CN111669870B - 一种恒流控制芯片及恒流控制装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种恒流控制芯片及恒流控制装置，该恒流控制芯片中的供电电路用于接收电源电压，并对电源电压进行转换，得到第一基准电压，以为恒流电路供电；恒流电路包括恒流控制电路与第一电流检测电路，第一电流检测电路用于检测第一外部设备的输出电流，将第一外部设备的输出电流与第一电流阈值进行比较，并输出第一电流比较结果，恒流控制电路用于根据第一电流比较结果输出相应的第一驱动信号；开关电路与恒流电路以及第一外部设备连接，用于接收电源电压与第一驱动信号，并根据第一驱动信号导通/关闭与第一外部设备之间的通路，以使得输入至第一外部设备的电流为恒定的预设电流。通过上述方式，本申请能够缩小体积，提高集成度。

Description

一种恒流控制芯片及恒流控制装置

技术领域

本申请涉及集成电路技术领域，具体涉及一种恒流控制芯片及恒流控制装置。

背景技术

智能照明中发光二极管(LED，Light Emitting Diode)的驱动电源主要包括带调光控制功能的主功率控制电路、无线模组供电控制电路以及无线控制模组，主功率控制电路一般分为线性电源和开关电源，无线模组供电控制电路包括交直流变换电路以及直流-直流变换电路，无线控制模组的控制方式包括WIFI、蓝牙或紫蜂协议(ZigBee)等；随着驱动电源技术的发展，芯片集成度越来越高，目前的驱动电源基本上可以满足正常使用要求，但在一些特殊应用场合，比如智能LED、E14灯头或者E17灯头，由于驱动电源的体积受限，驱动电源会由于体积过大而无法将驱动电源嵌入到E14灯头或者E17灯头内，而不得不选择其它替代方案。

发明内容

本申请提供一种恒流控制芯片及恒流控制装置，能够缩小体积，提高集成度。

为解决上述技术问题，本申请采用的技术方案是：提供一种恒流控制芯片，该恒流控制芯片包括：供电电路、恒流电路以及开关电路，供电电路用于接收电源电压，并对电源电压进行转换，得到第一基准电压，以为恒流电路供电；恒流电路包括互相连接的恒流控制电路与第一电流检测电路，第一电流检测电路通过开关电路与第一外部设备连接，用于检测第一外部设备的输出电流，将第一外部设备的输出电流与第一电流阈值进行比较，并输出第一电流比较结果；恒流控制电路用于根据第一电流比较结果输出相应的第一驱动信号；开关电路与恒流电路以及第一外部设备连接，用于接收电源电压与第一驱动信号，并根据第一驱动信号导通/关闭与第一外部设备之间的通路，以使得输入至第一外部设备的电流为恒定的预设电流。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一技术方案是：提供一种恒流控制装置，该恒流控制装置包括上述的恒流控制芯片。

通过上述方案，本申请的有益效果是：恒流控制芯片集成了供电电路、恒流电路以及开关电路，恒流电路包括互相连接的供电电路与恒流控制电路，开关电路、恒流控制电路以及第一电流检测电路形成一个闭环，第一电流检测电路可检测第一外部设备输出的电流，然后向恒流控制电路反馈检测的结果，使得恒流控制电路调整输入至开关电路的第一驱动信号的大小，以便使得输入至第一外部设备的电流为恒定的预设电流，从而实现恒流输出，且芯片的集成度较高，不仅能缩小体积，还有助于降低成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：

图1是本申请提供的恒流控制芯片一实施例的结构示意图；

图2是本申请提供的恒流控制芯片另一实施例的结构示意图；

图3是本申请提供的恒流控制装置一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参阅图1，图1是本申请提供的恒流控制芯片一实施例的结构示意图，恒流控制芯片10包括：供电电路11、恒流电路12以及开关电路13。

供电电路11用于接收电源电压，并对电源电压进行转换，得到第一基准电压，以为恒流电路12供电；具体地，供电电路11可以为结型场效应晶体管(Junction Field EffectTransistor，JFET)高压供电单元，该电源电压可以为直流电压，电源电压在转换为第一基准电压后，输入至恒流电路12。

