CN112492718B - 一种低压过温降流led驱动电路 - Google Patents

Abstract

一种低压过温降流LED驱动电路，用于驱动低压过温降流调节电路工作；其包括芯片内部电路和外围电路；所述外围电路包括电感L和照明LED，所述芯片内部电路包括电压比较电路CMP、延时电路、及驱动电路；当芯片开始供电后，受软启动影响CTL信号为低，此时NMOS管MN1的栅极信号为高，经过施密特触发器SMT后控制或非门NOR3的信号为低，VDD与电感、LED到GND形成通路，所述低压过温降流调节电路不工作；当芯片稳定工作后，低压过温降流调节电路开始工作；当充满后施密特触发器SMT信号电平开始翻转，所述低压过温降流调节电路不工作。因此，本发明不仅可以解决太阳能充电升压中的电压不稳定的情况，还可以减少PCB板面积及其外围管子的数量，大大的节约了功耗，实现了节能减排。

Description

一种低压过温降流LED驱动电路

技术领域

本发明属于照明电路技术领域，涉及一种低压过温降流LED驱动电路。

背景技术

随着经济水平的逐渐提高，户外照明应用越来越广泛，例如，户外照明通常包括公园、广场和户外广告灯等。由于LED灯的导通值一般在2V电压以上，因此，当仅使用一节电池给LED灯供电时，常常需要增加内置升压电路，该增加的电路在使用过程中外围需要加滤波电容。此额外增加的电路无形中增加了应用成本，也加大了外围的PCB面积及布板的复杂性。

并且，在使用电池过程中，随着使用时间增加，其用电量越来越少。当电池电量下降到一定值后，输出关断，随着输出关断电池由于过度放电进行回调，此时内部电路又开始工作，这就会造成在电池电量较低后，输出忽高忽低，尤其应用于LED时，LED闪烁会变得尤为明显。

此外，在LED应用过程中，当大电流应用时，尤其密闭环境中，芯片的温度会越来越高，这就要求芯片在过温时有一定的保护作用，但如果直接进行关断的话，当温度下降后LED，又会再次开启，这也会造成LED出现闪烁情况。

因此，业界急需一种在解决现有低压和过温LED闪烁的问题基础上，不同于升压电路的设计，且节省升压所需的输出电容的低压过温降流LED驱动电路。

发明内容

为解决的上述技术问题，本发明提出一种全新的低压过温降流LED驱动电路，其不仅可以解决太阳能充电升压中的电压不稳定的情况，还可以减少PCB板面积及其外围管子的数量，大大的节约了功耗，从而也实现了节能减排的目的。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种低压过温降流LED驱动电路，用于驱动低压过温降流调节电路工作；其包括芯片内部电路和外围电路；所述外围电路包括电感L和照明LED，所述芯片内部电路包括电压比较电路CMP、延时电路、及驱动电路；

引脚LX与供电端VDD分别接在电压比较电路CMP的正负输入端，所述电压比较电路CMP的输出端接在或非门NOR1的一输入端；所述延时电路的输入端接CTL信号，所述延时电路的输出端接所述NOR1的另一输入端；所述低压过温降流调节电路输出端接电阻R的一端、NMOS管MN1的漏端及施密特触发器SMT的输入端，所述电阻R的另一端接供电端VDD，所述NMOS管MN1的源端连接地端GND，所述NMOS管MN1的栅端接信号nCTL；所述nCTL由信号CTL经反相器INV产生；或非门NOR2与或非门NOR3形成锁存器，所述锁存器的两端分别为NOR1的输出端及SMT的输出端，所述锁存器输出端接驱动电路的输入端；所述驱动电路输出端输出CTL信号，并控制NMOS管MN2的栅极，所述NMOS管MN2的源极连接地端GND，所述NMOS管MN2的漏极接引脚LX；

其中，当芯片开始供电后，受软启动影响CTL信号为低，此时NMOS管MN1的栅极信号为高，经过施密特触发器SMT后控制或非门NOR3的信号为低，VDD与电感、LED到GND形成通路，由于此时电压低于LED开启电压，VDD与LX电压相等，或非门NOR1两个输入信号均为低电平，通过锁存器后使得NOR3输出信号为高，即所述低压过温降流调节电路不工作；

