CN110798948B - 一种取代外置积分电容的集成电路及led恒流驱动电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种取代外置积分电容的集成电路，解决了现有技术为保证输出电流为恒定的线性电流时，需要外接一个大容值的积分电容，造成体积大、成本高的问题，本发明包括运算放大器GM、驱动电路、电流转换集成电路和电容C；运算放大器GM对电容C充/放电；电流转换集成电路采集电容C的电压信号生成方波信号，并将该方波信号转换成微小步长的电压，驱动电路根据该电压确定输出电流大小，并生成反馈电压Vcs作为运算放大器GM的反相输入信号；本发明还公开了一种新型LED闭环线性恒流控制集成电路是一种取代外置积分电容的集成电路具体应用。本发明具有集成度高、成本低、使用寿命长等优点。

Description

一种取代外置积分电容的集成电路及LED恒流驱动电路

技术领域

本发明涉及集成电路领域，具体涉及一种取代外置积分电容的集成电路及LED恒流驱动电路。

背景技术

现有技术中的各类驱动电路为了实现输出恒定的线性电流，常常在集成电路上设置一个COMP引脚，集成电路通过COMP引脚外接一个UF级的积分电容，保证输出电流为恒定的线性电流，但是由于UF级的电容体积大，且贴片电容价格大涨，造成采用这种传统的方式成本增加。

如图1所示，传统的用外置低频大容值电容对输出LED电流进行积分的线性LED驱动电路，IS脚采用RCS上的电压与VREF电压进行比较，在COMP电容进行积分，得到积分电压VCOMP用来确定M1的瞬态导通导通电流，经过COMP电容积分，是VCS在长周期内的平均值等于VREF电压。此电路的核心思想是利用外置的COMP(UF级)电容进行积分，使COMP脚的电压接近于直流电压，运放GM用小电流对COMP电容进行充放电。但是要是AC电网周期(20MS级)级别的充放电体现在COMP电压上仍然呈现接近直流电压，需要GM较小的充放电电流，以及较大的电容C1(UF级)，这么大的电容是没办法集成到IC内部的，这样的应用就需要IC外部多一个贴片电容器件，增加了成本，增加了系统体积。

如图2所示，传统Buk高PF开关电源电路，同样有COMP电容积分CS电压，进而用来确定LED长周期内LED导通平均电流，同样需要一个较大的积分电容(uF级)，同样这会增加BOM成本，同时增加电源系统的体积。

以上仅仅是我们常见的两种带COMP积分电容应用的LED驱动电路，同样的带COMP电容积分的电路有很多，比方说用于APFC(有源功率因数校正)电路的升压型开关电源，反激式开关电源等等用于AC电源调制的开关电源，以及线性LED电源，很多都需要这种积分电容，同样需要增加BOM成本，以及系统体积，尤其贴片电容价格大涨的当下，我们急需一种能够替代这种外置积分电容，同时又能被集成在IC内部实现相同积分功能的电路。

发明内容

针对现有技术中的集成电路，因为需要保证输出电流为恒定的线性电流，所以需要通过COMP引脚外接一个UF级的大电容作为积分电容的集成电路，保证输出电流为恒定的线性电流，因为UF级电容体积大不能集成在芯片上，造成电路系统集体大，同时成本增加的问题，本发明提供了一种取代外置积分电容的集成电路，用于替换UF级大电容的积分作用从而保证集成电路的输出电流为恒定的线性电流。

一种取代外置积分电容的集成电路，包括运算放大器GM、驱动电路，还包括电流转换集成电路和电容C，所述电流转换集成电路和所述电容C的效果相当于外置大容量的积分电容，使输出电流为恒定的线性电流；

所述电流转换集成电路的输入端接入所述运算放大器GM的输出端，所述电流转换集成电路的输出端接入所述驱动电路的输入端；所述驱动电路的反馈端接入所述运算放大器GM的反相输入端，所述驱动电路的输出端接负载；

所述运算放大器GM的输出端、所述电流转换集成电路的输入端共点接入所述电容C的一端，电容C的另一端接地，所述运算放大器GM对所述电容C充/放电；

其中，所述电容C充/放电时；所述电流转换集成电路采集所述电容C的电压信号生成一组方波信号，并根据所述方波信号生成电压信号，所述电压信号控制所述驱动电路；

所述电流转换集成电路包括电流频率转换电路、加减计数器、数模转换器，所述运算放大器GM的输出端、所述电流频率转换电路的输入端共点接入电容C的一端，所述电流频率转换电路的输出端和加减计数器的输入端连接，加减计数器的输出端和数模转换器的输入端连接，所述数模转换器的输出端和所述驱动电路的输入端连接；所述电流频率转换电路包括信号控制电路和信号电路；

