[实用新型]一种电荷泵式LED驱动芯片

说明书

技术领域

本实用新型涉及集成电路技术，尤其涉及到一种电荷泵式LED驱动芯片。

背景技术

基于需要，设计了一种电荷泵式LED驱动芯片。

发明内容

本实用新型旨在提供一种电荷泵式LED驱动芯片。

一种电荷泵式LED驱动芯片，包括使能控制电路、带隙基准电路、振荡器电路、软启动电路、保护电路、误差放大器、控制逻辑、驱动电路和电荷泵电路：

所述使能控制电路的输入端接使能端EN，输出端控制所述控制逻辑；当使能端EN接高电平，电路正常工作；当EN接地，电路处于关闭状态，电路不工作；

所述带隙基准电路用来产生芯片内部的带隙基准电压，作为其他电路的参考电压，这些电压的精确度直接影响输出的电压精度；

所述振荡器电路提供内部时钟频率1MHz，并作为内部同步时钟；

所述软启动电路用来避免芯片启动时涌入电流过大；

所述保护电路具有过流保护、短路保护功能；分别起到过流和短路保护的功能；

所述误差放大器将输出电压VOUT与基准电压0.8V的差值进行放大及反馈，保证稳态时的稳压精度；

所述控制逻辑是根据外部采样和外部反馈信号，对电路的开启和关断进行控制；由数字电路实现，生成非交叠性的方波，为开关管驱动电路提供控制信号；

所述驱动电路是通过内部大尺寸MOS管把输入控制信号转换为具有较大驱动能力的控制信号，用来控制电荷泵开关管的关断；

所述电荷泵电路采用2倍升压电荷泵结构，包含控制电荷泵充电的功率开关管。

工作原理：使能控制决定整个芯片是否工作；当EN信号为高电平时，芯片处于正常工作状态；此时加入输入电压后，芯片开始启动，软启动模块开始起作用。开始时软启动模块通过输出信号把限流功率管的栅极电位限制在高电位，使输出端充电的通路处于截止状态；因此这时输入端并没有给输出端充电。经过几十微秒的延时后，输入电压和带隙基准电位逐渐稳定，输入端和输出端建立连接，输出电压开始上升，此时软启动控制在合适的电位，使 流过输入端的电流不是很大，避免了浪涌电流的出现；当输出电压上升到1V左右时，控制电荷泵的开关管开始工作于开关状态，频率为1MHz。振荡器生成的信号经过逻辑控制和驱动电路，生成驱动信号来控制电荷泵开关管。此后输入端通过电荷泵不断给输出端充电，充电的快慢取决于输出端电容和输入电流。等到输出端升高到稳定电压5V后，软启动自动结束；此时误差放大器输出信号控制，使输出电压稳定在5V。

当发生短路时，输出电压会降到很低值，此时短路保护电路开始工作，使流过限流功率管的电流只有几十毫安，从而达到短路保护的目的。

本芯片所采用的电荷泵是2倍升压电荷泵。输入电压越低，2VIN-VOUT的差值就越小；VIN最小为2.7V时，VOUT为5V；这样在用电荷泵给输出端充电的时候，能量损失就越小，转换效率就越高；反之，VIN越高，能量损失就越大，转换效率就越低。在设计芯片时考虑到了这一情况，当VIN达到5V时，采用直充模式，让电荷泵停止工作，这样转换效率可以高达96％左右。

此芯片采用2倍升压电荷泵结构，可以大大提高转换效率，当输入电压在5V时，无需升压也能正向导通LED；当电池电压低于5V时，对输入电压做2倍升压变换，这种结构尽可能节省了升压变换引起的能量损耗。

附图说明

图1为本实用新型的一种电荷泵式LED驱动芯片的内部电路图。

图2为利用本实用新型的电荷泵式LED驱动芯片的输入电压2.7～5V时，输出电压为5V的应用电路图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型内容进一步说明。

一种电荷泵式LED驱动芯片，如图1所示，包括使能控制电路、带隙基准电路、振荡器电路、软启动电路、保护电路、误差放大器、控制逻辑、驱动电路和电荷泵电路：

所述使能控制电路的输入端接使能端EN，输出端控制所述控制逻辑；当使能端EN接高电平，电路正常工作；当EN接地，电路处于关闭状态，电路不工作；

所述带隙基准电路用来产生芯片内部的带隙基准电压，作为其他电路的参考电压，这些电压的精确度直接影响输出的电压精度；

所述振荡器电路提供内部时钟频率1MHz，并作为内部同步时钟；

所述软启动电路用来避免芯片启动时涌入电流过大；

所述保护电路具有过流保护、短路保护功能；分别起到过流和短路保护的功能；