当芯片稳定工作后，CTL信号与或非门NOR3信号一致，此时CTL信号为高；CTL经反相器后nCTL信号为低，此时NMOS管MN1关闭，低压过温降流调节电路开始工作，即开始通过电阻电容进行充电；当充满后施密特触发器SMT信号电平开始翻转，此时控制CTL信号为低电平；由于电感有续流的作用，当CTL从高到低时，LX电平大于供电端VDD的电平，或非门NOR1输出信号为高电平，因CTL信号为低，NMOS管MN1导通，施密特触发器SMT信号输出为低，此时使CTL信号再次为高，即所述低压过温降流调节电路不工作。

进一步地，所述低压过温降流调节电路包括PMOS管P1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、施密特触发器SMT1和NMOS管N1；所述PMOS管源端接供电端VDD，所述PMOS管的栅极与漏极短接并连到所述电阻R1的一端，所述电阻R1的另一端与所述施密特触发器SMT1输入端及所述电阻R2一端相连接，所述R2的另一端连接到所述电阻R3的一端；所述R3的另一端连接到R4的一端；R4的另一端连接到R5的一端及NMOS管N1的漏极，所述R5的另一端连接地端GND；所述NMOS管N1的源极连接地端GND，所述NMOS管N1的栅极接所述施密特触发器SMT1的输出端。

进一步地，所述低压过温降流调节电路还包括PMOS管P2、NMOS管N2、NPN管Q1、电容C0和电容C1；所述电阻R1的另一端与施密特触发器SMT1输入端及电阻R2一端相连接，所述R2的另一端连接到电阻R3的一端及所述NMOS管N2的栅极；所述R3的另一端连接到所述R4的一端及所述NPN管Q1的基极；所述R4的另一端连接到所述R5的一端及所述NMOS管N1的漏极，所述R5的另一端连接地端GND；所述NMOS管N1的源极连接地端GND，所述NMOS管的栅极接SMT1的输出端及PMOS管P2的栅极；所述PMOS管P2的源极接供电端VDD，所述PMOS管P2的漏极与电容C0和电容C1的一端相连，所述电容C1另一端接所述PMOS管N2的漏极，电容C0另一端接所述NPN管Q1的集电极，所述NPN管Q1的发射级及所述PMOS管N2的源极连接地端GND。

进一步地，所述低压过温降流调节电路还包括电容C2，所述电容C2的一端与所述PMOS管P2的漏极、电容C0和电容C1的一端相连，所述电容C2的另一端连接地端GND。

进一步地，所述NMOS管N2还包括NPN。

进一步地，所述NMOS管NM1还包括NPN。

进一步地，所述内部功能模块集成在一颗芯片里。

从上述技术方案可以看出，本发明的有益效果是：本发明低压过温降流LED驱动电路提供了一种能够有效解决低压LED闪烁、过温降流的方案。该电路能够用于一至两节电池，采用了特有的电路设计，可节省升压电路所需的输出电容，从而节省了应用成本，也避免了因外围电路复杂所引起的干扰等问题。

附图说明

图1所示为本发明实施例中低压过温降流LED驱动电路的模块示意图

图2所示为本发明实施例中信号输出波形示意图

图3所示为本发明实施例中低压过温降流调节电路的具体电路示意图

图4所示为本发明实施例中低压过温降流调节电路与电压相关的波形图的示意图

图5所示为本发明实施例中低压过温降流调节电路与温度相关的示意图

图6所示为本发明实施例中仅具有过低压过温关断功能的低压过温降流调节电路的具体电路示意图

图7所示为本发明实施例中仅具有过温降流调节的低压过温降流调节电路的具体电路示意图

具体实施方式

下面结合附图1-7，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

需要说明的是，本发明提出的一种低压过温降流LED驱动电路，在实现功能电路中包括电压比较电路、延时电路、低压过温降流调节电路及驱动电路；外围电路仅包括电感、及照明LED即可实现应用。

