CN104837245A - 一种led驱动芯片及buck型led驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种LED驱动芯片及BUCK型LED驱动电路，其中，LED驱动芯片包括低压MOS管、高压MOS管、内部电源模块、比较控制模块、驱动模块和限流模块。所述LED驱动芯片通过比较控制模块比较第一参考电压、第二参考电压和LED驱动芯片CS端的电压，在LED驱动芯片CS端的电压低于第二参考电压时，控制驱动模块将低压MOS管导通；在LED驱动芯片CS端的电压高于第一参考电压时，控制驱动模块将低压MOS管关断；从而实现了根据LED驱动芯片CS端的电压来控制LED驱动芯片VIN端和CS端的通断，无需VCC引脚及外接VCC稳压电容来维持内部电源电压在较高值，从而节省了电路板空间，降低了成本。
Description
技术领域
本发明涉及LED驱动领域，特别涉及一种LED驱动芯片及BUCK型LED驱动电路。
背景技术
随着LED驱动技术的逐渐成熟，在保证性能的前提下，追求低成本与越来越少的***元件成为业界的共识。
图1给出了现有技术的一种BUCK型LED驱动电路，所述LED驱动电路包括整流桥10、稳压电容20、现有驱动芯片30和输出级40。所述现有驱动芯片30有4个引脚，分别是VIN引脚、VCC引脚、CS引脚和VSS引脚。
采用这种现有驱动芯片30构成的BUCK型LED驱动方案，除了现有驱动芯片30需要额外的VCC引脚外，还需要***VCC稳压电容20。所述VCC稳压电容20容值一般来说很大，起到稳定驱动芯片电源VCC的作用。故所述VCC稳压电容20既耗费成本还占用电路板空间。
因而现有技术还有待改进和提高。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种LED驱动芯片及BUCK型LED驱动电路，而无需VCC引脚及外接VCC稳压电容来维持内部电源电压。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种LED驱动芯片，包括低压MOS管、高压MOS管、内部电源模块、比较控制模块、驱动模块和限流模块；
所述内部电源模块为比较控制模块和驱动模块供电；所述比较控制模块比较第一参考电压、第二参考电压和LED驱动芯片CS端的电压，在LED驱动芯片CS端的电压低于第二参考电压时，控制驱动模块将低压MOS管导通，LED驱动芯片的VIN端和CS端导通；所述比较控制模块在LED驱动芯片CS端的电压高于第一参考电压时，控制驱动模块将低压MOS管关断，LED驱动芯片的VIN端和CS端断开。
所述的LED驱动芯片，其中，所述比较控制模块包括第一比较器、第二比较器；
带隙基准，用于产生参考电压输出给电阻分压器；
电阻分压器，用于将带隙基准产生的参考电压分压成第一参考电压和第二参考电压，并将第一参考电压输出给第一比较器，将第二参考电压输出给第二比较器；
逻辑单元，用于接收第一比较器和第二比较器输出的电平信号，在第一比较器和第二比较器输出的电平信号均为高电平时，控制驱动模块将低压MOS管导通；在第一比较器和第二比较器输出的电平信号均为低电平时，控制驱动模块将低压MOS管关断；
所述带隙基准的输入端为比较控制模块的电源输入端、连接第一比较器的电源输入端和第二比较器的电源输入端，所述带隙基准的输出端通过电阻分压器连接LED驱动芯片的VSS端，所述电阻分压器的第一输出端连接第一比较器的同相输入端，所述电阻分压器的第二输出端连接第二比较器的同相输入端；所述第一比较器的反向输入端和第二比较器的反向输入端为比较控制模块的输入端、连接LED驱动芯片的CS端，所述第一比较器的输出端连接逻辑单元的第一输入端，所述第二比较器的输出端连接逻辑单元的第二输入端，所述逻辑单元的输出端为比较控制模块的输出端、连接驱动模块的输入端。
所述的LED驱动芯片，其中，所述限流模块包括限流电阻。
所述的LED驱动芯片，其中，所述低压MOS管和高压MOS管为N沟道MOS管。
所述的LED驱动芯片，其中，所述内部电源模块包括低压差高速线性稳压器。
所述的LED驱动芯片，其中，所述第一参考电压为0.5V，所述第二参考电压为67mV。
一种BUCK型LED驱动电路，包括如上所述的LED驱动芯片。
