一输入端与参考电压选择单元输出端相连，第二输入端接偏置电流，第三输入端与电压采样单元的输出端相连，输出端与波形整形单元的输入端相连；

所述电压比较单元由PMOS管P6、P7、P8、P9、P10和NMOS管N7、N8、N9、N10、N11组成；所述PMOS管P6源极接电源VDD，栅漏短接，并作为电压比较单元的第二输入端，所述PMOS管P7源极接电源VDD，栅极与所述PMOS管P6、P10栅极相连，所述PMOS管P7漏极与所述PMOS管P8源极和所述PMOS管P9源极相连，所述PMOS管P8栅极作为电压比较单元的第三输入端，所述NMOS管N7栅漏短接，漏极与所述PMOS管P8漏极相连，所述NMOS管N7栅极与所述NMOS管N8栅极相连，所述NMOS管N9栅漏短接，漏极与所述NMOS管N7源极相连，所述NMOS管N9源极接地，所述NMOS管N10源极接地，栅极与所述NMOS管N9栅极相连，漏极与所述NMOS管N8源极相连，所述NMOS管N8漏极与所述PMOS管P9漏极和所述NMOS管N11栅极相连，所述PMOS管P9栅极作为电压比较单元的第一输入端，所述PMOS管P10源极接电源VDD，漏极与所述NMOS管N11漏极相连，并作为电压比较单元的输出端，所述NMOS管N11源极接地。

8.如权利要求1或2所述的大功率LED光衰补偿集成电路，其特征在于：所述波形整形单元中，输入端与电压比较单元的输出端相连，输出端与基准选择单元第一输入端相连；

所述波形整形单元由PMOS管P11、P12和NMOS管N12、N13组成；所述PMOS管P11源极接电源VDD，栅极与所述NMOS管N12栅极相连，并作为波形整形单元的输入端，所述PMOS管P11漏极与所述NMOS管N12漏极相连，所述NMOS管N12源极接地，所述PMOS管P12源极接电源VDD，栅极与所述NMOS管N13栅极和所述PMOS管P11漏极相连，所述PMOS管P12漏极与所述NMOS管N13漏极相连，并作为波形整形单元的输出端，所述NMOS管N13源极接地。

9.如权利要求1或2所述的大功率LED光衰补偿集成电路，其特征在于：所述基准选择单元中，第一输入端与波形整形单元的输出端相连，第二输入端外接复位信号，第三输入端外接基准电压Vref1，第四输入端外接基准电压Vref2，输出端为Vout；

所述基准选择单元由计数器、PMOS管P13、P14、P15和NMOS管N14、N15、N16组成；所述计数器有一个复位接口rst，一个置位接口LD，一个时钟触发接口clk，两个置位数据输入接口D0、D1，以及一个进位信号输出接口co，复位接口rst作为基准选择单元的第二输入端，置位接口LD与所述PMOS管P13漏极相连，时钟触发接口clk作为基准选择单元的第一输入端，置位数据输入接口D0、D1均接至电源VDD，进位信号输出接口co与所述PMOS管P13栅极和所述NMOS管N14栅极相连，所述PMOS管P13漏极与所述NMOS管N14漏极相连，所述PMOS管P13源极接电源VDD，所述NMOS管N14源极接地，所述PMOS管P14源极与所述NMOS管N15漏极相连，并作为基准选择单元的第三输入端，所述NMOS管N15源极与所述PMOS管P14漏极相连，并作为基准选择单元的输出端Vout，所述PMOS管P14栅极与所述PMOS管P13漏极相连，所述NMOS管N15栅极与所述PMOS管P15栅极和所述NMOS管N14栅极相连，所述PMOS管P15源极与所述NMOS管N16漏极相连，并作为基准选择单元8的第四输入端84a，所述PMOS管P15漏极与所述NMOS管N16源极相连，并连接到基准选择单元的输出端Vout，所述NMOS管N16栅极与所述PMOS管P14栅极相连。