CN202907295U - 直流转直流恒流驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了直流转直流恒流驱动电路。该直流转直流恒流驱动电路包括：直流转直流开关线路、过压保护线路、恒流取样控制电路，以及输出电流脉宽调节电路。直流转直流开关线路包含电流模式脉宽调节控制芯片，过压保护线路连接直流转直流开关线路及LED灯串以提供取样信号，恒流取样控制电路与输出电流脉宽调节电路及LED灯串连接，以提供LED电流恒流及调光功能，外部PWM输入信号经电流脉宽调节电阻调节后，并且与使能信号源连接所提供的使能信号，共同供应至PWM控制芯片，PWM输入信号控制输出电流的脉宽，实现精确的电流控制。另外对于LED驱动应用常见的负载开路短路等异常，可有效保护。

Description

直流转直流恒流驱动电路

技术领域

本实用新型技术涉及一种新型直流转直流恒流驱动电路，可广泛应用于需要恒流控制功能的场合，具体举例可应用于LED发光二极管的恒定电流控制，输出电流脉宽调制，以及异常状态的失效保护功能。

背景技术

在直流转直流开关电源及照明领域，恒流输出的应用非常广泛，例如目前通用发光二极管(LED)驱动方案都使用直流转直流恒流驱动模式，在显示背光领域应用无论显示屏为多串LED还是单串LED背光，单串LED可直接通过取样电路实现恒定电流及电流调节，多串LED应用可先通过自适应分立均流线路。

但是由于通常仅有单一信号输入，电流的脉宽及幅值，难以精确的控制，而出现负载开路短路等异常，因此，需要一种能够减少异常出现的驱动电路。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种直流转直流恒流驱动电路，所述直流转直流恒流驱动电路包括直流转直流开关线路、过压保护线路、恒流取样控制电路、以及输出电流脉宽调节电路。

直流转直流开关线路包含：电流脉宽调节(PWM)控制芯片、升压电感，第一二极管、第一金氧半场效晶体管(MOSFET)、输出电压滤波电容以及第一采样电阻，所述升压电感的一端连接至输入电压源，而另一端与所述第一MOSFET的漏极及所述升压二极管的正极连接，所述升压二极管的负极与所述输出电压滤波电容的一端连接，而所述输出电压滤波电容的另一端与所述第一采样电阻连接，所述第一采样电阻连接至所述第一MOSFET的源极。

过压保护线路连接至所述直流转直流开关线路及LED灯串，包含第一分压电阻以及第二分压电阻，第一分压电阻以及第二分压电阻连接至所述PWM控制芯片。

恒流取样控制电路与直流转直流开关线路及LED灯串相连，包含辉度控制电阻、辉度控制电容、第二MOSFET以及电流输出电阻，LED灯串与第二MOSFET的漏级连接，第二MOSFET的源极与电流输出电阻连接，并连接至PWM控制芯片，第二MOSFET的栅极与辉度控制电阻及辉度控制电容连接，且辉度控制电阻连接至所述PWM控制芯片。

输出电流脉宽调节电路包含：电流脉宽调节电阻，外部PWM输入信号经所述电流脉宽调节电阻调节后，并且与使能信号源连接所提供的使能信号，共同供应至所述PWM控制芯片。

在本实用新型的直流转直流恒流驱动电路中，PWM信号输入控制输出电流的脉宽，实现精确的电流控制。另外对于LED驱动应用常见的负载开路短路等异常，本电路可有效保护。

附图说明

从下面结合附图对本实用新型的具体实施方式的描述中可以更好地理解本实用新型，其中：

图1示出了根据本实用新型实施例的直流转直流恒流驱动电路第一实施例的框图；

图2示出了根据本实用新型实施例的直流转直流恒流驱动电路第二实施例的框图；

图3示出了根据本实用新型实施例的直流转直流恒流驱动电路第三实施例的框图；

图4示出了根据本实用新型实施例的直流转直流恒流驱动电路第四实施例的框图；以及

图5a及图5b分别示出了多串或单串LED负载。

具体实施方式

下面将详细描述本实用新型各个方面的特征和示例性实施例。下面的描述涵盖了许多具体细节，以便提供对本实用新型的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本实用新型可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本实用新型的示例来提供对本实用新型更清楚的理解。本实用新型绝不限于下面所提出的任何具体配置，而是在不脱离本实用新型的精神的前提下覆盖了相关元素或部件的任何修改、替换和改进。