所述的BUCK型LED驱动电路，其中，所述BUCK型LED驱动电路还包括：整流桥、第一电容、第一二极管、第一电阻、电感和LED灯组；外部交流电通过整流桥连接第一电容的一端和LED驱动芯片的VIN端，所述第一电容的另一端接地；所述LED驱动芯片的CS端连接第一二极管的负极和第一电阻的一端，所述第一二极管的正极接地，所述第一电阻的另一端连接LED驱动芯片的VSS端和电感的一端，所述电感的另一端通过LED灯组接地。
相较于现有技术，本发明提供的LED驱动芯片及BUCK型LED驱动电路，通过比较控制模块比较第一参考电压、第二参考电压和LED驱动芯片CS端的电压，在LED驱动芯片CS端的电压低于第二参考电压时，控制驱动模块将低压MOS管导通；在LED驱动芯片CS端的电压高于第一参考电压时，控制驱动模块将低压MOS管关断；从而实现了根据LED驱动芯片CS端的电压来控制LED驱动芯片VIN端和CS端的通断，而无需VCC引脚及外接VCC稳压电容来维持内部电源电压在较高值，从而节省了电路板空间，降低了成本。
附图说明
图1为现有的BUCK型LED驱动电路的电路图。
图2为本发明提供的LED驱动芯片的电路图。
图3为本发明提供的BUCK型LED驱动电路的电路图。
具体实施方式
本发明提供一种LED驱动芯片及BUCK型LED驱动电路，通过比较控制模块比较第一参考电压、第二参考电压和LED驱动芯片CS端的电压，进而控制低压MOS管的通断，即，根据LED驱动芯片CS端的电压来控制LED驱动芯片VIN端和CS端的通断，无需VCC引脚及外接VCC稳压电容来维持内部电源电压在较高值，从而节省了电路板空间，降低了成本。
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图2，本发明提供的LED驱动芯片，包括高压MOS管M1、低压MOS管M2、内部电源模块60、比较控制模块70、限流模块80和驱动模块90。所述高压MOS管M1用于承受高输入电压，保护低压MOS管M2。
所述内部电源模块60为比较控制模块70和驱动模块90供电；所述比较控制模块70比较第一参考电压Vref1、第二参考电压Vref2和LED驱动芯片CS端的电压，在LED驱动芯片CS端的电压低于第二参考电压Vref2时，控制驱动模块90将低压MOS管M2导通，LED驱动芯片的VIN端和CS端导通；所述比较控制模块70在LED驱动芯片CS端的电压高于第一参考电压Vref1时，控制驱动模块90将低压MOS管M2关断，LED驱动芯片的VIN端和CS端断开。
换而言之，所述内部电源模块60，用于为所述LED驱动芯片提供工作电源。其中，所述内部电源模块60包括低压差高速线性稳压器。
所述比较控制模块70，用于比较第一参考电压Vref1、第二参考电压Vref2和LED驱动芯片CS端的电压，在LED驱动芯片CS端的电压低于第二参考电压Vref2时，控制驱动模块90将低压MOS管M2导通；在LED驱动芯片CS端的电压高于第一参考电压Vref1时，控制驱动模块90将低压MOS管M2关断。其中，所述第一参考电压Vref1和第二参考电压Vref2可以根据需要进行设定，优选的，所述第一参考电压为0.5V，所述第二参考电压小于100mV，本实施例中，所述第二参考电压为67mV。
驱动模块90，用于驱动低压MOS管M2导通；
限流模块80，用于限流。所述限流模块80包括限流电阻R。
所述LED驱动芯片的VIN端连接内部电源模块60的输入端和高压MOS管M2的漏极，所述内部电源模块60的第一输出端连接比较控制模块70的电源输入端，所述比较控制模块70的输入端连接LED驱动芯片的CS端，所述比较控制模块70的输出端连接驱动模块90的输入端，所述驱动模块90的输出端连接低压MOS管M2的栅级，所述低压MOS管M2的源极连接LED驱动芯片的CS端；所述内部电源模块60的第二输出端连接驱动模块90的电源输入端、还通过限流模块80连接高压MOS管M1的栅级，所述高压MOS管M1的源极连接低压MOS管M2的漏极。
本发明提供的LED驱动芯片，通过比较控制模块比较第一参考电压、第二参考电压和LED驱动芯片CS端的电压，在LED驱动芯片CS端的电压低于第二参考电压时，控制驱动模块将低压MOS管导通；在LED驱动芯片CS端的电压高于第一参考电压时，控制驱动模块将低压MOS管关断；从而实现了根据LED驱动芯片CS端的电压来控制LED驱动芯片VIN端和CS端的通断，而无需VCC引脚及外接VCC稳压电容来维持内部电源电压在较高值，从而节省了电路板空间，降低了成本。
