[发明专利]LED驱动器启动逻辑与电路

说明书

技术领域

本发明专利涉及市电输入的LED驱动器的启动逻辑和电路实现。属于电力电子技术领域以及集成电路设计领域。

背景技术

白光LED作为新型的半导体照明光源具有众多优点以及广泛的应用前景。在通用照明领域内，白光LED直接替代白炽灯、荧光灯等照明光源已经成为大势所趋。尽管消费电子用LED驱动器的技术和市场已经比较成熟，而家庭照明用LED驱动器还有技术瓶颈尚待突破，目前已经成为众多国际知名电源设计公司的竞争领域。

电源的启动过程及其电路实现更是市电输入的LED驱动器的技术焦点，在各类LED驱动器中扮演着举足轻重、不可替代的作用。如果启动逻辑比较混乱，轻则上电过程中芯片消耗很大的启动电流，一是导致芯片的启动功耗较高，降低芯片的工作效率；二是电流较大可能导致启动过程中芯片较热，带来散热问题。重则导致驱动器不能正常启动，如若启动电流消耗较大，会导致供电端外接电阻的电压变化范围比较大，如果在第三绕组能正常地给芯片供电之前电容两端的电压低于欠压锁定设定的下限值，芯片将反复启动，导致无法正常工作。

因此，本专利对相关LED驱动器的启动逻辑及具体的电路实现进行分析设计，力求提供一种上电清晰、功能完善、高效可靠的方法。

发明内容

本实用新型专利的目的是提供一种适用于LED驱动器的时序启动逻辑及 其电路实现，以保证驱动芯片可以正常实现启动。

芯片启动的要求在于一：启动电流要小，一般小于100uA；二：内部的电路模块已经正常工作，包括电源上电电路，片内预充电电路，带隙基准电路，电压调节器和自举欠压锁定电路；三：驱动器的输入电压要满足一定的要求，在本实用新型专利中要高于启动门限电压(设置为21.6V)开始工作，若低于门限电压(设置为9.7V)，则重新启动。

可选的，所述预充电电路由负反馈结构产生偏置电流；二极管连接形式的PMOS实现电位抬升；高压PMOS与NMOS器件完成电流镜像以及电源输出。

可选的，所述带隙基准电路由BJT的负温度特性与BE结电压差的正温度特性补偿原理而产生，采用误差放大器嵌位，实现低温度系数的带隙电压产生。

可选的，所述电压调节器采用LDO的结构，并且在误差放大器与调整管之间带有缓冲级隔离，以提供更好的频率相应，提高输出电压的稳定性。由高压PMOS与NMOS实现。

可选的，所述自举欠压锁定电路用于对芯片输入电压进行判断，采用比较器与RS触发器的结构，完成不同的逻辑。

附图说明

表格1为自举欠压锁定的工作原理说明(VIN上升过程)；

表格2为自举欠压锁定的工作原理说明(VIN下降过程)；

图1为系统供电电源的上电电路示意图；

图2为LED驱动器的时序启动逻辑示意图；

图3为预充电电路及带隙基准电路的结构示意图；

图4为电压调节器的电路结构示意图；

图5是自举欠压锁定的电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型专利做进一步说明。

图1系统供电电源的上电电路示意图，经过整流的市电电压通过充电电阻Rstartup接于一外接电容Cvin的上端，外接电容的下端接地。电容两端的电压即为图一中的VIN，我们将之称为驱动器的输入电压。

图2是LED驱动器的时序启动逻辑示意图，驱动器的输入电压VIN范围比较大，若直接用芯片电源电压给带隙基准电路供电，则很难保证带隙基准电路的输出在如此大的电源电压范围内保持对电压和温度的不相关性。因此在此启动逻辑中加入了预充电电路。随着充电的进行逐渐升高，芯片电源电压作为预充电电路的电源电压，当芯片电源电压大于5V时预充电电路可以正常工作，此电路输出一个5V左右的电压，用于给带隙基准电路供电，因为带隙基准的电压相对比较稳定，因此此带隙基准具有极好的线性调整率。

带隙的输出作为电压调节器的参考电压，而电压调节器的电源电压即为芯片输入电压。若电压调节器正常工作，输出一个5V的对电源和温度不敏感的电压。

随着芯片输入电压VIN的不断升高，自举欠压锁定电路一直监控此电压，当此电压达到设定的上限电压21.6V时，自举欠压锁定电路输出高电平信号，一旦输出高电平信号，自举欠压锁定电路的门限变为9.7V，即只有芯片电源电压低于下限电压9.7V时欠压锁定电路才输出低电平信号，此电路给出了12V的滞回范围。在芯片外部充电电容维持一定的情况下，这个滞回范围足够大以至于在功率管导通第三绕组正常供电之前充电电容上的电荷量足以给芯片供电。