CN214205902U

CN214205902U - 一种具有过温调节的led恒流控制器

Info

Publication number: CN214205902U
Application number: CN202023036260.4U
Authority: CN
Inventors: 陈长兴; 李向河
Original assignee: Shanghai Shiningic Electronic Technology Co ltd
Current assignee: Shanghai Shiningic Electronic Technology Co ltd
Priority date: 2020-12-16
Filing date: 2020-12-16
Publication date: 2021-09-14
Anticipated expiration: 2030-12-16

Abstract

一种具有过温调节的LED恒流控制器，包括内部电路和外围电路；外围电路包括照明LED及供电端VDD；内部电路包括电压比较器CMP、NMOS管N0、反馈电阻R0和过温降流调节模块；其中，照明LED正极接供电端VDD，LED负极接芯片管脚LX并连接内部NMOS管N0的漏极；电压比较器CMP的正极接基准电压Vref，电压比较器CMP的负级接反馈电阻R0和NMOS管N0的源极的连接点，电压比较器CMP的输出与NMOS管N0的栅极和过温降流调节模块输出端GT的连接点相连，电阻R0的另一端接芯片接地端GND；当芯片开始给照明LED供电后，反馈电阻R0的一端电压等于基准电压Vref，当芯片温度升高到一预定温度后，过温降流调节模块开始工作，控制NMOS管N0栅极降低照明LED输出电流。

Description

一种具有过温调节的LED恒流控制器

技术领域

本实用新型属于照明电路技术领域，涉及一种具有过温调节的LED恒流控制器。

背景技术

近年来，随着经济水平的逐渐提高，户外照明应用越来越广泛，例如，公园、广场和户外广告灯等照明设备。尤其是太阳能草坪灯的控制低待机耗的控制芯片及方案已经得到广泛的发展和应用，其通过具有恒流功能的LED驱动控制器实现了多种功能的使用并且同时兼顾绿色环保，可以应用于各种环境及场合。

在LED恒流应用中，为了节省外围应用成本，反馈电阻和用于驱动的MOS管常常设置于芯片内部。并给予技术人员清楚，由于功率管做在芯片内部中，且处于密封环境，当长时间应用或大电流驱动时，芯片内部温度逐渐升高，温度达一定温度后，芯片参数偏移较大，且温度持续升高，会有引发芯片烧毁进而造成火灾的风险。

在现有技术中，对过温保护的处理方式往往是超过一定温度将芯片输出关断，等温度降低后芯片再重新开始工作然而，这便会导致照明LED亮灭交替，尤其在夜间照明会造成极大的不便。

因此，在芯片内部过温的情况下，如何实现芯片保护的问题成了业界一个急需解决的问题。

实用新型内容

为解决的上述技术问题，本实用新型提出一种全新的具有过温调节的LED恒流控制器及方法，其能够有效解决LED恒流应用中，过温保护LED闪烁或关断的问题，当芯片温度升高后，可通过降低输出电流从而达到芯片温度及LED照明的平衡，从而避免出现LED闪烁及关断的问题。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种具有过温调节的LED恒流控制器，其包括：芯片内部电路和芯片外围电路；所述外围电路包括照明LED及供电端VDD；

所述内部电路包括电压比较器CMP、NMOS管N0、反馈电阻R0和过温降流调节模块；

其中，所述照明LED正极接所述供电端VDD，所述LED负极接芯片管脚LX并连接内部NMOS管N0的漏极；所述电压比较器CMP的正极接基准电压Vref，所述电压比较器CMP的负级接反馈电阻R0和NMOS管N0的源极的连接点，所述电压比较器CMP的输出与所述NMOS管N0的栅极和过温降流调节模块输出端GT的连接点相连，所述电阻R0的另一端接芯片接地端GND；

当芯片开始给所述照明LED供电后，所述反馈电阻R0的一端电压等于基准电压Vref，当芯片温度升高到一预定温度后，所述过温降流调节模块开始工作，控制所述NMOS管N0栅极降低所述照明LED输出电流。