请继续参阅图2，所述比较控制模块70包括第一比较器Q1、第二比较器Q2、带隙基准710、电阻分压器720和逻辑单元730。
所述带隙基准710，用于产生参考电压输出给电阻分压器720。优选的，所述参考电压为1.2V。
所述电阻分压器720，用于将带隙基准710产生的参考电压分压成第一参考电压Vref1和第二参考电压Vref2，并将第一参考电压Vref1输出给第一比较器Q1，将第二参考电压Vref2输出给第二比较器Q2。
所述逻辑单元730，用于接收第一比较器Q1和第二比较器Q2输出的电平信号，在第一比较器Q1和第二比较器Q2输出的电平信号均为高电平时，控制驱动模块90将低压MOS管M2导通；在第一比较器Q1和第二比较器Q2输出的电平信号均为低电平时，控制驱动模块90将低压MOS管M2关断。所述逻辑单元730，还用于在第一比较器Q1输出高电平、第二比较器Q2输出低电平，控制驱动模块90维持低压MOS管M2当前的通断状态。所述带隙基准710的输入端为比较控制模块70的电源输入端、连接第一比较器Q1的电源输入端和第二比较器Q2的电源输入端，所述带隙基准710的输出端通过电阻分压器720连接LED驱动芯片的VSS端，所述电阻分压器720的第一输出端1’连接第一比较器Q1的同相输入端，所述电阻分压器720的第二输出端2’连接第二比较器Q2的同相输入端；所述第一比较器Q1的反向输入端和第二比较器Q2的反向输入端为比较控制模块70的输入端、连接LED驱动芯片的CS端，所述第一比较器Q1的输出端连接逻辑单元730的第一输入端，所述第二比较器Q2的输出端连接逻辑单元730的第二输入端，所述逻辑单元730的输出端为比较控制模块70的输出端、连接驱动模块90的输入端。其中，所述低压MOS管M2和高压MOS管M1为N沟道MOS管。
请一并参阅图3，为使本发明提供的LED驱动芯片的工作原理便于理解，将所述LED驱动芯片置入一种BUCK型LED驱动电路中。所述内部电源模块60为LED驱动芯片内部其他模块提供工作电源。带息基准710输出参考电压给电阻分压器720，电阻分压器720将该参考电压分压产生第一参考电压Vref1和第二参考电压Vref2，其中第一参考电压Vref1为0.5V，第二参考电压Vref2接近零伏，他们分别输入到第一比较器Q1和第二比较器Q2的同相输入端；第一比较器Q1和第二比较器Q2的反相输入端接LED驱动芯片的CS端，CS端采样电感电流。当CS端的电压低于第二参考电压Vref2时，第一比较器Q1和第二比较器Q2输出为高，低压MOS管M2打开，电感L1的电流线性上升；当CS端的电压高于第二参考电压Vref2且低于第一参考电压Vref1时，第一比较器Q1输出为高且第二比较器Q2输出为低，低压MOS管M2仍然处于导通状态，电感L1的电流保持线性上升；当CS端的电压高于第一参考电压Vref1时，第一比较器Q1和第二比较器Q2输出为低，低压MOS管M2被关断，电感L1的电流开始线性下降直到CS端的电压低于第二参考电压Vref2时，电感L1下降到接近于0，此低压MOS管M2被再次打开，使得电感电流从下降变为上升。如此循环往复，实现了电感L1电流的类似临界导通工作模式。
所述LED驱动芯片内部高压MOS管M1的栅极由内部电源模块60的第二输出端2通过限流电阻R直接驱动。低压MOS管M2开启之后，驱动芯片的VIN端与VSS端之间的压差等于高压MOS管M1的漏源电压VDS1与低压MOS管M2的漏源电压VDS2之和，由于低压MOS管M2的漏源电压VDS2很小可以忽略；当低压MOS管M2刚导通时，由于电感电流很小，高压MOS管M1的漏源电压VDS1压降很小，导致驱动芯片的VIN端与VSS端之间的压降很小，此时内部电源模块60输出电压很低，处于非正常工作状态；但是随着电感电流的逐渐上升，高压MOS管M1的漏源电压VDS1逐渐增大，意味着驱动芯片的VIN端与VSS端之间的压差逐渐升高，此时内部电源模块60（高速LDO）会很快建立并输出稳定电压。因为低压MOS管M2导通后电感电流上升，内部电源模块60可以迅速恢复到较高值，从而可以满足驱动芯片内部各模块正常工作。即，带息基准710、电阻分压器720、第一比较器Q1、第二比较器Q2、与非门Q3、驱动模块90正常工作，无错误触发信号产生。因此，采用本发明提供的LED驱动芯片的架构，无需VCC引脚及外接电容来维持内部电源电压稳定在较高值。可见，图1所示驱动芯片的VCC引脚及外接稳压电容20可以省去，由此，不仅节省了PCB板的面积，还降低了成本。