本实用新型直流转直流恒流驱动线路可广泛应用于各开关电源场合，为描述方便，下述具体电路内容以LED发光二极管恒流驱动线路为例展开，但本专利绝不局仅限于LED恒流驱动应用领域。

参阅图1，根据本实用新型实施例的直流转直流恒流驱动电路第一实施例的框图。如图1所示，本实用新型直流转直流恒流驱动电路包括：直流转直流开关线路1、过压保护线路2、恒流取样控制电路3以及输出电流脉宽调节电路4。

直流转直流开关线路1包含电流脉宽调节(PWM)控制芯片U1、升压电感L1，第一二极管D1、第一金氧半场效晶体管(MOSFET)Q1、输出电压滤波电容C2、第一采样电阻RCS1以及第二采样电阻RCS2。升压电感L1的一端连接至输入电压源VIN，而另一端与第一MOSFET Q1的漏极及升压二极管D1的正极连接。升压二极管D1的负极与输出电压滤波电容C2的一端连接，而输出电压滤波电容C2的另一端与第一采样电阻RCS1连接，第一采样电阻RCS1连接至第一MOSFET Q1的源极。

PWM控制芯片U1包括8支功能脚，具体如下：

(1)VIN脚，用于芯片内部电路供电，输入电压源VIN通过保险丝FUSE，经滤波电容CVIN滤波后连接至VIN脚以用于芯片内部电路供电；(2)GATE脚，连接至第一MOSFET Q1的栅极，以及恒流取样控制电路3，用于驱动第一MOSFET Q1；(3)GND脚，芯片基准地；(4)CS脚，经第二采样电阻RCS2连接至第一MOSFET Q1的源极，作为第一MOSFET Q1峰值电流取样输入脚；(5)FB脚，输出电流设置，与恒流取样控制电路3连接，形成输出电流设置功能；(6)COMP脚，系统环路补偿，连接补偿电容CCMP及补偿电阻RCMP；(7)OVP脚，输出电压过压保护输入脚，连接过压保护线路2形成过压保护功能；以及(8)PWM脚，输出电流脉宽控制输入脚，经第二二极管与使能信号源ENA连接，并与输出电流脉宽调节4相连。

过压保护线路2连接至直流转直流开关线路1及LED灯串，包含第一分压电阻ROVP1以及第二分压电阻ROVP2，第一分压电阻ROVP1以及第二分压电阻ROVP2连接至PWM控制芯片U1的OVP脚，藉此提供取样信号，实现二极管连接检测及输出过压保护功能。

恒流取样控制线路3与直流转直流开关线路1及LED灯串相连，包含辉度控制电阻RDIM、辉度控制电容CDIM、第二MOSFET Q2以及电流输出电阻RFB，LED灯串与第二MOSFET Q2的漏级连接，第二MOSFETQ2的源极与电流输出电阻RFB连接，并连接至PWM控制芯片U1的FB脚，第二MOSFET Q2的栅极与辉度控制电阻RDIM及辉度控制电容CDIM连接，且辉度控制电阻RDIM连接至PWM控制芯片U1的GATE脚，取样PWM控制芯片U1的GATE脚的栅信号后，通过辉度控制电阻RDIM以及辉度控制电容CDIM滤波后形成第二MOSFET Q2的控制信号，第二MOSFET Q2的控制信号与外部PMW信号原所提供的PMW信号同步，最终实现良好电流线性度功能；另外PWM控制芯片U1的FB脚通过连接电流输出电阻RFB设置输出电流。

