一種高功率因數線性恒流LED芯片的制作方法

本發明涉及LED芯片技術領域，特別涉及一種高功率因數線性恒流LED芯片。

背景技術：

LED芯片是LED燈的核心組件，也就是指的P-N結。其主要功能是：把電能轉化為光能，芯片的主要材料為單晶硅。半導體晶片由兩部分組成，一部分是P型半導體，在它里面空穴占主導地位，另一端是N型半導體，在這邊主要是電子。但這兩種半導體連接起來的時候，它們之間就形成一個P-N結。當電流通過導線作用于這個晶片的時候，電子就會被推向P區，在P區里電子跟空穴復合，然后就會以光子的形式發出能量，這就是LED發光的原理。而光的波長也就是光的顏色，是由形成P-N結的材料決定的。

在AC/DC或DC/DC轉換開關電源的控制中，為了提高轉換效率，通常采用同步整流控制技術。對同步整流開關器件如NMOSFET的控制需要和一個負電壓進行比較。實際電路設計中，通常把負電壓轉換成大于零的正電壓。但由于集成電路工藝誤差，同步整流器件關斷的比較早，達不到效率最佳化的目的。

本發明提出一種具有顯著提升的高功率因數線性恒流LED芯片。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供一種高功率因數線性恒流LED芯片，以解決現有技術中導致的上述多項缺陷。

為實現上述目的，本發明提供以下的技術方案：一種高功率因數線性恒流LED芯片，包括芯片本身，所述芯片有1-8引腳，所述1腳連接有設在芯片內的運算放大器1和運算放大器2的負相輸入管，所述2腳連接有所述運算放大器2的輸出端和設在芯片內的控制器，所述3腳連接有所述控制器，控制器的另一端還分別連接有負電壓比較器和接地，所述4腳連接有設在芯片內的濾波器，所述濾波器連接有所述負電壓比較器，所述5腳連接有設在芯片內的上/下鉗位器和運算放大器3的負相輸入端，所述運算放大器3內含有施密特觸發器，所述6腳連接有地和通過MOS管連接有設在芯片內的運算放大器4的接地端，所述7腳分別通過三極管和MOS管連接有所述運算放大器4的電源端和接地端，運算放大器4的輸入端連接有所述濾波器，所述8腳分別通過穩壓管接地和連接有設在芯片內的穩壓器。

優選的，所述運算放大器1內含有施密特觸發器，且輸出端為放電端，所述運算放大器2的正相輸入端連接有所述穩壓器，所述穩壓器還連接有設在所述芯片內的內部電源。

優選的，所述運算放大器2還連接有設在所述芯片內的過電壓偵測器，所述過電壓偵測器連接有設在芯片內的運算放大器6的輸入端，所述運算放大器6內含有施密特觸發器。

優選的，所述運算放大器3的輸出端和設在所述芯片內的啟動器連接有一個二輸入或門，所述二輸入或門的輸入端連接有設在芯片內的RS觸發器，所述RS觸發器還連接有所述負電壓比較器。

優選的，所述MOS管外還串聯有二極管構成的支路。

優選的，所述8腳還通過電阻Ⅰ連接有設在所述芯片內的運算放大器5的負相輸入端，運算放大器5內含有施密特觸發器，電阻I還通過電阻Ⅱ接地。

優選的，所述過電壓偵測器的另一條支路、運算放大器5的輸出端、運算放大器6的輸出端連接有一個四輸入或非門，所述四輸入或非門的輸出端和RS觸發器的另一端通過通過一個二輸入與門連接有所述運算放大器4的輸入端，所述RS觸發器連接有所述二輸入與門的支路上還設有一條支路連接有所述啟動器，四輸入或非門的另一個輸入口為放電端。

采用以上技術方案的有益效果是：應用于功率因素調節控制AD/DC開關電源系統的本芯片，本發明是交流/直流轉換LED照明驅動電源的核心部件智能控制器芯片、節能電源模塊以及低壓低功耗直流/直流轉換電源管理電路。控制器芯片廣泛應用于中小功率范圍的各類高頻開關電源模塊，如手機充電電源、手提電腦電源、液晶電視電源、有關家用電器電源以及LED照明等多種應用場合。當用于LED照明控制時，芯片的功能是實施對電源的開關控制，實現高功率因數、達到降低待機功耗、提高電源轉換效率和保持在所需輸出電壓變化范圍內實現恒流輸出，而且本發明的比起普通LED芯片靈敏度更高，且啟動電流和靜態電流比較低。

