LED驱动电路和控制芯片的制作方法

led驱动电路和控制芯片
技术领域
1.本实用新型涉及led技术领域，更具体地说，涉及一种led驱动电路和控制芯片。


背景技术：

2.发光二极管(light emitting diode，led)是一种能发光的半导体器件，其核心是pn结，具有普通二极管的电学特性，led的光通量与流经led的电流成正比，正是因为这个特性，led的调光效果是其他传统照明所无法比拟的，白炽灯等传统照明灯具调光工作时会降低其工作效率，而led进行调光时，由于电路中的电流减小，某些电阻成分的功耗会降低，进而提高发光效率。
3.然而，传统的led可控硅调光方案通常采用电解电容和电感磁芯器件的开关方案，这会造成驱动电路体积过大，无法适应球泡、灯丝灯等小体积应用，另一方面由于电路器件多，造成系统成本过高，无法满足用户对低成本的要求。此外，需要满足用户对于功率因数(pf)的特定要求，例如北美加州市场对于pf的要求(pf＞0.9)。


技术实现要素：

4.为了解决前述技术问题中的一个或多个，本实用新型实施例提供了一种led驱动电路和控制芯片，可以实现一种无需电感磁芯器件的高效率、高pf(例如，pf＞0.9)可控硅调光线性led驱动电路，使得可通过一个或多个电阻来调节pf，同时使得能够实现驱动电路小体积、系统器件少、成本低、满足客户实际应用需求等。
5.一方面，本实用新型实施例提供一种led驱动电路，包括：整流电路和恒流控制电路，其中整流电路用于输出直流电，恒流控制电路包括：控制芯片、功率因数设置电路、负载模块、输出电容和电流设置电路，其中，控制芯片包括输出电流设置脚、漏极脚、以及功率因数设置脚，功率因数设置电路连接在功率因数设置脚和基准地之间，负载模块连接在整流电路的输出和漏极脚之间，输出电容并联连接在负载模块的两端，电流设置电路连接在输出电流设置脚和基准地之间。
6.根据本实用新型实施例提供的led驱动电路，功率因数设置电路包括一个或多个并联连接的电阻。
7.根据本实用新型实施例提供的led驱动电路，电流设置电路包括一个或多个并联连接的电阻。
8.根据本实用新型实施例提供的led驱动电路，该控制芯片还可以包括高压维持电流输入脚，并且恒流控制电路还可以包括限流模块，该限流模块连接在整流电路的输出和高压维持电流输入脚之间。
9.根据本实用新型实施例提供的led驱动电路，该恒流控制电路还可以包括输出电容放电截止模块，该输出电容放电截止模块串联连接在整流电路的输出和负载模块之间。
10.根据本实用新型实施例提供的led驱动电路，该控制芯片还可以包括高压供电输入脚，该高压供电输入脚连接至输出电容放电截止模块与负载模块的公共端。
11.根据本实用新型实施例提供的led驱动电路，该恒流控制电路还可以包括：假负载模块，该假负载模块并联连接在负载模块的两端。
12.根据本实用新型实施例提供的led驱动电路，该控制芯片还可以包括闭环环路补偿脚，并且恒流控制电路还可以包括环路补偿电路，该环路补偿电路连接在闭环环路补偿脚和基准地之间。
13.根据本实用新型实施例提供的led驱动电路，控制芯片还可以包括温度折返点设置脚，温度折返点设置脚通过一个或多个电阻连接至基准地，或者温度折返点设置脚悬空，或者温度折返点设置脚连接至基准地。
14.另一方面，本实用新型实施例提供了一种控制芯片，该控制芯片包括：引脚，包括输出电流设置脚、漏极脚、以及功率因数设置脚；输出电流采样子模块、恒流调节子模块、控制晶体管、高功率因数维持电流控制子模块和逻辑子模块，其中，该输出电流采样子模块的输入端连接至输出电流设置脚，该恒流调节子模块的第一输入端连接至输出电流采样子模块的第一输出端，该控制晶体管的栅极连接至恒流调节子模块的输出端，控制晶体管的漏极连接至漏极脚，控制晶体管的源极连接至输出电流设置脚，该高功率因数维持电流控制子模块的第一输入端连接至输出电流采样子模块的第二输出端，高功率因数维持电流控制子模块的第二输入端连接至功率因数设置脚，该逻辑子模块的第一输出端连接至恒流调节子模块的第二输入端，逻辑子模块的第二输出端连接至高功率因数维持电流控制子模块的第三输入端。