恒流电路12包括互相连接的第一电流检测电路121与恒流控制电路122。

第一电流检测电路121通过开关电路13与第一外部设备20连接，其用于检测第一外部设备20的输出电流，将第一外部设备20的输出电流与第一电流阈值进行比较，并输出第一电流比较结果；具体地，当第一外部设备20的输出电流大于第一电流阈值时，第一电流检测电路121输出高电平，此时第一电流比较结果为高电平；当第一外部设备20的输出电流小于或等于第一电流阈值时，第一电流检测电路121输出低电平，此时第一电流比较结果为低电平；或者当第一外部设备20的输出电流大于第一电流阈值时，第一电流检测电路121输出低电平，此时第一电流比较结果为低电平；当第一外部设备20的输出电流小于或等于第一电流阈值时，第一电流检测电路121输出高电平，此时第一电流比较结果为高电平；第一外部设备20可以为至少一个发光器件，例如，发光器件为LED，第一外部设备20可以为一个LED，或者第一外部设备20包括多个LED，多个LED之间可以并联或串联。

恒流控制电路122用于接收第一电流比较结果，并根据第一电流比较结果输出相应的第一驱动信号；具体地，当第一电路比较结果为低电平时，恒流控制电路122可输出高电平的第一驱动信号；当第一电路比较结果为高电平时，恒流控制电路122可输出低电平的第一驱动信号；或者当第一电路比较结果为高电平时，恒流控制电路122可输出高电平的第一驱动信号；当第一电路比较结果为低电平时，恒流控制电路122可输出低电平的第一驱动信号。

开关电路13与恒流电路12以及第一外部设备20连接，其用于接收电源电压与第一驱动信号，并根据第一驱动信号导通/关闭与第一外部设备20之间的通路，以使得输入至第一外部设备20的电流为恒定的预设电流；具体地，开关电路13与恒流控制电路122连接，在恒流控制电路122输出低电平的第一驱动信号后，开关电路13关闭，第一外部设备20与第一电流检测电路121之间的通路关闭；在恒流控制电路122输出高电平的第一驱动信号后，开关电路13开启，第一外部设备20与第一电流检测电路121之间的通路导通，此时第一驱动信号的电压越大，开关电路13输出的电流越大，第一电流检测电路121检测到的电流越大，第一电流检测电路121输出相应的第一电流比较结果至恒流控制电路122，使得恒流控制电路122根据第一电流比较结果来调整输出的第一驱动信号的大小，从而使得输入至第一外部设备20的电流为恒定的预设电流，实现闭环调节，使得第一外部设备20工作在恒流模式。

可以理解地，对于恒流控制，可采用线性恒流控制，也可以采用开关电源恒流控制。

本实施例提供了一种恒流控制芯片10，可用于驱动LED，恒流控制芯片10集成了供电电路11、恒流电路12以及开关电路13，恒流电路12包括互相连接的第一电流检测电路121与恒流控制电路122，开关电路13、第一电流检测电路121以及恒流控制电路122形成一个闭环，通过第一电流检测电路121可检测第一外部设备20输出的电流，第一电流检测电路121可向恒流控制电路122反馈检测的结果，使得恒流控制电路122能够根据反馈的结果调整输入至开关电路13的第一驱动信号的大小，从而使得输入至第一外部设备20的电流为恒定的预设电流，实现了恒流输出，且恒流控制芯片10的集成度较高，能够满足智能照明领域中LED对驱动电源体积小的要求，不仅能够缩小体积，还有助于降低生产成本，方便将该芯片嵌入到E14灯头或者E17灯头等小体积的灯中。

请参阅图2，图2是本申请提供的恒流控制芯片另一实施例的结构示意图，恒流控制芯片10包括：供电电路11、恒流电路12、开关电路13以及直流变换电路14。

为了实现线性恒流调光控制，恒流控制芯片10的供电从HV管脚输入，即供电电路11与HV管脚连接，以接收电源电压，并对电源电压进行转换，得到第一基准电压VCC1，以为恒流电路12供电，该第一基准电压VCC1的参考地为GND1。