输出电流脉宽调节电路4包含电流脉宽调节电阻RDIM，外部PWM输入信号经电流脉宽调节电阻RDIM调节后，并且与使能信号源ENA连接所提供的使能信号，共同供应至PWM控制芯片U1的PWM脚。

参阅图2，根据本实用新型实施例的直流转直流恒流驱动电路第二实施例的框图。如图2所示，本实用新型直流转直流恒流驱动电路的第二实施例主要在恒流取样控制线路3与第一实施例不相同，第二实施例的恒流取样控制线路3包含第二MOSFET Q2、第一晶体管Q3、第二晶体管Q4、第一辉度控制电阻RDIM1、第二辉度控制电阻RDIM2、第三辉度控制电阻RDIM3、第四辉度控制电阻RDIM4、第一输入电阻RVIN1、第二输入电阻RVIN2、第一栅电阻RGATE1以及第二栅电阻RGATE2。

输入电压源VIN经第一输入电阻RVIN1连接至第一晶体管Q3的集极，经第二二极管D2的使能信号源ENA以及经输出电流脉宽调节电路4调节的外部PWM输入信号，经第一辉度控制电阻RDIM1连接至第一晶体管Q3的基极，且经第二第二极管D2的使能信号源ENA以及经输出电流脉宽调节电路4调节的外部PWM输入信号经第一辉度控制电阻RDIM1及第二辉度控制电阻RDIM2连接至第一晶体管Q3的射极。输入电压源VIN经第二输入电阻RVIN2连接至第二晶体管Q4的集极，输入电压源VIN经第一输入电阻RVIN1及第三辉度控制电阻RDIM3连接至第二晶体管Q4的基极，输入电压源VIN经第一输入电阻RVIN1、第三辉度控制电阻RDIM3及第四辉度控制电阻RDIM4连接至第二晶体管Q4的射极。第二晶体管Q4的集极进一步经由第一栅电阻RGATE1连接至第二MOSFETQ2的栅极，而第二晶体管Q4的集极经由第一栅电阻RGATE1及第一栅电阻RGATE2连接至第二MOSFET Q2的源极，而第二MOSFET Q2的漏极连接外部LED灯串，而电流输出电阻RFB连接至PWM控制芯片U1的FB脚。

使能信号源ENA所提供的PMW信号通过连接第一辉度控制电阻RDIM1以及第二辉度控制电阻RDIM2，以控制第一晶体管Q3开关，第一晶体管Q3的输出信号同PWM信号反相，并通过连接第三辉度控制电阻RDIM3以及第四辉度控制电阻RDIM4驱动第二晶体管Q4使得第一晶体管Q3的输出信号再次反相，即此时第二晶体管Q4输出信号同输入PWM信号同相(步)，另外由于PWM信号驱动能力有限，第一晶体管Q3及第二晶体管Q4分别通过第一输入电阻RVIN1及第二输入电阻RVIN2连接输入电压VIN，共同组成两级放大线路，通过所连接的第一栅电阻RGATE1以及第二栅电阻RGATE2确保正常驱动第二MOSFET Q2；另外PWM控制芯片U1的FB脚通过连接电流输出电阻RFB设置输出电流。