15.根据本实用新型实施例提供的控制芯片，引脚还包括高压供电输入脚，控制芯片还包括低压差线性稳压子模块，其中，该低压差线性稳压子模块的输入端连接至高压供电输入脚，低压差线性稳压子模块用于为控制芯片供电。
16.根据本实用新型实施例提供的控制芯片，引脚还包括温度折返点设置脚，控制芯片还包括温度选择子模块，其中该温度选择子模块的输入端连接至温度折返点设置脚，温度选择子模块的输出端连接至逻辑子模块的第一输入端。
17.根据本实用新型实施例提供的控制芯片，引脚还包括高压维持电流输入脚，该高压维持电流输入脚连接至高功率因数维持电流控制子模块的输出端。
18.根据本实用新型实施例提供的控制芯片，还包括信号检测子模块和模式检测子模块，其中，该信号检测子模块的输入端连接至高压维持电流输入脚，该模式检测子模块的输入端连接至信号检测子模块的输出端，模式检测子模块的输出端连接至逻辑子模块的第二输入端。
19.根据本实用新型实施例提供的控制芯片，还包括闭环环路补偿脚，该闭环环路补偿脚连接至恒流调节子模块的第三输入端。
20.本实用新型实施例提供的led驱动电路和控制芯片，可以实现一种无需电感磁芯的高效率、高pf(例如，pf＞0.9)可控硅调光线性led驱动电路，使得可通过一个或多个电阻来调节pf，同时使得能够实现驱动电路小体积、系统器件少、成本低、满足客户实际应用需求等。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例中
所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1示出了本实用新型一实施例提供的led驱动电路的结构示意图；
23.图2示出了本实用新型另一实施例提供的led驱动电路的结构示意图；
24.图3示出了本实用新型一实施例提供的控制芯片的结构示意图；以及
25.图4示出了本实用新型另一实施例提供的控制芯片的结构示意图。
具体实施方式
26.下面将详细描述本实用新型的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本实用新型的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本实用新型可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本实用新型的示例来提供对本实用新型的更好的理解。
27.需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合附图对实施例进行详细描述。
28.作为一个示例，参考图1，图1示出了本实用新型一实施例提供的led驱动电路的结构示意图。具体地，如图1所示，该led驱动电路可以包括整流电路110和恒流控制电路120。
29.在一些实施例中，整流电路110可以用于对交流电进行转换，以输出直流电，整流电路110可以为桥式整流电路。应该注意的是，在其他实施例中，整流电路还可以为全波整流电路、半波整流电路等，本实用新型对此不做限制。
30.在一些实施例中，恒流控制电路120可以包括控制芯片1201、pf设置电路1202、负载模块1203、输出电容c1和电流设置电路1204，其中，控制芯片1201可以包括输出电流设置脚cs、漏极脚drain、以及pf设置脚hp。
31.输出电流设置脚cs可以用于调整输出电流值，从而使得输出电流平均值满足设计值，或者在设计值的预设阈值范围内。漏极脚drain可以连接至控制芯片1201内部的金属
‑
氧化物半导体场效应晶体管(metal
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oxide
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semiconductor field
‑
effect transistor，mosfet)的漏极。pf设置脚hp可以用于调整pf值的大小。