所述信号控制电路包括：传输门TG5的输入端、MOS管M30的栅极共端点接入Vcomp，MOS管M30的源极和电阻R13的一端连接，电阻R13的一端、MOS管M30的衬底、MOS管M34的衬底、电阻R14的一端共端点接入MOS管M29的漏极，MOS管M29的栅极接入电源VBP1，MOS管的M34的栅极接入电源Va，MOS管M28的栅极、MOS管M31的栅极、MOS管M31的漏极、MOS管M30的漏极、MOS管M32的漏极共端点接入MOS管M33的栅极，MOS管M34的漏极、MOS管M35的栅极、MOS管M35的漏极、MOS管M36的栅极共端点接入MOS管M32的栅极，MOS管M28的漏极和MOS管M27的漏极连接，MOS管M36的漏极、MOS管M37的漏极共端点接入倒相放大器A5的输入端，倒相放大器A5的电源引脚接入VCC，倒相放大器A5的接地引脚接地，MOS管M27的栅极和MOS管M37的栅极连接，MOS管M40的栅极、MOS管M41的栅极共端点接入倒相放大器A5的输出端，MOS管M40的漏极、MOS管M44的栅极、MOS管M41的漏极共端点接负载，MOS管M40的源极接MOS管M39的漏极，MOS管M39的栅极、MOS管M38的栅极共端点接入电源VBP1，MOS管M39的源极接MOS管M38的漏极，MOS管M41的源极接MOS管M42的漏极，MOS管M42的源极和MOS管M43的漏极连接，MOS管M42的栅极、MOS管M43的栅极共端点接电源VBN1，MOS管M21的源极、MOS管M25的漏极、MOS管M27的源极、MOS管M29的源极、MOS管M37的源极、MOS管M38的源极共端点接入电源VDD，MOS管M22的漏极、MOS管M24的源极、MOS管M26的漏极，MOS管M28的源极，MOS管M31的源极、MOS管M32的源极、MOS管M33的源极，MOS管M35的源极、MOS管M36的源极、MOS管M43的源极、MOS管M44的源极、MOS管M44的漏极共接点接地，MOS管M25的源极、MOS管M26的源极共端点接入传输门TG5的输出端，MOS管M23的源极、MOS管M24的漏极共端点接入MOS管M26的栅极，MOS管M21的漏极、MOS管M22的源极共端点接入MOS管M25的栅极，MOS管M23的栅极接MOS管M22的基极，MOS管M21的栅极接电源VBP1，MOS管M22的栅极接电源Va，MOS管M24的栅极接电源VNB1,传输门TG5的C引脚、倒相放大器A4的输入端共端点接与非门的输出端，与非门的a引脚接电源VDD，与非门的b引脚接计数信号XCLK，与非门的电源引脚接VCC，与非门的接地引脚接地，传输门TG5的非C引脚接倒相放大器的输出端；

所述信号电路包括：传输门TG2的输入端、传输门TG3的输入端共端点接入电源Vcomp，传输门TG1的非C引脚、传输门TG2的C引脚、传输门TG3的非C引脚、传输门TG4的C引脚、倒相放大器A1的输入端、倒相放大器A2的输入端共端点，传输门TG1的输出端、传输门TG2的输出端共端点接入MOS管M6的栅极，传输门TG3的输出端、传输门TG4的输出端共端点接入MOS管M7的栅极，传输门TG1的输入端接电源Vc，传输门TG4的输入端接电源Vb，传输门TG1的C引脚接地，传输门TG2的非C引脚接地，传输门TG3的C引脚接地，传输门TG4的非C引脚接地，MOS管M1的栅极、MOS管M2的栅极、MOS管M3的栅极共端点接入电源VBP1,MOS管M1的源极、MOS管M2的源极、MOS管M3的源极、MOS管M4的源极、MOS管M5的源极、MOS管M16的源极共端点，MOS管M1的漏极、MOS管M8的漏极、MOS管M8的栅极、MOS管M11的栅极、MOS管M9的栅极共端点接入MOS管M10的栅极，MOS管M8的源极、MOS管M11的源极共接点接地，MOS管M8的源极和MOS管M11的漏极连接，MOS管M4的漏极、MOS管M4的栅极、MOS管M5的栅极共接点接入MOS管M9的漏极，MOS管M6的漏极、MOS管M9的源极共接点接入MOS管M13的漏极，MOS管M7的漏极、MOS管M10的源极共接点接入MOS管M14的漏极，MOS管M5的漏极、MOS管M10的漏极、MOS管M15的栅极共接点接入倒向放大器A3的输入端，MOS管M11的源极、MOS管M12的源极、MOS管M13的源极、MOS管M14的源极、MOS管M15的源极、MOS管M15的漏极、MOS管M19的源极、MOS管M19的漏极、MOS管M18的源极、MOS管M20的源极、MOS管M20的漏极共接点接地，MOS管M16的栅极、MOS管M17的栅极共接点接入倒向放大器A3的输出端，MOS管M17的源极接入MOS管M18的漏极，MOS管M16的漏极、MOS管M17的漏极、MOS管M20的栅极共接点接负载。

所述运算放大器GM对所述电容C的充/放电，所述电流频率转换电路将电流信号转化成与电容充放电电流成正比的频率信号；再通过频率信号做加减计数动作，最后将数字信号转化成模拟信号输出，通过模拟输出信号用来调整控制驱动电路，该模拟信号为恒定的线性微小步长的电压，从而得到恒定的线性的输出电流。

