CN102612218A - 多串发光二极管驱动控制器芯片 - Google Patents

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Abstract

本发明公布了一种多串发光二极管驱动控制器芯片，在驱动电路中有一个电流基准，一组电流镜，两个电压比较器，和一个开关电源恒压源。多串发光二极管驱动控制器芯片是提供一种能够高效率地均衡多串发光二极管电流的驱动控制电路，采用电流镜和一个电流基准保证各串发光二极管的电流都基本上与基准电流相等，使用两个比较器分别选出最大的单串电流和电流镜中最小的饱和压降，通过对这两者的负反馈控制使得***工作在高效率状态下。

Description

多串发光二极管驱动控制器芯片
技术领域：
本发明涉及发光二极管(LED)的驱动装置，是一种集成电路芯片，具体地说，是一种可以均衡多串LED电流的驱动控制器芯片。
背景技术：
发光二极管具有寿命长、发光效率高、无干扰和性价比高等特点，近年来已广泛应用于电子计算机、手机、路灯等各种电子电气设备上。通常单颗发光二极管无法提供足够的发光强度，必须使用多颗发光二极管单元并联或串联组成的发光器件组。一般来说，二极管的两端电压差变化范围很小，所以二极管的发光功率主要取决于其电流值。相对于多颗发光二极管并联组成的发光器件组，串联发光器件组能保证通过每颗二极管的电流相等，这使得发光二极管颗与颗之间的亮度相对均匀。由于市电电压或者电池电压局限了一串二极管所能容纳的二极管数量，对于很多大型***，单串二极管组还是无法提供足够的发光功率，这使得多串(每串多颗)发光二极管组成的发光器件组成为必要。设计高效率的多串发光二极管的驱动电路使得串与串之间发光亮度均匀，是该领域的一个巨大的挑战。
发明内容：
本发明的目的是提供一种能够高效率地均衡多串发光二极管电流的驱动控制电路，采用电流镜和一个电流基准保证各串发光二极管的电流都基本上与基准电流相等，使用两个比较器分别选出最大的单串电流和电流镜中最小的VCE，通过对这两者的负反馈控制使得***工作在高效率状态下。
本发明的技术解决方案是：
一个均衡多串发光二极管电流的开关电源***，其特征是：在驱动电路中有一个电流基准，一组电流镜，两个电压比较器，和一个开关电源恒压源。
电流基准可以是利用一个发射极偏压(VBE)和一个温度系数小的稳定电阻，产生一个随温度增大而减小的基准电流；电流基准也可以是利用两个不同大小的双极型三极管的发射极偏压之差(ΔVBE)和一个温度系数小的稳定电阻，产生一个随温度增大而增大的基准电流；电流基准还可以是利用一个运算放大器，带隙基准电压和一个温度系数小的稳定电阻，产生一个基本上不随温度变化而变化的基准电流。
一组电流镜可以是基极相连的若干个发射极接地的双极型三极管，其中一个基极和集电极相连，其余若干个三极管的集电极作为输出。组成电流镜的每一个双极型三极管的发射极与地之间可以串联一个在工作状态下压降大于10毫伏的检流电阻.
第一个电压比较器以电流镜中若干个三极管的集电极电压作为输入，比较大小选出最小的集电极电压。开关电源恒压源的控制器将该最小集电极电压与预设的饱和压降进行比较，利用两者之间的误差电压控制检流电压，通过***负反馈以调解开关电源的输出电压，使得在正常工作状态下电流镜输出端的最小集电极电压等于预先设定的饱和压降。
第二个电压比较器以电流镜中若干个三极管的发射极电压作为输入，比较大小选出最大的检流电阻压降。开关电源恒压源的控制器将该最大检流电阻压降与检流电压进行比较，利用两者之间的误差电压控制开关电源的占空比，通过负反馈以调解开关电源的输出电流。
对比专利文献：CN1779749发光二极管驱动电路200410091179.2，CN1866709发光二极管驱动电路200610092736.1
附图说明：
附图1为本发明驱动控制的***原理图。
附图2为驱动控制电路中的电流镜的的一种采用双极型三极管的具体实施方式的示意图。
附图3为驱动控制电路中的电流镜的一种采用场效应三极管的具体实施方式的示意图。由于处于饱和区的双极型三极管的VCE电压通常远大于一般应用下的处于线性区的场效应三极管的VDS电压，若芯片工艺允许，采用场效应三极管实现电流镜整体***效率通常会更高。
附图4为驱动控制电路中的电流基准的的一种具体实施方式的示意图。这种实施方式利用两个不同大小的双极型三极管的发射极偏压之差(ΔVBE)和一个温度系数小的稳定电阻，产生一个随温度增大而增大的基准电流。其优点在于结构简单。
附图5为驱动控制电路中的电流基准的的另一种具体实施方式的示意图。这种实施方式利用一个运算放大器，带隙基准电压和一个温度系数小的稳定电阻，产生一个基本上不随温度变化而变化的基准电流。其优点在于稳定性，***输出功率不会随外界温度的变化产生大幅度的变化。
具体实施方式：
实施例1：
在驱动电路中有采用运算放大器，带隙基准电压和温度系数小的稳定电阻所产生的一个基本上不随温度变化而变化的基准电流。基极相连的若干个发射极接地的双极型三极管，其中一个基极和集电极相连，其余若干个三极管的集电极作为输出，构成一组电流镜。组成电流镜的每一个双极型三极管的发射极与地之间都串联一个检流电阻，用以检测每串发光二极管的峰值电流。电流镜的使用保证了各串发光二极管的电流都基本上与基准电流相等。
驱动电路中的第一个电压比较器以电流镜中若干个三极管的集电极电压作为输入，选出最小的集电极电压。开关电源恒压源的控制器将该最小集电极电压与预先设定的饱和压降进行比较，利用两者之间的误差电压控制一个检流电压，通过***负反馈以调解开关电源的输出电压，使得在正常工作状态下电流镜输出端的最小集电极电压等于预先设定的饱和压降。
驱动电路中的第二个电压比较器以电流镜中若干个三极管的发射极电压作为输入，选出最大的检流电阻压降。开关电源恒压源的控制器将该最大检流电阻压降与前面提到的检流电压进行比较，利用两者之间的误差电压控制开关电源的占空比，通过负反馈以调解开关电源的输出电流。
实施例2：
驱动控制电路中的电流镜采用栅极相连的若干个场效应三极管实现。其余同实施例1。由于处于饱和区的双极型三极管的VCE电压通常远大于一般应用下的处于线性区的场效应三极管的VDS电压，采用场效应三极管实现电流镜的***整体效率通常更高。