进一步地，所述过温降流调节模块包括：偏置电流I、电容调节电路、施密特触发器SMT1、NMOS管N4、NMOS管N5、NMOS管N6、反相器INV1、反相器INV2、电容C4；其中，所述偏置电流I与所述电容调节电路的输出端OUT1、施密特触发器SMT1的输入端及NMOS管N6的漏极相连；所述施密特触发器SMT1的输出端与NMOS管N4及NMOS管N5的栅极相连；所述电容C4的一端、偏置电流I2、NMOS管N4的漏极及反相器INV2的输入端连接在一起，所述反相器INV2输出端接至所述反相器INV1的输入端，所述反相器INV1输出端接在所述NMOS管N3的栅极，所述NMOS管N6的栅极与所述电容调节电路输出端OUT2相连，所述NMOS管N6的源极与所述NMOS管N3的漏极相连，所述NMOS管N3、NMOS管N4、NMOS管N5的源极与电容C4的另一端连接到芯片接地端GND，所述NMOS管N5的漏极为过温降流调节模块输出端。

进一步地，所述电容调节电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、第一比较器CMP1、第二比较器CMP2、NMOS管N1、NMOS管N2、电容C1和电容C2；

其中，基准电压Vref与所述电阻R1的一端相连，所述电阻R1的另一端与所述电阻R2的一端及所述第一比较器CMP1的输入正端相连，所述电阻R2的另一端与所述电阻R3的一端及所述第二比较器CMP2的输入正端相连，所述第一比较器CMP1与所述第二比较器CMP2的负端均与电压端Vbe相连，所述第一比较器CMP1的输出与所述NMOS管N2的栅极相连，所述NMOS管N2的栅极为输出端OUT2，所述第二比较器CMP2的输出端与所述NMOS管N1的栅极相连，所述NMOS管N1的源极与所述电容C1的一端相连，所述NMOS管N2的源极与所述电容C2的一端相连，所述电阻R3的另一端与所述电容C1及电容C2的另一端连接到接地端GND；所述NMOS管N1与所述NMOS管N2的漏极相连，所述NMOS管N1的漏极为输出端OUT1。

进一步地，所述电压端Vbe的电压为三极管PNP的基极-发射极电压，所述电压端Vbe的电压与芯片温度内部的温度值成反比。

进一步地，所述电容C2与电阻R3外置于芯片外，所述电容C2为可调电容，所述电阻R3为可调电阻。

进一步地，所述电容调节电路包括电阻R3、第一比较器CMP1、NMOS管N2和电容C2；其中，基准电压Vref与所述第一比较器CMP1的输入正端和所述电阻R3的一端相连，所述第一比较器CMP1的负端均与电压端Vbe相连，所述第一比较器CMP1的输出与所述NMOS管N2的栅极相连，所述第二比较器CMP2的输出端与所述NMOS管N1的栅极相连，所述NMOS管N2的源极与所述电容C2的一端相连，所述电阻R3的另一端与电容C2的另一端连接到接地端GND。

进一步地，所述NMOS管N0为NPN管。

进一步地，所述NMOS管N3、NMOS管N4或NMOS管N5为NPN管。

进一步地，所述NMOS管N1或NMOS管N2为NPN管。

从上述技术方案可以看出，本实用新型的具有过温调节的LED恒流控制器，其可起到当芯片长时间工作或大电流输出时，通过降低输出电流方式来避免芯片内部温度过高，进而起到确保芯片正常的作用。

附图说明

图1所示为本实用新型实施例中具有过温调节的LED恒流控制器电路的示意图

图2所示为本实用新型实施例中温降流调节模块的示意图

图3所示为本实用新型实施例中的电容调节电路的结构示意图

图4所示为本实用新型实施例中具有过温调节的LED恒流控制器各节点波形的示意图

具体实施方式

下面结合附图1-4，对本实用新型的具体实施方式作进一步的详细说明。

请参阅图1，图1所示为本实用新型实施例中具有过温调节的LED恒流控制器电路的示意图。如图所示，本实用新型的具有过温调节的LED恒流控制器包括芯片内部电路和芯片外围电路；所述外围电路包括照明LED及供电端VDD。