32.在如图1所示的实施例中，pf设置电路1202可以连接在pf设置脚hp和基准地之间，负载模块1203可以连接在整流电路110的输出和控制芯片1201的漏极脚drain之间，输出电容c1可以并联连接在负载模块1203的两端，电流设置电路1204可以连接在控制芯片1201的输出电流设置脚cs和基准地之间。
33.在一些实施例中，pf设置电路1202可以包括一个或多个电阻，使得可以通过控制芯片u1外部的一个或多个电阻来调节pf值的大小。
34.在一些实施例中，负载模块1203可以包括led灯串。作为一个示例，led灯串上的灯泡可以为并联连接，作为另一示例，led灯串上的灯珠可以为串联连接。并且该灯珠可以为直插式或者贴片式的led灯。
35.在一些实施例中，电流设置电路1204可以包括一个或多个并联连接的电阻，该电流设置电路可以用于对流经负载模块1203的电流进行设置。
36.通过本实用新型实施例提供的上述技术方案，可以实现一种无需电感磁芯器件的高效率、高pf(例如，pf＞0.9)可控硅调光线性led驱动电路，使得可通过一个或多个电阻来调节pf，同时还能够实现以下优势：驱动电路小体积，符合电磁干扰(electromagnetic interference，emi)标准，并在一定程度上实现系统器件少、降低成本，满足用户实际应用需求等。
37.以下通过具体实例对本实用新型另一实施例提供的led驱动电路进行详细介绍，该实例仅是示例性的，而不旨在限制本实用新型，具体如下：
38.作为一个示例，参考图2，图2示出了本实用新型另一实施例提供的led驱动电路的结构示意图。具体地，如图2所示，led驱动电路可以包括电性连接的整流电路210和恒流控制电路220。
39.在该实施例中，整流电路210可以为桥式整流电路，整流电路用于将交流电能转换为直流电能，例如，整流电路210可以包括保险丝电阻f1和多个整流二极管，例如整流二极管d1、d2、d3、以及d4。
40.作为一个示例，整流电路210的输入端与交流电连接，其第一输入端可以连接至保险丝电阻f1的一端，保险丝电阻f1的另一端可以连接至整流二极管d1的正极，整流二极管d1的负极可以连接至整流二极管d3的负极，整流二极管d3的正极可以连接至整流二极管d4的负极和整流电路210的第二输入端，整流二极管d4的正极可以连接至整流二极管d2的正极，整流二极管d2的负极可以连接至整流二极管d1的正极。
41.此外，整流电路210的第一输出端可以连接至整流二极管d1的负极和整流二极管d3的负极，整流电路210的第二输出端可以连接至整流二极管d2的正极和整流二极管d4的正极以及基准地。
42.应该注意的是，在其他实施例中，整流电路210还可以为全波整流电路、半波整流电路等，本实用新型对此不做限制。
43.在该实施例中，恒流控制电路220可以包括控制芯片u1、pf设置电路、负载模块、输出电容c1、限流模块、输出电容放电截止模块、假负载模块、电流设置电路、以及环路补偿模块。
44.作为一个示例，控制芯片u1可以包括输出电流设置脚cs、漏极脚drain、以及pf设置脚hp。输出电流设置脚cs可以用于调整输出电流值，从而使得输出电流平均值满足设计值，或者在设计值的预设阈值范围内。漏极脚drain可以连接至控制芯片u1内部的金属
‑
氧化物半导体场效应晶体管(metal
‑
oxide
‑
semiconductor field
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effect transistor，mosfet)的漏极。pf设置脚hp可以用于调整pf值的大小。
45.作为一个示例，控制芯片u1除了包括如前所述的引脚之外，还可以包括：高压供电输入脚hv、高压维持电流输入脚hvb、三档温度折返点设置脚th、闭环环路补偿脚comp、以及芯片基准地脚gnd等。
46.高压供电输入脚hv可以用于为控制芯片u1进行供电，例如为控制芯片中的一个或多个子模块进行供电，这些子模块例如包括输出电流采样子模块、高pf维持电流控制子模块、恒流调节子模块、模式检测子模块、信号检测子模块、逻辑子模块、和温度选择子模块等，如下面参考图3和图4所详述的。