Claims (9)

1.一种多串发光二极管驱动控制器芯片，其特征是：在驱动电路中有一个电流基准，一组电流镜，两个电压比较器，和一个开关电源恒压源。
2.根据权利要求1所述的多串发光二极管驱动控制器芯片，其特征是：电流基准可以是利用一个发射极偏压(VBE)和一个温度系数小的稳定电阻，产生一个随温度增大而减小的基准电流；电流基准也可以是利用两个不同大小的双极型三极管的发射极偏压之差(ΔVBE)和一个温度系数小的稳定电阻，产生一个随温度增大而增大的基准电流；电流基准还可以是利用一个运算放大器，带隙基准电压和一个温度系数小的稳定电阻，产生一个基本上不随温度变化而变化的基准电流。
3.根据权利要求1所述的多串发光二极管驱动控制器芯片，其特征是：一组电流镜可以是基极相连的若干个发射极接地的双极型三极管，其中一个基极和集电极相连，其余若干个三极管的集电极作为输出。
4.根据权利要求3所述的多串发光二极管驱动控制器芯片，其特征是：组成电流镜的每一个双极型三极管的发射极与地之间可以串联一个在工作状态下压降大于10毫伏的检流电阻。
5.根据权利要求1所述的多串发光二极管驱动控制器芯片，其特征是：第一个电压比较器以电流镜中若干个三极管的集电极电压作为输入，比较大小选出最小的集电极电压。
6.根据权利要求1所述的多串发光二极管驱动控制器芯片，其特征是：开关电源恒压源的控制器将电压比较器选出的最小集电极电压与预设的饱和压降进行比较，利用两者之间的误差电压控制检流电压，通过***负反馈以调解开关电源的输出电压，使得在正常工作状态下电流镜输出端的最小集电极电压等于预先设定的饱和压降。
7.根据权利要求1所述的多串发光二极管驱动控制器芯片，其特征是：第二个电压比较器以电流镜中若干个三极管的发射极电压作为输入，比较大小选出最大的检流电阻压降。
8.根据权利要求1所述的多串发光二极管驱动控制器芯片，其特征是：开关电源恒压源的控制器将电压比较器选出的最大检流电阻压降与检流电压进行比较，利用两者之间的误差电压控制开关电源的占空比，通过负反馈以调解开关电源的输出电流。
9.根据权利要求3所述的多串发光二极管驱动控制器芯片，其特征是：电流镜也可以是栅极相连的若干个场效应三极管。
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