参阅图3，根据本实用新型实施例的直流转直流恒流驱动电路第三实施例的框图。如图3所示，本实用新型直流转直流恒流驱动电路的第三实施例主要在于进一步包含负载异常保护线路5。本实用新型直流转直流恒流驱动电路的第三实施例，主要在于进一步包含负载异常保护线路5，用于实现负载正负端短路时保护功能。负载异常保护线路5连接于PWM控制芯片U1的FB脚以及PWM控制芯片U1的OVP脚，包含第三二极管D3、短路保护电阻RSCP、短路保护电容CSCP以及第三MOSFET Q3，第三MOSFET Q3的漏级与PWM控制芯片U1的OVP脚连接，第三MOSFET Q3的栅级经短路保护电容CSCP、短路保护电阻RSCP以及第三二极管D3与PWM控制芯片U1的FB脚连接，当负载正负端短路时，电流输出电阻RFB上电压迅速上升，采样上述电压信号后，通过短路保护电阻RSCP及短路保护电容CSCP将所取的信号滤波并驱动第三MOSFETQ3，当第三MOSFET Q3动作，从而拉低OVP电平，PWM控制芯片U1立即关闭Gate脚。整个系统随之停止工作，从而达到保护的目的。

参阅图4，根据本实用新型实施例的直流转直流恒流驱动电路第四实施例的框图。如图4所示，本实用新型直流转直流恒流驱动电路的第四实施例，主要在恒流取样控制线路3与第一实施例不相同。第四实施例的恒流取样控制线路3仅包含电流输出电阻RFB，电流输出电阻RFB连接至PWM控制芯片U1的FB脚以及LED灯串。

参阅图5a及图5b，本实用新型用于驱动的LED灯串可以分别为分别多串(如图5a所示)或单串(如图5b所示)的LED负载。单串LED可直接通过取样电路实现恒定电流及电流调节，多串LED应用可先通过自适应分立均流线路，其总电流再通过本方案取样线路实现电流恒定与电流调节。

本实用新型直流转直流恒流驱动电路，PWM信号输入控制输出电流的脉宽，实现精确的电流控制。另外对于LED驱动应用常见的负载开路短路等异常，本电路可有效保护。

以上已经参考本实用新型的具体实施例来描述了本实用新型，但是本领域技术人员均了解，可以对这些具体实施例进行各种修改、组合和变更，而不会脱离由所附权利要求或其等同物限定的本实用新型的精神和范围。此外，附图中的任何信号箭头应当被认为仅是示例性的，而不是限制性的，除非另有具体指示。当术语被预见为使分离或组合的能力不清楚时，组件或者步骤的组合也将被认为是已经记载了。

Claims (10)

1.一种直流转直流恒流驱动电路，包括：

一直流转直流开关线路，包含一电流模式脉宽调节(PWM)控制芯片、一升压电感、一第一二极管、一第一金氧半场效晶体管(MOSFET)、一输出电压滤波电容以及一第一采样电阻，所述升压电感的一端连接至一输入电压源，而另一端与所述第一MOSFET的漏极及所述升压二极管的正极连接，所述升压二极管的负极与所述输出电压滤波电容的一端连接，而所述输出电压滤波电容的另一端与所述第一采样电阻连接，所述第一采样电阻连接至所述第一MOSFET的源极；

一过压保护线路，连接至所述直流转直流开关线路及一LED灯串，包含一第一分压电阻以及一第二分压电阻，所述第一分压电阻以及所述第二分压电阻连接至所述PWM控制芯片；

一恒流取样控制电路，与所述直流转直流开关线路及所述LED灯串相连，包含一辉度控制电阻、一辉度控制电容、一第二MOSFET以及一电流输出电阻，所述LED灯串与所述第二MOSFET的漏级连接，所述第二MOSFET的源极与所述电流输出电阻连接，并连接至所述PWM控制芯片，所述第二MOSFET的栅极与所述辉度控制电阻及所述辉度控制电容连接，且所述辉度控制电阻连接至所述PWM控制芯片；以及

一输出电流脉宽调节电路，包含一电流脉宽调节电阻，一外部PWM输入信号经所述电流脉宽调节电阻调节后，并且与一使能信号源连接所提供的一使能信号，共同供应至所述PWM控制芯片。

