BUCK型LED驱动芯片的制作方法

本发明涉及集成电路设计领域，特别涉及一种BUCK型(降压变换型电路)LED(发光二极管)驱动芯片。

背景技术：

BUCK型LED驱动芯片需要短路保护功能以避免外部引脚短路造成LED驱动芯片损坏。如图1至图3所示，通常BUCK型LED驱动芯片内部设有短路保护电路，该电路包括一个短路保护比较器11，检测FB输出与一个固定参考电压比较，当FB输出低于参考电压并维持一段设定时间后，开启MOS管(金属(metal)—氧化物(oxid)—半导体(semiconductor)场效应晶体管，或者称是金属—绝缘体(insulator)—半导体)M1，输出不再向VCC提供续流，VCC会被其他内部模块电流拉低，VCC降低至欠压保护值时，系统重新启动。这样的短路保护检测方法在启动时会产生问题。

如果LED驱动芯片内部没有短路保护电路，不具有短路保护功能，那么在系统上电后，母线电压通过启动电阻给VCC引脚的电容充电，当VCC电压上升到启动阈值电压VCC_ON后，芯片内部控制电路开始工作，COMP电压被快速上拉到输出开启阈值V1。然后LED驱动芯片开始输出脉冲信号，系统刚开始工作在比较低的开关频率，COMP电压从启动阈值V1开始逐渐缓慢上升，电感峰值电流随之上升，从而实现输出LED电流的软启动，输出脉冲信号频率也会慢慢增大直至正常工作。

当LED驱动芯片有短路保护功能时，在系统上电启动后，母线电压通过启动电阻给VCC引脚的电容充电，当VCC电压上升到启动阈值电压VCC_ON后，芯片内部控制电路开始工作，COMP电压被快速上拉到输出开启V1，然后芯片开始输出较低频率的脉冲信号，FB端电压随输出缓慢上升。FB电压低于固定参考电压值VRS，短路比较器11输出经过一段设定时 间延迟Td后会通过SHORT信号打开MOS管M1，VCC通过R2、M1放电，VCC电压逐渐下降直到欠压保护阈值VCC_OFF，触发欠压保护，欠压保护信号会关断其他模块，系统开始重新启动过程。当VCC再次上升到启动阈值电压VCC_ON后，芯片内部控制电路又开始工作，COMP电压被快速上拉到V1，然后芯片开始输出较低频率的脉冲信号，短路保护比较器又开始工作，FB电压仍低于固定参考电压值VRS，短路比较器11输出经过设定延迟后再次打开MOS管M1，VCC通过R2、M1放电，VCC电压再次下降到欠压保护阈值VCC_OFF，欠压保护信号再次关断其他模块，系统再次开始重新启动过程。系统这样反复重启，如图3所示，VCC会在VCC_OFF和VCC_ON之间反复充电，直至FB上升至固定参考电压值VRS后，短路保护比较器11不再通过开启M1拉低VCC电压，系统开始正常工作。在此过程中，输出波形时断时续，VCC反复重新启动，不但会延缓系统启动过程，浪费能量，还会增加系统不稳定性，增加启动时闪灯可能性。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中BUCK型LED驱动芯片上电启动时，芯片内短路保护电路会引起系统反复重新启动，导致芯片启动速度慢、费电、多次不必要的闪灯及降低芯片的使用寿命的缺陷，提供一种能加快芯片启动速度、提高使用寿命的BUCK型LED驱动芯片。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

一种BUCK型LED驱动芯片，包括输出MOS管和短路保护电路，所述短路保护电路包括短路保护比较器，其特点在于，所述BUCK型LED驱动芯片还包括启动预判模块，所述启动预判模块的输入信号为所述输出MOS管的栅极信号，所述启动预判模块的输出信号用于控制所述短路保护比较器的使能，所述启动预判模块用于控制当所述输出MOS管的栅极信号的频率低于预定频率时关断所述短路保护比较器，当所述输出MOS管的栅极信号的频率大于或等于所述预定频率时打开所述短路保护比较器。

本方案中，输出MOS管为现有BUCK型LED驱动芯片内部的一个器件，其栅极信号同芯片输出信号频率一致，只是电平不同，在芯片输出信号稳定之前，将输出MOS管的栅极信号作为启动预判模块的输入信号，经过启动预判模块内部电路处理后使得启动预判模块的输出信号控制短路保护比较器的打开和关断。也就是在BUCK型LED驱动芯片上电启动后芯片输出不稳定期间，关断短路保护比较器，芯片正常工作后，开启短路保护比较器，恢复芯片的短路保护功能，使之恢复正常工作。

较佳地，所述启动预判模块包括电平预处理模块、电平保持模块和电平比较模块；所述电平预处理模块、所述电平保持模块和所述电平比较模块依次电连接，所述电平预处理模块的输入信号为所述输出MOS管的栅极信号，所述电平比较模块的输出信号用于控制所述短路保护比较器的使能；所述电平预处理模块用于调整所述输出MOS管的栅极信号的电平；所述电平保持模块用于根据所述电平预处理模块的输出信号的电平和频率控制输出至所述电平比较模块的信号的电平；所述电平比较模块用于比较所述电平保持模块的输出电平与参考电平并输出比较结果。

本方案中，电平预处理模块的输入电平一般较高，经过电平预处理模块降压并根据需要进行相位调整后输出供电平保持模块使用。电平保持模块用于控制在芯片的输出信号的频率没有达到预定值前保持电平保持模块的输出电平不超过电平比较模块的参考电平。

