一种led灯具的温度补偿电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及LED应用技术领域，具体涉及一种LED灯具的温度补偿电路。
【背景技术】
[0002] 大功率LED灯一般以恒流驱动状态工作，当外界环境温度变化时，LED因自身温度 特性，正向导通电压升高或降低，LED驱动电源随之改变输出电压，基本维持输出电流及输 出功率恒定。上述技术的缺点是：实际应用时，环境温度带来的整灯温升，此恒流工作模式 只能被动的接受，无法作出相应的降温改善措施，这样，LED芯片温度受其影响，极大的缩短 了其寿命同时降低了发光效率，从而限制了 LED照明行业的发展。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种LED灯具的温度补偿电 路。
[0004] 本发明的目的是通过如下技术方案来完成的。这种LED灯具的温度补偿电路，包 括电流产生电路，偏置、使能电路以及比较器电路，其中偏置、使能电路由偏置电流产生偏 置信号以及使能信号，当芯片处于关断状态时，能关断整个环境温度补偿电路；当外部使能 信号ENl为高电平时，使能管P13导通，呢、附1、附2、？16关断，此时偏置、使能产生电路可 以正常工作；反之，当ENl为低电平时，使能管将关断所有支路，此时EN2、VB2、EN3也为低 电平，EN3B为高电平，将关断后续的电流产生电路和比较器电路；偏置、使能电路正常工作 时，外部偏置信号VB由P12引入，产生偏置电流，通过电流镜结构N6、N7, P14、P15、P17、 P18, N9、N10,为本电路、电流产生电路和两个比较器提供偏置电流；通过设置N9与NlO管 个数比为3 :1，R8与R9的阻值比为1 :3时，电路启动后流过NlO的电流为N9电流的三分 之一，且两管均处于饱和区，流过P17的电流是NlO的三倍，P17向反向器栅电容充电，相当 于拉高了 NlO的漏极电位，电路进入稳定状态后，经过两个反相器3、4后，输出EN3为高电 平，EN3B为低电平，后续电路能够正常工作。
[0005] 作为优选，P18管镜像偏置电流，作为启动管和偏置管：提供电流产生电路启动时 需要的电流，并且在进入稳定状态后仍能为电路提供恒定的偏置电流。
[0006] 作为优选，在比较器电路中，当TA随温度变化下降时，比较器能使CLAMP迅速跟随 TA以相同的斜率变化；当偏置、使能电路产生的使能信号ENl、EN3为高电平时，使能管P19、 N18截止，N14导通，比较器能够正常工作。反之，比较器电路的所有支路均断开，不消耗电 流；N15将偏置电压VBl引入，产生偏置电流，？20、？21、？22、？23为电流镜结构，用于尾电流 或者电流源负载；P24、P25、N16、N17、R10、Rll构成放大器的主干电路，P24、P25作为差分 输入对管，将输入信号放大，通过OUT端输出；电阻RKKRll作为负载，提高放大器增益和输 出电阻。
[0007] 作为优选，P24、P25的衬底需要接到各自的源极，用于防止衬偏效应，N16、N17的 衬底同样接各自的源极，提高了输出电压的线性度。
[0008] 本发明的有益效果为：保证芯片在全工作温度范围内输出最大的电流值，因此可 以用较少的白光LED来实现同样的亮度，降低了应用成本，而且高温时LED不会因为驱动电 流过大而损坏（过热保护），提高了可靠性。并且此温度保证在LED的安全工作温度区域 内，达到延长LED灯寿命及降低光衰的目的。
【附图说明】
[0009] 图1为本发明的电流产生电路原理图；
[0010] 图2为本发明的偏置、使能电路原理图；
[0011] 图3为本发明的比较器电路原理图。
【具体实施方式】
[0012] 下面通过【具体实施方式】对本发明作进一步阐述，实施例将帮助更好地理解本发 明，但本发明并不仅仅局限于下述实施例。