本发明通过下述的简单电路即可实现LED的正常工作，该电路的外围应用简单，且无需输入电容及输出电容，尤其加入低压过温降流调节电路，可使芯片过热时将输出降流降低，从而起到对芯片的保护作用，同时在电池电压低于设定值后可将输出电流降低，起到了节省能耗且避免在电池低电压临界点时LED闪烁的问题。

也就是说，本发明提供了一种低压及过温下输出降流的方案，可起到保护芯片、节省能耗且避免LED闪烁的问题，并极大的节省外围应用成本。

请参阅图1，图1所示为本发明实施例中低压过温降流LED驱动电路的模块示意图。如图1所示，该低压过温降流LED驱动电路包括芯片内部电路和外围电路；其包括芯片内部电路和外围电路；所述外围电路包括电感L和照明LED，所述芯片内部电路包括电压比较电路CMP、延时电路、低压过温降流调节电路及驱动电路；

引脚LX与供电端VDD分别接在电压比较电路CMP的正负输入端，所述电压比较电路CMP的输出端接在或非门NOR1的一输入端；所述延时电路的输入端接CTL信号，所述延时电路的输出端接所述NOR1的另一输入端；所述低压过温降流调节电路输出端接电阻R的一端、所述NMOS管MN1的漏端及施密特触发器SMT的输入端，所述电阻R的另一端接供电端VDD，所述NMOS管MN1的源端连接地端GND，所述NMOS管MN1的栅端接信号nCTL；所述nCTL由信号CTL经反相器INV产生；或非门NOR2与NOR3形成锁存器，所述锁存器的两端分别为NOR1的输出端及SMT的输出端，所述锁存器输出端接驱动电路的输入端；所述驱动电路输出端输出CTL信号，并控制NMOS管MN2的栅极，所述NMOS管MN2的源极连接地端GND，所述NMOS管MN2的漏极接引脚LX。

上述低压过温降流LED驱动电路的工作原理如下：

当芯片开始供电后，受软启动影响CTL信号为低，此时NMOS管MN1的栅极信号为高，经过施密特触发器SMT后控制或非门NOR3的信号为低，VDD与电感、LED到GND形成通路，由于此时电压低于LED开启电压，VDD与LX电压相等，因此，或非门NOR1两个输入信号均为低电平，通过锁存器后使得NOR3输出信号为高，低压过温降流调节电路不工作。

当芯片稳定工作后，CTL信号与或非门NOR3信号一致，此时CTL信号为高；CTL经反相器后nCTL信号为低，此时NMOS管MN1关闭，低压过温降流调节电路开始工作，即开始通过电阻电容进行充电，当充满后施密特触发器SMT信号电平开始翻转，此时控制CTL信号为低电平；由于电感有续流的作用，当CTL从高到低时，LX电平大于供电端VDD的电平，或非门NOR1输出信号为高电平，因CTL信号为低，NMOS管MN1导通，施密特触发器SMT信号输出为低，此时可使CTL信号再次为高，低压过温降流调节电路不工作。

在上述本发明的实施例中，可以通过CTL信号高低电平变化，可使NMOS管MN2不断导通及关断，这就使得电感L不断的放电及续流，从而使得LED可正常工作。也就是说，调节内部的电阻电容可以调整充电时间进行调整工作频率；而调节外部的电感L可以改变经过LED上的电流，从而实现LED的正常驱动及电流大小的调节。

请参阅图2，图2所示为本发明实施例中升压电路的具体示意图。如图2所示，其中，Iled为照明LED上流经的电流信号波形图，LX为LX引脚波形图，CTL为CTL信号波形图，T为低压过温降流调节电路输出波形图，EN为NOR1输出波形图。由图上可知，当芯片稳定工作后，通过CTL信号不断变化即NMOS管MN1不断导通及关断，可保证LED正常工作，也可通过调节电阻电容及外围电感调节频率，进而调节输出电流。

