CN204883456U - 一种对温度自适应的led恒流驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种对温度自适应的LED恒流驱动电路，包括基准电压单元、运算放大器、温度自适应模块、第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管、第六晶体管、调控电阻和取样电阻，基准电压单元、运算放大器、取样电阻构成基于电流负反馈的控制电路，温度自适应模块与第五晶体管栅极、运算放大器的正相输入端相连，第一晶体管和第二晶体管共源共栅连接构成电流镜，第三晶体管与第四晶体管共源共栅连接构成电流镜。本实用新型的温度自适应模块产生随系统温度自适应调控的电流以及过温滞回关断保护信号，从而实现驱动电流随系统温度自适应调节的功能，进而达到对驱动电路热功耗的自适应管理与调控。

Description

一种对温度自适应的LED恒流驱动电路

技术领域

本实用新型涉及照明领域，特别涉及一种对温度自适应的LED恒流驱动电路。

背景技术

当今大功率LED在灯光装饰和照明等领域中已得到了广泛应用，由于其功率较大，LED驱动输出以及LED本身均工作在大电流之下，因而产生的热功耗都比较大，这很容易致使LED驱动电路系统温度过高，从而导致LED驱动芯片损坏，影响LED照明系统的使用寿命。针对这一问题，现有解决方案是采用过温关断保护，在系统发生过温时，不经调控直接关断电路。这种解决方案使得电路只工作于完全导通和彻底关断两种极端状态，存在频繁关断电路的缺陷，而对于照明应用而言，照明设施被非正常突然熄灭的情况是要求避免的，过温关断保护方案显然不能满足这一要求。

发明内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种结构简单并且能够在不直接关断电路条件下可实施过温保护的电流随温度自适应调节的LED驱动电路。

本实用新型解决上述问题的技术方案是：一种对温度自适应的LED恒流驱动电路，包括基准电压单元、运算放大器、温度自适应模块、第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管、第六晶体管、调控电阻和取样电阻，所述基准电压单元的输出端经调控电阻后与运算放大器的正相输入端相连，运算放大器的反相输入端经取样电阻后接地，运算放大器的输出端与第六晶体管的栅极相连，第六晶体管的源极与运算放大器的反相输入端相连，第六晶体管的漏极与第一晶体管的漏极、第一晶体管的栅极相连，所述第一晶体管与第二晶体管共源共栅连接，所述第二晶体管的漏极与第三晶体管的漏极、第三晶体管的栅极相连，所述第三晶体管与第四晶体管共源共栅连接，第四晶体管的源极接地，第四晶体管的漏极与负载LED相连，所述温度自适应模块具有两个输出端，包括过温滞回关断信号输出端和自适应调控电流输出端，过温滞回关断信号输出端与第五晶体管的栅极相连，自适应调控电流输出端与运算放大器的正相输入端相连，第五晶体管的源极接地，第五晶体管的漏极与运算放大器的输出端相连。

上述对温度自适应的LED恒流驱动电路中，所述温度自适应模块包括正温度系数电流产生电路、电流镜像电路I、电流镜像电路II、温度判断比较电路I、温度判断比较电路II、第一反相器、第二反相器、第三反相器和第七晶体管，所述正温度系数电流产生电路的输出端分别与电流镜像电路I的输入端、电流镜像电路II的输入端连接，所述电流镜像电路I的输出端、温度判断比较电路I、第一反相器、第二反相器、第三反相器依次串接，第三反相器的输出端与第五晶体管的栅极相连，所述电流镜像电路II的输出端与温度判断比较电路II的输入端相连，温度判断比较电路II的输出端与第七晶体管的栅极相连，第七晶体管的漏极与运算放大器的正相输入端相连，第七晶体管的源极接地。

上述对温度自适应的LED恒流驱动电路中，所述第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管、第六晶体管、第七晶体管均为NMOS型晶体管，第一晶体管和第二晶体管均为PMOS晶体管。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型设有温度自适应模块，温度自适应模块产生随系统温度自适应调控的电流以及过温滞回关断保护信号，从而实现驱动电流随系统温度自适应调节的功能，进而达到对驱动电路热功耗的自适应管理与调控，在实现对系统过温保护的同时，并不会造成驱动电路的频繁关断和人眼主观亮度的骤变，更加适用于LED照明等应用领域。