所述内部电路包括电压比较器CMP、NMOS管N0、反馈电阻R0和过温降流调节模块；其中，所述照明LED正极接所述供电端VDD，所述LED负极接芯片管脚LX并连接内部NMOS管N0的漏极；所述电压比较器CMP的正极接基准电压Vref，所述电压比较器CMP的负级接反馈电阻R0和NMOS管N0的源极的连接点，所述电压比较器CMP的输出与所述NMOS管N0的栅极和过温降流调节模块端GT的连接点相连，所述电阻R0的另一端接芯片接地端GND。

本实用新型的工作原理为：当芯片开始给所述照明LED供电后，通过负反馈的形式，所述反馈电阻R0的一端电压等于基准电压Vref，此时LED电流为I＝Vref/R0，从而实现恒流效果。当芯片温度升高到一预定温度后，所述过温降流调节模块开始工作，使得NMOS管N0栅极开始变化，即控制所述NMOS管N0栅极降低所述照明LED输出电流。

请参阅图2，图2所示为本实用新型实施例中温降流调节模块的示意图。如图2所示，本实用新型实施例中的过温降流调节模块，其电路连接方式如下：所述过温降流调节模块包括：偏置电流I、电容调节电路、施密特触发器SMT1、NMOS管N4、NMOS管N5、NMOS管N6、反相器INV1、反相器INV2、电容C4。其中，所述偏置电流I与所述电容调节电路的输出端OUT1、施密特触发器SMT1的输入端及NMOS管N6的漏极相连；所述施密特触发器SMT1的输出端与NMOS管N4及NMOS管N5的栅极相连；所述电容C4的一端、偏置电流I2、NMOS管N4的漏极及反相器INV2的输入端连接在一起，所述反相器INV2输出端接至所述反相器INV1的输入端，所述反相器INV1输出端接在所述NMOS管N3的栅极，所述NMOS管N6的栅极与所述电容调节电路输出端OUT2相连，所述NMOS管N6的源极与所述NMOS管N3的漏极相连，所述NMOS管N3、NMOS管N4、NMOS管N5的源极与电容C4的另一端连接到芯片接地端GND，所述NMOS管N5的漏极为过温降流调节模块输出端GT。

如图2所示，该过温降流调节模块工作原理为：

当输出端OUT2信号为低时，所述NMOS管N6关断，此时所述输出端OU1信号经偏置电流I上拉，电平为高，再经施密特触发器后，NMOS管N5栅极信号为低，由图1所示，此时过温降流调节模块对LED恒流控制器不起作用，可正常恒流工作；当OUT2信号为高时，NMOS管N6导通，偏置电流I为电容调节电路充电，当满足施密特触发器SMT1翻转电压后，此时NMOS管N4关断，偏置电流对电容C4充电，当满足第二反相器INV2翻转电平后，第二反相器INV2输出为低，经第一反相器INV1后，NMOS管N3导通，此时，将输出端OUT1信号拉低，施密特触发器SMT1信号为高，NMOS管N4导通，第二反相器INV2信号为低，进而使得NMOS管3关断，OUT1再次经偏置电流充电。

通过以上工作方式，可实现NMOS管5栅极电平的变化，形成一定导通时间与关断时间的震荡信号，该信号可导致图1所示的恒流电路NMOS管N0的导通与关断，进行实现LED的降流效果。同时，也调整了芯片内部NMOS管N0的热损耗，进而进行芯片降温。

请参阅图3，图3所示为本实用新型实施例中的电容调节电路的结构示意图。如图3所示，该电容调节电路，其电路连接方式如下：

所述电容调节电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、第一比较器CMP1、第二比较器CMP2、NMOS管N1、NMOS管N2、电容C1和电容C2。

其中，基准电压Vref与所述电阻R1的一端相连，所述电阻R1的另一端与所述电阻R2的一端及所述第一比较器CMP1的输入正端相连，所述电阻R2的另一端与所述电阻R3的一端及所述第二比较器CMP2的输入正端相连，所述第一比较器CMP1与所述第二比较器CMP2的负端均与电压端Vbe相连，所述第一比较器CMP1的输出与所述NMOS管N2的栅极相连，所述NMOS管N2的栅极为输出端OUT2，所述第二比较器CMP2的输出端与所述NMOS管N1的栅极相连，所述N1的源极与所述电容C1的一端相连，所述NMOS管N2的源极与所述电容C2的一端相连，所述电阻R3的另一端与所述电容C1及电容C2的另一端连接到接地端GND；所述NMOS管N2与所述NMOS管N2的漏极相连，所述NMOS管N1的漏极为输出端OUT1。

请继续参阅图3，图3所示的电容调节电路工作原理为：

在常温常态下第一比较器CMP1与第二比较器CMP2的正端电压均小于Vbe，如下面公式：

(R3+R2)/(R1+R2+R3)*Vref<Vbe

R3/(R1+R2+R3)*Vref<Vbe

此时，NMOS管N1与NMOS管N2栅极电压为低，两管均关断，进而使得电容调节电路无到地电容，而此时OUT2信号为低电平，使得图2所示的振荡器无法工作，使得NMOS管N5关断，从而无法影响LED恒流电路的工作。随着温度逐渐升高，当第二比较器CMP2的正端电压大于Vbe，第一比较器CMP1正端电压小于Vbe，如下面公式：

(R3+R2)/(R1+R2+R3)*Vref>Vbe

R3/(R1+R2+R3)*Vref<Vbe

此时NMOS管N1关断，NMOS管N2导通，进而使得电容调节电路为电容C2到接地端GND电压，而输出端OUT2信号为高，图2所示的施密特触发器SMT1正常工作，则NMOS管N5有震荡信号，从而影响NMOS管N0的开启关断，进而影响LED恒流电路的工作，达到了降流的作用。

若时间继续延长或降流幅度不足，则温度继续升高，当第二比较器CMP2与第一比较器CMP1的正端电压均大于Vbe，如下面公式：

(R3+R2)/(R1+R2+R3)*Vref>Vbe

R3/(R1+R2+R3)*Vref>Vbe

此时，NMOS管N1与NMOS管N2均导通，进而使得电容调节电路为(C2+C1)到接地端GND电容，使得图2所示的振荡器正常工作且NMOS管N5导通时间更长，从而影响NMOS管N0的开启关断时间，进而影响LED恒流电路进一步降低电流，达到了进一步降流的作用。

请参阅图4，图4所示为本实用新型实施例中具有过温调节的LED恒流控制器各节点波形的示意图。如图4所示，当随着温度升高时，Vbe逐渐减小，可先后控制NMOS管N2和NMOS管N1的导通，进而控制输出NMOS管N0的导通与关断，进而可以影响输出LED的电流，而达到降流调节的作用。

在本实用新型的一些实施例中，也可以使用简化电路，即仅包括图3中的电阻R3、第一比较器CMP1、NMOS管N2和电容C2，也可以实现本实用新型的技术方案。具体电路为：所述电容调节电路包括电阻R3、第一比较器CMP1、NMOS管N2和电容C2；其中，基准电压Vref与所述第一比较器CMP1的输入正端和所述电阻R3的一端相连，所述第一比较器CMP1的负端均与电压端Vbe相连，所述第一比较器CMP1的输出与所述NMOS管N2的栅极相连，所述第二比较器CMP2的输出端与所述NMOS管N1的栅极相连，所述NMOS管N2的源极与所述电容C2的一端相连，所述电阻R3的另一端与电容C2的另一端连接到接地端GND。