所述运算放大器GM对小容值可集成的所述电容C的充放电，所述电流频率转换电路将电流信号转化成与电容充放电电流成正比的频率信号，该频率信号包括计数信号和控制信号，所述加减计数器接受所述电流频率转换电路输出的频率信号做加减计数，数模转换器用来接受加减计数器提供的数字信号，并转化成模拟信号输出，此模拟输出信号用来调整控制驱动电路，此模拟信号为恒定的线性电压信号，从而确定输出电流大小，同时驱动电路得到反馈电压Vcs，反馈电压Vcs接入所述运算放大器GM的反相输入端。

所述数模转换器接受加减计数器输出的数字信号，转换成模拟信号输出；具体是所述数模转换器将原本在小电容上形成的大幅度电压波形，转化成微小步长的电压。

具体的，频率转换电路每形成一个脉冲就会产生依次计数输出信号，且同时产生一个控制输出信号，控制加减计数器进行加/减计数。

进一步，输入电压Vref接所述运算放大器GM的正相输入端，所述驱动电路的反馈电压Vcs接所述运算放大器GM的反相输入端。

进一步，所述电容C为小于UF级的小电容，UF级的电容体积过大，无法和电路同时集成到芯片上，需要通过COMP引脚外接，而本申请的所述电容C是小于UF级的小电容，可以直接和电路集成到芯片上，所述电容C和所述电流转换集成电路能够实现外接的UF级大电容的积分作用，具有体积小，价格便宜，集成度高的优点。

进一步，所述运算放大器GM的正相输入电压Vref大于所述运算放大器GM的反相输入电压Vcs时，所述运算放大器GM对所述电容C充电。

进一步，所述电容C充电时，所述运算放大器GM每对所述电容C充电一次，所述电流频率转换电路形成一个方波脉冲，所述加减计数器进行一次加操作，所述电容C上形成斜率跟电流大小相反的锯齿波，所述电流频率转换电路输出与所述锯齿波的频率成正比的数字方波信号，所述数模转换器将所述数字方波信号转换成电压信号，所述电压信号控制所述驱动电路。

进一步，所述运算放大器GM的正相输入电压Vref小于所述运算放大器GM的反相输入电压Vcs时，所述运算放大器GM对所述电容C放电。

进一步，所述电容C放电时，所述运算放大器GM每对所述电容C放电一次，所述电流频率转换电路形成一个方波脉冲，所述加减计数器进行一次减操作，所述电容C上形成斜率跟电流大小相反的锯齿波，所述电流频率转换电路输出与所述锯齿波的频率成正比的数字方波信号，所述数模转换器将所述数字方波信号转换成电压信号，所述电压信号控制所述驱动电路。

本发明还提供了一种新型LED闭环线性恒流控制集成电路，包括运算放大器GM、驱动电路、LED群组、整流桥，还包括电流转换集成电路和电容C；

所述LED群组的正极串联接入所述整流桥的正端，所述LED群组的负极接入驱动电路，所述驱动电路的输出端接入所述整流桥的负端；

其中，所述运算放大器GM的正相输入端接入驱动电路的电压输入端Vref，所述运算放大器GM的反相输入端接所述驱动电路的反馈电压Vcs，所述运算放大器GM的输出端和所述电流转换集成电路的输入端共接点和所述电容C的正极连接，所述电容C的负极接地，所述电流转换集成电路的输出端接所述驱动电路的输入端。

传统闭环线性恒流LED控制电路是运算放大器GM的输出端和驱动电路的运算放大器OP的正相输入端共端点接入COMP引脚，通过COMP引脚外接一个UF级的大电容的积分电容，实现输出电压为一个恒定的线性电压，本申请通过将小于UF级的小容值电容C和电流转换集成电路集成到芯片里替换通过COMP引脚外接一个UF级的大容值的积分电容。

进一步，所述驱动电路设置有输出引脚IS、接地引脚GND和导电引脚VIN，所述驱动电路包括稳压器、运算放大器OP、MOS管M1；

所述稳压器的输入端和所述MOS管M1的漏极共端点接入所述导电引脚VIN，所述MOS管M1的源极、所述运算放大器GM的反相输入端、所述运算放大器OP的反相输入端共端点接入所述输出引脚IS，所述电容C的负极通过所述接地引脚GND接地。

发明原理：现有技术通过外置低频大容值电容对输出电流进行积分得到线性电流，从而实现驱动电流为恒定的线性电流，具体的是在IS脚采用RCS上的电压与运算放大器的正相输入端的Vref电压进行比较，在COMP引脚外置的大容值电容进行积分，得到积分电压Vcomp用来确定MOS管M1的瞬态导通导通电流，经过COMP引脚的外置大容值电容积分，使得反馈电压Vcs在长周期内的平均值等于运算放大器的正相输入端电压Vref。此电路的核心思想是利用通过COMP引脚外置的UF级容值的大电容进行积分，使COMP引脚的电压接近于直流电压，运算放大器GM用小电流对UF级的电容C1电容进行充放电。但是要是AC电网周期(20MS级)级别的充放电体现在COMP引脚的电压上仍然呈现接近直流电压，需要运算放大器GM较小的充放电电流，以及较大的电容C1(UF级)，这么大的电容是没办法集成到芯片内部的，这样的应用就需要在芯片外部多一个贴片电容器件。

