专利名称：高pf值无电解电容的led驱动ic电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种IC电路，特别涉及一种具有高PF值且无需配置电解电容的LED驱动IC电路。
背景技术：
在LED驱动中通过使用专门的PFC电路来提高PF值，PFC电路分为主动式和被动式。主动式PFC是指由专门的PFC控制IC和电感、电容等电子元器件组成，通过调整输入电流波形，使拟合后的电流曲线与输入电压波形近似，并且补偿二者之间的相位差，以达到高的PF值。主动式PF值通常可达O. 98以上，但是成本也相对较高。被动式PFC是指依靠被动原件实现的，典型的是电感补偿和填谷式补偿。电感补偿式是通过一个电感来减小交流输入的基波电流和电压之间的相位差来提高PF值，通常达到O. 7 O. 8。填谷式利用二极管和电容组成的填谷电路来大幅度增加整流管的导通角，通过填平谷点，使输入电流从尖峰脉冲变为接近于正弦波形，PF值可达O. 9左右。被动式PFC不利于减小驱动电源的体积，因此在LED驱动电源中多采用主动式PFC控制IC和LED驱动电路相结合方式，或者将PFC功能块集成到LED驱动电路中，来实现高的PF值。另外，现有的LED驱动电源中多采用电解电容，电解电容的寿命直接影响着驱动电源的寿命。通常电解电容寿命在5000小时以下，长寿命的也在10000小时左右，但价格昂贵，增加的LED驱动电源的成本。而如果在LED驱动电路中如果集成PFC功能块，会使得电路复杂，版图面积增加，需要引脚多，外围需要元器件也多，总体成本较高。
发明内容
为了克服现有LED驱动IC电路必须配置电解电容的不足，本发明提供一种可随输入交流电压变化改变驱动电流的高PF值无电解电容的LED驱动IC电路，该IC电路无需配置电解电容且成本较为经济。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种高PF值无电解电容的LED驱动IC电路，包括五组逻辑电路、六组LED驱动基本单元和可将高压市电输入电压转换成低压直流电压的电压调整电路。作为本发明的改进，所述将高压市电输入电压转换成低压直流电压的电压调整电路包括大阻值的限流电阻、稳压二极管、三极管、高压LDMOS ;所述LED驱动基本单元包括高压LDMOS、设置LED电流的电阻。采用上述技术方案，使得本发明具有如下优点所需外围元器件极少，最简单的只需要一个电阻、一个贴片电容和一个整流桥，即可直接接入市电工作。驱动类型属于线性驱动方式，非开关模式，不需要电解电容稳定输出，可大幅度提高LED的寿命。本发明的基本原理是交流输入电压经过整流桥整流后的电压直接加在六组串联的LED灯珠的阳极，每组灯珠中的最后一个灯珠的阴极接入一组LED驱动基本单元。在整流后电压的一个周期内，首先是打开所有组的LDM0S，当输入电压升高到使第一组LED导通时，第一组LED驱动基本单元决定了 LED的电流值，随着输入电压升高，当高到使得第一组和第二组的LED都导通时，第一组的电压监测电路输出高信号给逻辑电路，逻辑电路输出低信号给第一组LED驱动基本单元中的LDMOS的栅极，使其关闭，此时的LED电流由第二组LED驱动基本单元决定。当输入电压继续升高到使得前三组LED都导通时，第三组逻辑电路关闭第二组的LDM0S，第二组的逻辑电路会继续关闭第一组的LDM0S，此时的LED电流由第三组LED驱动基本单元决定。依此类推，当电压升高到使得所有串联的LED都导通时，最后一组的逻辑电路关闭前面的LDMOS，LED电流由最后一组LED驱动基本单元决定。每组LED驱动基本单元设定的驱动电流是不同的，后一组比前一组略高些，经过一定的设计计算和仿真，使得输入电流拟合后的波形与交流输入电压正弦波形相似，这样即可得到很好的PF值。
下面结合附图对本发明作进一步详细说明图I为本发明的电压调整电路图；图2是本发明中LED驱动基本单元电路图；图3是本发明中逻辑电路中电压监测电路图；图4是本发明中逻辑电路中逻辑控制电路图。
具体实施例方式如图I 4所示，整体电路是由一个电压调整电路和六组驱动电路组成，其中前四组驱动电路的结构相同。第五组驱动电路中的逻辑控制电路只是由四个反相器串联组成，其余的电路结构与其它四组是相同的。第六组驱动电路只有一组LED驱动基本单元，其LDMOS栅极接Vdd。在前五组驱动电路中，每组驱动电路由一个电压监测电路、一个逻辑控制电路、一组LED驱动基本单元组成。电压调整电路功能是用于将整流桥后的脉动DC电压转换成稳定的直流电压，给内部电路使用，输出标记为Vdd。电路结构如图I所示，由限流电阻R0、5个npn三极管、一个稳压二级管、一个LDMOS组成。