47.高压维持电流输入脚hvb可以用于调光或非调光模式检测，以及用于提供调光器
进行调光时需要的维持电流。调光器可以是用于改变照明装置中光源的光通量、调节照度水平的一种电气装置，其目的是为了调整灯光的不同的亮度。
48.三挡温度折返点设置脚th可以接基准地，可以悬空，可以通过一个或多个电阻连接至基准地，其中，接基准地是第一档温度折返点，悬空是第二档温度折返点，通过一个或多个电阻连接至基准地是第三档温度折返点。
49.闭环环路补偿脚comp可以用于对闭环环路进行补偿。芯片基准地脚gnd通常可以与芯片的散热焊盘相连接。
50.作为一个示例，pf设置电路可以连接在pf设置脚hp和基准地之间。pf设置电路可以包括一个或多个电阻。例如，在图2所示的实施例中，pf设置电路包括一个电阻r3，电阻r3可以用于调整pf值的大小。如图2所示，电阻r3的第一端可以连接至pf设置脚hp，电阻r3的第二端可以连接至基准地。
51.作为一个示例，负载模块可以连接在整流电路210的输出和漏极脚drain之间。如图2所示，负载模块可以包括led灯串，诸如多个串联连接的led。例如，如图2所示，led灯串的正极可以连接至二极管d5的负极和高压供电输入脚hv，并且led灯串的负极可以连接至漏极脚drain。
52.作为一个示例，输出电容c1可以并联连接在负载模块的两端。例如，如图2所示，输出电容c1的第一端可以连接至led灯串的正极，输出电容c1的第二端可以连接至led灯串的负极。
53.作为一个示例，限流模块可以连接在整流电路210的输出和高压维持电流输入脚hvb之间。限流模块可以包括一个或多个串联连接的电阻。例如，为了便于说明，在图2所示的实施例中，限流模块仅包括一个电阻r1，电阻r1可以用于在调光时控制调光器维持电流限流作用。如图2所示，电阻r1的第一端可以连接至整流电路210的第一输出端，电阻r1的第二端可以连接至高压维持电流输入脚hvb。
54.作为一个示例，输出电容放电截止模块可以连接在整流电路210的输出和负载模块之间。输出电容放电截止模块可以包括一个或多个串联连接的二极管。例如，为了便于说明，在图2所示的实施例中，输出电容放电截止模块仅包括一个二极管d5，二极管d5可以用于防止输出电容c1通过高压维持电流输入脚hvb放电。如图2所示，二极管d5的正极可以连接至整流电路210的第一输出端和电阻r1的第一端，二极管d5的负极可以连接至高压供电输入脚hv和led灯串的正极。
55.作为一个示例，假负载模块可以连接在负载模块的两端。假负载模块可以包括一个或多个串联连接的电阻。例如，为了便于说明，在图2所示的实施例中，假负载模块仅包括一个电阻r2。如图2所示，电阻r2的第一端可以连接至led灯串的正极，电阻r2的第二端可以连接至led灯串的负极。
56.作为一个示例，电流设置电路可以连接在输出电流设置脚cs和基准地之间。电流设置电路可以包括一个或多个并联连接的电阻。例如，为了便于说明，在图2所示的实施例中，电流设置电路仅包括一个电阻r4，电阻r4可以用于调整输出电流(图2中所示的led灯串的电流)的大小。如图2所示，电阻r4的第一端可以连接至输出电流设置脚cs，电阻r4的第二端可以连接至基准地。
57.作为一个示例，环路补偿模块可以连接在闭环环路补偿脚comp和基准地之间。环
路补偿模块可以包括一个或多个串联连接的电容。例如，为了便于说明，在图2所示的实施例中，环路补偿模块仅包括一个电容c2，电容c2可以用于环路补偿。如图2所示，电容c2的第一端可以连接至闭环环路补偿脚comp，电容c2的第二端可以连接至基准地。
58.参见图3，图3示出了本实用新型一实施例提供的控制芯片u1的结构示意图。
59.作为一个示例，控制芯片u1可以包括引脚，包括输出电流设置脚cs、漏极脚drain、以及pf设置脚hp。控制芯片u1还可以包括输出电流采样子模块、恒流调节子模块、控制晶体管、高pf维持电流控制子模块、以及逻辑子模块。