本发明的设计思路是通过一个小容值的电容C和电流转换集成电路来实现UF级大容值电容的积分作用，该小容值电容C和电流转换集成电路可以直接集成到驱动电路芯片内，这样既节约了成本又节约了空间。

具体的是将运算放大器GM的输出端、电流转换集成电路的输入端共端点接入电容C的正极，电容C的负极接地，电流转换集成电路的输出端接驱动电路的输入端，电流转换集成电路产生的恒定的线性电压控制驱动电路，从而确定驱动电路的输出电流，并产生反馈电压Vcs接入运算放大器GM的反相输入端，运算放大器GM的正相输入电压Vref和反相输入端电压Vcs共同作为输入信号。

具体的为Vref大于Vcs时，运算放大器GM对电容C充电，Vref小于Vcs时，运算放大器GM对电容C放电，所述电容C充电时，所述运算放大器GM每对所述电容C充电一次，所述加减计数器进行一次加操作；所述电容C放电时，所述运算放大器GM每对所述电容C放电一次，所述加减计数器进行一次减操作。

所述电流转换集成电路包括电流频率转换电路、加减计数器、数模转换器，所述运算放大器GM的输出端、所述电流转换集成电路的输入端共点接入电容C的正极，电流频率的输出端和加减计数器的输入端连接，加减计数器的输出端和数模转换器的输入端连接，所述数模转换器的输出端和所述驱动电路的输入端连接，所述运算放大器GM对所述电容C的充放电电流信号转化成与电容充放电电流成正比的频率信号，所述加减计数器接受所述电流频率转换电路输出的频率信号做加减计数动作，数模转换器用来接受加减计数器提供的数字信号，并转化成模拟信号输出，此模拟输出信号用来调整控制驱动电路，此模拟信号为恒定的线性电压信号，从而确定输出电流大小。

所述数模转换器接受加减计数器输出的数字信号，转换成模拟信号输出；具体是所述数模转换器将原本在小电容上形成的大幅度电压波形，转化成微小步长的电压。

本发明具有如下的优点和有益效果：

1、本发明：通过可集成到芯片的小容值电容C和电流转换集成电路实现了外置大容值的电容的积分作用，得到了恒定的线性电流。

2、本发明：通过可集成到芯片的小容值电容C和电流转换集成电路可替换所有需要通过外置大容值积分电容的电路，体积小、集成度高、生产成本低。

3、本发明：通过可集成到芯片的小容值电容C和电流转换集成电路可替换所有需要通过外置大容值积分电容的电路，减少了原芯片设置的外接大容值电容的COMP引脚。

4、本发明：通过可集成到芯片的小容值电容C和电流转换集成电路可替换所有需要通过外置大容值积分电容的电路，减少了原芯片需要在IS引脚处外接一个采样电阻R，节约成本，精简结构。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明的现有技术的外置低频大容值电容线性LED驱动电路。

图2为本发明的现有技术的Buk高PF开关电源电路。

图3为本发明的取代外置大容值积分电容的集成电路图。

图4为本发明的电容C充电时，电容C电压波形与电流频率转换电路共同作用输出方波信号图。

图5为本发明的电容C放电时，电容C电压波形与电流频率转换电路共同作用输出方波信号图。

图6为本发明电流频率转换电路的信号控制电路图。

图7为本发明电流频率转换电路的信号电路图。

图8为本发明集成电路应用于LED闭环线性恒流控制集成电路图。

图9为本发明集成电路应用于Buk高PF开关电源电路。

具体实施方式

在下文中，可在本发明的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所发明的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本发明的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。

在本发明的各种实施例中，表述“或”或“A或/和B中的至少一个”包括同时列出的文字的任何组合或所有组合。例如，表述“A或B”或“A或/和B中的至少一个”可包括A、可包括B或可包括A和B二者。

在本发明的各种实施例中使用的表述(诸如“第一”、“第二”等)可修饰在各种实施例中的各种组成元件，不过可不限制相应组成元件。例如，以上表述并不限制所述元件的顺序和/或重要性。以上表述仅用于将一个元件与其它元件区别开的目的。例如，第一用户装置和第二用户装置指示不同用户装置，尽管二者都是用户装置。例如，在不脱离本发明的各种实施例的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，同样地，第二元件也可被称为第一元件。

应注意到：如果描述将一个组成元件“连接”到另一组成元件，则可将第一组成元件直接连接到第二组成元件，并且可在第一组成元件和第二组成元件之间“连接”第三组成元件。相反地，当将一个组成元件“直接连接”到另一组成元件时，可理解为在第一组成元件和第二组成元件之间不存在第三组成元件。