此外，在上述本实用新型的实施例中，可以通过调节电容C2与电阻R3的值，按需求灵活进行过温点(预设温度)的调整以及降流幅度的调整。在实际操作中，为了方便客户的调节，可以将电容C2与电阻R3外置在芯片外。

也就是说，本实用新型可以通过调整过温降流调节模块的接地电容，从而调整LED恒流电路N0的导通关断时间，且在实用新型实施例中可通过选择电阻R3与电容C2的外接，进而在应用时可以更加灵活的调整过温调节点及降流幅度。

并且，在本实用新型的实施例中所使用的NMOS管N1、NMOS管N2、NMOS管N3、NMOS管N4或NMOS管N5均可以要换成为NPN管。综上所述，本实用新型可以有效改变内部NMOS管的热损耗进而改善芯片内部的温度调节。

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

Claims

1.一种具有过温调节的LED恒流控制器，其特征在于，包括：芯片内部电路和芯片外围电路；

所述外围电路包括照明LED及供电端VDD；

2.根据权利要求1所述的具有过温调节的LED恒流控制器；其特征在于，所述过温降流调节模块包括：偏置电流I、电容调节电路、施密特触发器SMT1、NMOS管N4、NMOS管N5、NMOS管N6、反相器INV1、反相器INV2、电容C4；

其中，所述偏置电流I与所述电容调节电路的输出端OUT1、施密特触发器SMT1的输入端及NMOS管N6的漏极相连；所述施密特触发器SMT1的输出端与NMOS管N4及NMOS管N5的栅极相连；所述电容C4的一端、偏置电流I2、NMOS管N4的漏极及反相器INV2的输入端连接在一起，所述反相器INV2输出端接至所述反相器INV1的输入端，所述反相器INV1输出端接在所述NMOS管N3的栅极，所述NMOS管N6的栅极与所述电容调节电路输出端OUT2相连，所述NMOS管N6的源极与所述NMOS管N3的漏极相连，所述NMOS管N3、NMOS管N4、NMOS管N5的源极与电容C4的另一端连接到芯片接地端GND，所述NMOS管N5的漏极为过温降流调节模块输出端。

3.根据权利要求2所述的具有过温调节的LED恒流控制器；其特征在于，所述电容调节电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、第一比较器CMP1、第二比较器CMP2、NMOS管N1、NMOS管N2、电容C1和电容C2；

4.根据权利要求3所述的具有过温调节的LED恒流控制器；其特征在于，所述电压端Vbe的电压为三极管PNP的基极-发射极电压，所述电压端Vbe的电压与芯片温度内部的温度值成反比。

5.根据权利要求3所述的具有过温调节的LED恒流控制器；其特征在于，所述电容C2与电阻R3外置于芯片外，所述电容C2为可调电容，所述电阻R3为可调电阻。

6.根据权利要求3所述的具有过温调节的LED恒流控制器；其特征在于，所述电容调节电路包括电阻R3、第一比较器CMP1、NMOS管N2和电容C2；其中，基准电压Vref与所述第一比较器CMP1的输入正端和所述电阻R3的一端相连，所述第一比较器CMP1的负端均与电压端Vbe相连，所述第一比较器CMP1的输出与所述NMOS管N2的栅极相连，所述第二比较器CMP2的输出端与所述NMOS管N1的栅极相连，所述NMOS管N2的源极与所述电容C2的一端相连，所述电阻R3的另一端与电容C2的另一端连接到接地端GND。

7.根据权利要求1所述的具有过温调节的LED恒流控制器，其特征在于，所述NMOS管N0为NPN管。

8.根据权利要求2所述的具有过温调节的LED恒流控制器，其特征在于，所述NMOS管N3、NMOS管N4或NMOS管N5为NPN管。

9.根据权利要求6所述的具有过温调节的LED恒流控制器，其特征在于，所述NMOS管N2为NPN管。

10.根据权利要求2所述的具有过温调节的LED恒流控制器，其特征在于，所述NMOS管N1或NMOS管N2为NPN管。