下面通过三个实施例，对本发明低压过温降流调节电路的具体电路进行说明。

实施例1

请参阅图3，图3所示为本发明实施例中低压过温降流调节电路的具体电路示意图。如图3所示，所述低压过温降流调节电路包括PMOS管P1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、施密特触发器SMT1和NMOS管N1；所述PMOS管源端接供电端VDD，所述PMOS管的栅极与漏极短接并连到所述电阻R1的一端，所述电阻R1的另一端与所述施密特触发器SMT1输入端及所述电阻R2一端相连接，所述R2的另一端连接到所述电阻R3的一端；所述R3的另一端连接到R4的一端；R4的另一端连接到R5的一端及NMOS管N1的漏极，所述R5的另一端连接地端GND；所述NMOS管N1的源极连接地端GND，所述NMOS管N1的栅极接所述施密特触发器SMT1的输出端。

所述低压过温降流调节电路还包括PMOS管P2、NMOS管N2、NPN管Q1、电容C0和电容C1；所述电阻R1的另一端与施密特触发器SMT1输入端及电阻R2一端相连接，所述R2的另一端连接到电阻R3的一端及所述NMOS管N2的栅极；所述R3的另一端连接到所述R4的一端及所述NPN管Q1的基极；所述R4的另一端连接到所述R5的一端及所述NMOS管N1的漏极，所述R5的另一端连接地端GND；所述NMOS管N1的源极连接地端GND，所述NMOS管的栅极接SMT1的输出端及PMOS管P2的栅极；所述PMOS管P2的源极接供电端VDD，所述PMOS管P2的漏极与电容C0和电容C1的一端相连，所述电容C1另一端接所述PMOS管N2的漏极，电容C0另一端接所述NPN管Q1的集电极，所述NPN管Q1的发射级及所述PMOS管N2的源极连接地端GND。

此外，所述低压过温降流调节电路还包括电容C2，所述电容C2的一端与所述PMOS管P2的漏极、电容C0和电容C1的一端相连，所述电容C2的另一端连接地端GND。

从上述电路可以看出，在本发明中低压过温降流调节电路中，PMOS管P1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4及电阻R5形成通路。当芯片开始供电后，供电VDD电压随之升高，假定施密特触发器SMT1导通电压为V1，起始施密特触发器SMT1未导通，此时施密特触发器SMT1输出为低电平，PMOS管P2导通，PMOS管P1关断，从而将输出电平拉高。

由图2可以看出，电容不进行充电，T信号直接拉高，CTL突变为高后再次拉低，这会造成CTL信号长时间为低，最后整个环路不在工作，从而起到芯片关断功能；当施密特触发器SMT1导通后，P2关断，NMOS管N1导通，正常工作下PMOS管N2、NPN管Q1导通，输出电容为电容C0、电容C1及电容C2。当芯片温度逐渐升高后，NPN管Q1基极电压逐渐下降，其导通电压逐渐升高，直到基极电压小于导通电压后，NPN管Q1关断，输出电容为电容C1与电容C2。随着工作一段时间后，电压逐渐开始减小时，直到NMOS管N2栅极电压不满足NMOS管N2导通阈值，此时NMOS管N2关断，此时输出电容为电容C0及电容C2。

由上述电路可以看出，当NPN管Q1与NMOS管N2均不导通时，此时输出端电容仅有电容C2。通过调节电容C0、电容C1与电容C2的比例，可调节降流大小幅度。

请参阅图4，图4所示为本发明实施例中低压过温降流调节电路与电压相关的波形图的示意图。如图4所示，在供电电压上升及下降时，低压过温降流调节电路的关断与导通电压有一定的阈值差值，当电池电压逐渐降低时，直到检测到降流电压点低于NMOS管N2导通电压后，NMOS管N2关闭，此时输出电容为电容C0与电容C2，将原有电流将为(C0+C2)/(C0+C1+C2)，将输出电流降低，从而可以使电池进行更充分的释放同时也增加了LED亮灯时间，直到检测到关断点对电池进行保护。这种方法可以明显的改善并解决在电池使用时电压临界点LED反复闪烁暗亮的问题。