在本发明的各种实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的并且并非意在限制本发明的各种实施例。如在此所使用，单数形式意在也包括复数形式，除非上下文清楚地另有指示。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本发明的各种实施例中被清楚地限定。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

一种取代外置积分电容的集成电路。

如图3所示，包括运算放大器GM、驱动电路，还包括电流转换集成电路和电容C，电流转换集成电路包括电流频率转换电路、加减计数器、数模转换器，运算放大器GM的输出端、电流频率转换电路的输入端共点接入电容C的正极，电流频率转换电路的输出端和加减计数器的输入端连接，加减计数器的输出端和数模转换器的输入端连接，数模转换器的输出端和驱动电路的输入端连接。

运算放大器GM对电容C的充/放电，电流频率转换电路将电流信号转化成与电容充放电电流成正比的频率信号，加减计数器接受电流频率转换电路输出的频率信号做加减计数动作，数模转换器用来接受加减计数器提供的数字信号，并转化成模拟信号输出，具体是数模转换器将原本在小电容上形成的大幅度电压波形，转化成微小步长的电压。此模拟输出信号用来调整控制驱动电路，此模拟信号为恒定的线性电压信号，从而确定输出电流大小，并且产生反馈电压Vcs，反馈电压Vcs接入运算放大器的反相输入端，反馈电压Vcs和正相输入电压Vref作为输入信号。

电容C为小于UF级的小电容，UF级的电容体积过大，无法和电路同时集成到芯片上，需要通过COMP引脚外接，而本申请的电容C是小于UF级的小电容，可以直接和电路集成到芯片上，电容C和电流转换集成电路能够实现外接的UF级大电容的积分作用，具有体积小，价格便宜，集成度高的优点。

如图6、图7所示，电流频率转换电路包括信号控制电路和信号电路；

信号控制电路包括：传输门TG5的输入端、MOS管M30的栅极共端点接入Vcomp，MOS管M30的源极和电阻R13的一端连接，电阻R13的一端、MOS管M30的衬底、MOS管M34的衬底、电阻R14的一端共端点接入MOS管M29的漏极，MOS管M29的栅极接入电源VBP1，MOS管的M34的栅极接入电源Va，MOS管M28的栅极、MOS管M31的栅极、MOS管M31的漏极、MOS管M30的漏极、MOS管M32的漏极共端点接入MOS管M33的栅极，MOS管M34的漏极、MOS管M35的栅极、MOS管M35的漏极、MOS管M36的栅极共端点接入MOS管M32的栅极，MOS管M28的漏极和MOS管M27的漏极连接，MOS管M36的漏极、MOS管M37的漏极共端点接入倒相放大器A5的输入端，倒相放大器A5的电源引脚接入VCC，倒相放大器A5的接地引脚接地，MOS管M27的栅极和MOS管M37的栅极连接，MOS管M40的栅极、MOS管M41的栅极共端点接入倒相放大器A5的输出端，MOS管M40的漏极、MOS管M44的栅极、MOS管M41的漏极共端点接负载，MOS管M40的源极接MOS管M39的漏极，MOS管M39的栅极、MOS管M38的栅极共端点接入电源VBP1，MOS管M39的源极接MOS管M38的漏极，MOS管M41的源极接MOS管M42的漏极，MOS管M42的源极和MOS管M43的漏极连接，MOS管M42的栅极、MOS管M43的栅极共端点接电源VBN1，MOS管M21的源极、MOS管M25的漏极、MOS管M27的源极、MOS管M29的源极、MOS管M37的源极、MOS管M38的源极共端点接入电源VDD，MOS管M22的漏极、MOS管M24的源极、MOS管M26的漏极，MOS管M28的源极，MOS管M31的源极、MOS管M32的源极、MOS管M33的源极，MOS管M35的源极、MOS管M36的源极、MOS管M43的源极、MOS管M44的源极、MOS管M44的漏极共接点接地，MOS管M25的源极、MOS管M26的源极共端点接入传输门TG5的输出端，MOS管M23的源极、MOS管M24的漏极共端点接入MOS管M26的栅极，MOS管M21的漏极、MOS管M22的源极共端点接入MOS管M25的栅极，MOS管M23的栅极接MOS管M22的基极，MOS管M21的栅极接电源VBP1，MOS管M22的栅极接电源Va，MOS管M24的栅极接电源VNB1,传输门TG5的C引脚、倒相放大器A4的输入端共端点接与非门的输出端，与非门的a引脚接电源VDD，与非门的b引脚接计数信号XCLK，与非门的电源引脚接VCC，与非门的接地引脚接地，传输门TG5的非C引脚接倒相放大器的输出端；

