一种LED线性驱动器、驱动电路及芯片的制作方法

本实用新型涉及电子电路的
技术领域：
，特别是涉及一种LED线性驱动器、驱动电路及芯片。
背景技术：
：相对于开关型驱动器，由于具有低成本、无EMI干扰、调光无噪声、容易光电一体化集成等明显优势，线性驱动器驱动LED正在以其独特的优势突飞猛进地快速发展。然而，线性驱动器也具有以下无法回避的缺点：1)输入电压范围窄；2)电源转换效率低；3)线性调整率差。现有技术中，越来越多的技术致力于改善线性驱动器的以上不足。特别地，线性调整率为一个非常重要的指标，因此提高LED线性恒流驱动器输出的线性调整率非常有必要。技术实现要素：鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种LED线性驱动器、驱动电路及芯片，基于线电压补偿技术和钳位电路，有效地提高了LED线性驱动器的线性调整率。为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种LED线性驱动器，包括：线电压补偿模块，所述线电压补偿模块采样输入电压源的输出电压或者NMOS管漏端的电压生成与所述输入电压成比例关系的补偿电流；钳位电路，所述钳位电路的第一输入端用于接入第二参考电压，第二输入端用于采样与LED线性驱动器电连接的电流检测电阻两端的电压，输出端与第一电阻相连；当电流检测电阻两端的电压大于第二参考电压时，NMOS管截止，所述补偿电流全部流过所述第一电阻；当电流检测电阻两端的电压等于第二参考电压时，所述补偿电流部分流过所述第一电阻，使电流检测电阻上的电压谷底被钳位在所述第二参考电压。同时，本实用新型还提供一种LED线性驱动器，包括：线电压补偿模块，所述线电压补偿模块采样输入电压源的输出电压或者NMOS管漏端的电压生成与所述输入电压成比例关系的补偿电流；钳位电路，所述钳位电路的第一输入端用于接入第二参考电压，第二输入端用于接入第一参考电压，输出端与第二电阻的第一端相连；当第一参考电压大于第二参考电压时，NMOS管截止，所述补偿电流全部流过第二电阻；当第一参考电压等于第二参考电压时，所述补偿电流部分流过所述第二电阻，使所述电流检测电阻上的电压谷底钳位在所述第二参考电压。于本实用新型一实施例中，还包括：误差放大器，所述误差放大器的正输入端用于接收第一参考电压，负输入端用于接收第一电阻和电流检测电阻上的电压；所述NMOS管的漏极与LED负载相连，源极电连接所述电流检测电阻，栅极与所述误差放大器的输出端相连，用于在所述误差放大器负输入端电压高于正输入端电压时NMOS截止，负输入端电压小于等于正输入端电压时，NMOS导通。于本实用新型一实施例中，还包括：误差放大器，所述误差放大器的正输入端用于接收第一参考电压，负输入端用于接收电流检测电阻两端的电压；所述NMOS管的漏极与LED负载相连，源极电连接所述电流检测电阻，栅极与所述误差放大器的输出端相连，用于在所述误差放大器负输入端电压高于正输入端电压时NMOS截止，负输入端电压小于等于正输入端电压时，NMOS导通。于本实用新型一实施例中，还包括：参考电压电路，所述参考电压电路用于输出第一参考电压。于本实用新型一实施例中，所述参考电压电路包括参考电压模块、第二电阻和第三电阻；所述参考电压模块经由串联的所述第二电阻和所述第三电阻接地；所述参考电压模块用于提供原始参考电压，所述第二电阻和第三电阻的连接点处的电压为所述第一参考电压。于本实用新型一实施例中，所述NMOS管替换为NPN三极管；所述NPN三极管的集电极与所述LED负载的第二端相连，基极与所述电流检测电阻的第一端相连，发射极与所述误差放大器的输出端相连。于本实用新型一实施例中，所述钳位电路包括第二误差放大器和第二NMOS管；所述第二误差放大器的正输入端连接所述第二参考电压，负输入端与所述电流检测电阻相连，输出端与所述第二NMOS管的栅极相连；所述第二NMOS管的漏极与所述线电压补偿模块的输出端相连，源极接地。于本实用新型一实施例中，所述钳位电路中，所述第二NMOS管替换为NPN三极管；所述NPN三级管的发射极与所述第二误差放大器的输出端相连，集电极与所述第一电阻的第一端相连，基极接地。于本实用新型一实施例中，所述钳位电路包括第二误差放大器和第二NMOS管；所述第二误差放大器的正输入端接入所述第二参考电压，负输入端与所述第一误差放大器正输入端相连，输出端与所述第二NMOS管的栅极相连；所述第二NMOS管的漏极接入工作电压VDD，源极与所述线电压补偿模块的输出端相连。于本实用新型一实施例中，所述钳位电路中，所述第二NMOS管替换为NPN三极管；所述NPN三级管的发射极与所述第二误差放大器的输出端相连，集电极接入工作电压VDD，基极与所述第一电阻和所述第二电阻的连接点相连。同时，本实用新型还提供一种LED线性驱动电路，包括输入电压源、LED负载、参考电压电路、线电压补偿模块、误差放大器、NMOS管、第一电阻、电流检测电阻和钳位电路；所述参考电压电路用于输出第一参考电压；所述输入电压源与所述LED负载的第一端相连，用于提供输入电压；所述线电压补偿模块的输出端与所述第一电阻的第一端相连，用于输出与所述输入电压成比例关系的补偿电流；所述NMOS管的漏极与所述LED负载的第二端相连，源极与所述电流检测电阻的第一端相连，栅极与所述误差放大器的输出端相连，所述误差放大器的正输入端用于接收第一参考电压，负输入端用于接收电流检测电阻两端的电压；所述误差放大器的正输入端与所述参考电压电路的输出端相连，负输入端与所述第一电阻的第一端相连；所述第一电阻的第二端与所述电流检测电阻的第一端相连，所述电流检测电阻的第二端接地；所述钳位电路的第一输入端接入第二参考电压，第二输入端与所述电流检测电阻的第一端相连，输出端与所述第一电阻的第一端相连，用于将所述电流检测电阻上的电压谷底钳位在所述第二参考电压。另外，本实用新型还提供一种LED线性驱动电路，包括输入电压源、LED负载、参考电压模块、线电压补偿模块、误差放大器、NMOS管、第一电阻、第二电阻、电流检测电阻和钳位电路；所述参考电压模块经由串联的所述第一电阻和所述第二电阻接地，用于提供原始参考电压；所述输入电压源与所述LED负载的第一端相连，用于提供输入电压；所述线电压补偿模块的输出端与所述第一电阻和所述第二电阻的连接点相连，用于输入与所述输入电压成比例关系的补偿电流；所述NMOS管的漏极与所述LED负载的第二端相连，源极与所述电流检测电阻的第一端相连，栅极与所述误差放大器的输出端相连，所述误差放大器的正输入端用于接收第一参考电压，负输入端用于接收电流检测电阻两端的电压；所述误差放大器的正输入端与所述第一电阻和所述第二电阻的连接点相连，接入第一参考电压，负输入端与所述电流检测电阻的第一端相连，所述电流检测电阻的第二端接地；所述钳位电路的第一输入端接入第二参考电压，第二输入端与所述误差放大器正输入端或负输入端相连，输出端与所述第一电阻和所述第二电阻的连接点相连，用于将所述电流检测电阻上的电压谷底钳位在所述第二参考电压。另外，本实用新型还提供一种用于LED线性驱动的芯片，包括上述任一所述的LED线性驱动器。相应地，本实用新型还提供一种用于LED线性驱动的芯片，包括上述任一所述的LED线性驱动器及NMOS管。如上所述，本实用新型的LED线性驱动器、驱动电路及芯片，具有以下有益效果：(1)基于线电压补偿技术和钳位电路，有效地提高了LED线性驱动器的线性调整率；(2)LED线性驱动器的输出电流在整个输入电压范围内变化更小。附图说明图1显示为本实用新型的LED线性驱动器的第一优选实施例的结构示意图；图2显示为本实用新型的LED线性驱动器不包含钳位电路时的结构示意图；图3显示为本实用新型的LED线性驱动器不包含钳位电路时的电流电压波形图；图4显示为本实用新型的LED线性驱动器中电流电压波形图；图5显示为本实用新型的第一优选实施例中钳位电路的结构示意图；图6显示为本实用新型的LED线性驱动器的第二优选实施例的结构示意图；图7显示为本实用新型的第二优选实施例中钳位电路的结构示意图。元件标号说明11输入电压源12LED负载13参考电压电路14线电压补偿模块15误差放大器16NMOS管17第一电阻18电流检测电阻19钳位电路21输入电压源22LED负载23参考电压模块24线电压补偿模块25误差放大器26NMOS管27第一电阻28第二电阻29电流检测电阻20钳位电路具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。本实用新型提供一种LED线性驱动器，包括线电压补偿模块和钳位电路。线电压补偿模块采样输入电压源的输出电压或者NMOS管漏端的电压生成与所述输入电压成比例关系的补偿电流。钳位电路的第一输入端用于接入第二参考电压，第二输入端用于采样与LED线性驱动器电连接的电流检测电阻两端的电压，输出端与第一电阻相连；当电流检测电阻两端的电压大于第二参考电压时，NMOS管截止，所述补偿电流全部流过所述第一电阻；当电流检测电阻两端的电压等于第二参考电压时，所述补偿电流部分流过所述第一电阻，使电流检测电阻上的电压谷底被钳位在所述第二参考电压。因此，通过线电压补偿模块和钳位电路，提高了LED线性驱动器的线性调整率，使得输出电流在整个输入电压范围内变化更小。下面通过具体电路来详细阐述一下本实用新型的LED线性驱动器。如图1所示，本实用新型的第一优选实施例中，LED线性驱动电路包括输入电压源11、LED负载12、参考电压电路13、线电压补偿模块14、误差放大器EA15、NMOS管16、第一电阻(R1)17、电流检测电阻Rcs18和钳位电路19。参考电压电路13用于输出第一参考电压Vref1。具体地，参考电压电路13包括参考电压模块、第二电阻R2和第三电阻R3，参考电压模块用于提供参考电压Vbg，参考电压模块经由串联的第二电阻R2和第三电阻R3接地。第二电阻R2和第三电阻R3的连接点处的电压为第一参考电压Vref1。因此，第一参考电压Vref1＝Vbg*R3/(R2+R3)。输入电压源11与LED负载12的第一端相连，用于提供输入电压Vac。线电压补偿模块14的输出端与第一电阻(R1)17的第一端相连，用于输出与输入电压Vac成比例关系的补偿电流Ic1。其中，Ic1＝K*Vac，K为一个常数。NMOS管16的漏极与LED负载12的第二端相连，源极与电流检测电阻Rcs18的第一端相连，栅极与误差放大器EA15的输出端相连，用于在误差放大器EA15的输出为正时导通，在误差放大器EA15的输出为负时截止。采样输入电压源的输入电压Vac或是MOS管的漏极电压(Vdrain)，则可得到电流Ic1。误差放大器EA15的正输入端与参考电压电路13的输出端相连，负输入端与第一电阻R117的第一端相连。第一电阻(R1)17的第二端与电流检测电阻Rcs18的第一端相连，电流检测电阻Rcs的第二端接地。钳位电路19的第一输入端接入第二参考电压Vref2，第二输入端与电流检测电阻Rcs18的第一端相连，输出端与第一电阻(R1)17的第一端相连，用于将电流检测电阻Rcs18上的电压Vcs2谷底钳位在第二参考电压Vref2，其中第二参考电压Vref2小于第一参考点Vref1。如图2所示，在上述LED线性恒流驱动电路中，若去除钳位电路，仅采用线电压补偿模块进行线电压补偿时，Vref1＝Vcs2+Ic1*R1。其中线电压补偿模块输出的电流Ic1流过第一电阻R1能够实现线电压补偿，使得电流检测电阻Rcs上的电压Vcs2降低，也使得输出电流Iled减小。此时，LED负载上得到的电流为：Iled＝(Vref1-Ic1*R1)/Rcs＝(Vref1-K*Vac*R1)/Rcs由上述公式可以看出，输入电压Vac越大，LED负载上的电流Iled越小，电流电压的波形图如图3所示。具体参数值如表1所示。表1、输入电压Vac与LED负载电流Iled的参数Vac(Vac)Iled_avg(mA)Vac＝20023.1Vac＝21024.3Vac＝22025.0Vac＝23025.2Vac＝24024.8Vac＝25024.1Vac＝26023.2200Vac—260Vac输出电流偏差8.7％由表1可知，当输入电压Vac取最小值(200Vac)和最大值(260Vac)时，LED负载电流Iled的平均值几乎相同。但整个输入电压范围内(200Vac-260Vac)，LED负载电流Iled平均值变化仍然超过8％，故输出的线性调整率还有进一步提升的空间。如图4所示，当增加了钳位电路后，电压Vcs2谷底或是流过LED负载的电流谷底被钳位到一个固定值，从而避免进入深度补偿。因此，钳位电路的应用提高了LED负载输出的线电压调整率，让输出电流在整个输入电压范围内变化更小。具体地，在电压Vcs2下降到等于Vref2时，钳位电路吸收一个电流Ic2，使得电压Vcs2在谷底处的最低点等于Vref2，从而使得Iled的谷底电流保持为固定值Vref2/Rcs，避免了Iled电流进入谷底的深度补偿，从而提高了Iled电流的线性调整率性能。其中，Ic2＝Ic1-(Vref1-Vref2)/R1。当增加钳位电路后，输入电压Vac与LED负载电流Iled的参数如2所示。表2、输入电压Vac与LED负载电流Iled的参数由表2可知，增加钳位电路后，本实用新型的LED线性恒流驱动电路可以确保输入电压在200Vac-260Vac范围内时线性调整率小于5％，在200Vac-240Vac范围内线性调整率小于4％，从而极大地提高了LED线性恒流驱动电路的线性调整率，满足实际电路的需求。优选地，NMOS管可以替换为NPN三极管。当采用NPN三极管时，NPN三极管的集电极与LED负载的第二端相连，基极与电流检测电阻Rcs的第一端相连，发射极与误差放大器EA的输出端相连。参照图5，在本实用新型的第一优选实施例中，钳位电路包括误差放大器EA2和NMOS管MC1。误差放大器EA2的正输入端连接第二参考电压Vref2，负输入端与第一电阻R1的第二端相连，输出端与NMOS管MC1的栅极相连。NMOS管MC1的漏极与第一电阻R1的第一端相连，源极接地。当电压Vcs2高于第二参考电压Vref2时，误差放大器EA2输出低电平，NMOS管MC1截止，钳位电路不起作用。当电压Vcs2低于V第二参考电压Vref2时，由误差放大器EA2和NMOS管MC1形成的钳位电路与R1形成的环路，钳位电路将Ic1注入到R1上的电流泄放到地，使得Vcs2＝Vref2。因此，在本实用新型的LED线性恒流驱动电路中当电压Vcs2下降到等于Vref2时，钳位电路吸收一个电流Ic2，使得电压Vcs2在谷底处的最低点等于Vref2，从而使得Iled的谷底电流保持为固定值Vref2/Rcs，避免了Iled电流进入谷底的深度补偿，从而提高了Iled电流的线性调整率性能。优选地，NMOS管也可以替换为NPN三极管。NPN三级管的发射极与误差放大器EA2的输出端相连，集电极与第一电阻R1的第一端相连，基极接地。同时，本实用新型还提供一种LED线性驱动器，包括线电压补偿模块和钳位电路。线电压补偿模块采样输入电压源的输出电压或者NMOS管漏端的电压生成与所述输入电压成比例关系的补偿电流。钳位电路的第一输入端用于接入第二参考电压，第二输入端用于接入第一参考电压，输出端与第二电阻的第一端相连；当第一参考电压大于第二参考电压时，NMOS管截止，所述补偿电流全部流过第二电阻；当第一参考电压等于第二参考电压时，所述补偿电流部分流过所述第二电阻，使所述电流检测电阻上的电压谷底钳位在所述第二参考电压。线电压补偿模块通过检测线电压的变化，从参考电压模块的分压电阻抽头中抽取一个电流来降低第一参考电压以实现线电压补偿的功能。因此，通过线电压补偿模块和钳位电路，提高了LED线性驱动器的线性调整率，使得输出电流在整个输入电压范围内变化更小。下面通过具体电路来详细阐述一下本实用新型的LED线性驱动器。如图6所示，在本实用新型的第二优选实施例中，LED线性驱动电路包括输入电压源21、LED负载22、参考电压模块23、线电压补偿模块24、误差放大器EA25、NMOS管26、第一电阻(R2)27、第二电阻(R3)28、电流检测电阻Rcs29和钳位电路20。参考电压模块23经由串联的第一电阻(R2)27和第二电阻(R3)28接地，用于提供原始参考电压Vbg。输入电压源21与LED负载22的第一端相连，用于提供输入电压Vac。线电压补偿模块24的输出端与第一电阻(R2)27和第二电阻(R3)28的连接点相连，用于输入与输入电压Vac成比例关系的补偿电流Ic1。其中，Ic1＝K*Vac，K为一个常数。NMOS管26的漏极与LED负载22的第二端相连，源极与电流检测电阻Rcs29的第一端相连，栅极与误差放大器EA25的输出端相连，用于在误差放大器EA25的输出为正时导通，在误差放大器EA25的输出为负时截止。采样输入电压源的输入电压Vac或是MOS管的漏极电压(Vdrain)，则可得到电流Ic1。误差放大器EA25的正输入端与第一电阻(R2)27和第二电阻(R3)28的连接点相连，接入第一参考电压Vref1，负输入端与电流检测电阻Rcs29的第一端相连，电流检测电阻Rcs29的第二端接地。钳位电路20的第一输入端接入第二参考电压Vref2，第二输入端与误差放大器EA25正输入端或负输入端相连，输出端与第一电阻(R2)27和第二电阻(R3)28的连接点相连，用于将电流检测电阻Rcs29上的电压Vcs1谷底钳位在第二参考电压Vref2，其中第二参考电压Vref2小于第一参考点Vref1。若去除钳位电路，仅采用线电压补偿模块进行线电压补偿时，Vref1＝(Vbg-Ic1*R2)*R3/(R3+R2)＝Vcs1＝Iled*Rcs。其中输入线电压补偿模块的电流Ic1使得第一参考电压Vref1降低，也使得输出电流Iled减小。当增加了钳位电路后，第一参考电压Vref1谷底或是流过LED负载的电流谷底被钳位到一个固定值，从而避免进入深度补偿。因此，钳位电路的应用提高了LED负载输出的线电压调整率，让输出电流在整个输入电压范围内变化更小。具体地，在第一参考电压Vref1下降到等于第二参考电压Vref2时，钳位电路流出一个电流Ic2，使得第一参考电压Vref1在谷底处的最低点等于Vref2，使得Iled的谷底电流保持为固定值Vref2/Rcs，避免了Iled电流进入谷底的深度补偿，从而提高了Iled电流的线性调整率性能。其中，Vref1＝Vcs1＝(Ic1-Ic2)*R3+Vref2，故Ic2＝Ic1-(Vref1-Vref2)/R3。当钳位电路起作用时，通过注入电流Ic2到由R2和R3组成的分压电阻中，使得Vref2＝Vref1＝Vcs1。优选地，NMOS管可以替换为NPN三极管。当采用NPN三极管时，NPN三极管的集电极与LED负载的第二端相连，基极与电流检测电阻Rcs的第一端相连，发射极与误差放大器EA的输出端相连。参照图7，在本实用新型的第二优选实施例中，钳位电路包括误差放大器EA3和NMOS管MC2。误差放大器EA3的正输入端接入第二参考电压Vref2，负输入端与误差放大器EA3正输入端或负输入端相连，输出端与NMOS管MC2的栅极相连。NMOS管MC2的漏极接入工作电压VDD，源极与第一电阻R2和第二电阻R3的连接点相连。当第一参考电压Vref1高于第二参考电压Vref2时，误差放大器EA3输出低电平，NMOS管MC3截止，钳位电路不起作用。当第一参考电压Vref1下降到等于第二参考电压Vref2时，误差放大器EA3的输出调整电压NMOS管MC2的栅极电压，NMOS管MC2导通并输出电流Ic2，使得第一参考电压Vref1下降到等于第二参考电压Vref2时就不会再继续下降。因此，在本实用新型的LED线性恒流驱动电路中当第一参考电压Vref1下降到等于第二参考电压Vref2时，钳位电路输出电流Ic2，使得第一参考电压Vref1在谷底处的最低点等于Vref2，从而使得Iled的谷底电流保持为固定值Vref2/Rcs，避免了Iled电流进入谷底的深度补偿，从而提高了Iled电流的线性调整率性能。优选地，NMOS管也可以替换为NPN三极管。NPN三级管的发射极与误差放大器EA3的输出端相连，集电极接入工作电压VDD，基极与第一电阻R2和第二电阻R3的连接点相连。同时，本实用新型还提供一种用于LED线性驱动的芯片，其包括上述任一的LED线性驱动器。相应地，本实用新型还提供一种用于LED线性驱动的芯片，其包括上述任一的LED线性驱动器及NMOS管。综上所述，本实用新型的LED线性驱动器、驱动电路及芯片基于线电压补偿技术和钳位电路，有效地提高了LED线性驱动器的线性调整率，使得LED线性驱动器的输出电流在整个输入电压范围内变化更小。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属
技术领域：
中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。当前第1页1 2 3