60.输出电流采样子模块的输入端可以连接至输出电流设置脚cs，恒流调节子模块的第一输入端可以连接至输出电流采样子模块的第一输出端，控制晶体管的栅极可以连接至恒流调节子模块的输出端，控制晶体管的漏极可以连接至漏极脚drain，控制晶体管的源极可以连接至输出电流设置脚cs，高pf维持电流控制子模块的第一输入端可以连接至输出电流采样子模块的第二输出端，高pf维持电流控制子模块的第二输入端可以连接至pf设置脚hp，逻辑子模块的第一输出端可以连接至恒流调节子模块的第二输入端，逻辑子模块的第二输出端可以连接至高pf维持电流控制子模块的第三输入端。
61.输出电流设置脚cs可以通过输出电流采样子模块对输出电流设置脚cs上的平均电压进行采样，将采样得到的信号经过一系列处理后传输至恒流调节子模块，使得恒流调节子模块产生控制信号，利用该控制信号控制功率管(即，控制晶体管)的栅极电压值，从而可以调整输出电流值，使得输出电流平均值满足设计值。
62.pf设置脚hp可以通过高pf维持电流控制子模块来调整非调光时所需的补偿电流的大小，从而来控制pf值的大小。
63.以下通过具体实例对本实用新型另一实施例提供的控制芯片u1的具体结构进行详细介绍，例如，参见图4，图4示出了本实用新型另一实施例提供的控制芯片u1的结构示意图。
64.在一些实施例中，除了如前述实施例中所述的控制芯片u1所包括的各个部分之外，控制芯片u1还可以包括高压供电输入脚hv和低压差线性稳压子模块(low dropout regulator，ldo)，其中，低压差线性稳压子模块的输入端连接至高压供电输入脚hv，低压差线性稳压子模块用于为控制芯片u1供电。
65.参考图2和图4，整流电路可以将交流电转换为直流电，整流后得到的高压可以输入到高压供电输入脚hv，然后通过低压差线性稳压子模块进行稳压后为控制芯片u1内部的一个或多个子模块进行供电。
66.在一些实施例中，除了如前述实施例中所述的控制芯片u1所包括的各个部分之外，控制芯片u1还可以包括温度折返点设置脚th和温度选择子模块，温度选择子模块的输入端连接至温度折返点设置脚th，温度选择子模块的输出端连接至逻辑子模块的第一输入端。
67.从温度折返点设置脚th流出电流，该电流在与温度折返点设置脚th连接的电阻(图2中未示出)上产生不同的电压值，温度选择子模块基于该电压值，生成三挡温度折返点信号然后传输至逻辑子模块，以实现控制芯片u1所设定的三挡温度折返点温度。
68.在一些实施例中，除了如前述实施例中所述的控制芯片u1所包括的各个部分之外，控制芯片u1还可以包括高压维持电流输入脚hvb，高压维持电流输入脚hvb连接至高pf
维持电流控制子模块的输出端。此外，在一些实施例中，控制芯片u1还可以包括信号检测子模块以及模式检测子模块，其中，信号检测子模块的输入端连接至高压维持电流输入脚hvb，模式检测子模块的输入端连接至信号检测子模块的输出端，模式检测子模块的输出端连接至逻辑子模块的第二输入端。
69.参考图2和图4，整流后得到的高压首先通过一个或多个串联连接的电阻(例如，电阻r1)，然后通过高压维持电流输入脚hvb进入信号检测子模块。模式检测子模块可以检测来自信号检测子模块的信号，并基于检测到的信号来判断控制芯片u1进入以下哪种模式：非调光模式、前沿调光模式、或后沿调光模式。进而可以通过高pf维持电流控制子模块产生前沿调光器、后沿调光器需要的不同的维持电流控制。
70.在一些实施例中，除了如前述实施例中所述的控制芯片u1所包括的各个部分之外，控制芯片u1还可以包括闭环环路补偿脚comp，闭环环路补偿脚可以连接至恒流调节子模块的第三输入端。
71.参考图2和图4，闭环环路补偿脚comp可以用于补偿恒流调节子模块环路，以确保线性恒流(line cc)和负载恒流(load cc)处于闭环控制。
72.本说明书的各个部分均采用递进的方式进行描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点介绍的都是与其他实施例不同之处。
73.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。