信号电路包括：传输门TG2的输入端、传输门TG3的输入端共端点接入电源Vcomp，传输门TG1的非C引脚、传输门TG2的C引脚、传输门TG3的非C引脚、传输门TG4的C引脚、倒相放大器A1的输入端、倒相放大器A2的输入端共端点，传输门TG1的输出端、传输门TG2的输出端共端点接入MOS管M6的栅极，传输门TG3的输出端、传输门TG4的输出端共端点接入MOS管M7的栅极，传输门TG1的输入端接电源Vc，传输门TG4的输入端接电源Vb，传输门TG1的C引脚接地，传输门TG2的非C引脚接地，传输门TG3的C引脚接地，传输门TG4的非C引脚接地，MOS管M1的栅极、MOS管M2的栅极、MOS管M3的栅极共端点接入电源VBP1,MOS管M1的源极、MOS管M2的源极、MOS管M3的源极、MOS管M4的源极、MOS管M5的源极、MOS管M16的源极共端点，MOS管M1的漏极、MOS管M8的漏极、MOS管M8的栅极、MOS管M11的栅极、MOS管M9的栅极共端点接入MOS管M10的栅极，MOS管M8的源极、MOS管M11的源极共接点接地，MOS管M8的源极和MOS管M11的漏极连接，MOS管M4的漏极、MOS管M4的栅极、MOS管M5的栅极共接点接入MOS管M9的漏极，MOS管M6的漏极、MOS管M9的源极共接点接入MOS管M13的漏极，MOS管M7的漏极、MOS管M10的源极共接点接入MOS管M14的漏极，MOS管M5的漏极、MOS管M10的漏极、MOS管M15的栅极共接点接入倒向放大器A3的输入端，MOS管M11的源极、MOS管M12的源极、MOS管M13的源极、MOS管M14的源极、MOS管M15的源极、MOS管M15的漏极、MOS管M19的源极、MOS管M19的漏极、MOS管M18的源极、MOS管M20的源极、MOS管M20的漏极共接点接地，MOS管M16的栅极、MOS管M17的栅极共接点接入倒向放大器A3的输出端，MOS管M17的源极接入MOS管M18的漏极，MOS管M16的漏极、MOS管M17的漏极、MOS管M20的栅极共接点接负载。

如图4、图6、图7所示，运算放大器GM的正相输入电压Vref大于运算放大器GM的反相输入电压Vcs时，运算放大器GM对电容C充电。

电容C充电时，运算放大器GM每对电容C充电一次，电流频率转换电路形成一个方波脉冲，电流频率转换电路的计数信号电路输出一个计数信号，电流频率转换电路的控制计数信号电路输出一个控制信号，该控制信号控制加减计数器进行一次加操作，电容C上形成斜率跟电流大小相反的锯齿波，电流频率转换电路输出与锯齿波的频率相同的数字方波信号，数模转换器将数字方波信号转换成电压信号，电压信号控制驱动电路。

如图5所示，运算放大器GM的正相输入电压Vref小于运算放大器GM的反相输入电压Vcs时，运算放大器GM对电容C放电。

电容C放电时，运算放大器GM每对电容C放电一次，电流频率转换电路形成一个方波脉冲，电流频率转换电路的计数信号电路输出一个计数信号，电流频率转换电路的控制计数信号电路输出一个控制信号，该控制信号控制加减计数器进行一次减操作，电容C上形成斜率跟电流大小相反的锯齿波，电流频率转换电路输出与锯齿波的频率相同的数字方波信号，数模转换器将数字方波信号转换成电压信号，电压信号控制驱动电路。

如图8所示，将取代外置积分电容的集成电路应用到LED闭环线性恒流控制集成电路，包括运算放大器GM、驱动电路、LED群组、整流桥，还包括电流转换集成电路和电容C；

LED群组的正极串联接入整流桥的正端，LED群组的负极接入驱动电路，驱动电路的输出端接入整流桥的负端；

其中，运算放大器GM的正相输入端接入驱动电路的电压输入端Vref，运算放大器GM的反相输入端接驱动电路的反馈电压Vcs，运算放大器GM的输出端和电流转换集成电路的输入端共接点和电容C的正极连接，电容C的负极接地，电流转换集成电路的输出端接驱动电路的输入端。

传统闭环线性恒流LED控制电路是运算放大器GM的输出端和驱动电路的运算放大器OP的正相输入端共端点接入COMP引脚，通过COMP引脚外接一个UF级的大电容的积分电容，实现输出电压为一个恒定的线性电压，本申请通过将小于UF级的小容值电容C和电流转换集成电路集成到芯片里替换通过COMP引脚外接一个UF级的大容值的积分电容。

驱动电路设置有输出引脚IS、接地引脚GND和导电引脚VIN，驱动电路包括稳压器、运算放大器OP、MOS管M1；

稳压器的输入端和MOS管M1的漏极共端点接入导电引脚VIN，MOS管的源极、运算放大器GM的反相输入端、运算放大器OP的反相输入端共端点接入输出引脚IS，电容C的负极通过接地引脚GND接地。

如图9所示，将取代外置积分电容的集成电路应用到Buk高PF开关电源电路取代外置的大电容C。

电流转换集成电路的电流频率转换电路的输入端和电容C7的一端共接点接入运算放大器GM的输出端，电容C7的另一端接地，反馈电压Vcs通过传感器接入运算放大器GM的反相输入端，运算放大器GM的正相输入端接入电压Vref，电流频率转换电路的输出端接入运算放大器PWM的反相输入端，电流转换集成电路代替原Buk高PF开关电源电路的外置大电容的电压积分作用，减小了电路体积，实现了通过小电容积分得到线性的输出电压，节约成本。