恒流电路12包括第一电流检测电路121、恒流控制电路122、第一电压检测电路123以及调光控制电路124，第一电流检测电路121、恒流控制电路122、第一电压检测电路123以及调光控制电路124的参考地为GND1。

第一电流检测电路121通过开关电路13与第一外部设备20连接，其用于检测第一外部设备20的输出电流，将第一外部设备20的输出电流与第一电流阈值进行比较，并输出第一电流比较结果；具体地，第一电流检测电路121可检测CS1管脚的电流信号。

第一电压检测电路123与恒流控制电路122连接，其用于接收分压电压，并将分压电压与第一预设电压阈值进行比较，输出第一电压比较结果；具体地，该分压电压为电源电压分压后的电压，分压电压从VIN管脚输入至第一电压检测电路123，当分压电压大于第一电压阈值时，第一电压检测电路123输出高电平，此时第一电压比较结果为高电平；当分压电压小于或等于第一电压阈值时，第一电压检测电路123输出低电平，此时第一电压比较结果为低电平；或者当分压电压大于第一电压阈值时，第一电压检测电路123输出低电平，此时第一电压比较结果为低电平；当分压电压小于或等于第一电压阈值时，第一电压检测电路123输出高电平，此时第一电压比较结果为高电平。

调光控制电路124与恒流控制电路122连接，其用于接收脉冲宽度调制(PWM，PulseWidth Modulation)信号，并检测PWM信号的占空比；具体地，PWM信号从DIM管脚输入至调光控制电路124。

在其他实施例中，从DIM管脚输入的信号还可以为模拟信号，调光控制电路124可检测模拟信号的电压，并在对该模拟信号的电压进行处理后输出信号至恒流控制电路122。

恒流控制电路122用于根据第一电流比较结果、第一电压比较结果以及调光控制电路124输出的占空比，调整输入至开关电路13的第一驱动信号，以使得输入至第一外部设备20的电流为恒定的预设电流；具体地，恒流控制电路122可在接收到第一电流检测电路121、第一电压检测电路123以及调光控制电路124输出的信号后，进行逻辑处理分析，输出第一驱动信号来控制开关电路13的导通和关闭，从而控制输入至第一外部设备20的电流，使得在不同的电源电压下输入至第一外部设备20的电流维持在预设电流。

如图2所示，开关电路13包括第一开关管Q1，第一开关管Q1与第一外部设备20、第一电流检测电路121以及恒流控制电路122连接，其用于在接收到恒流控制电路122输出的高电平的第一驱动信号后，导通第一电流检测电路121与第一外部设备20之间的通路；并在接收到低电平的第一驱动信号后，关闭第一电流检测电路121与第一外部设备20之间的通路；具体地，第一开关管Q1可以为N型金属氧化物半导体管(NMOS，N-Metal-Oxide-Semiconductor)，第一开关管Q1的栅极与恒流控制电路122连接，第一开关管Q1的漏极与D管脚连接，第一开关管Q1的源极与第一电流检测电路121连接。

恒流控制芯片10除了可提供恒定的预设电流之外，还可提供稳定的预设电压，继续参阅图2，供电电路11还用于对电源电压进行转换，得到第二基准电压，以为直流变换电路14供电；具体地，第二基准电压VCC2和第一基准电压VCC1的参考地不同，第二基准电压VCC2的参考地为GND2。

直流变换电路14与开关电路13以及第二外部设备30连接，其用于检测第二外部设备30的输出电压，并对第二外部设备30的输出电压进行调整，以使得第二外部设备30输出稳定的预设电压；具体地，该预设电压可以为3.3V，第二外部设备30可以为降压电路。

在一具体的实施例中，直流变换电路14包括：第二电流检测电路141、驱动控制电路142以及第二电压检测电路143，第二电流检测电路141、驱动控制电路142以及第二电压检测电路143的参考地为GND2。