2.如权利要求1所述的直流转直流恒流驱动电路，其特征在于：

所述PWM控制芯片包括：

一VIN脚，用于芯片内部电路供电，所述输入电压源通过一保险丝FUSE，经一滤波电容滤波后连接至所述VIN脚以用于芯片内部电路供电；

一GATE脚，连接至所述第一MOSFET的栅极以及所述恒流取样控制电路，用于驱动所述第一MOSFET；

一GND脚，芯片基准地；

一CS脚，经一第二采样电阻连接至所述第一MOSFET的源极，作为所述第一MOSFET峰值电流取样输入脚；

一FB脚，与所述恒流取样控制电路的所述电流输出电阻连接，形成输出电流设置功能；

一COMP脚，连接一补偿电容及一补偿电阻；

一OVP脚，连接所述过压保护线路形成过压保护功能；以及

一PWM脚，经所述第二二极管与所述使能信号源连接，并与所述输出电流脉宽调节相连。

3.如权利要求2所述的直流转直流恒流驱动电路，进一步包含一负载异常保护线路，所述负载异常保护线路连接于所述PWM控制芯片的所述FB脚及所述OVP脚，包含一第三二极管、一短路保护电阻、一短路保护电容以及一第三MOSFET，所述第三MOSFET的漏级与所述OVP脚连接，所述第三MOSFET的栅级经所述短路保护电容、所述短路保护电阻以及所述第三二极管与所述FB脚连接，当负载正负端短路时，所述电流输出电阻上电压迅速上升，采样上述电压信号后，通过所述短路保护电阻及所述短路保护电容将所取的信号滤波并驱动所述第三MOSFET，当所述第三MOSFET动作，从而拉低OVP电平，所述PWM控制芯片立即关闭所述关闭Gate脚。

4.如权利要求1所述的直流转直流恒流驱动电路，其特征在于：

所述LED灯串分别为一多串LED负载或一单串LED负载。

5.一种直流转直流恒流驱动电路，包括：

一直流转直流开关线路，包含一电流脉宽调节(PWM)控制芯片、一升压电感、一第一二极管、一第一金氧半场效晶体管(MOSFET)、一输出电压滤波电容以及一第一采样电阻，所述升压电感的一端连接至一输入电压源，而另一端与所述第一MOSFET的漏极及所述升压二极管的正极连接，所述升压二极管的负极与所述输出电压滤波电容的一端连接，而所述输出电压滤波电容的另一端与所述第一采样电阻连接，所述第一采样电阻连接至所述第一MOSFET的源极；

一过压保护线路，连接至所述直流转直流开关线路及一LED灯串，包含一第一分压电阻以及一第二分压电阻，所述第一分压电阻以及所述第二分压电阻连接至所述PWM控制芯片；

一恒流取样控制电路，一恒流取样控制电路，与所述直流转直流开关线路及所述LED灯串相连，包含一第二MOSFET、一第一晶体管、一第二晶体管、一第一辉度控制电阻、一第二辉度控制电阻、一第三辉度控制电阻、一第四辉度控制电阻、一第一输入电阻、一第二输入电阻、一第一栅电阻以及一第二栅电阻，所述输入电压源经所述第一输入电阻连接至所述第一晶体管的集极，一外部PWM输入信号经所述电流脉宽调节电阻后经第一辉度控制电阻连接至所述第一晶体管的基极，且外部PWM输入信号经所述电流脉宽调节电阻后经所述第一辉度控制电阻及所述第二辉度控制电阻连接至第一晶体管的射极，所述输入电压源经所述第二输入电阻连接至所述第二晶体管的集极，所述输入电压源经所述第一输入电阻及所述第三辉度控制电阻连接至所述第二晶体管的基极，所述输入电压源经所述第一输入电阻、所述第三辉度控制电阻及所述第四辉度控制电阻连接至所述第二晶体管的射极，所述第二晶体管的集极经由所述第一栅电阻连接至所述第二MOSFET的栅极，而所述第二晶体管的集极经由所述第一栅电阻及所述第二栅电阻连接至所述第二MOSFET的源极，而所述第二MOSFET的漏极连接一外部LED灯串，而所述电流输出电阻连接至所述PWM控制芯片；以及

