一种LED照明电源驱动芯片与驱动电路的制作方法

本发明涉及LED照明电源，尤其是涉及一种LED照明电源驱动芯片与驱动电路。

背景技术：

目前，LED照明应用十分广泛，但其电源驱动电路并不理想，存在功率因素较低(PFC较低)、功耗较大、恒流稳压精度较低等问题，影响了LED照明的可靠性和寿命，其主要原因是驱动芯片设计不理想导致的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种具有高PFC、低功耗、高精度恒流稳压，并具有过温、过压、欠压、短路和开路保护多种安全保护措施、同时兼具有无极调光控制等特点，尤其适用于智慧管廊特定的工作环境下的LED照明电源驱动芯片与驱动电路。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种LED照明电源驱动芯片，其内部电路结构包括电源输入模块、基准参考源、输出电压检测模块、逐周期限流保护模块、逻辑控制器、电源驱动器、锁存器、锯齿波发生器、比较器、运算放大器和过温保护单元；

所述电源输入模块包括VCC欠压保护单元、VCC钳位和过压保护单元；所述VCC欠压保护单元一端与电源电压连接，另一端与所述基准参考源连接，比较后输出端与所述锁存器置位端连接；所述VCC钳位和过压保护单元一端与电源电压连接，另一端与所述锁存器置位端连接；

所述输出电压检测模块包括输出过压保护单元和输出钳位及过零检测单元；输出过压保护单元和输出钳位及过零检测单元一端与检测端连接，另一端与锁存器置位端连接；

所述运算放大器与比较器输入负端连接，锯齿波发生器与比较器输入正端连接，比较器输出端与锁存器复位端连接；

所述逐周期限流保护模块与逻辑控制器连接，逻辑控制器一端与锁存器输出连接，另一端与电源驱动器连接；

所述过温保护单元与锁存器置位端连接。

一种LED照明电源驱动电路，包括上述驱动芯片，保险丝F1，保护二极管D1，整流桥，变压器T1，保护二极管D3，MOS管Q1、限流电阻R1、R4、R3、R5、R7、R8，电流检测电阻R9，滤波电容C1、C2、C3和C5；

交流电通过保险丝F1与整流桥连接，整流桥输出直流电通过保护二极管D1和限流电阻R1给驱动芯片供电，整流桥后并联旁路电容C1且接地，驱动芯片电源输入端与滤波电容C3、限流电阻R5和保护二极管D3连接，驱动芯片运算放大器输入端FB经过限流电阻R3和电流检测电阻R9与地连接，驱动芯片的比较器控制端Ctrl通过旁路的滤波电容C2与地连接，驱动芯片的锯齿波发生器通过限流电阻R4与地连接，驱动芯片的输出检测模块通过限流电阻R7与变压器T1中间端连接，驱动芯片的驱动电源输出端与Mos管Q1栅极连接，MOS管Q1源极与整流桥电源端连接，MOS管Q1漏极通过电流检测电阻R9与地连接，变压器T1输出端并联滤波电容C5和限流电阻R8，为LED灯供电。

与现有技术比较，本发明的有益效果如下：

本发明利用先进的集成电路设计技术和电源高PFC节能技术，设计出包括满足智慧管廊特定的工作环境下的LED半导体照明产品用的高效率、高PFC的LED核心驱动芯片与驱动电源电路。提供了一种高可靠性、长寿命、电磁兼容性能好、环保节能、低成本的LED照明电源解决方案，高PFC的大功率LED照明专用IC产品和电源驱动器，可满足国内灯具对驱动电源节能、高性能、高可靠性及低成本的需求，同时满足在智慧管廊智能照明灯具产品对驱动电源的需求，能打破欧、美、日半导体芯片公司在LED半导体照明领域的垄断地位。本发明具有高PFC、高精度恒流稳压、低功耗，并具有过温、过压、欠压、短路和开路保护多种安全保护措施、同时兼具有无极调光控制，外围应用电路简单，低成本等突出优点。

附图说明

图1为本发明所述驱动芯片实施例内部电路模块结构示意图。

图2为本发明所述驱动电路实施例的电路原理图。

具体实施方式

参见图1，一种LED照明电源驱动芯片，其内部电路结构包括电源输入模块、基准参考源、输出电压检测模块、逐周期限流保护模块、逻辑控制器、电源驱动器、锁存器、锯齿波发生器、比较器、运算放大器和过温保护单元。

