Led驱动电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供LED驱动电路，简化与高侧连接的负载的带电平位移功能的电流检测电路，并且维持检测精度。该LED驱动电路具有直流电源、电抗器、开关元件、电流检测电路、恒流电路以及开关元件驱动电路。在连接于高侧的由多个LED串联连接而成的LED列构成的LED负载(LEDS)中，与LED列串联连接有电流检测电路(4)，电流检测电路(4)利用由电阻(R1、R2)、二极管(D2)、PNP晶体管(Q1)构成的电流镜电路构成，具有电流检测功能和使检测信号向低侧电平位移的功能。根据本实用新型的电流检测电路，在电源电压的变动中也能够得到稳定的电流检测信号。另外，通过由电流镜电路构成，从而能够减少部件数量并减少部件安装。
【专利说明】LED驱动电路
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及对LED (发光二极管）进行驱动的LED驱动电路的电流检测电路。
【背景技术】
[0002] 近年来，正在发展对LED进行驱动的LED驱动电路的开发和实用化，作为一例，可 以举出使用PWM恒流控制的LED照明。图6是示出现有的LED驱动电路的结构的电路图。 如图6所示，该LED驱动电路具有再生二极管D1、电抗器L1以及驱动器IC1，对LED负载 LEDS进行驱动。另外，驱动器IC1在内部具有FET等开关元件Q、开关元件驱动电路3以及 恒流电路2。该驱动器IC1以与开关元件Q串联连接的方式与外部的电流检测电阻R1连 接。而且，恒流电路2由比较器21和控制电路22构成，防止在开关元件Q中流过一定值以 上的电流。
[0003] 比较器21对输入到-侧端子的基准电压Vrefl与输入到+侧端子的在电流检测 电阻R1中产生的电压进行比较，将比较结果输出到控制电路22。
[0004] 电流检测电阻R1与开关元件Q串联连接，在两端产生与开关元件Q中流过的电流 对应的电压，对比较器21的+侧端子施加该电压。控制电路22根据比较器21的比较结果 输出用于对开关元件Q的接通占空比进行调整的信号。
[0005] 开关元件驱动电路3根据恒流电路2内的控制电路22的输出信号，对开关元件Q 的栅极施加电压，进行开关元件Q1的接通/断开。
[0006] 接着，图7是示出现有的LED驱动电路工作时的各部分的波形的图。
[0007] 首先，开关元件Q的接通电流（负载电流）从电源按照LED负载LEDS、电抗器L1、 开关元件Q、电流检测电阻R1、地线的顺序流动，在电抗器L1中蓄积能量。
[0008] 在图7的从时刻to至tl的期间内，接通电流根据电抗器L1的常数而以规定斜率 (di = Ll*dV/dt)增加。该接通电流流过电流检测电阻R1，因此电流检测电阻R1中产生的 电压VK1也同样增加。
[0009] 在时刻tl，当电流检测电阻R1中产生的电压VK1超过基准电压VMfl时，控制电路 22输出用于断开开关元件Q的信号。开关元件驱动电路3根据控制电路22的输出信号而 使开关元件Q断开。
[0010] 由此，电抗器L1中蓄积的能量成为反电动势，作为再生电流流过由电抗器L1、二 极管D1以及LED负载LEDS形成的环路而被消耗。
[0011] 然后，在经过规定时间后，在时刻t2,控制电路22输出用于接通开关元件Q的信 号。即，此处说明的现有的LED驱动电路是固定断开时间而工作的电路。开关元件驱动电 路3根据控制电路22的输出信号提高开关元件Q的栅极电压，使开关元件Q接通。
[0012] 通过反复进行以上说明的动作，图6所示的现有的LED驱动电路能够对LED负载 LEDS供给适当的电流而使其驱动。
[0013] 在专利文献1中记载了将流过开关元件的电流与基准电压Vref进行比较而控制 LED负载电流的LED驱动电路。
[0014] 专利文献1 :日本特开2012-114410号公报
[0015] 但是，专利文献1的主要目的在于改善功率因数，实际上流过LED负载的电流由于 交流电源电压而在零伏附近的影响变得很大。 实用新型内容
[0016] 在本实用新型中，不是根据开关电流进行电流检测，而是通过准确地检测与高侧 连接的LED负载中流过的电流，将所得到的电流检测信号输出到位于低侧的控制电路，实 现电流控制的稳定性。
[0017] 为了解决上述课题，本实用新型提供LED驱动电路，其对LED进行驱动，该LED驱 动电路的特征在于，具有：直流电源；电抗器，其蓄积用于从所述直流电源对所述LED供给 电流的电能；开关元件，其用于在接通时使电流流过所述LED和所述电抗器，并且在断开时 使蓄积在所述电抗器中的能量供给到所述LED ;电流检测电路，其对流过所述LED的电流进 行检测；恒流电路，其根据由所述电流检测电路检测到的电流值，生成用于将流过所述LED 的电流控制为规定的目标值的第1控制信号；以及开关元件驱动电路，其根据由所述恒流 电路生成的第1控制信号对所述开关元件进行驱动，所述电流检测电路连接在所述直流电 源的正极电位侧，该电流检测电路由电流镜电路构成。