请参阅图3，基于上一实施例所述的LED驱动芯片，本发明还提供一种BUCK型LED驱动电路，包括如上一实施例所述的LED驱动芯片U1，还包括整流桥100、第一电容C3、第一二极管D1、第一电阻R1、电感L1和LED灯组200。
外部交流电AC通过整流桥100连接第一电容C3的一端和LED驱动芯片U1的VIN端，所述第一电容C3的另一端接地；所述LED驱动芯片U1的CS端连接第一二极管D1的负极和第一电阻R1的一端，所述第一二极管D1的正极接地，所述第一电阻R1的另一端连接LED驱动芯片U1的VSS端和电感L1的一端，所述电感L1的另一端通过LED灯组200接地。所述LED灯组200由若干LED灯组成。所述整流桥100包括第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4和第五二极管D5，外部交流电AC的一端连接第二二极管D2的正极和第四二极管D4的负极，外部交流电AC的另一端连接第三二极管D3的正极和第五二极管D5的负极，第四二极管D4和第五二极管D5接地，第二二极管D2的负极和第三二极管D3的负极连接第一电容C3的一端和LED驱动芯片U1的VIN端。
由于所述BUCK型LED驱动电路的工作原理和特点在上一实施例中已详细阐述，在此不再赘述。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种LED驱动芯片，其特征在于，包括低压MOS管、高压MOS管、内部电源模块、比较控制模块、驱动模块和限流模块；
所述内部电源模块为比较控制模块和驱动模块供电；所述比较控制模块比较第一参考电压、第二参考电压和LED驱动芯片CS端的电压，在LED驱动芯片CS端的电压低于第二参考电压时，控制驱动模块将低压MOS管导通，LED驱动芯片的VIN端和CS端导通；所述比较控制模块在LED驱动芯片CS端的电压高于第一参考电压时，控制驱动模块将低压MOS管关断，LED驱动芯片的VIN端和CS端断开。
2.根据权利要求1所述的LED驱动芯片，其特征在于，所述比较控制模块包括第一比较器、第二比较器；
带隙基准，用于产生参考电压输出给电阻分压器；
电阻分压器，用于将带隙基准产生的参考电压分压成第一参考电压和第二参考电压，并将第一参考电压输出给第一比较器，将第二参考电压输出给第二比较器；
逻辑单元，用于接收第一比较器和第二比较器输出的电平信号，在第一比较器和第二比较器输出的电平信号均为高电平时，控制驱动模块将低压MOS管导通；在第一比较器和第二比较器输出的电平信号均为低电平时，控制驱动模块将低压MOS管关断；
所述带隙基准的输入端为比较控制模块的电源输入端、连接第一比较器的电源输入端和第二比较器的电源输入端，所述带隙基准的输出端通过电阻分压器连接LED驱动芯片的VSS端，所述电阻分压器的第一输出端连接第一比较器的同相输入端，所述电阻分压器的第二输出端连接第二比较器的同相输入端；所述第一比较器的反向输入端和第二比较器的反向输入端为比较控制模块的输入端、连接LED驱动芯片的CS端，所述第一比较器的输出端连接逻辑单元的第一输入端，所述第二比较器的输出端连接逻辑单元的第二输入端，所述逻辑单元的输出端为比较控制模块的输出端、连接驱动模块的输入端。
3.根据权利要求2所述的LED驱动芯片，其特征在于，所述限流模块包括限流电阻。
4.根据权利要求3所述的LED驱动芯片，其特征在于，所述低压MOS管和高压MOS管为N沟道MOS管。
5.根据权利要求4所述的LED驱动芯片，其特征在于，所述内部电源模块包括低压差高速线性稳压器。
6.根据权利要求1所述的LED驱动芯片，其特征在于，所述第一参考电压为0.5V，所述第二参考电压为67mV。
7.一种BUCK型LED驱动电路，其特征在于，包括如权利要求1-6所述的LED驱动芯片。
8.根据权利要求7所述的BUCK型LED驱动电路，其特征在于，所述BUCK型LED驱动电路还包括：整流桥、第一电容、第一二极管、第一电阻、电感和LED灯组；外部交流电通过整流桥连接第一电容的一端和LED驱动芯片的VIN端，所述第一电容的另一端接地；所述LED驱动芯片的CS端连接第一二极管的负极和第一电阻的一端，所述第一二极管的正极接地，所述第一电阻的另一端连接LED驱动芯片的VSS端和电感的一端，所述电感的另一端通过LED灯组接地。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |