專利名稱：具有升壓和升降壓功能的大功率led燈驅(qū)動單片集成電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型專利是一顆具有升壓和升降壓功能的大功率LED燈驅(qū)動單片集成電 路。本專利可以直接恒流驅(qū)動各種常規(guī)的LED模塊或LED發(fā)光單元，實(shí)現(xiàn)簡單、高效、節(jié)能 的大功率LED照明方案，諸如大功率LED路燈、LED日光燈、LED廣告燈、LED警示燈、LED幕 墻、LED背光等方案。
背景技術(shù)：
LED照明作為一種新型的光源，以其高可靠性、簡單高效、節(jié)能環(huán)保、長壽等優(yōu)異的 特性正在不斷成長發(fā)展和逐漸得到大規(guī)模的應(yīng)用和普及。從技術(shù)上看，除了 LED發(fā)光器件本身的性能外，決定LED照明燈性能的核心是LED 驅(qū)動電路的品質(zhì)，驅(qū)動電路的優(yōu)劣決定了 LED燈的發(fā)光效率、壽命、可靠性、光衰減等關(guān)鍵 特性。單顆LED管芯常規(guī)單元有0. 5W、1W、3W、5W等，LED正常工作時電壓常規(guī)為3. 2V 3. 6V左右，如果需要更大功率的LED照明需求，就需要若干個單顆的LED管芯通過串聯(lián)，并 聯(lián)來組合為更大功率的模組使用；考慮到多個LED組合時，必須要求每個LED管芯的亮度要 相互匹配并保持很好的一致性，LED管芯自身的亮度由恒流驅(qū)動電流來決定，如果驅(qū)動電流 能夠保持一致性，就能夠間接保持每個LED管芯亮度的一致性；因此，LED串聯(lián)組合相對靈 活簡單，能夠保證每顆LED管芯上的電流完全相等，從而保證每顆LED管芯亮度的一致性； 但是最大串聯(lián)的數(shù)量有限(取決于恒流驅(qū)動集成電路的最高耐壓)，當(dāng)單獨(dú)靠串聯(lián)滿足不 了所要求的最大功率時，就需要若干個LED串來并聯(lián)組合，為了保持LED串相互之間亮度的 一致性，就要通過驅(qū)動集成電路來平衡和維持每串的電流一致性。因此，常規(guī)的大功率LED照明燈驅(qū)動集成電路通過輸出LED串聯(lián)來實(shí)現(xiàn)大功率照 明，由于多顆LED串聯(lián)時的電壓比較高，故驅(qū)動集成電路一般選取升壓恒流輸出的結(jié)構(gòu)；集 成電路的最高輸出電壓能力決定了能夠串聯(lián)的最大LED的數(shù)量；特殊的，有時候供電的直 流電源不一定剛好小于輸出LED串的電壓，這時候可能需要具有升-降壓變換恒流輸出的 結(jié)構(gòu)；鑒于此，市場期望能有支持更多顆LED串聯(lián)，同時又具有升壓和升-降壓功能的大功 率LED恒流驅(qū)動集成電路。本實(shí)用新型專利提供一顆簡單、高效、長壽、小巧的大功率LED恒流單片驅(qū)動集成 電路，同時具有升壓和升降壓兩種功能，通過簡單的系統(tǒng)設(shè)計和連接，可以設(shè)計出符合小體 積和大功率需求的具有調(diào)光功能的LED照明燈。
發(fā)明內(nèi)容本專利采用創(chuàng)新的電路結(jié)構(gòu)和獨(dú)立開發(fā)的制造工藝，設(shè)計制造出一顆具有升壓和 升降壓功能的大功率LED燈驅(qū)動單片集成電路，這顆芯片可以工作在升壓和升降壓兩種模 式(根據(jù)外部器件連接方式不同)；由于采用自主開發(fā)的高壓60V B⑶(Biploar & CMOS & DMOS process)制造工藝，可以支持到輸出最多16顆LED管芯的串聯(lián)組合。[0008]本專利是一顆用于大功率LED照明燈驅(qū)動的單片集成電路恒流驅(qū)動器，包括欠壓 鎖定、軟啟動、電壓基準(zhǔn)電路、誤差放大器、頻率補(bǔ)償、比較器、加法器、振蕩器、鎖存器、開路 保護(hù)、過熱保護(hù)、驅(qū)動器、過流保護(hù)電路和高壓開關(guān)功率管；其中欠壓鎖定電路檢測到輸入 工作電壓低于4V時，鎖定輸出，芯片不工作；軟啟動電路控制芯片的輸出脈沖寬度(PWM) 在上電時，占空比慢慢張開，從而減小輸入電源的浪涌電流，提高可靠性安全性；電壓基準(zhǔn) 電路提供整個芯片內(nèi)各模塊工作所需要的偏置電流源，工作電壓3V，基準(zhǔn)電壓0. 22V等；誤 差放大器對兩個輸入信號(輸出電壓采樣引腳端CS和基準(zhǔn)電壓0. 22V)進(jìn)行誤差放大；誤 差放大器的輸出端接比較器的負(fù)輸入端，頻率補(bǔ)償電路在誤差放大器的輸出端做整個開關(guān) 電源回路的動態(tài)補(bǔ)償，來確?；芈饭ぷ鞯姆€(wěn)定性；輸出開關(guān)管的開關(guān)峰值電流采樣端和振 蕩器輸出的三角波信號在加法器中做運(yùn)算后輸出連接到比較器的正輸入端，經(jīng)過比較放大 后輸出到鎖存器；鎖存器經(jīng)過驅(qū)動器后驅(qū)動高壓開關(guān)管(60V VDM0S)工作在開關(guān)狀態(tài)；另 外還有開路保護(hù)電路、過熱保護(hù)電路、過流保護(hù)電路來時時檢測輸出電壓、芯片溫度、開關(guān) 電流等信息，如果超出正常值就輸出控制信號給鎖存器，從而關(guān)斷輸出開關(guān)管，起到安全保 護(hù)作用。本專利的工作原理是工作在開關(guān)狀態(tài)，直接把低壓直流電高效率的變換為高壓 直流電，具有輸出恒定電流采樣端，適時監(jiān)測輸出電流的變化，根據(jù)輸出電流的變化來快速 調(diào)整高壓開關(guān)管的占空比(導(dǎo)通時間)，從而達(dá)到輸出恒流的功能。

圖1是本專利“具有升壓和升降壓功能的大功率LED燈驅(qū)動單片集成電路”內(nèi)部 方框圖；圖2是本專利“具有升壓和升降壓功能的大功率LED燈驅(qū)動單片集成電路”實(shí)現(xiàn) 的升壓型大功率LED燈典型應(yīng)用電路示意圖；圖3是本專利“具有升壓和升降壓功能的大功率LED燈驅(qū)動單片集成電路”實(shí)現(xiàn) 的升降壓型大功率LED燈典型應(yīng)用電路示意圖。
具體實(shí)施方式
圖1是本專利“具有升壓和升降壓功能的大功率LED燈驅(qū)動單片集成電路” 100的 內(nèi)部方框圖；欠壓鎖定電路101檢測到芯片100輸入工作電壓VIN(管腳序號P4)低于4V 時，鎖定輸出，芯片不工作；軟啟動電路102控制芯片100的輸出脈沖寬度(PWM)在上電時， 占空比慢慢張開，從而減小輸入電源的浪涌電流，提高可靠性安全性；電壓基準(zhǔn)電路103提 供整個芯片100內(nèi)各模塊工作所需要的偏置電流源，工作電壓3V，基準(zhǔn)電壓0. 22V等；誤差 放大器104對兩個輸入信號(輸出電壓采樣引腳端CS(管腳序號K)和基準(zhǔn)電壓0. 22V) 進(jìn)行誤差放大；誤差放大器的輸出端接比較器106的負(fù)輸入端，頻率補(bǔ)償電路105在誤差放 大器的輸出端做整個開關(guān)電源回路的動態(tài)補(bǔ)償，來確?；芈饭ぷ鞯姆€(wěn)定性；輸出開關(guān)管的 開關(guān)峰值電流采樣端和振蕩器108輸出的三角波信號在加法器107中做運(yùn)算后輸出連接到 比較器106的正輸入端，經(jīng)過比較放大后輸出到鎖存器109 ；鎖存器經(jīng)過驅(qū)動器112后驅(qū)動 高壓開關(guān)管114(60V VDM0S)工作在開關(guān)狀態(tài)(開關(guān)輸出端SW管腳序號P3)；另外還有開 路保護(hù)電路110、過熱保護(hù)電路111、過流保護(hù)電路113來時時檢測輸出電壓、芯片溫度、開關(guān)電流等信息，如果超出正常值就輸出控制信號給鎖存器，從而關(guān)斷輸出開關(guān)管，起到安全 保護(hù)作用；芯片的調(diào)光信號控制端DIM(管腳序號P2)可以打開或關(guān)斷芯片，可以在此管腳 輸入脈寬調(diào)制信號通過控制占空比的變化來實(shí)現(xiàn)調(diào)光功能；GND為芯片的公共地線端(管 腳序號Pl)。圖2是本專利“具有升壓和升降壓功能的大功率LED燈驅(qū)動單片集成電路”實(shí)現(xiàn) 的升壓型大功率LED燈典型應(yīng)用電路示意圖200 ；圖中的所有器件的參考指標(biāo)見下表
權(quán)利要求1.用于大功率LED燈驅(qū)動的單片集成電路，其特征是包括欠壓鎖定、軟啟動、電壓基 準(zhǔn)、誤差放大器、頻率補(bǔ)償、比較器、加法器、振蕩器、鎖存器、開路保護(hù)、過熱保護(hù)、驅(qū)動器、 過流保護(hù)和高壓開關(guān)；其中欠壓鎖定檢測到輸入工作電壓低于4V時，鎖定輸出；電壓基準(zhǔn) 提供整個芯片內(nèi)各模塊工作所需要的偏置電流源，工作電壓3V，基準(zhǔn)電壓0. 22V ；誤差放大 器對輸出電壓采樣引腳端CS和基準(zhǔn)電壓0. 22V進(jìn)行誤差放大；誤差放大器的輸出端接比較 器的負(fù)輸入端，頻率補(bǔ)償在誤差放大器的輸出端做回路頻率補(bǔ)償；輸出開關(guān)管的開關(guān)峰值 電流采樣端和振蕩器輸出的三角波信號在加法器中做運(yùn)算后輸出連接到比較器的正輸入 端，經(jīng)過比較放大后輸出到鎖存器；鎖存器經(jīng)過驅(qū)動器后驅(qū)動高壓開關(guān)管工作。
2.如權(quán)利要求1所述集成電路，其特征還在于本集成電路具有五個管腳，對應(yīng)管腳號 Pl是GND、P2是DIM、P3是SW、P4是VIN、P5是CS ；其中，P4為外部直流電源輸入端；P3為 開關(guān)信號輸出端；Pl為集成電路的公共地端；P5為外部恒流采樣電壓的反饋端；P2為LED 燈亮度調(diào)整控制端。
專利摘要用于大功率LED燈驅(qū)動的單片集成電路，其特征是包括101欠壓鎖定、102軟啟動、103電壓基準(zhǔn)、104誤差放大器、105頻率補(bǔ)償、106比較器、107加法器、108振蕩器、109鎖存器、110開路保護(hù)、111過熱保護(hù)、112驅(qū)動器、113過流保護(hù)和114高壓開關(guān)；其特征還在于具有五個管腳，對應(yīng)管腳號P1是GND、P2是DIM、P3是SW、P4是VIN、P5是CS；其中，P4為外部直流電源輸入端；P3為開關(guān)信號輸出端；P1為集成電路的公共地端；P5為外部恒流采樣電壓的反饋端；P2為LED燈亮度調(diào)整控制端。
文檔編號H05B37/02GK201928475SQ20102021459
公開日2011年8月10日 申請日期2010年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月2日
發(fā)明者李瑞平 申請人:上海芯龍半導(dǎo)體有限公司