第二电流检测电路141与开关电路13连接，其用于检测第二外部设备30的输出电流，将第二外部设备30的输出电流与第二预设电流阈值进行比较，输出第二电流比较结果；具体地，通过CS2管脚检测第二外部设备30的输出电流，第二电流检测电路141可检测该输出电流的峰值或平均值，以对第二外部设备30输出的电流进行控制；当第二外部设备30的输出电流大于第二电流阈值时，第二电流检测电路141输出高电平，此时第二电流比较结果为高电平；当第二外部设备30的输出电流小于或等于第二电流阈值时，第二电流检测电路141输出低电平，此时第二电流比较结果为低电平；或者当第二外部设备30的输出电流大于第二电流阈值时，第二电流检测电路141输出低电平，此时第二电流比较结果为低电平；当第二外部设备30的输出电流小于或等于第二电流阈值时，第二电流检测电路141输出高电平，此时第二电流比较结果为高电平。

为了实现直流变换控制，可通过FB管脚检测输出电压，FB管脚与第二电压检测电路143连接，第二电压检测电路143与驱动控制电路142连接，其用于检测第二外部设备30的输出电压，将第二外部设备30的输出电压与第二预设电压阈值进行比较，输出第二电压比较结果；具体地，当第二外部设备30的输出电压大于第二电压阈值时，第二电压检测电路143输出高电平，此时第二电压比较结果为高电平；当第二外部设备30的输出电压小于或等于第二电压阈值时，第二电压检测电路143输出低电平，此时第二电压比较结果为低电平；或者当第二外部设备30的输出电压大于第二电压阈值时，第二电压检测电路143输出低电平，此时第二电压比较结果为低电平；当第二外部设备30的输出电压小于或等于第二电压阈值时，第二电压检测电路143输出高电平，此时第二电压比较结果为高电平。

驱动控制电路142与开关电路13、第二电压检测电路143以及第二电流检测电路141连接，其用于根据第二电流比较结果与第二电压比较结果调整输入至开关电路13的第二驱动信号，以控制开关电路13导通/关闭；具体地，驱动控制电路142在对第二电流检测电路141与第二电压检测电路143输出的信号进行处理后，控制开关电路13导通或关闭。

进一步地，如图2所示，开关电路13还包括第二开关管Q2，第二开关管Q2与第二电流检测电路141以及驱动控制电路142连接，其用于接收电源电压与第二驱动信号，在接收到高电平的第二驱动信号后，导通与第二电流检测电路141的通路；并在接收到低电平的第二驱动信号后，关闭与第二电流检测电路141的通路；具体地，第二开关管Q2可以为NMOS管，第二开关管Q2的栅极与驱动控制电路142连接，第二开关管Q2的漏极与HV管脚连接，第二开关管Q2的源极与CS2管脚连接。

第二电压检测电路143可检测第二外部设备30的输出电压，当第二外部设备30的输出电压大于预设电压时，第二电压检测电路143输出相应的第二电压比较结果至驱动控制电路142，使得驱动控制电路142获取到当前输出电压较大，调整输出的第二驱动信号的大小，减小输入至第二外部设备30的电压，从而使得第二外部设备30的输出电压为稳定的预设电压，实现了闭环控制，且能够将输入的电源电压变换为预设电压，实现了直流-直流变换。

本实施例提供一种集成直流-直流变换与恒流输出的恒流控制芯片10，恒流电路12包括第一电流检测电路121、恒流控制电路122、第一电压检测电路123以及调光控制电路124，直流变换电路14包括第二电流检测电路141、驱动控制电路142以及第二电压检测电路143，能够在提供恒定的输出电流的同时，实现直流-直流变换，提高了电路的集成度，缩小了电路的体积。

请参阅图3，图3是本申请提供的恒流控制装置一实施例的结构示意图，恒流控制装置包括恒流控制芯片10、降压电路30、整流滤波电路40以及分压电路50，恒流控制芯片10为上述实施例中的恒流控制芯片。

整流滤波电路40与恒流控制芯片10连接，其用于接收交流电压，对交流电压进行整流与滤波，得到电源电压，并将电源电压输入至恒流控制芯片10；具体地，该交流电压可以为220V的电压，整流滤波电路40包括整流电路41与滤波电路42，整流电路41可以为桥式整流电路，其包括第一二极管D1至第四二极管D4，第一二极管D1的正极与第二二极管D2的负极均与火线L连接，第三二极管D3的正极与第四二极管D4的负极均与零线N连接；滤波电路42包括第一电容C1，第一电容C1的正极与第一二极管D1的负极以及第三二极管D3的负极连接，第一电容C1的负极与第二二极管D2的正极以及第四二极管D4的正极连接。

分压电路50与整流滤波电路40连接，其用于对整流滤波电路40输出的电源电压进行分压，得到分压电压；具体地，分压电路50包括互相连接的第一电阻R1与第二电阻R2，第一电阻R1的一端与第一电容C1的正极连接，第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的一端以及VIN管脚连接，第二电阻R2的另一端接地(GND)。

降压电路30与第二电流检测电路141、第二电压检测电路143以及第二开关管Q2连接，其用于在第二开关管Q2导通时，将电源电压降低至预设电压；具体地，降压电路30包括电感L、第二电容C2、第三电阻R3以及第五二极管D5，电感L的一端与第五二极管D5的负极连接，电感L的另一端与第三电阻R3的一端、第二电容C2的正极以及电压输出端连接，第二电容C2的另一端、第三电阻R3的另一端以及第五二极管D5的正极均接地。

除了上述的电路结构外，为了使得恒流控制芯片10正常工作，恒流控制芯片10的CS1管脚可通过第四电阻R4接地；恒流控制芯片10的D管脚与第一外部设备20的一端以及第三电容C3的负极连接，第三电容C3的正极与第一电阻R1的一端以及第一外部设备20的另一端连接；恒流控制芯片10的FB管脚分别与第五电阻R5的一端以及第六电阻R6的一端连接，第五电阻R5的另一端与第五二极管D5的负极连接，第六电阻R6的另一端与第六二极管D6的负极连接，第六二极管D6的正极与第三电阻R3的一端连接，即降压电路30输出的电压经过第五电阻R5和第六电阻R6分压后送入FB管脚；恒流控制芯片10的CS2管脚通过第七电阻R7与电感L连接；恒流控制芯片10的GND1管脚接地；恒流控制芯片10的GND2管脚与电感L的一端连接。

可以理解地，在不影响电气性能的情况下，也可以将第五二极管D5、第五电阻R5、第六电阻R6以及第七电阻R7集成在直流变换电路14中，以使得集成度更高，外围参数更加简单。

本实施例中的恒流控制装置包括恒流控制芯片10，恒流控制芯片10集成了恒流电路12与直流变换电路14，能够输出恒定的预设电流与稳定的预设电压，恒流控制芯片10的集成度较高，可以应用在对LED的驱动电源的体积要求比较高的场景中。

以上仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (11)

1.一种恒流控制芯片，其特征在于，包括：供电电路、恒流电路以及开关电路，

所述供电电路用于接收电源电压，并对所述电源电压进行转换，得到第一基准电压，以为所述恒流电路供电；

所述恒流电路包括互相连接的恒流控制电路与第一电流检测电路，所述第一电流检测电路通过所述开关电路与第一外部设备连接，用于检测所述第一外部设备的输出电流，将所述第一外部设备的输出电流与第一电流阈值进行比较，并输出第一电流比较结果；所述恒流控制电路用于根据所述第一电流比较结果输出相应的第一驱动信号；

所述开关电路与所述恒流电路以及所述第一外部设备连接，用于接收所述电源电压与所述第一驱动信号，并根据所述第一驱动信号导通/关闭与所述第一外部设备之间的通路，以使得输入至所述第一外部设备的电流为恒定的预设电流；