[0013] 本发明所述的这种LED灯具的温度补偿电路，包括电流产生电路，偏置、使能电路 以及比较器电路，其中具体电路可以通过电流产生电路，偏置、使能电路以及比较器电路这 三个部分来实现：
[0014] (1)电流产生电路：此部分主要用于产生如图1所示的PTAT，CTAT电流，也是整个 温度补偿模块的核心。
[0015] (2)偏置、使能电路
[0016] 整个模块需要外部提供的稳定的偏置电流（由芯片的偏置模块产生），产生本模 块所需要的偏置信号以及使能信号，当芯片处于关断状态时，能关断整个环境温度补偿电 路，节约功耗。设计的偏置、使能电路原理图如图2所示。
[0017] 原理图中的输入、输出信号线说明：
[0018] VB :外部提供的偏置信号；
[0019] ENl :外部使能信号，控制整个限流电路；
[0020] VBl :本电路产生的偏置信号，给比较器C0MP1、2提供偏置电流；
[0021] VB2 :本电路产生的偏置信号，给电流产生电路提供偏置电流；
[0022] EN2 :本电路产生的使能信号，控制电流产生电路；
[0023] EN3 :本电路产生的使能信号，控制电流产生电路和比较器COMPl ;
[0024] EN3B :EN3的反信号，控制电流产生电路。
[0025] 当外部使能信号ENl为高电平时，使能管P13导通，呢、附1、附2、？16关断，此时偏 置、使能产生电路可以正常工作。反之，当ENl为低电平时（对应芯片关断情况），使能管将 关断所有支路，此时EN2、VB2、EN3也为低电平，EN3B为高电平，将关断后续的电流产生电路 和比较器电路。
[0026] 偏置、使能产生电路正常工作时，外部偏置信号VB由P12引入，产生偏置电流。通 过电流镜结构呢、阶，？14、？15、？17、？18，_、附0，为本电路、电流产生电路和两个比较器提 供偏置电流。通过设置N9与NlO管个数比为3 :1，R8与R9的阻值比为1 :3时，电路启动 后流过NlO的电流为N9电流的三分之一，且两管均处于饱和区，流过P17的电流是NlO的 三倍，因此P17会向反向器栅电容充电，相当于拉高了 NlO的漏极电位，电路进入稳定状态 后，经过两个反相器3、4后，输出EN3为高电平，EN3B为低电平，后续电路能够正常工作。
[0027] P18管镜像偏置电流，作为启动管和偏置管：提供电流产生电路启动时需要的电 流，并且在进入稳定状态后仍能为电路提供恒定的偏置电流。
[0028] (3)比较器电路
[0029] 对于比较器C0MP1、2的主要要求是拥有较快的转换速率和良好的线性度。当TA 随温度变化下降时，比较器能使CLAMP迅速跟随TA以相同的斜率变化。采用典型的折叠共 源共栅结构放大器就能够达到需求，设计的具体电路如图3所示。
[0030] 原理图中的输入、输出信号线说明：
[0031] VBl :偏置、使能电路产生的偏置信号；
[0032]ENl、EN3 :偏置、使能电路产生的使能信号；
[0033] INN :比较器的负向输入端；
[0034] INP :比较器的正向输入端；
[0035] OUT:比较器的输出端。
[0036] 当偏置、使能电路产生的使能信号EN1、EN3为高电平时，使能管P19、N18截止，N14 导通，比较器能够正常工作。反之，比较器电路的所有支路均断开，不消耗电流。
[0037] N15将偏置电压VBl引入，产生偏置电流。P20、P21、P22、P23为电流镜结构，作用 是尾电流或者电流源负载。
[0038] P24、P25、N16、N17、R10、Rll构成放大器的主干电路。P24、P25作为差分输入对 管，将输入信号放大，通过OUT端输出。电阻R10、Rll作为负载，提高放大器增益和输出电 阻。需要说明的是P24、P25的衬底需要接到各自的源极，目的是为了防止衬偏效应，N16、 N17的衬底同样接各自的源极，提高了输出电压的线性度。
[0039] 可以将Nl管看作是该放大器结构的第二个放大级，电容C2作密勒补偿。电容的 另一个作用是当CTRL脚输入PWM数字信号时，能够使比较器C0MP2正常工作。