一输出电流脉宽调节电路，包含一电流脉宽调节电阻，一外部PWM输入信号经所述电流脉宽调节电阻调节后，并且与一使能信号源连接所提供的一使能信号，共同供应至所述PWM控制芯片。

6.如权利要求5所述的直流转直流恒流驱动电路，其特征在于：

所述PWM控制芯片包括：

一VIN脚，用于芯片内部电路供电，所述输入电压源通过一保险丝FUSE，经一滤波电容滤波后连接至所述VIN脚以用于芯片内部电路供电；

一GATE脚，连接至所述第一MOSFET的栅极以及所述恒流取样控

制电路，用于驱动所述第一MOSFET；

一GND脚，芯片基准地；

一CS脚，经一第二采样电阻连接至所述第一MOSFET的源极，作为所述第一MOSFET峰值电流取样输入脚；

一FB脚，与所述恒流取样控制电路的所述电流输出电阻连接，形成输出电流设置功能；

一COMP脚，连接一补偿电容及一补偿电阻；

一OVP脚，连接所述过压保护线路形成过压保护功能；以及

一PWM脚，经所述第二二极管与所述使能信号源连接，并与所述输出电流脉宽调节相连。

7.如权利要求5所述的直流转直流恒流驱动电路，其特征在于：

所述LED灯串分别为一多串LED负载或一单串LED负载。

8.一种直流转直流恒流驱动电路，包括：

一直流转直流开关线路，包含一电流脉宽调节(PWM)控制芯片、一升压电感、一第一二极管、一第一金氧半场效晶体管(MOSFET)、一输出电压滤波电容以及一第一采样电阻，所述升压电感的一端连接至一输入电压源，而另一端与所述第一MOSFET的漏极及所述升压二极管的正极连接，所述升压二极管的负极与所述输出电压滤波电容的一端连接，而所述输出电压滤波电容的另一端与所述第一采样电阻连接，所述第一采样电阻连接至所述第一MOSFET的源极；

一过压保护线路，连接至所述直流转直流开关线路及一LED灯串，包含一第一分压电阻以及一第二分压电阻，所述第一分压电阻以及所述第二分压电阻连接至所述PWM控制芯片；

一恒流取样控制电路，与所述直流转直流开关线路及所述LED灯串相连，包含一电流输出电阻，所述电流输出电阻与所述LED灯串连接，并连接至所述PWM控制芯片；以及

一输出电流脉宽调节电路，包含一电流脉宽调节电阻，一外部PWM输入信号经所述电流脉宽调节电阻调节后，并且与一使能信号源连接所提供的一使能信号，共同供应至所述PWM控制芯片。

9.如权利要求8所述的直流转直流恒流驱动电路，其特征在于：

所述PWM控制芯片包括：

一VIN脚，用于芯片内部电路供电，所述输入电压源通过一保险丝FUSE，经一滤波电容滤波后连接至所述VIN脚以用于芯片内部电路供电；

一GATE脚，连接至所述第一MOSFET的栅极以及所述恒流取样控制电路，用于驱动所述第一MOSFET；

一GND脚，芯片基准地；

一CS脚，经一第二采样电阻连接至所述第一MOSFET的源极，作为所述第一MOSFET峰值电流取样输入脚；

一FB脚，与所述恒流取样控制电路的所述电流输出电阻连接，形成输出电流设置功能；

一COMP脚，连接一补偿电容及一补偿电阻；

一OVP脚，连接所述过压保护线路形成过压保护功能；以及

一PWM脚，经所述第二二极管与所述使能信号源连接，并与所述输出电流脉宽调节相连。

10.如权利要求8所述的直流转直流恒流驱动电路，其特征在于：

所述LED灯串分别为一多串LED负载或一单串LED负载。

Images