申请/专利权人：厦门芯达茂微电子有限公司

申请日：2018-11-12

公开（公告）日：2024-04-23

公开（公告）号：CN109275233B

主分类号：H05B44/00

分类号：H05B44/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.23#授权;2019.02.26#实质审查的生效;2019.01.25#公开

摘要：本发明提供了一种定功率LED驱动器，具有：一电压转电流模块，用以依一输入电压的一分压产生一控制电流，其中，当该分压上升时，该控制电流会上升，且当该分压下降时，该控制电流会下降；以及一可调恒流模块，用以依一参考电压决定一输出电流的上限，及依该控制电流调整该输出电流的准位，其中该可调恒流模块在该控制电流上升时会使该输出电流下降，在该控制电流下降时会使该输出电流上升。

主权项：1.一种定功率LED驱动器，具有一电压输入端以与一LED串的阴极耦接，该LED串的阳极则是用以与一输入电压耦接，其特征在于该定功率LED驱动器具有：一电压转电流模块，具有一电压采样端及一控制电流输出端，该电压采样端是与该电压输入端耦接，该控制电流输出端是用以提供一控制电流，且该电压转电流模块是依该电压输入端的电压的一分压产生该控制电流，其中，当该分压上升时，该控制电流会上升，且当该分压下降时，该控制电流会下降；以及一可调恒流模块，具有一第一电流进入端、一第二电流进入端及一电流输出端，该第一电流进入端是与该电压输入端耦接，该第二电流进入端是与该控制电流输出端耦接以接收该控制电流，该电流输出端是用以提供一输出电流以决定该LED串的电流，其中，该可调恒流模块是依一参考电压决定该输出电流的上限，且是在该控制电流上升时使该输出电流下降，以及在该控制电流下降时使该输出电流上升；该电压转电流模块具有：一分压电路，耦接于该电压采样端与一参考地之间以产生该分压；一放大器，具有一正输入端、一负输入端及一输出端，该正输入端是与该分压耦接；一NMOS晶体管，具有一漏极、一闸极和一源极，该闸极是与该放大器的所述输出端耦接，该源极是与该放大器的所述负输入端耦接；一电流感测电阻，耦接于该源极和该参考地之间；以及一电流镜，具有一第一连接端和一第二连接端，该第一连接端是与该漏极耦接且该第二连接端是与该控制电流输出端耦接；该可调恒流模块具有：一放大器，具有一正输入端、一负输入端及一输出端，该正输入端是与该参考电压耦接，该负输入端是与该控制电流输出端耦接；一NMOS晶体管，具有一漏极、一闸极和一源极，该漏极是与该第一电流进入端耦接，该闸极是与该放大器的所述输出端耦接；一第一电流感测电阻，耦接于该源极和该负输入端之间；以及一第二电流感测电阻，耦接于该源极和一参考地之间。

全文数据：定功率LED驱动器技术领域本发明是有关一种LED线性恒流驱动器，特别是关于一种可使输入功率不随输入电压变动的定功率LED驱动器。背景技术请参照图1，其绘示一习知的LED线性恒流驱动器的电路图。如图1所示，该LED线性恒流驱动器包括一整流模块10、一滤波电容11、一LED串12、一滤波电容13、一放大器14、一NMOS晶体管15和一电流感测电阻16，其中放大器14、NMOS晶体管15和电流感测电阻16是用以形成一恒流模块。于操作时，一输入交流电压AC会经过整流模块10和滤波电容11变成一直流电压给LED串12供电，而所述恒流模块则会通过放大器14、NMOS晶体管15和电流感测电阻16所形成的一负回授机制使电流感测电阻16的跨压固定在一参考电压VREF，从而确保LED串12的电流不随输入电压的变化而变化。然而，该电路有一个明显的缺点。也就是说，虽然LED串12的电流不会随输入电压的变化而变化，但当输入电压上升时，比如从220V上升到240V，其输入功率却会相应增加，而在LED的功率消耗保持不变的情况下，整个驱动器的效率就会急遽下降。为了解决输入电压上升时，LED效率下降的问题，习知已有可在输入电压上升时减小LED的电流，以使输入功率保持恒定的功率恒定型LED驱动器。然而，市面上一般的功率恒定型LED驱动器普遍具有电路结构复杂的缺点。为解决上述问题，本领域亟需一种简单实用且可使LED电流随输入电压反向变动的LED驱动器。发明内容本发明的一目的在于揭露一种定功率LED驱动器，其可通过一结构简洁的控制电路稳定输入功率。本发明的另一目的在于揭露一种定功率LED驱动器，其可使LED电流随输入电压反向变动，以在不同输入电压的情况下仍然维持良好的LED驱动效率。为实现上述目的，本发明提出一种定功率LED驱动器，其具有一电压输入端以与一LED串的阴极耦接，该LED串的阳极则是用以与一输入电压耦接，其特征在于，该定功率LED驱动器具有：一电压转电流模块，具有一电压采样端及一控制电流输出端，该电压采样端是与该电压输入端耦接，该控制电流输出端是用以提供一控制电流，且该电压转电流模块是依该电压输入端的电压的一分压产生该控制电流，其中，当该分压上升时，该控制电流会上升，且当该分压下降时，该控制电流会下降；以及一可调恒流模块，具有一第一电流进入端、一第二电流进入端及一电流输出端，该第一电流进入端是与该电压输入端耦接，该第二电流进入端是与该控制电流输出端耦接以接收该控制电流，该电流输出端是用以提供一输出电流以决定该LED串的电流，其中，该可调恒流模块是依一参考电压决定该输出电流的上限，且是在该控制电流上升时使该输出电流下降，以及在该控制电流下降时使该输出电流上升。在一实施例中，该输入电压是由一整流模块和一滤波电容对一输入交流电压进行整流、滤波而得。在一实施例中，该LED串是和一滤波电容并联。在一实施例中，该电压转电流模块具有：一分压电路，耦接于该电压采样端与一参考地之间以产生该分压；一放大器，具有一正输入端、一负输入端及一输出端，该正输入端是与该分压耦接；一NMOS晶体管，具有一漏极、一闸极和一源极，该闸极是与该放大器的所述输出端耦接，该源极是与该放大器的所述负输入端耦接；一电流感测电阻，耦接于该源极和该参考地之间；以及一电流镜，具有一第一连接端和一第二连接端，该第一连接端是与该漏极耦接且该第二连接端是与该控制电流输出端耦接。在一实施例中，该电流镜是由至少两个PMOS晶体管构成。在一实施例中，该可调恒流模块具有：一放大器，具有一正输入端、一负输入端及一输出端，该正输入端是与该参考电压耦接，该负输入端是与该控制电流输出端耦接；一NMOS晶体管，具有一漏极、一闸极和一源极，该漏极是与该第一电流进入端耦接，该闸极是与该放大器的所述输出端耦接；一第一电流感测电阻，耦接于该源极和该负输入端之间；以及一第二电流感测电阻，耦接于该源极和一参考地之间。相较于现有技术，本发明的有益效果是：1可通过一结构简洁的控制电路稳定输入功率。2可通过LED电流随输入电压反向变动的作用，在各种不同输入电压的情况中都能维持良好的LED驱动效率。附图说明图1绘示一习知的LED线性恒流驱动器的电路图。图2绘示本发明定功率LED驱动器的一实施例的电路图。图3绘示本发明的定功率LED驱动器的另一实施例的电路图。图4a绘示3条不同的输入电压曲线。图4b绘示本发明的驱动器在图4a的3条不同的输入电压曲线的供电下所产生的3条不同的LED电流曲线。具体实施方式为能进一步了解本发明的结构、特征及其目的，结合附图及较佳具体实施例作详细说明。请参照图2，其绘示本发明定功率LED驱动器的一实施例的电路图。如图2所示，一LED发光装置包含一整流模块100、一滤波电容110、一LED串120、一滤波电容130及一定功率LED驱动器140，且定功率LED驱动器140包含一电压转电流模块150及一可调恒流模块160。在图2的电路中，定功率LED驱动器140具有一电压输入端IN以与LED串120的阴极耦接，LED串120的阳极则是用以与一直流电压VIN耦接，整流模块100是和滤波电容110并联，LED串120是和滤波电容130并联。电压转电流模块150具有一电压采样端A及一控制电流输出端B，电压采样端A是与电压输入端IN耦接，控制电流输出端B是用以提供一控制电流ICNTL，且电压转电流模块150是依电压输入端IN的电压的一分压产生控制电流ICNTL，其中，当该分压上升时，控制电流ICNTL会上升，且当该分压下降时，控制电流ICNTL会下降。可调恒流模块160具有一第一电流进入端C、一第二电流进入端D及一电流输出端E，第一电流进入端C是与电压输入端IN耦接，第二电流进入端D是与控制电流输出端B耦接以接收控制电流ICNTL，电流输出端E是用以提供一输出电流IO以决定LED串120的电流ILED，其中，可调恒流模块160是依一参考电压决定输出电流IO的上限，且是在控制电流ICNTL上升时使输出电流IO下降，以及在控制电流ICNTL下降时使输出电流IO上升。于操作时，一输入交流电压AC会经过整流模块100和滤波电容110变成一直流电压VIN对LED串120供电并在LED串120的阴极产生一电压VS；电压转电流模块150会依电压VS产生控制电流ICNTL；以及可调恒流模块160会依控制电流ICNTL及所述参考电压未示于图2中决定输出电流IO，其中当控制电流ICNTL上升下降时，输出电流IO会下降上升，也就是说，控制电流ICNTL是用以反向调整输出电流IO的电流值。具体而言，当直流电压VIN上升导致LED串120的阴极电压VS上升时，电压转电流模块140所产生的控制电流ICNTL会跟着上升，而由于可调恒流模块150会依控制电流ICNTL反向调整输出电流IO的电流值，因此，在控制电流ICNTL上升的情况下，输出电流IO就会下降；而当直流电压VIN下降导致LED串120的阴极电压VS下降时，电压转电流模块140所产生的控制电流ICNTL会跟着下降，而由于可调恒流模块150会依控制电流ICNTL反向调整输出电流IO的电流值，因此，在控制电流ICNTL下降的情况下，输出电流IO就会上升，从而确保输入功率不随直流电压VIN的变化而变化。请参照图3，其绘示本发明的定功率LED驱动器的另一实施例的电路图。如图3所示，电压转电流模块150包含一分压电阻151、一分压电阻152、一放大器153、一NMOS晶体管154、一电流感测电阻155和4个PMOS晶体管156-159，其中PMOS晶体管156-159形成一电流镜以依流过电流感测电阻155的电流的一个比例产生控制电流ICNTL，且其连接关系为：PMOS晶体管156的源极与一直流电压VDD耦接，PMOS晶体管156的闸极与漏极耦接，PMOS晶体管157的源极与直流电压VDD耦接，PMOS晶体管157的闸极与PMOS晶体管156的闸极耦接，PMOS晶体管158的源极与PMOS晶体管156的漏极耦接，PMOS晶体管158的闸极与漏极耦接以提供一第一连接端以与NMOS晶体管154的漏极耦接，PMOS晶体管159的源极与PMOS晶体管157的漏极耦接，PMOS晶体管159的闸极与PMOS晶体管158的闸极耦接，以及PMOS晶体管159的漏极是用以提供一第二连接端以与控制电流输出端B耦接；可调恒流模块160包含一放大器161、一NMOS晶体管162、一第一电流感测电阻163及一第二电流感测电阻164，其中，第一电流感测电阻163是用以供控制电流ICNTL流过，而第二电流感测电阻164则是用以供输出电流IO流过。具体而言，分压电阻151和分压电阻152是串接于该电压采样端A与一参考地之间形成一分压电路以产生该分压；放大器153具有一正输入端、一负输入端及一输出端，该正输入端是与该分压耦接；NMOS晶体管154具有一漏极、一闸极和一源极，该闸极是与放大器153的所述输出端耦接，该源极是与放大器153的所述负输入端耦接；电流感测电阻155是耦接于该源极和该参考地之间；以及该电流镜的所述第一连接端是与NMOS晶体管154的漏极耦接且该电流镜的所述第二连接端是与控制电流输出端B耦接。于操作时，当直流电压VIN上升下降导致LED串120的阴极电压VS上升下降时，分压电阻151和分压电阻152对VS所产生的分压会上升下降，放大器153和NMOS晶体管154所形成的负回授机制会使流过电流感测电阻155的电流上升下降以使电流感测电阻155的跨压跟上该分压，从而经由所述电流镜的作用使控制电流ICNTL上升下降。另外，在可调恒流模块160中，放大器161具有一正输入端、一负输入端及一输出端，该正输入端是与一参考电压VREF耦接，该负输入端是与该控制电流输出端B耦接；NMOS晶体管162具有一漏极、一闸极和一源极，该漏极是与第一电流进入端C耦接，该闸极是与放大器161的所述输出端耦接；第一电流感测电阻163是耦接于该源极和该负输入端之间；以及第二电流感测电阻164是耦接于该源极和该参考地之间。由于放大器161、NMOS晶体管162、第一电流感测电阻163及第二电流感测电阻164会形成一负回授机制，其公式为：VREF＝ICNTL×R4+RCS+IO×RCS，其中VREF为一固定的参考电压，R4为第一电流感测电阻163的电阻值，以及RCS为第二电流感测电阻164的电阻值，因此，在控制电流ICNTL增加减少的情况下，输出电流IO会减少增加。从另一个角度看，由于第二电流感测电阻164的跨压VCS＝VREF–ICNTL×R4，因此，在VREF和R4都固定的情况下，当ICNTL上升下降时，VCS便会下降上升，从而使流过第二电流感测电阻164的电流下降上升而提供调节LED串120的电流的作用。具体而言，如图3所示，电压转电流模块150的输入是VS，VS为LED串120的阴极电压，且其经过分压电阻151R1和分压电阻152R2分压得到VS×R2R1+R2，该电压经过放大器153、NMOS晶体管154和电流感测电阻155R3组成的反馈环路，钳位R3的电压，所以R3的电流＝VS×R2[R3×R1+R2]，该电流流过PMOS晶体管158P1和PMOS晶体管156P2，PMOS晶体管159P3和PMOS晶体管157P4与P1和P2的通道尺寸比例是M,所以流过P3和P4的电流是VS×M×R2[R3×R1+R2]，而该电流就是电压转电流模块150输出的控制电流ICNTL。另外，如图3所示，电压转电流模块150输出的控制电流ICNTL流过可调恒流模块160的第一电流感测电阻163R4并产生压降VCOMP，VCOMP＝ICNTL×R4＝VS×M×R2×R4[R3×R1+R2]＝VS×K，其中K＝M×R2×R4[R3×R1+R2]，且第二电流感测电阻164RCS的电压VCS＝VREF-VCOMP＝VREF-VS×K，所以流过第二电流感测电阻164RCS的电流IO＝VCSRCS＝VREF-VS×KRCS。也就是说，当输入电压VIN增大下降导致VS同时增大下降时，本发明的控制机制会使输出电流IO下降增大以使流过LED串120的电流ILED下降增大，从而确保输入功率保持恒定。另外，请一并参照图4a及图4b，其中图4a绘示3条不同的输入电压曲线，及图4b绘示本发明的驱动器在图4a的3条不同的输入电压曲线的供电下所产生的3条不同的LED电流曲线。由图4a及图4b可看出，本发明的驱动器在输入电压越高时，其所产生的LED电流越低。依上述的技术方案，本发明可提供以下功效：1.本发明的定功率LED驱动器可通过一结构简洁的控制电路稳定输入功率。2.本发明的定功率LED驱动器可使LED电流随输入电压反向变动，以在不同输入电压的情况下仍然维持良好的LED驱动效率。以上仅为本发明的优选实施例，但本发明的范围不限于此，本领域的技术人员可以容易地想到本发明所公开的变化或技术范围。替代方案旨在涵盖在本发明的范围内。因此，本发明的保护范围应由权利要求的范围确定。

权利要求：1.一种定功率LED驱动器，具有一电压输入端以与一LED串的阴极耦接，该LED串的阳极则是用以与一输入电压耦接，其特征在于该定功率LED驱动器具有：一电压转电流模块，具有一电压采样端及一控制电流输出端，该电压采样端是与该电压输入端耦接，该控制电流输出端是用以提供一控制电流，且该电压转电流模块是依该电压输入端的电压的一分压产生该控制电流，其中，当该分压上升时，该控制电流会上升，且当该分压下降时，该控制电流会下降；以及一可调恒流模块，具有一第一电流进入端、一第二电流进入端及一电流输出端，该第一电流进入端是与该电压输入端耦接，该第二电流进入端是与该控制电流输出端耦接以接收该控制电流，该电流输出端是用以提供一输出电流以决定该LED串的电流，其中，该可调恒流模块是依一参考电压决定该输出电流的上限，且是在该控制电流上升时使该输出电流下降，以及在该控制电流下降时使该输出电流上升。2.根据权利要求1所述的定功率LED驱动器，其特征在于，该输入电压是由一整流模块和一滤波电容对一输入交流电压进行整流、滤波而得。3.根据权利要求1所述的定功率LED驱动器，其特征在于，该LED串并联有一滤波电容。4.根据权利要求1所述的定功率LED驱动器，其特征在于，该电压转电流模块具有：一分压电路，耦接于该电压采样端与一参考地之间以产生该分压；一放大器，具有一正输入端、一负输入端及一输出端，该正输入端是与该分压耦接；一NMOS晶体管，具有一漏极、一闸极和一源极，该闸极是与该放大器的所述输出端耦接，该源极是与该放大器的所述负输入端耦接；一电流感测电阻，耦接于该源极和该参考地之间；以及一电流镜，具有一第一连接端和一第二连接端，该第一连接端是与该漏极耦接且该第二连接端是与该控制电流输出端耦接。5.根据权利要求4所述的定功率LED驱动器，其特征是，该电流镜是由至少两个PMOS晶体管构成。6.根据权利要求1所述的定功率LED驱动器，其特征是，该可调恒流模块具有：一放大器，具有一正输入端、一负输入端及一输出端，该正输入端是与该参考电压耦接，该负输入端是与该控制电流输出端耦接；一NMOS晶体管，具有一漏极、一闸极和一源极，该漏极是与该第一电流进入端耦接，该闸极是与该放大器的所述输出端耦接；一第一电流感测电阻，耦接于该源极和该负输入端之间；以及一第二电流感测电阻，耦接于该源极和一参考地之间。

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