专利名称：一种高功率led驱动电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体集成电路，特别是涉及一种高功率LED驱动电路。
背景技术：
随着高功率LED在灯光装饰、一般照明与汽车LED辅助照明中的普遍应用，功率型LED驱动电路显得越来越重要。另外，LED作为一种电流型的半导体发光器件，其发光强度有流过LED的电流确定，因此驱动LED需要一种恒流的电源。现有的高功率LED驱动电路实现简单，但是由于其采用的脉冲宽度调制(PWM)需要对从功率电路得到的取样反馈信号进行精细的网络补偿设计。这个补偿回路的参数受集成电路IC内部参数和功率电炉的参数以及印刷电路板的布局和分布参数的影响，随着工作频率的提高，这种设计变得越来越困难。不但使得IC本身的成本和周边元器件的成本提高，还使得大规模生产的稳定性下降。此外现有高功率LED驱动电路的电源适应能力差，电路本身容易发烫，易导致LED损坏，且系统的整体效率很低。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种成本低、结构简单、稳定性高的高功率LED驱动电路。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现一种高功率LED驱动电路，其特征在于，包括采样电阻、旁路滤波电容、振荡频率调整电容、驱动IC、快恢复二极管、储能电感，所述的采样电阻、旁路滤波电容、振荡频率调整电容均与驱动IC的输入端连接，所述的快恢复二极管、储能电感均与驱动IC的输出端连接。
所述的采样电阻的一端与驱动IC的外接电源连接，其另一端与驱动IC的峰值电流采样端连接，所述的旁路滤波电容的一端与外接电源连接，其另一端与驱动IC的接地端连接，所述的振荡频率调整电容的一端与驱动IC的振荡频率调整端连接，其另一端与驱动IC的接地端连接，所述的快恢复二极管的一端与驱动IC的驱动信号输出端连接，其另一端与驱动IC的接地端连接，所述的储能电感与驱动IC的驱动信号输出端连接，其另一端与LED灯串联后与驱动IC的接地端连接。
所述的驱动IC包括参考电压源单元、软启动和RC滤波单元、电压控制振荡器、采样偏置电压单元、电流比较器、脉冲宽度调制控制器、驱动单元、大功率晶体管开关。
所述的参考电压源单元、软启动和RC滤波单元串联后与脉冲宽度调制控制器的输入端一连接，所述的振荡频率调整电容经驱动IC的振荡频率调整端与电压控制振荡器的输入端连接，该电压控制振荡器的输出端与脉冲宽度调制控制器的输入端二连接，所述的采样偏置电压单元的一端与驱动IC的电源VCC输入端，其另一端与电流比较器的输入端一连接，所述的采样电阻的通过驱动IC的峰值电流采样端与电流比较器的输入端二连接，所述的电流比较器的输出端与脉冲宽度调制控制器的输入端三连接，所述的脉冲宽度调制控制器的输出端与驱动单元连接，该驱动单元与大功率晶体管开关的输入端连接，其输出端通过驱动IC的驱动信号输出端分别与快恢复二极管、储能电感连接。
所述的大功率晶体管开关采用达林顿晶体管开关或MOS型场效应晶体管开关。
与现有技术相比，本发明具有效率高、功耗发热小、使用寿命长，其脉冲的频率与占空比都可以调节，整个驱动电路是个开环控制结构，避免了现有LED闭环驱动控制系统中由于外围元件设置不合理时导致系统不稳定的问题，使用户感觉方便易用。
图1为本发明的结构示意图。
其中1-参考电压源单元，2-软启动和RC滤波单元，3-电压控制振荡器，4-采样偏置电压单元，5-电流比较器，6-脉冲宽度调制控制器，7-驱动单元，8-大功率晶体管开关，9-电源VCC输入端，10-峰值电流采样端，11-振荡频率调整端，12-驱动信号输出端，13-接地端，14-采样电阻，15-旁路滤波电容，16-振荡频率调整电容，17-快恢复二极管，18-储能电感，19-LED灯。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种高功率LED驱动电路，包括采样电阻、旁路滤波电容、振荡频率调整电容、驱动IC、快恢复二极管、储能电感，所述的采样电阻、旁路滤波电容、振荡频率调整电容均与驱动IC的输入端连接，所述的快恢复二极管、储能电感均与驱动IC的输出端连接。