本实施例为取代外置积分电容的集成电路具体应用的两种，不仅限于该LED闭环线性恒流控制集成电路和Buk高PF开关电源电路的应用。只要含有COMP引脚外接一个大容值作为积分电容，使得该集成电路能够得到恒定的线性电流均可以用一种取代外置积分电容的集成电路来代替外置大容值积分电容，实现输出稳定的线性电流，例如用于APFC(有源功率因数校正)电路的升压型开关电源，Buk高PF开关电源电路、反激式开关电源等等用于AC电源调制的开关电源，以及线性LED电源，很多都需要这种积分电容。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种取代外置积分电容的集成电路，包括运算放大器GM、驱动电路，其特征在于，还包括电流转换集成电路和电容C；

所述电流转换集成电路的输入端接入所述运算放大器GM的输出端，所述电流转换集成电路的输出端接入所述驱动电路的输入端；所述驱动电路的反馈端接入所述运算放大器GM的反相输入端，所述驱动电路的输出端接负载；

所述运算放大器GM的输出端、所述电流转换集成电路的输入端共点接入所述电容C的一端，电容C的另一端接地，所述运算放大器GM对所述电容C充/放电；

其中，所述电流转换集成电路采集所述电容C的电压信号生成一组方波信号，并将所述方波信号转换成电压信号，所述电压信号控制所述驱动电路；

所述电流转换集成电路包括电流频率转换电路、加减计数器、数模转换器，所述运算放大器GM的输出端、所述电流频率转换电路的输入端共点接入电容C的一端，所述电流频率转换电路的输出端和加减计数器的输入端连接，加减计数器的输出端和数模转换器的输入端连接，所述数模转换器的输出端和所述驱动电路的输入端连接；

所述电流频率转换电路包括信号控制电路和信号电路；

所述信号控制电路包括：传输门TG5的输入端、MOS管M30的栅极共端点接入Vcomp，MOS管M30的源极和电阻R13的一端连接，电阻R13的一端、MOS管M30的衬底、MOS管M34的衬底、电阻R14的一端共端点接入MOS管M29的漏极，MOS管M29的栅极接入电源VBP1，MOS管的M34的栅极接入电源Va，MOS管M28的栅极、MOS管M31的栅极、MOS管M31的漏极、MOS管M30的漏极、MOS管M32的漏极共端点接入MOS管M33的栅极，MOS管M34的漏极、MOS管M35的栅极、MOS管M35的漏极、MOS管M36的栅极共端点接入MOS管M32的栅极，MOS管M28的漏极和MOS管M27的漏极连接，MOS管M36的漏极、MOS管M37的漏极共端点接入倒相放大器A5的输入端，倒相放大器A5的电源引脚接入VCC，倒相放大器A5的接地引脚接地，MOS管M27的栅极和MOS管M37的栅极连接，MOS管M40的栅极、MOS管M41的栅极共端点接入倒相放大器A5的输出端，MOS管M40的漏极、MOS管M44的栅极、MOS管M41的漏极共端点接负载，MOS管M40的源极接MOS管M39的漏极，MOS管M39的栅极、MOS管M38的栅极共端点接入电源VBP1，MOS管M39的源极接MOS管M38的漏极，MOS管M41的源极接MOS管M42的漏极，MOS管M42的源极和MOS管M43的漏极连接，MOS管M42的栅极、MOS管M43的栅极共端点接电源VBN1，MOS管M21的源极、MOS管M25的漏极、MOS管M27的源极、MOS管M29的源极、MOS管M37的源极、MOS管M38的源极共端点接入电源VDD，MOS管M22的漏极、MOS管M24的源极、MOS管M26的漏极，MOS管M28的源极，MOS管M31的源极、MOS管M32的源极、MOS管M33的源极，MOS管M35的源极、MOS管M36的源极、MOS管M43的源极、MOS管M44的源极、MOS管M44的漏极共接点接地，MOS管M25的源极、MOS管M26的源极共端点接入传输门TG5的输出端，MOS管M23的源极、MOS管M24的漏极共端点接入MOS管M26的栅极，MOS管M21的漏极、MOS管M22的源极共端点接入MOS管M25的栅极，MOS管M23的栅极接MOS管M22的基极，MOS管M21的栅极接电源VBP1，MOS管M22的栅极接电源Va，MOS管M24的栅极接电源VNB1,传输门TG5的C引脚、倒相放大器A4的输入端共端点接与非门的输出端，与非门的a引脚接电源VDD，与非门的b引脚接计数信号XCLK，与非门的电源引脚接VCC，与非门的接地引脚接地，传输门TG5的非C引脚接倒相放大器的输出端；