[0018] 所述电流检测电路使所述电流镜电路的输出信号经由晶体管向低电位侧电平位 移。
[0019] 所述LED由串联连接的多个LED列构成，所述电流检测电路与所述直流电源的正 极电位侧和所述串联连接的多个LED的中间的连接点连接。
[0020] 根据本实用新型的电流检测电路，在电源电压的变动中也能够得到稳定的电流检 测信号。
[0021] 另外，通过由电流镜电路构成，从而能够减少部件数量并减少部件安装。
【专利附图】
【附图说明】
[0022] 图1是示出本实用新型的实施例1的电流检测电路的结构图。
[0023] 图2是示出图1的电流检测电路的LED电流-输出电压的输出特性图。
[0024] 图3是示出本实用新型的实施例2的电流检测电路的结构图。
[0025] 图4是示出图3的电流检测电路的LED电流-输出电压的输出特性图。
[0026] 图5是示出本实用新型的实施例2的电流检测电路的应用例的结构图。
[0027] 图6是示出现有技术的LED驱动电路的结构图。
[0028] 图7是示出图6的现有技术的LED驱动电路的各部分动作波形的图。
[0029] 标号说明
[0030] 1 :驱动器1C ;2 :恒流电路；3 :开关元件驱动电路；4、4a、4b :电流检测电路；5 :基 准电源电路；Cl、C2 :电容器；Dl、D2 :二极管；L1 :电抗器；Ql、Q2 :PNP型晶体管；Qla :双元 件PNP型晶体管；R1?R5 :电阻。
【具体实施方式】
[0031] 下面，参照附图对本实用新型的实施方式的电流检测电路进行详细说明。
[0032] 实施例1
[0033] 图1是示出本实用新型的实施例1的电流检测电路的结构图。使用图1对本实施 例的电流检测电路4的结构进行说明。
[0034] 虽然图1未图示LED驱动电路的全体结构图，但是该LED驱动电路是在图6中设 置了电阻R1?R3、二极管D2、PNP晶体管Q1的电路。电阻R1与二极管D2的串联电路、电 阻R2与PNP晶体管Q1的串联电路构成电流镜电路。
[0035] 与LED负载LEDS串联连接的电阻R1是检测流过LED负载LEDS的电流的电流检 测电阻，其中该LED负载LEDS是由多个LED串联连接而成的LED列构成，并且关于二极管 D2,如后所述使用具有与PNP晶体管Q1的VBEQ1电压相当的正方向电压VFD2特性的元件。另 夕卜，作为通过电阻R2的电阻值对流过LED负载LEDS的电流值进行比例缩小而得到的检测 值，经由PNP晶体管Q1从电阻R3得到电流检测信号ISENSE。
[0036] S卩，流过LED负载的电流流过电阻R1与二极管D2的串联电路，电阻R1和二极管 D1的电压降与电阻R2和PNP晶体管Q1的νΒΕω电压的总和相等。因此，PNP晶体管Q1的 集电极电流I DET具有与流过电阻R2的电流大致相等的值，因此将其作为电阻R3的电压降， 得到电流检测信号ISENSE。
[0037] 当利用数学式说明上述内容时如下。
[0038] 当设PNP晶体管Q1的hfe兰100时，
[0039] 电阻R1的电压降VK1为
[0040] VE1 = IledXR1 · · · (1)
[0041] 电阻R2的电压降VK2为
[0042] VK2 = ILEDXR1+VFD2-VBEQ1 · · ·⑵
[0043] 这里，当设 VBEQ1 = VFD2 时，
[0044] VE2 = IledXR1 · · · (3)
[0045] 由于PNP晶体管Q1的hfe为100以上，因此相对于集电极电流IDET，基极电流Ι Βω 为1%以下，可以忽略。
[0046] IDET = VK2/R2_IBQ1 N ILEDX (R1/R2) · · · (4)
[0047] 因此，针对I SENSE的输出为
[0048] VISENSE = ILEDX ((R1*R3)/R2) · · · (5)
[0049] 关于VISENSE，得到与LED电流成比例的地线基准的电压。
[0050] 图2是示出图1的电流检测电路4的LED电流-输出电压的输出特性图。虽然存 在偏置电压，但是得到与LED电流成比例的信号。
[0051] 如以上说明的那样，能够利用较少的部件数量得到位于高侧的LED电流的电流检 测信号ISENSE。
[0052] 实施例2
[0053] 图3是示出本实用新型的实施例2的电流检测电路4a的结构图。
[0054] 相对于实施例1的图1，删除二极管D2,将PNP晶体管Q1置换为双元件晶体管Qla， 具有作为基准电源电路5的齐纳二极管ZD1和电阻R6、电平位移用的晶体管Q2以及电阻 R4。