请参阅图5，图5所示为本发明实施例中低压过温降流调节电路与温度相关的示意图。如图5所示，从该低压过温降流调节电路与温度相关的波形图中可以看出，随着温度的升高，NPN管Q1栅极电压逐渐降低，而NPN管特性决定了其导通Vbe值逐渐升高，当两者数值相等时，NPN管Q1关断，此时，输出电容仅为电容C1与电容C2，将原有电流将为(C1+C2)/(C0+C1+C2)。

也就是说，通过以上发明创造可有效改善及解决现有市场上同种产品低压LED闪烁及过温时LED闪烁问题，同时采用新的设计结构可在外围应用中省去电容，大大的节省了外围应用成本，也避免了因外围电路复杂所引起的干扰等问题。

实施例2

请参阅图6，图6所示为本发明实施例中仅具有过低压过温关断功能的低压过温降流调节电路的具体电路示意图。所述低压过温降流调节电路包括PMOS管P1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、施密特触发器SMT1和NMOS管N1；所述PMOS管源端接供电端VDD，所述PMOS管的栅极与漏极短接并连到所述电阻R1的一端，所述电阻R1的另一端与所述施密特触发器SMT1输入端及所述电阻R2一端相连接，所述R2的另一端连接到所述电阻R3的一端；所述R3的另一端连接到R4的一端；R4的另一端连接到R5的一端及NMOS管N1的漏极，所述R5的另一端连接地端GND；所述NMOS管N1的源极连接地端GND，所述NMOS管N1的栅极接所述施密特触发器SMT1的输出端。

所述低压过温降流调节电路还包括PMOS管P2、NMOS管N2、NPN管Q1、电容C0和电容C1；所述电阻R1的另一端与施密特触发器SMT1输入端及电阻R2一端相连接，所述R2的另一端连接到电阻R3的一端及所述NMOS管N2的栅极；所述R3的另一端连接到所述R4的一端及所述NPN管Q1的基极；所述R4的另一端连接到所述R5的一端及所述NMOS管N1的漏极，所述R5的另一端连接地端GND；所述NMOS管N1的源极连接地端GND，所述NMOS管的栅极接SMT1的输出端及PMOS管P2的栅极；所述PMOS管P2的源极接供电端VDD，所述PMOS管P2的漏极与电容C0和电容C1的一端相连，所述电容C1另一端接所述PMOS管N2的漏极，电容C0另一端接所述NPN管Q1的集电极，所述NPN管Q1的发射级及所述PMOS管N2的源极连接地端GND。

也就是说，同实施例中1的电路相比，该电路中，电容C2被去除，此时功能可变为低压过温关断电路。

实施例3

请参阅图7，图7所示为本发明实施例中仅具有过温降流调节的低压过温降流调节电路的具体电路示意图。如图7所示，所述低压过温降流调节电路包括PMOS管P1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、施密特触发器SMT1和NMOS管N1；所述PMOS管源端接供电端VDD，所述PMOS管的栅极与漏极短接并连到所述电阻R1的一端，所述电阻R1的另一端与所述施密特触发器SMT1输入端及所述电阻R2一端相连接，所述R2的另一端连接到所述电阻R3的一端；所述R3的另一端连接到R4的一端；R4的另一端连接到R5的一端及NMOS管N1的漏极，所述R5的另一端连接地端GND；所述NMOS管N1的源极连接地端GND，所述NMOS管N1的栅极接所述施密特触发器SMT1的输出端。

也就是说，同实施例中1的电路相比，该电路中，电容C2被去除，所述PMOS管P2被去除，此时该功能变为低压过温关断电路。

综上所述，本发明提供的该低压过温降流LED驱动电路，其能够有效地避免当电池电量不足输出反复和过温进行保护，有效地解决了具有相同功能的电路所需大量的外围电路，减少了应用成本，并且，也避免了因外围电路复杂所引起的干扰等问题。

以上所述的仅为本发明的优选实施例，所述实施例并非用以限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种低压过温降流LED驱动电路，用于驱动低压过温降流调节电路工作；其特征在于，其包括芯片内部电路和外围电路；所述外围电路包括电感L和照明LED，所述芯片内部电路包括电压比较电路CMP、延时电路及驱动电路；