所述电源输入模块包括VCC欠压保护单元、VCC钳位和过压保护单元；所述VCC欠压保护单元一端与电源电压连接，另一端与所述基准参考源连接，比较后输出端与所述锁存器置位端连接；所述VCC钳位和过压保护单元一端与电源电压连接，另一端与所述锁存器置位端连接。

所述输出电压检测模块包括输出过压保护单元和输出钳位及过零检测单元；输出过压保护单元和输出钳位及过零检测单元一端与检测端连接，另一端与锁存器置位端连接。

所述运算放大器与比较器输入负端连接，锯齿波发生器与比较器输入正端连接，比较器输出端与锁存器复位端连接。

所述逐周期限流保护模块与逻辑控制器连接，逻辑控制器一端与锁存器输出连接，另一端与电源驱动器连接。

所述过温保护单元与锁存器置位端连接。

参加图2，一种LED照明电源驱动电路，包括上述驱动芯片，保险丝F1，保护二极管D1，整流桥，变压器T1，保护二极管D3，MOS管Q1、限流电阻R1、R4、R3、R5、R7、R8，电流检测电阻R9，滤波电容C1、C2、C3和C5；

交流电通过保险丝F1与整流桥连接，整流桥输出直流电通过保护二极管D1和限流电阻R1给驱动芯片供电，整流桥后并联旁路电容C1且接地，驱动芯片电源输入端与滤波电容C3、限流电阻R5和保护二极管D3连接，驱动芯片运算放大器输入端FB经过限流电阻R3和电流检测电阻R9与地连接，驱动芯片的比较器控制端Ctrl通过旁路的滤波电容C2与地连接，驱动芯片的锯齿波发生器通过限流电阻R4与地连接，驱动芯片的输出检测模块通过限流电阻R7与变压器T1中间端连接，驱动芯片的驱动电源输出端与Mos管Q1栅极连接，MOS管Q1源极与整流桥电源端连接，MOS管Q1漏极通过电流检测电阻R9与地连接，变压器T1输出端并联滤波电容C5和限流电阻R8，为LED灯供电。

由上述实施例可见，本发明是基于原边反馈技术的单级高功率因数AC/DC LED驱动芯片。只需要极少的外围元件就可以精确控制LED电流，而无需光耦及次级反馈电路；电感工作在定频断续模式；驱动芯片内部集成了完备的保护功能，包括限流保护，输出电压保护，输出短路保护和过温保护。产品外围应用电路简单，高可靠性、长寿命、电磁兼容性能好、环保节能，低成本的特点，可弥补我国在低功耗高PFC多性能电源管理芯片的空白。

本发明实施例工作原理如下：

1)Mos管(功率管)Q1导通：电源通过变压器T1主边(1 2)及功率管Q1和电流检测电阻Rcs，使得变压器T1储能，直至达到芯片内部控制时间ton，此时变压器T1主边峰值电流假定为Ipp，功率管关断；

2)Mos管(功率管)Q1关断：由于变压器T1主边没有放电通路，故变压器T1电流通过副边(5 6)流经续流二极管D3对负载LED及电容C3充电，变压器T1能量释放完后，等待下一个导通周期的来临；

3)首先假设变压器T1能量传输没有损失，则在功率管Q1导通期间得到的峰值电流Ipp，在Mos管(功率管)Q1关断期间能量传输至负载，如果变压器T1的主边与副边的匝数比为n：1，则在稳定情况下，最终可得到输出负载LED平均电流为续流二极管平均电流，于是可以得到输出负载LED平均电流为

Iled＝1/2*n*Ipp*tdis/T

其中tdis为电感去磁时间，T为周期；

4)而峰值电流Ipp流过电流检测电阻Rcs，得到电压Vcs输入到芯片CS脚位，通过取样电路得到Vcs的峰值电压Vcspp，通过辅助绕组分压输入信号Vaux得到去磁时间tdis，而周期T为芯片内工作频率对应的周期，芯片内部通过控制Vcspp*tdis/T的值与基准参考电压0.2v比较输入到误差放大器，其输出Vea来控制导通时间ton，可以得到一个电流控制环路；

最终可以得到输出负载LED电流为

Iled＝1/2*n*200mV/Rcs

其中Rcs为典型应用中的电流检测电阻；

经检测，本发明实施例具有如下优点：

1.宽输入电压范围宽：80V-300V

2.电流恒流精度高：±3％；恒流输出电流：20mA-1000mA；

3.转换效率高：优于85％；

4.高PFC：0.92；

5.接受PWM无极调光；

6.工作温度：-40℃—+85℃；具有过温、过压、欠压、短路和开路等安全保护功能；

7.芯片方案的驱动支持CE、UL认证。