附圖說明

圖1是本發明的電路原理圖。

圖2是本發明中負電壓比較器的電路原理圖。

圖3是本發明具體的應用電路的電路原理圖。

其中，1-運算放大器Ⅰ，21-電阻R1，202-電阻R2，203-電阻R3，204-電阻R4，205-電阻R5，206-電阻R6，207-電阻R7，208-電阻R8，301-MOS管0，302-MOS管1，303-MOS管2，304-MOS管3，305-MOS管4，306-MOS管5，307-MOS管6，4-電流源I0，5-220V輸出交流電源,6-整流橋，601-上行輸入端，602-下行輸入端，603-輸出端，604-中間輸入端，701-運算放大器1，702-運算放大器2，703-運算放大器3，704-運算放大器4，705-運算放大器5,706-運算放大器6,801-電阻Ⅰ，802-電阻Ⅱ，9-控制器,10-負電壓比較器,11-穩壓管,12-濾波器,13-上/下鉗位器,14-三極管，15-MOS管,16-穩壓器,17-內部電源,18-過電壓偵測器,19-啟動器，20二輸入或門，21-RS觸發器，22-二極管，23-四輸入或非門,24-二輸入與門，25-變壓器，2601-R1電阻，2602-R2電阻，2603-R3電阻，2604-電阻R4，2605-R5電阻，2606-R6電阻，2607-R7電阻，2608-R8電阻，2609-R9電阻，2610-R10A電阻，2611-R10B電阻，2612-R11電阻，2613-R12電阻R，2614-R13A電阻，2615-R13B電阻，2701-C1電容，2702-C2電容，2703-C3電容，2704-C4電容，2705-C5電容，2706-C6電容,2801-D1二極管，2802-D2二極管,29-LED燈組，30-MOS管Ⅰ，31-熱敏電阻。

具體實施方式

下面結合附圖詳細說明本發明高功率因數線性恒流LED芯片的具體實施方式。

實施例1

圖1出示本發明高功率因數線性恒流LED芯片的具體實施方式：一種高功率因數線性恒流LED芯片，包括芯片本身，所述芯片有1-8引腳，所述1腳連接有設在芯片內的運算放大器1 701和運算放大器2 702的負相輸入管，運算放大器1 701和運算放大器2 702構成了1腳的誤差放大器反相輸入端。所述2腳連接有所述運算放大器2 702的輸出端和設在芯片內的控制器9，控制器9的作用為乘數和THD多路輸入優化，形成了補償網絡設置。所述3腳連接有所述控制器9，控制器9的另一端還分別連接有負電壓比較器10和通過接地，所述4腳連接有設在芯片內的濾波器12，濾波器12主要是脈沖上升邊緣遮沒。所述濾波器12連接有所述負電壓比較器10，所述5腳連接有設在芯片內的上/下鉗位器13和運算放大器3 703的負相輸入端，所述運算放大器3 703內含有施密特觸發器，所述6腳連接有地和通過MOS管15連接有設在芯片內的運算放大器4 704的接地端，所述7腳分別通過三極管14和MOS管15連接有所述運算放大器4 704的電源端和接地端，運算放大器4 704的輸入端連接有所述濾波器12，所述8腳分別通過穩壓管11接地和連接有設在芯片內的穩壓器16。

在本實施例中，所述運算放大器1 701內含有施密特觸發器，且輸出端為放電端，所述運算放大器2 702的正相輸入端連接有所述穩壓器16，所述穩壓器16還連接有設在所述芯片內的內部電源17。

在本實施例中，所述運算放大器2 702還連接有設在所述芯片內的過電壓偵測器18，所述過電壓偵測器18連接有設在芯片內的運算放大器6 706的輸入端，所述運算放大器6 706內含有施密特觸發器。

在本實施例中，所述運算放大器3 703的輸出端和設在所述芯片內的啟動器19連接有一個二輸入或門20，所述二輸入或門20的輸入端連接有設在芯片內的RS觸發器21，所述RS觸發器21還連接有所述負電壓比較器10。