[0055] 相对于实施例1，实施例2进一步提高了电流检测值的精度。
[0056] 在实施例1的图1中，具有能够利用较少的部件构成的优点，但是流过二极管D2 的电流与流过PNP晶体管Q1的集电极电流I CQ1大不同且元件也不同，因此在二极管D2 的正方向电压VFD2和PNP晶体管Q1的基极电压V BEQ1中产生微小差异，有可能成为温度漂移 和元件固有的偏差误差的要因。
[0057] 另外，由于在二极管D2中流过LED电流，因此虽然由LED电流值来决定，但是 不能否认电力损失。
[0058] 在实施例2中，通过使用双元件晶体管的PNP晶体管Qla，降低了 PNP晶体管Qla 的Qa、Qb元件间的温度漂移和元件固有的偏差误差，并且，废止了流过LED电流的二极 管D2而降低了正方向电压损失。另外，通过具有由齐纳二极管ZD1和电阻R6构成的基准 电源电路5,能够使PNP晶体管Qla的电流稳定，并且，能够将PNP晶体管Qla的集电极-发 射极间电压抑制为齐纳二极管ZD1的齐纳电压以下。因此，对于PNP晶体管Qla，能够使用 低耐压的小信号晶体管。
[0059] PNP晶体管Qla的输出信号经由缓冲兼电平位移用的PNP晶体管Q2而输出，PNP 晶体管Q2负担高侧?地线间电压。
[0060] 在图3中，与LED负载LEDS串联连接的电阻R1是检测流过LED负载LEDS的电流 的电流检测电阻，电阻R2是左右由PNP晶体管Qla构成的电流镜电路的输出电流I DET值的 电阻。当Qla的两个晶体管的特性相同时，电阻R1的电压降与电阻R2的电压降相同，因此 LED电流与输出电流IDET之间的比率成为IlED :IDET = R2 :R1的关系。
[0061] 另外，PNP晶体管Q2将从PNP晶体管Qla的Qb集电极电流中去除了 PNP晶体管 Q2的基极电流量而得到的电流输出到电阻R3,通过电阻R3输出为电流检测信号VISENSE。因 此，虽然从上述的输出电流I DET中减去PNP晶体管Q2的电流的放大率hfe的倒数量的值和 流过基极-发射极电阻R4的电流，但是能够通过对电阻R1、R2的比率进行调整而对LED电 流U与输出电流I DET之间的比率进行调整。
[0062] 图4是示出图3的电流检测电路4a的LED电流-输出电压的输出特性图。与实 施例1的特性图2进行比较可知，偏置电压减少，低电流区域中的检测精度提高。
[0063] 图5示出实施例2的变形例。删除图3的基准电源电路5,代替基准电源电路5， 使用LED负载中的多个LED的电压降，其中上述LED负载是由LED串联连接而成的LED列 构成。具体而言，通过连接在LED负载LEDS中的LED列的中间位置，得到与基准电源电路 5的齐纳电压相当的电压。
[0064] 由于对LED负载LEDS的电流进行分流，因此低电流区域中的线性多少发生恶化， 但是具有能够削减部件数量、消除基准电源电路5的损失的效果。另外，PNP晶体管Qla的 耐压也与图3同样，能够使用低耐压的小信号晶体管。
[0065] 以上，对本实用新型的实施例的一例进行了说明，但是本实用新型不限于上述的 特定实施例，能够在权利要求书所记载的本实用新型的主旨范围内进行各种变形、变更。 [0066] 例如，关于开关电源装置，对使用非绝缘方式的情况进行了说明，但是即使是绝缘 方式等也能够使用。
【权利要求】
1. 一种LED驱动电路，其对LED进行驱动，该LED驱动电路的特征在于，具有： 直流电源； 电抗器，其蓄积用于从所述直流电源对所述LED供给电流的电能； 开关元件，其用于在接通时使电流流过所述LED和所述电抗器，并且在断开时使蓄积 在所述电抗器中的能量供给到所述LED ; 电流检测电路，其对流过所述LED的电流进行检测； 恒流电路，其根据由所述电流检测电路检测到的电流值，生成用于将流过所述LED的 电流控制为规定的目标值的第1控制信号；以及 开关元件驱动电路，其根据由所述恒流电路生成的第1控制信号对所述开关元件进行 驱动， 所述电流检测电路连接在所述直流电源的正极电位侧，该电流检测电路由电流镜电路 构成。
2. 根据权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于， 所述电流检测电路使所述电流镜电路的输出信号经由晶体管向低电位侧电平位移。
3. 根据权利要求1或2所述的LED驱动电路，其特征在于， 所述LED由串联连接的多个LED列构成， 所述电流检测电路与所述直流电源的正极电位侧和所述串联连接的多个LED的中间 的连接点连接。
【文档编号】H05B37/02GK203912295SQ201420359915
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年7月1日 优先权日:2013年7月2日
【发明者】古川直治 申请人:三垦电气株式会社