较佳地，所述电平保持模块包括充放电控制模块和充放电模块，所述充放电控制模块与所述充放电模块电连接；所述充放电控制模块用于根据所述电平预处理模块的输出信号的电平控制所述充放电模块充电或放电；所述电平比较模块用于比较所述充放电模块的输出电平与参考电平并输出比较结果。

较佳地，所述充放电控制模块包括PMOS管和NMOS管，所述电平预处理模块输出至所述NMOS管的栅极和所述PMOS管的栅极，所述NMOS管的漏极和所述PMOS管的漏极与所述充放电模块电连接，所述NMOS管 用于控制所述充放电模块放电，所述PMOS管用于控制所述充放电模块充电。

本方案中，当电平预处理模块的输出为高电平时，NMOS管导通，PMOS管断开，使得充放电模块的输入为低，此时控制充放电模块放电；当电平预处理模块的输出为低电平时，PMOS管导通，NMOS管断开，使得充放电模块的输入为高，此时控制充放电模块充电。

较佳地，所述充放电模块包括电阻和电容，所述电阻的一端与所述充放电控制模块电连接，所述电阻的另一端与所述电容的一端电连接并输出至所述电平比较模块；所述电容的另一端接地。

较佳地，所述电平比较模块为施密特触发器。

较佳地，所述预定频率为10KHz。

本发明的积极进步效果在于：本发明提供的BUCK型LED驱动芯片在现有芯片基础上增加了启动预判模块，在芯片上电启动过程中，通过该启动预判模块可以控制短路保护比较器在芯片的输出频率达到预定值前停止工作，芯片启动结束后恢复短路保护比较器正常工作，从而解决了系统反复重新启动的问题，进而加快芯片启动速度，减少功率浪费，消除启动时闪灯可能性，提高了芯片的使用寿命。

附图说明

图1为现有的常用BUCK型LED驱动芯片内部模块示意图。

图2为现有的常用BUCK型LED驱动芯片典型应用图。

图3为图2电路中常用BUCK型LED驱动芯片启动时波形示意图。

图4为本发明一较佳实施例的BUCK型LED驱动芯片内部模块示意图。

图5为图4中启动预判模块电路模块示意图。

图6为图4中启动预判模块电路结构示意图。

图7为图4的BUCK型LED驱动芯片启动时波形示意图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

如图4所示，一种BUCK型LED驱动芯片，包括输出MOS管M8、带有短路保护比较器11的短路保护电路和启动预判模块100，启动预判模块100的输入信号为输出MOS管M8的栅极信号DRN，启动预判模块100的输出信号用于控制短路保护比较器11的使能，启动预判模块100用于控制当输出MOS管M8的栅极信号DRN的频率低于预定频率10KHz时关断短路保护比较器11，当输出MOS管M8的栅极信号DRN的频率大于或等于预定频率10KHz时打开短路保护比较器11。

如图5所示，本实施例中，启动预判模块100包括电平预处理模块501、电平保持模块502和电平比较模块503，其中电平保持模块502块包括充放电控制模块5021和充放电模块5022。如图6所示，其中电平比较模块503为施密特触发器构，充放电控制模块5021包括PMOS管M2和NMOS管M3，充放电模块5022包括电阻R1和电容C1。其中电平预处理模块501将输入DRN信号进行电平调整后并反向生成DRNL信号输出至PMOS管M2和NMOS管M3的栅极，M2和M3的漏极与R1电连接，M3的源极接地，M2的源极接VDD。电阻R1的另外一端和C1的一端连接后生成VRC信号作为施密特触发器的输出信号，施密特触发器输出ENS信号作为短路保护比较器11的使能信号使用。

本实施例中BUCK型LED驱动芯片启动过程中具体工作过程如下：

BUCK型LED驱动芯片启动时，刚开始输出脉冲信号时频率较低，脉冲信号占空比也很小。输出MOS管M8的栅极驱动信号DRN经过电平预处理模块501变换后生成DRNL，电平由VCC转换为内部低压电平VDD，其中DRN与DRNL反相。利用输出MOS管M8的栅极信号DRN经过电平位移变换后的DRNL对电平保持模块502进行充放电，用电平保持模块502的输出作为施密特触发器的输入。当系统刚开始启动时，输出MOS管M8 的栅极信号DRN初始为0，充放电模块5022的输出也就是VRC为0，施密特触发器输出为1，短路保护比较器11关闭；当COMP达到内部设定比较电压，软启动过程开始后，输出MOS管M8的栅极信号DRN为较低频率脉冲开关信号且脉冲信号占空比很小，充放电模块5022输出VRC电压较低不足以达到施密特触发器的翻转值，施密特触发器输出保持为1，短路保护比较器11保持关闭。当启动完成，系统开始正常工作，输出MOS管M8的栅极信号的频率增大至正常，充放电模块5022输出超过施密特触发器阈值，施密特触发器输出翻转为0，短路保护比较器11开始正常工作，也就是可以检测BUCK型LED驱动芯片输出是否短路。

如图7所示，为本实施例的BUCK型LED驱动芯片启动时波形示意图，通过启动预判模块100避免了芯片启动时反复重新启动的问题，加快了芯片启动速度，减少功率浪费，消除了启动时闪灯可能性，提高芯片的使用寿命。

本实施例中，充放电模块5022并不限于RC充放电电路，也可以单独由电容实现，也可以是其它具有充放电功能的电路。

本实施例中，电平比较模块503不仅限于施密特触发器，只要能实现电压比较功能的电路模块就可以。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。