在本實施例中，所述MOS管15外還串聯由二極管22構成的支路。

在本實施例中，所述8腳還通過電阻Ⅰ801連接有設在所述芯片內的運算放大器5 705的負相輸入端，運算放大器5 705內含有施密特觸發器，電阻I 801還通過電阻2 802接地。

在本實施例中，所述過電壓偵測器18的另一條支路、運算放大器5 705的輸出端、運算放大器6 706的輸出端連接有一個四輸入或非門23，所述四輸入或非門23的輸出端和RS觸發器21的另一端通過通過一個二輸入與門24連接有所述運算放大器4 704的輸入端，所述RS觸發器21連接有所述二輸入與門24的支路上還設有一條支路連接有所述啟動器19，四輸入或非門23的另一個輸入口為放電端。RS觸發器21可作為啟動器的啟動源頭，過電壓偵測器18連接有運算放大器6 706的一端為動態過電壓保護(DYN OVP)，另一端借由四輸入或非門23的為STAT過電壓保護(STAT OVP)。

本發明芯片的1腳為誤差放大器的反相輸入口，2腳為補償網絡設置改叫和1腳端之間，3腳為乘法器輸入管，4腳為電流傳感器輸入決定MOSET源引腳，5腳為零電流檢測，6腳為接地端，7腳為柵極驅動脈沖輸出，8腳為電源電壓輸入。

通過內部的負電壓比較器10，本芯片靈敏度更高，且啟動電流和靜態電流更低。

實施例2

圖2出示本發明高功率因數線性恒流LED芯片內的伏電壓比較器的具體實施方式：一種負電壓比較器，包括運算放大器Ⅰ1、多個電阻和多個MOS管，所述運算放大器的Ⅰ1正相輸入端通過電阻R8 208、電阻R3 203耦接至地端GND，所述電阻R8 208和電阻R3 203為并聯關系；運算放大器Ⅰ1的負相輸入管通過電阻R7 207、電阻R4 204耦接至地端GND；正相輸入端通過依次串聯的MOS管6 307、電阻R6 206和MOS管2 303耦接至操作電壓VDD，正相輸入管還通過依次串聯的MOS管3 304、電阻1 201、MOS管1 301耦接至操作電壓VDD，所述MOS管3 304耦接至基準電壓Vref，所述MOS管6 307耦接至反饋電壓Vfb。

在本實施例中，所述電阻R6 206處還設有與電阻R6 206并聯的依次串聯電阻R5 205和MOS管5 306連接有所述電阻R4 204和電阻R7 207。

在本實施例中，所述電阻R1 201處還設有與電阻R1 201并聯的依次串聯電阻R5 205和MOS管4 305連接有所述電阻R4 204和電阻R7 207。

在本實施例中，所述MOS管4 305和MOS管5 306相互連接，并耦接至地端GND。

在本實施例中，所述操作電壓VDD處還耦接有依次串聯的MOS管0 301和電流源I0 4，所述MOS管0 301、MOS管1 302、MOS管2 303相互并連，即MOS管1 302和MOS管2 303耦接至所述電流源I0 4。

在本實施例中，所述電阻RI 201、電阻R2 202、電阻R5 205、電阻R6 206的阻值均相同。

在本實施例中，所述電阻R3 203、電阻R4 204的阻值均相同，且數值為RI 201或電阻R2 202或電阻R5 205或電阻R6 206的阻值的m倍。

在本實施例中，所述MOS管0 301、MOS管1 302、MOS管2 303、MOS管3 34、MOS管4 305、MOS管5 306和MOS管6 307的型號均相同。

IR1＝[V1-(Vref1+Vt)]/R1 (1)

IR2＝(V1-Vt)/R2 (2)

IR5＝(V2-Vt)/R5 (3)

IR6＝[V2-(Vfb+Vt)]/R6 (4)

如果電阻R1＝電阻R2＝電阻R5＝電阻R6＝R，

V3＝(IR1+IR6)R3＝[V1+V2-2Vt-(Vref+Vfb)]R3/R (5)

V4＝(IR2+IR5)R4＝(V1+V2-2Vt)R4/R (6)

如果R3＝R4＝mR，那么，

V3＝m[V1+V2-2Vt-(Vref+Vfb)] (7)

V4＝m(V1+V2-2Vt) (8)