所述的采样电阻的一端与驱动IC的外接电源连接，其另一端与驱动IC的峰值电流采样端连接，所述的旁路滤波电容的一端与外接电源连接，其另一端与驱动IC的接地端连接，所述的振荡频率调整电容的一端与驱动IC的振荡频率调整端连接，其另一端与驱动IC的接地端连接，所述的快恢复二极管的一端与驱动IC的驱动信号输出端连接，其另一端与驱动IC的接地端连接，所述的储能电感与驱动IC的驱动信号输出端连接，其另一端与LED灯串联后与驱动IC的接地端连接；所述的驱动IC包括参考电压源单元、软启动和RC滤波单元、电压控制振荡器、采样偏置电压单元、电流比较器、脉冲宽度调制控制器、驱动单元、大功率晶体管开关；所述的参考电压源单元、软启动和RC滤波单元串联后与脉冲宽度调制控制器的输入端一连接，所述的振荡频率调整电容经驱动IC的振荡频率调整端与电压控制振荡器的输入端连接，该电压控制振荡器的输出端与脉冲宽度调制控制器的输入端二连接，所述的采样偏置电压单元的一端与驱动IC的电源VCC输入端，其另一端与电流比较器的输入端一连接，所述的采样电阻的通过驱动IC的峰值电流采样端与电流比较器的输入端二连接，所述的电流比较器的输出端与脉冲宽度调制控制器的输入端三连接，所述的脉冲宽度调制控制器的输出端与驱动单元连接，该驱动单元与大功率晶体管开关的输入端连接，其输出端通过驱动IC的驱动信号输出端分别与快恢复二极管、储能电感连接；所述的大功率晶体管开关采用达林顿晶体管开关或MOS型场效应晶体管开关。
本实施例提供一种降压型高功率LED驱动电路，包括驱动IC、储能电感、快恢复二极管、旁路滤波电容和振荡频率调整电容；电感加在驱动IC的开关输出引脚和LED之间，旁路滤波电容接在驱动IC的输入电压引脚与地之间。整个高功率LED驱动电路是个开环控制系统，避免了现有LED闭环驱动控制系统中由于外围元件设置不合理时导致系统不稳定的问题，使用户感觉方便易用。核心驱动IC内建脉冲宽度调制(PWM)与大功率晶体管开关，只需五颗外部零件。该驱动电路输入工作电压在4V到40V间，最高驱动电流达1.5安培，可以驱动24W的高功率LED。工作频率可由外部电容控制可达到200KHz，只要调整外部电阻值即可达到变更输出电流的目的。
本实施例采用Buck(降压型)拓扑。图1中的黑色方框内是驱动IC。外围的电源输入旁路滤波电容CIN(15)保持输入电压并滤除开关噪声；快恢复二极管有较高的反向恢复电流流过，起到续流作用；工作频率可由外部电容CT(16)控制可达到200KHz。流过LED的峰值电流IPK由下式给出IPK=VSENSERSENSE,]]>在实际电路中，为应用方便，内建采样偏置电压设为300mV，流过LED的平均电流由电感L的峰-峰值电流决定，假设欲设定流过LED的平均电流为550mA，ripple current为100mA，那么采样电阻Rsense(14)根据公式可得出RSENSE=300mV550mA+0.5×100mA=0.5Ω.]]>电感L在大功率晶体管开关导通时储存能量，然后在大功率晶体管开关关闭时通过快恢复二极管把能量放电到LED上去。较大的电感L值可以保证系统工作在连续导通模式，电感值的选取可采用如下共识近似计算L=VCC-VRSENSE-VSAT-VLEDIPKtON]]>，式中VLED是LED灯串的总的正向电压VRSENSE是内建采样偏置电压，一般设定为300mV，VSAT是大功率开关晶体管的饱和压降，由于采用达林顿结构，这种复合的晶体管的饱和压降大约为1.0V。