[0040] 以15W功率的LED灯为例：
[0041] 性能表：
[0042]
[0043] 实验数据
[0044]
[0045] 除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形 成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
【主权项】
1. 一种LED灯具的温度补偿电路，其特征在于：包括电流产生电路，偏置、使能电路以 及比较器电路，其中偏置、使能电路由偏置电流产生偏置信号以及使能信号，当芯片处于关 断状态时，能关断整个环境温度补偿电路；当外部使能信号ENl为高电平时，使能管P13导 通，N8、Nil、N12、P16关断，此时偏置、使能产生电路可以正常工作；反之，当ENl为低电平 时，使能管将关断所有支路，此时EN2、VB2、EN3也为低电平，EN3B为高电平，将关断后续的 电流产生电路和比较器电路；偏置、使能电路正常工作时，外部偏置信号VB由P12引入，产 生偏置电流，通过电流镜结构N6、N7, P14、P15、P17、P18, N9、N10,为本电路、电流产生电路 和两个比较器提供偏置电流；通过设置N9与NlO管个数比为3 :1，R8与R9的阻值比为1 : 3时，电路启动后流过NlO的电流为N9电流的三分之一，且两管均处于饱和区，流过P17的 电流是NlO的三倍，P17向反向器栅电容充电，相当于拉高了 NlO的漏极电位，电路进入稳 定状态后，经过两个反相器3、4后，输出EN3为高电平，EN3B为低电平，后续电路能够正常 工作。2. 根据权利要求1所述的LED灯具的温度补偿电路，其特征在于：P18管镜像偏置电 流，作为启动管和偏置管：提供电流产生电路启动时需要的电流，并且在进入稳定状态后仍 能为电路提供恒定的偏置电流。3. 根据权利要求1所述的LED灯具的温度补偿电路，其特征在于：在比较器电路中，当 TA随温度变化下降时，比较器能使CLAMP迅速跟随TA以相同的斜率变化；当偏置、使能电 路产生的使能信号EN1、EN3为高电平时，使能管P19、N18截止，N14导通，比较器能够正常 工作。反之，比较器电路的所有支路均断开，不消耗电流；N15将偏置电压VBl引入，产生偏 置电流，？20、？21、？22、？23为电流镜结构，用于尾电流或者电流源负载；？24、？25川16、附7、 RKKRll构成放大器的主干电路，P24、P25作为差分输入对管，将输入信号放大，通过OUT端 输出；电阻RIO、Rll作为负载，提高放大器增益和输出电阻。4. 根据权利要求3所述的LED灯具的温度补偿电路，其特征在于：P24、P25的衬底需要 接到各自的源极，用于防止衬偏效应，N16、N17的衬底同样接各自的源极，提高了输出电压 的线性度。
【专利摘要】本发明涉及一种LED灯具的温度补偿电路，包括电流产生电路，偏置、使能电路以及比较器电路，其中偏置、使能电路由偏置电流产生偏置信号以及使能信号，当芯片处于关断状态时，能关断整个环境温度补偿电路；当外部使能信号EN1为高电平时，使能管P13导通，N8、N11、N12、P16关断，此时偏置、使能产生电路可以正常工作。本发明的有益效果为：保证芯片在全工作温度范围内输出最大的电流值，因此可以用较少的白光LED来实现同样的亮度，降低了应用成本，而且高温时LED不会因为驱动电流过大而损坏(过热保护)，提高了可靠性。并且此温度保证在LED的安全工作温度区域内，达到延长LED灯寿命及降低光衰的目的。
【IPC分类】H05B37/02
【公开号】CN104994632
【申请号】CN201510346679
【发明人】郭群, 范世权
【申请人】杭州丰岭电子科技有限公司
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年6月19日