所述恒流控制芯片还包括直流变换电路，所述直流变换电路与所述开关电路以及第二外部设备连接，用于检测所述第二外部设备的输出电压，并对所述第二外部设备的输出电压进行调整，以使得所述第二外部设备输出预设电压；所述供电电路还用于对所述电源电压进行转换，得到第二基准电压，以为所述直流变换电路供电。

2.根据权利要求1所述的恒流控制芯片，其特征在于，

所述恒流电路还包括第一电压检测电路，所述第一电压检测电路与所述恒流控制电路连接，用于接收分压电压，并将所述分压电压与第一预设电压阈值进行比较，输出第一电压比较结果；所述恒流控制电路还用于根据所述第一电压比较结果，调整输入至所述开关电路的所述第一驱动信号，以使得输入至所述第一外部设备的电流为所述恒定的预设电流；其中，所述分压电压为所述电源电压分压后的电压。

3.根据权利要求1所述的恒流控制芯片，其特征在于，

所述恒流电路还包括调光控制电路，所述调光控制电路用于接收脉冲宽度调制信号，检测所述脉冲宽度调制信号的占空比；所述恒流控制电路还用于根据所述占空比，调整输入至所述开关电路的所述第一驱动信号，以使得输入至所述第一外部设备的电流为所述恒定的预设电流。

4.根据权利要求1所述的恒流控制芯片，其特征在于，

所述开关电路包括第一开关管，所述第一开关管与所述第一外部设备、所述恒流控制电路以及所述第一电流检测电路连接，用于在接收到所述恒流控制电路输出的高电平的第一驱动信号后，导通所述第一电流检测电路与所述第一外部设备之间的通路；并在接收到低电平的第一驱动信号后，关闭所述第一电流检测电路与所述第一外部设备之间的通路。

5.根据权利要求1所述的恒流控制芯片，其特征在于，所述直流变换电路包括：

第二电流检测电路，与所述开关电路连接，用于检测所述第二外部设备的输出电流，将所述第二外部设备的输出电流与第二预设电流阈值进行比较，输出第二电流比较结果；

驱动控制电路，与所述开关电路以及所述第二电流检测电路连接，用于根据所述第二电流比较结果调整输入至所述开关电路的第二驱动信号，以控制所述开关电路导通/关闭。

6.根据权利要求5所述的恒流控制芯片，其特征在于，

所述直流变换电路还包括第二电压检测电路，所述第二电压检测电路与所述驱动控制电路连接，用于检测所述第二外部设备的输出电压，将所述第二外部设备的输出电压与第二预设电压阈值进行比较，输出第二电压比较结果；所述驱动控制电路还用于根据所述第二电压比较结果调整输入至所述开关电路的第二驱动信号，以控制所述开关电路导通/关闭。

7.根据权利要求5所述的恒流控制芯片，其特征在于，

所述开关电路还包括第二开关管，所述第二开关管与所述第二电流检测电路以及所述驱动控制电路连接，用于接收所述电源电压与所述第二驱动信号，在接收到高电平的第二驱动信号后，导通与所述第二电流检测电路的通路；并在接收到低电平的第二驱动信号后，关闭与所述第二电流检测电路的通路。

8.一种恒流控制装置，其特征在于，包括权利要求1-7中任一项所述的恒流控制芯片。

9.根据权利要求8所述的恒流控制装置，其特征在于，

所述恒流控制装置还包括整流滤波电路，所述整流滤波电路与所述恒流控制芯片连接，用于接收交流电压，对所述交流电压进行整流与滤波，得到电源电压，并将所述电源电压输入至所述恒流控制芯片。

10.根据权利要求9所述的恒流控制装置，其特征在于，

所述恒流控制装置还包括分压电路，所述分压电路与所述整流滤波电路连接，用于对所述电源电压进行分压，得到分压电压。

11.根据权利要求8所述的恒流控制装置，其特征在于，

所述恒流控制芯片包括第二电流检测电路、第二电压检测电路以及第二开关管，所述恒流控制装置还包括降压电路，所述降压电路与所述第二电流检测电路、所述第二电压检测电路以及所述第二开关管连接，用于在所述第二开关管导通时，将所述电源电压降低至所述预设电压。

Images