引脚LX与供电端VDD分别接在电压比较电路CMP的正负输入端，所述电压比较电路CMP的输出端接在或非门NOR1的一输入端；所述延时电路的输入端接CTL信号，所述延时电路的输出端接所述NOR1的另一输入端；所述低压过温降流调节电路输出端接电阻R的一端、NMOS管MN1的漏端及施密特触发器SMT的输入端，所述电阻R的另一端接供电端VDD，所述NMOS管MN1的源端连接地端GND，所述NMOS管MN1的栅端接信号nCTL；所述nCTL由信号CTL经反相器INV产生；或非门NOR2与或非门NOR3形成锁存器，所述锁存器的两端分别为NOR1的输出端及SMT的输出端，所述锁存器输出端接驱动电路的输入端；所述驱动电路输出端输出CTL信号，并控制NMOS管MN2的栅极，所述NMOS管MN2的源极连接地端GND，所述NMOS管MN2的漏极接引脚LX；

其中，当芯片开始供电后，受软启动影响，CTL信号为低，此时NMOS管MN1的栅极信号为高，经过施密特触发器SMT后控制或非门NOR3的信号为低，VDD与电感、LED到GND形成通路，由于此时电压低于LED开启电压，VDD与LX电压相等，或非门NOR1两个输入信号均为低电平，通过锁存器后使得NOR3输出信号为高，即所述低压过温降流调节电路不工作；

当芯片稳定工作后，CTL信号与或非门NOR3信号一致，此时CTL信号为高；CTL经反相器后nCTL信号为低，此时NMOS管MN1关闭，低压过温降流调节电路开始工作，即开始通过电阻R进行充电；当充满后，施密特触发器SMT信号电平开始翻转，此时控制CTL信号为低电平；由于电感有续流的作用，当CTL从高到低时，LX电平大于供电端VDD的电平，或非门NOR1输出信号为高电平，因CTL信号为低，NMOS管MN1导通，施密特触发器SMT信号输出为低，此时使CTL信号再次为高，即所述低压过温降流调节电路不工作。

2.根据权利要求1所述的低压过温降流LED驱动电路；其特征在于，所述低压过温降流调节电路包括PMOS管P1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、施密特触发器SMT1和NMOS管N1；所述PMOS管源端接供电端VDD，所述PMOS管的栅极与漏极短接并连到所述电阻R1的一端；所述NMOS管N1的源极连接地端GND，所述NMOS管N1的栅极接所述施密特触发器SMT1的输出端。

3.根据权利要求2所述的低压过温降流LED驱动电路；其特征在于，所述低压过温降流调节电路还包括PMOS管P2、NMOS管N2、NPN管Q1、电容C0和电容C1；所述电阻R1的另一端与施密特触发器SMT1输入端及电阻R2一端相连接，所述R2的另一端连接到电阻R3的一端及所述NMOS管N2的栅极；所述R3的另一端连接到所述R4的一端及所述NPN管Q1的基极；所述R4的另一端连接到所述R5的一端及所述NMOS管N1的漏极，所述R5的另一端连接地端GND；所述NMOS管N1的栅极接PMOS管P2的栅极；所述PMOS管P2的源极接供电端VDD，所述PMOS管P2的漏极与电容C0和电容C1的一端相连，所述电容C1另一端接所述NMOS管N2的漏极，电容C0另一端接所述NPN管Q1的集电极，所述NPN管Q1的发射级及所述NMOS管N2的源极连接地端GND。

4.根据权利要求3所述的低压过温降流LED驱动电路；其特征在于，所述低压过温降流调节电路还包括电容C2，所述电容C2的一端与所述PMOS管P2的漏极、电容C0和电容C1的一端相连，所述电容C2的另一端连接地端GND。

5.根据权利要求4所述的低压过温降流LED驱动电路，其特征在于，所述NMOS管N2还包括NPN。

6.根据权利要求5所述的低压过温降流LED驱动电路，其特征在于，所述NMOS管MN1还包括NPN。

7.根据权利要求1所述的低压过温降流LED驱动电路，其特征在于，所述芯片内部电路集成在一颗芯片里。

Images