比較(7)和(8)可知，當(Vref+Vfb)>0時，V3<V4，(Vref+Vfb)<0時，V3>V4，也即：Vfb>-Vref時，V3<V4，運算放大器11的輸出端Vout輸出低電平；Vfb<-Vref時，V3>V4，運算放大器Ⅰ1的輸出端Vout輸出高電平。

如果設置Vref＝0.1V，那么，當Vfb<-0.1V時，運算放大器Ⅰ1的輸出端Vout輸出高電平，Vfb>-0.1V時，運算放大器Ⅰ1的輸出端Vout輸出低電平。即反饋電壓Vfb和一個負電壓進行比較來決定運算放大器Ⅰ1的輸出端Vout的輸出電平。由于集成電路工藝能夠保證反饋電壓Vref的精度，因此，本發明具有較好的改善同步整流開關器件轉換效率的特點。

基于上述，本發明結構高功率因數線性恒流LED芯片與現有技術相比有益效果為：提出了一種直接比較的高功率因數線性恒流LED芯片，無需將負電壓轉換成正電壓，在AC/DC或DC/DC轉換開關電源的控制中，可以提高轉換效率；應用到本發明高功率因數線性恒流LED芯片的芯片靈敏度高，同時啟動電壓和靜太電流比普通芯片要低。

實施例3

現結合具體的驅動電路來闡述本發明的具體典型運用，如圖3，包括220V輸出交流電源5，所述220V輸出交流電源5的一個輸出端連向一個整流橋6的上行輸入端601，所述220V輸出交流電源5的另一個輸出端連向一個整流橋6的下行輸入端602，所述整流橋6的輸出端63通過一個串聯的變壓器Ⅰ25和R6電阻266連向本發明芯片的5腳，所述變壓器25的輸出端還依次通過R7電阻2607、C5電容2705和D1二極管2801連向本發明芯片的8腳，所述D1二極管2801的輸出端還依次通過R5電阻2605、R4電阻2604、R3電阻2603以及R2電阻2602連向本發明的3腳，本發明的1腳和2腳之間并聯一個C7電容2707，且總的輸出連向LED燈組29，本發明的7腳依次通過R9電阻2909、MOS管Ⅱ30、D2二極管2802以及熱敏電阻31連向LED燈組29,本發明的8腳還通過相互并聯的C3電容2703和C4電容2704接回整流橋6的中間輸入端604，所述R5電阻2605和D1二極管2801連接有所述相互并聯的C3電容2703和C4電容2704。

在本實施例中，所述LED燈組29的輸出端接回整流橋6的中間輸入端604，所述R2電阻2602的輸出端還通過一個R3電阻2603接回整流橋6的中間輸入端604，所述R3電阻2603外并聯一個C2電容2702，所述整流橋6的輸出端63和中間輸入端604外并聯一個C1電容2701。

在本實施例中，所述C7電容2707外還并聯一條由C6電容2706和R8電阻2608構成的串聯支路。

在本實施例中，所述LED燈組29外并聯有由R11電阻2612和R12電阻2613構成的串聯支路，所述R12電阻2613之后還連接有由R13A電阻2614和R13B電阻2615構成的并聯支路，所述R12電阻2613還連接有C7電容2707和R8電阻2608。

在本實施例中，本發明芯片的4腳通過相互并聯的R10A電阻2610和R10B電阻2611連接有所述LED燈組29，所述MOS管Ⅱ30連接有所述相互并聯的R10A電阻2610和R10B電阻2611。

綜合上述，本發明高功率因數線性恒流LED芯片應用于功率因素調節控制AD/DC開關電源系統的本芯片，本發明是交流/直流轉換LED照明驅動電源的核心部件智能控制器芯片、節能電源模塊以及低壓低功耗直流/直流轉換電源管理電路。控制器芯片廣泛應用于中小功率范圍的各類高頻開關電源模塊，如手機充電電源、手提電腦電源、液晶電視電源、有關家用電器電源以及LED照明等多種應用場合。當用于LED照明控制時，芯片的功能是實施對電源的開關控制，實現高功率因數、達到降低待機功耗、提高電源轉換效率和保持在所需輸出電壓變化范圍內實現恒流輸出，而且本發明的比起普通LED芯片靈敏度更高，且啟動電流和靜態電流比較低。

以上所述的僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明創造構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。