Vin是市电AC经整流桥后的脉动的直流电压，电阻RO —端接Vin，另一端接LDMOS的栅极，电阻RO阻值10兆欧，起到限流作用。所有的npn三极管集电极连接到LDMOS的栅极,第一个npn的基极接到LDMOS的栅极,发射极接第二个npn的基极，第二个npn的发射极接第三个npn的基极,第三个npn的发射极接第四个npn的基极，第四个npn的发射极接第五个npn的基极第五个npn的发射极接稳压二极管的阴极，稳压二极管的阳极接gnd。LDMOS的漏极接Vin，源极作为输出，给内部电路供电，标记为Vdd。为了使内部电源更稳定，可以给LDMOS的栅极外接120nF左右的电容。电路中的5个npn三极管是be结串联在一起，因此LDMOS的栅极电压Vg = 5*Vbe+Vz，Vbe是npn三极管的be结电压，Vz是稳压二极管的反向击穿电压值。其中LED驱动基本单元，功能是给LED提供驱动电流，为了使电路有较高的PF值，每个单元提供的电流不相同，由第一组到最后一组驱动电流逐渐增大，以使电流曲线与输入电压曲线近似。各组驱动电路中的LED驱动基本单元电路结构是一样的，只是限流电阻阻值和LDMOS尺寸有所不同，其电路结构如图2所示，由LDM0S、电阻Rs组成。LDMOS的漏极接LED灯珠的阴极，栅极接逻辑控制输出，源极接电阻Rs —端，Rs电阻的另一端接gnd，源极输出Lout接电压监测电路的输入。当逻辑电路控制输出Lg为高时，并且输入电压值足够高使得串联在LDMOS漏端上的LED导通时，就会有电流通过LED、LDMOS和电阻Rs流向gnd,电流值由电阻Rs设定Iled = Vs/Rs, Rs阻值由第一组到最后一组逐渐减小，以使驱动电流逐渐增大，以使电流拟合曲线接近输入电压的正弦波形；Vs是LDMOS的源极电压，Vs = Vdd-Vgs, Vdd是电压调整电路输出的电压值，是一个恒定值，Vgs是LDMOS的栅源电压，当LDMOS处于饱和区时，其电流不随Vds变化而变化，基本保持恒定，根据MOS管的电流
公式/ =―匕)2 Vgs = Vg-Vs,I = Vs/Rs，Vg是LDMOS栅极电压，等于电压调整器输
出电压，由此可以确定LED的电流Iled;当LDMOS处于线性区时，LED电流由(Vin-Vled)/ (Ron+Rs)确定，Vled是接入电路已导通的LED的总压降，Ron是LDMOS的线性区电阻。其中，电压监测电路，功能是监测输入电压的幅值情况，按照从第一组到最后一组的顺序，逐次将LED驱动基本单元打开和关闭，使LED电流为期望值。电路包括电压监测电路和逻辑控制电路两部分，电压监测电路功能是监测本组LED是否导通，逻辑控制电路是根据电压监测电路的结果，关闭或继续打开前一组LED基本驱动单元。各组电压监测电路结构一样，如图3所示，三个HVNMOS栅极连在一起接Vdd，源漏相接串联，最上面的HVNMOS的漏极Lout接LDMOS的源极，当LDMOS导通并且有LED电流流过时，会有很小的电流经过Lout流过三个串联的N0MS,流入三极管npn的基极,使得npn导通,npn的集电极电压变低，施密特触发器翻转，Sout变高，接后面的逻辑控制电路。需要指出的是，上述实施例虽对本发明作了比较详细的文字描述，但这些文字描述只是对本发明设计思路的简单描述，而不是对本发明思路的限制。任何不超过本发明设计思路的组合、增加或修改，均落入本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种高PF值无电解电容的LED驱动IC电路，其特征在于包括五组逻辑电路、六组LED区动基本单元和可将高压市电输入电压转换成低压直流电压的电压调整电路。
2.根据权利要求I所述的高PF值无电解电容的LED驱动IC电路，其特征在于所述将高压市电输入电压转换成低压直流电压的电压调整电路包括大阻值的限流电阻、稳压二极管、三极管、高压LDMOS。
3.根据权利要求I所述的高PF值无电解电容的LED驱动IC电路，其特征在于所述LED驱动基本单元包括高压LDM0S、设置LED电流的电阻。
全文摘要
本发明针对现有LED驱动IC电路必须配置电解电容的不足，提供一种可随输入交流电压变化改变驱动电流的高PF值无电解电容的LED驱动IC电路，包括五组逻辑电路、六组LED驱动基本单元和可将高压市电输入电压转换成低压直流电压的电压调整电路。本发明属于线性驱动方式，非开关模式，不需要电解电容稳定输出，可大幅度提高LED的寿命。所需外围元器件极少，只需要一个电阻、一个贴片电容和一个整流桥，即可直接接入市电工作。
文档编号H05B37/02GK102638924SQ20121008940
公开日2012年8月15日 申请日期2012年3月30日 优先权日2012年3月30日
发明者张小平 申请人:江苏晟芯微电子有限公司