所述信号电路包括：传输门TG2的输入端、传输门TG3的输入端共端点接入电源Vcomp，传输门TG1的非C引脚、传输门TG2的C引脚、传输门TG3的非C引脚、传输门TG4的C引脚、倒相放大器A1的输入端、倒相放大器A2的输入端共端点，传输门TG1的输出端、传输门TG2的输出端共端点接入MOS管M6的栅极，传输门TG3的输出端、传输门TG4的输出端共端点接入MOS管M7的栅极，传输门TG1的输入端接电源Vc，传输门TG4的输入端接电源Vb，传输门TG1的C引脚接地，传输门TG2的非C引脚接地，传输门TG3的C引脚接地，传输门TG4的非C引脚接地，MOS管M1的栅极、MOS管M2的栅极、MOS管M3的栅极共端点接入电源VBP1,MOS管M1的源极、MOS管M2的源极、MOS管M3的源极、MOS管M4的源极、MOS管M5的源极、MOS管M16的源极共端点，MOS管M1的漏极、MOS管M8的漏极、MOS管M8的栅极、MOS管M11的栅极、MOS管M9的栅极共端点接入MOS管M10的栅极，MOS管M8的源极、MOS管M11的源极共接点接地，MOS管M8的源极和MOS管M11的漏极连接，MOS管M4的漏极、MOS管M4的栅极、MOS管M5的栅极共接点接入MOS管M9的漏极，MOS管M6的漏极、MOS管M9的源极共接点接入MOS管M13的漏极，MOS管M7的漏极、MOS管M10的源极共接点接入MOS管M14的漏极，MOS管M5的漏极、MOS管M10的漏极、MOS管M15的栅极共接点接入倒向放大器A3的输入端，MOS管M11的源极、MOS管M12的源极、MOS管M13的源极、MOS管M14的源极、MOS管M15的源极、MOS管M15的漏极、MOS管M19的源极、MOS管M19的漏极、MOS管M18的源极、MOS管M20的源极、MOS管M20的漏极共接点接地，MOS管M16的栅极、MOS管M17的栅极共接点接入倒向放大器A3的输出端，MOS管M17的源极接入MOS管M18的漏极，MOS管M16的漏极、MOS管M17的漏极、MOS管M20的栅极共接点接负载。

2.根据权利要求1所述的一种取代外置积分电容的集成电路，其特征在于，输入电压Vref接所述运算放大器GM的正相输入端，所述驱动电路的反馈电压Vcs接所述运算放大器GM的反相输入端。

3.根据权利要求1所述的一种取代外置积分电容的集成电路，其特征在于，所述电容C为小于UF级的小电容。

4.根据权利要求1所述的一种取代外置积分电容的集成电路，其特征在于，所述运算放大器GM的正相输入电压Vref大于所述运算放大器GM的反相输入电压Vcs时，所述运算放大器GM对所述电容C充电。

5.根据权利要求4所述的一种取代外置积分电容的集成电路，其特征在于，所述电容C充电时，所述运算放大器GM每对所述电容C充电一次，所述电流频率转换电路形成一个方波脉冲，所述加减计数器进行一次加操作，所述电容C上形成斜率跟电流大小相反的锯齿波，所述电流频率转换电路输出与所述锯齿波的频率成正比的数字方波信号，所述数模转换器将所述数字方波信号转换成电压信号，所述电压信号控制所述驱动电路。

6.根据权利要求1所述的一种取代外置积分电容的集成电路，其特征在于，所述运算放大器GM的正相输入电压Vref小于所述运算放大器GM的反相输入电压Vcs时，所述运算放大器GM对所述电容C放电。

7.根据权利要求6所述的一种取代外置积分电容的集成电路，其特征在于，所述电容C放电时，所述运算放大器GM每对所述电容C放电一次，所述电流频率转换电路形成一个方波脉冲，所述加减计数器进行一次减操作，所述电容C上形成斜率跟电流大小相反的锯齿波，所述电流频率转换电路输出与所述锯齿波的频率成正比的数字方波信号，所述数模转换器将所述数字方波信号转换成电压信号，所述电压信号控制所述驱动电路。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种取代外置积分电容的集成电路的LED恒流驱动电路，包括运算放大器GM、驱动电路、LED群组、整流桥，其特征在于，还包括电流转换集成电路和电容C；

所述LED群组的正极串联接入所述整流桥的正端，所述LED群组的负极接入驱动电路，所述驱动电路的输出端接入所述整流桥的负端；

其中，电压Vref接入所述运算放大器GM的正相输入端，反馈电压Vcs接入所述运算放大器GM的反相输入端，所述运算放大器GM的输出端和所述电流转换集成电路的输入端共接点和所述电容C的一端连接，所述电容C的另一端接地，所述电流转换集成电路的输出端接所述驱动电路的输入端。

9.根据权利要求8所述的LED恒流驱动电路，其特征在于，所述驱动电路设置有输出引脚IS、接地引脚GND和导电引脚VIN，所述驱动电路包括稳压器、运算放大器OP、MOS管M1；

所述稳压器的输入端和所述MOS管M1的漏极共端点接入所述导电引脚VIN，所述MOS管M1的源极、所述运算放大器GM的反相输入端、所述运算放大器OP的反相输入端共端点接入所述输出引脚IS，所述电容C的另一端通过所述接地引脚GND接地。

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