附图说明

图1为本实用新型的电路图。

图2为图1中温度自适应模块的结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图1所示，本实用新型包括基准电压单元、运算放大器OPA、温度自适应模块、第一晶体管M1、第二晶体管M2、第三晶体管M3、第四晶体管M4、第五晶体管M5、第六晶体管M6、调控电阻R_set和取样电阻R_s，所述第三晶体管M3、第四晶体管M4、第五晶体管M5、第六晶体管M6均为NMOS型晶体管，第一晶体管M1和第二晶体管M2均为PMOS晶体管。

所述基准电压单元的输出端经调控电阻R_set后与运算放大器OPA的正相输入端相连，运算放大器OPA的反相输入端经取样电阻R_s后接地，运算放大器OPA的输出端与第六晶体管M6的栅极相连，第六晶体管M6的源极与运算放大器OPA的反相输入端相连，第六晶体管M6的漏极与第一晶体管M1的漏极、第一晶体管M1的栅极相连，所述第一晶体管M1与第二晶体管M2共源共栅连接，所述第二晶体管M2的漏极与第三晶体管M3的漏极、第三晶体管M3的栅极相连，所述第三晶体管M3与第四晶体管M4共源共栅连接，第四晶体管M4的源极接地，第四晶体管M4的漏极与负载LED相连，所述温度自适应模块具有两个输出端，包括过温滞回关断信号输出端和自适应调控电流输出端，过温滞回关断信号输出端V_d与第五晶体管M5的栅极相连，自适应调控电流输出端V_a与运算放大器OPA的正相输入端相连，第五晶体管M5的源极接地，第五晶体管M5的漏极与运算放大器OPA的输出端相连。

基准电压单元、温度自适应模块、运算放大器OPA由外部的电压源VDD供电，LED负载由外部的电压源VCC供电。在实际应用中，VDD可由VCC降压后得到，也可以由其他方式提供。

基准电压单元输出经运算放大器OPA的正相输入端与第六晶体管M6栅极连接，同时取样电阻R_s与第六晶体管M6源极相连，构成了基于电流负反馈的控制电路，温度自适应模块的过温滞回关断信号输出端V_d与第五晶体管M5栅极相连，控制第五晶体管M5的导通(关断)，调控极端温度下电路的输出，温度自适应模块的自适应调控电流输出端V_a与运算放大器OPA的正相输入端相连，第一晶体管M1和第二晶体管M2共源共栅连接构成电流镜，第三晶体管M3与第四晶体管M4共源共栅连接构成电流镜，通过调整晶体管的宽长比来调整驱动电流I_LED。

如图2所示，所述温度自适应模块包括正温度系数电流产生电路、电流镜像电路I、电流镜像电路II、温度判断比较电路I、温度判断比较电路II、第一反相器inv1、第二反相器inv2、第三反相器inv3和第七晶体管M7，第七晶体管M7为NMOS型晶体管，所述正温度系数电流产生电路的输出端分别与电流镜像电路I的输入端、电流镜像电路II的输入端连接，所述电流镜像电路I的输出端、温度判断比较电路I、第一反相器inv1、第二反相器inv2、第三反相器inv3依次串接，第三反相器inv3的输出端与第五晶体管M5的栅极相连，所述电流镜像电路II的输出端与温度判断比较电路II的输入端相连，温度判断比较电路II的输出端与第七晶体管M7的栅极相连，第七晶体管M7的漏极与运算放大器OPA的正相输入端相连，第七晶体管M7的源极接地。

所述正温度系数电流产生电路I有两方面的作用：一是感应温度；二是用以产生正温度系数电流，正温度系数电流产生电路I产生的电流作为各电流镜像电路镜像输入；温度判断比较电路I、温度判断比较电路II通过判断正温度系数电压的大小，输出相应的逻辑电平信号。