本实施例的驱动IC包括顺次串联的电压参考单元1、软启动和RC滤波2、振荡器3、内建采样偏置电压4、电流比较器5、PWM控制器6、驱动控制7和达林顿晶体管开关8组成。参考电压的输出经软启动和RC滤波后输出平缓的电压纹波，该平缓的电压纹波可以降低电源上电或电源抖动过程中电感L上的电流的浪涌电流，从而降低噪声，并保护在电源电压大幅度抖动时对驱动IC的冲击。通过外置的电容CT(16)，可以得到一限幅的振荡信号，振荡信号的高电平幅值由参考电压决定。振荡信号经PWM控制器调制成PWM控制信号来控制驱动器。如上所述，LED上的平均电流由外接Rsense电阻设置，放大器5把电流限制比较信号也送到PWM控制器，并通过控制器来使达林顿开关晶体管进行导通和截至的开关操作，进而在驱动信号输出端12上产生开关输出信号，该信号对接于输出端电感L进行充放电操作，并最终用以驱动LED灯，很容易理解，在LED上的驱动电流也是一个脉冲电流，所以驱动IC以一个平均电流的方式来驱动LED。
本实施例的达林顿开关晶体管可以改为MOS刑场效应晶体管或外置以及增加驱动IC停机关短引脚等等。
权利要求
1.一种高功率LED驱动电路，其特征在于，包括采样电阻、旁路滤波电容、振荡频率调整电容、驱动IC、快恢复二极管、储能电感，所述的采样电阻、旁路滤波电容、振荡频率调整电容均与驱动IC的输入端连接，所述的快恢复二极管、储能电感均与驱动IC的输出端连接。
2.根据权利要求1所述的一种高功率LED驱动电路，其特征在于，所述的采样电阻的一端与驱动IC的外接电源连接，其另一端与驱动IC的峰值电流采样端连接，所述的旁路滤波电容的一端与外接电源连接，其另一端与驱动IC的接地端连接，所述的振荡频率调整电容的一端与驱动IC的振荡频率调整端连接，其另一端与驱动IC的接地端连接，所述的快恢复二极管的一端与驱动IC的驱动信号输出端连接，其另一端与驱动IC的接地端连接，所述的储能电感与驱动IC的驱动信号输出端连接，其另一端与LED灯串联后与驱动IC的接地端连接。
3.根据权利要求1所述的一种高功率LED驱动电路，其特征在于，所述的驱动IC包括参考电压源单元、软启动和RC滤波单元、电压控制振荡器、采样偏置电压单元、电流比较器、脉冲宽度调制控制器、驱动单元、大功率晶体管开关。
4.根据权利要求3所述的一种高功率LED驱动电路，其特征在于，所述的参考电压源单元、软启动和RC滤波单元串联后与脉冲宽度调制控制器的输入端一连接，所述的振荡频率调整电容经驱动IC的振荡频率调整端与电压控制振荡器的输入端连接，该电压控制振荡器的输出端与脉冲宽度调制控制器的输入端二连接，所述的采样偏置电压单元的一端与驱动IC的电源VCC输入端，其另一端与电流比较器的输入端一连接，所述的采样电阻的通过驱动IC的峰值电流采样端与电流比较器的输入端二连接，所述的电流比较器的输出端与脉冲宽度调制控制器的输入端三连接，所述的脉冲宽度调制控制器的输出端与驱动单元连接，该驱动单元与大功率晶体管开关的输入端连接，其输出端通过驱动IC的驱动信号输出端分别与快恢复二极管、储能电感连接。
5.根据权利要求3或4所述的一种高功率LED驱动电路，其特征在于，所述的大功率晶体管开关采用达林顿晶体管开关或MOS型场效应晶体管开关。
全文摘要
本发明涉及一种高功率LED驱动电路，一种高功率LED驱动电路，包括采样电阻、旁路滤波电容、振荡频率调整电容、驱动IC、快恢复二极管、储能电感，所述的采样电阻、旁路滤波电容、振荡频率调整电容均与驱动IC的输入端连接，所述的快恢复二极管、储能电感均与驱动IC的输出端连接。与现有技术相比，本发明具有效率高、功耗发热小、使用寿命长等特点。
文档编号H05B37/02GK101080126SQ20071004181
公开日2007年11月28日 申请日期2007年6月8日 优先权日2007年6月8日
发明者戚成洲 申请人:灿瑞半导体(上海)有限公司