本实用新型的工作原理如下：

图1中，基准电压单元、运算放大器OPA与取样电阻R_s共同构成了负反馈结构，基准电压单元输出电压为V_ref，由此可得取样电流第一晶体管M1和第二晶体管M2，第三晶体管M3和第四晶体管M4分别组成电流镜，因而可得驱动电流式中其中K＝K₁×K₂，K₁＝(W/L)₂/(W/L)₁，K₂＝(W/L)₄/(W/L)₃，K表示总宽长比的比例系数，K₁表示M2和M1的宽长比的比值，K₂表示M4和M3的宽长比的比值，W、L分别表示对应管子的宽和长。

如图2所示，当系统温度处于正常温度范围时，第三反相器inv3输出低电平(地电平)使第五晶体管M5关断，第七晶体管M7未开启，自适应调控电流I_a即为零，第二反相器inv2输出的高电平关闭电路的滞回功能，因而正常温度范围内，流过取样电阻R_s的取样电流I_s恒定不变，LED的驱动电流I_LED也为恒定电流；

如果系统发生温升情况，当系统温度处于调控温度区间时，第三反相器inv3输出低电平(地电平)使第五晶体管M5保持关断，第七晶体管M7开始导通，I_a由第七晶体管M7的器件参数决定，正温系数电流随着温度的升高而升高，I_a也会随着温度升高而升高，由于取样电阻R_s与调控电阻R_set保持不变，因此驱动电流I_LED随着系统温度升高而降低，有效降低了电路的热功耗，抑制温升，在调控范围内，电路根据系统的温度情况，自适应调节输出驱动电流；

考虑到存在极端情况，一些不可抗因素可能会导致电路温升程度超出可调控范围，一旦这种情况发生，当温度上升至过温滞回关断温度点(即最大调控温度点)，第三反相器inv3输出有效关断信号高电平，使第五晶体管M5导通，从而使第六晶体管M6关断，整体电路关断，同时，第二反相器inv2输出低电平，开启滞回功能，直到温度降至设定安全温度点时，过温滞回关断信号回复高电平，电路回复正常工作。

上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (3)

1.一种对温度自适应的LED恒流驱动电路，其特征在于：包括基准电压单元、运算放大器、温度自适应模块、第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管、第六晶体管、调控电阻和取样电阻，所述基准电压单元的输出端经调控电阻后与运算放大器的正相输入端相连，运算放大器的反相输入端经取样电阻后接地，运算放大器的输出端与第六晶体管的栅极相连，第六晶体管的源极与运算放大器的反相输入端相连，第六晶体管的漏极与第一晶体管的漏极、第一晶体管的栅极相连，所述第一晶体管与第二晶体管共源共栅连接，所述第二晶体管的漏极与第三晶体管的漏极、第三晶体管的栅极相连，所述第三晶体管与第四晶体管共源共栅连接，第四晶体管的源极接地，第四晶体管的漏极与负载LED相连，所述温度自适应模块具有两个输出端，包括过温滞回关断信号输出端和自适应调控电流输出端，过温滞回关断信号输出端与第五晶体管的栅极相连，自适应调控电流输出端与运算放大器的正相输入端相连，第五晶体管的源极接地，第五晶体管的漏极与运算放大器的输出端相连。

2.如权利要求1所述的对温度自适应的LED恒流驱动电路，其特征在于：所述温度自适应模块包括正温度系数电流产生电路、电流镜像电路I、电流镜像电路II、温度判断比较电路I、温度判断比较电路II、第一反相器、第二反相器、第三反相器和第七晶体管，所述正温度系数电流产生电路的输出端分别与电流镜像电路I的输入端、电流镜像电路II的输入端连接，所述电流镜像电路I的输出端、温度判断比较电路I、第一反相器、第二反相器、第三反相器依次串接，第三反相器的输出端与第五晶体管的栅极相连，所述电流镜像电路II的输出端与温度判断比较电路II的输入端相连，温度判断比较电路II的输出端与第七晶体管的栅极相连，第七晶体管的漏极与运算放大器的正相输入端相连，第七晶体管的源极接地。

3.根据权利要求2所述的对温度自适应的LED恒流驱动电路，其特征在于：所述第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管、第六晶体管、第七晶体管均为NMOS型晶体管，第一晶体管和第二晶体管均为PMOS晶体管。