三溫區線性恒功率LED驅動集成電路的制作方法

本發明涉及一種驅動集成電路，尤其是一種三溫區線性恒功率led驅動集成電路，屬于led驅動電路的技術領域。

背景技術：

目前，在現有技術中，為解決led燈珠的高溫下燒毀問題經常采用線性恒流照明電源的方案，在高溫下如115℃時電路進行溫度保護，這時快速衰減或關斷驅動電流。但實際上led燈珠在溫度上升到如80℃以上時，已開始影響燈珠的光衰，所以，理想的燈珠驅動電路應當是低溫或室溫下驅動功率不變，但在高溫如80℃開始進行緩慢的功率衰減以降低工作溫度，在溫度上升到接近燈珠的極限結溫如115℃以上時，快速關斷驅動電源。

此外，線性恒流led驅動電路通常在輸入電壓增大時，輸出功率伴隨增大，難以保證led驅動電路工作在恒功率狀態。

技術實現要素：

本發明的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種三溫區線性恒功率led驅動集成電路，其根據led燈珠不同溫度設定了三種溫度工作曲線，即在低溫到led燈珠不發生光衰的溫度之前，輸出功率基本不變；在led燈珠發生光衰的溫度范圍以上，減功率工作；在led燈珠或驅動電路達到極限結溫損壞之前關斷，且能保證在高壓或高壓瞬態沖擊時的可靠性。

按照本發明提供的技術方案，所述三溫區線性恒功率led驅動集成電路，包括用于驅動led燈珠的恒流驅動電路；還包括與所述恒流驅動電路連接的近零溫漂電壓基準電路、高溫下負溫漂電壓基準電路以及結溫溫度保護電路；在led燈珠工作于低溫狀態時，近零溫漂電壓基準電路能提供近零溫漂基準電壓，led燈珠工作溫度接近于led產生光衰減的溫度范圍時，高溫下負溫漂電壓基準電路能提供按系數衰減的負溫基準電壓；

恒流驅動電路根據led燈珠工作時的電流、近零溫漂基準電壓以及負溫基準電壓調整驅動led燈珠的功率，以使得恒流驅動電路加載到led燈珠上的功率與led燈珠的工作溫度相適配；當led燈珠的工作溫度接近所述led燈珠的極限結溫時，結溫溫度保護電路關斷恒流驅動電路對led燈珠上的驅動。

所述恒流驅動電路還與恒功率輸出過壓保護電路連接，在輸入電壓變化或存在高壓瞬態沖擊時，利用恒功率輸出過壓保護電路確保恒流驅動電路輸出驅動功率的穩定性。

所述恒流驅動電路包括運算放大器u1、驅動功率管以及功率調整電阻rs，近零溫漂電壓基準電路、高溫下負溫漂電壓基準電路同時與運算放大器u1的同相端連接，運算放大器u1的反相端與功率調整電阻rs的一端以及驅動功率管的源極端連接，運算放大器u1的輸出端與驅動功率管的柵極端連接，驅動功率管的漏極端形成驅動輸出端，驅動功率管采用vdmos管，功率調整電阻rs的另一端接地。

所述運算放大器u1包括晶體管q8、晶體管q9、晶體管q10、晶體管q11、晶體管q12以及晶體管q13，晶體管q8的發射極與晶體管q9的基極端連接，晶體管q9的發射極端與晶體管q10的發射極連接，晶體管q10的基極端與晶體管q11的發射極端連接，晶體管q11的基極端與功率調整電阻rs連接，且晶體管q11的基極端通過穩壓二極管z2與驅動功率管的柵極端連接，晶體管q11的集電極端接地，晶體管q10的集電極端與晶體管q12的基極端、晶體管q13的基極端以及晶體管q13的集電極端連接，晶體管q13的發射極端連接，晶體管q12的發射極端接地，晶體管q12的集電極端與與晶體管q9的集電極端連接。

所述結溫溫度保護電路包括晶體管q14，晶體管q14的基極端與電容c11的一端以及晶體管q12的集電極端連接，電容c11的另一端與驅動功率管的柵極端連接，晶體管q14的發射極端接地。

所述恒功率輸出過壓保護電路包括晶體管q1，晶體管q1的集電極端與驅動功率管的柵極端連接，晶體管q1的發射極端接地，晶體管q1的基極端與電阻r1的一端、電阻r2的一端以及調整保護電阻rov的一端連接，電阻r2的另一端接地，調整保護電阻rov的另一端與整流器d4的輸出端連接，整流器d4與交流電ac連接。

還包括與恒流驅動電路連接的調光使能控制電路，所述調光使能控制電路包括晶體管q2，晶體管q2的集電極端與驅動功率管的柵極端連接，晶體管q2的發射極端接地，晶體管q2的基極端與電阻r3的一端以及電阻r4的一端連接，電阻r4的另一端接地。

還包括穩壓器，所述穩壓器包括晶體管q3，晶體管q3的發射極端接地，晶體管q3的集電極端與啟動電阻rp的一端、驅動電阻rg的一端以及穩壓二極管z1的陰極端連接，且晶體管q3的集電極端與電壓vcc連接，晶體管q3的基極端與穩壓二極管z1的陽極端以及電阻r5的一端連接，電阻r5的另一端接地，啟動電阻rp的另一端與整流器d4的輸出端以及發光二極管hvled的陽極端連接，整流器d4與交流電ac連接，發光二極管hvled的陰極端與驅動功率管的漏極端連接，驅動電阻rg的另一端與驅動功率管的柵極端連接。

本發明的優點：在led燈珠工作于低溫狀態時，近零溫漂電壓基準電路能提供近零溫漂基準電壓，led燈珠工作溫度接近于led產生光衰減的溫度范圍時，高溫下負溫漂電壓基準電路能提供按系數衰減的負溫基準電壓；恒流驅動電路根據led燈珠工作時的電流、近零溫漂基準電壓以及負溫基準電壓調整驅動led燈珠的功率，以使得恒流驅動電路加載到led燈珠上的功率與led燈珠的工作溫度相適配；當led燈珠的工作溫度接近所述led燈珠的極限結溫時，結溫溫度保護電路關斷恒流驅動電路對led燈珠上的驅動，從而根據led燈珠不同溫度設定了三種溫度工作曲線，即在低溫到led燈珠不發生光衰的溫度之前，輸出功率基本不變；在led燈珠發生光衰的溫度范圍以上，減功率工作；在led燈珠或驅動電路達到極限結溫損壞之前關斷，且能保證在高壓或高壓瞬態沖擊時的可靠性。

附圖說明

圖1為本發明的結構框圖。

圖2為本發明的電路原理圖。

具體實施方式

下面結合具體附圖和實施例對本發明作進一步說明。

如圖1所示：為了根據led燈珠不同溫度設定了三種溫度工作曲線，即在低溫到led燈珠不發生光衰的溫度之前，輸出功率基本不變；在led燈珠發生光衰的溫度范圍以上，減功率工作；在led燈珠或驅動電路達到極限結溫損壞之前關斷，本發明包括用于驅動led燈珠的恒流驅動電路；還包括與所述恒流驅動電路連接的近零溫漂電壓基準電路、高溫下負溫漂電壓基準電路以及結溫溫度保護電路；在led燈珠工作于低溫狀態時，近零溫漂電壓基準電路能提供近零溫漂基準電壓，led燈珠工作溫度接近于led產生光衰減的溫度范圍時，高溫下負溫漂電壓基準電路能提供按系數衰減的負溫基準電壓；

恒流驅動電路根據led燈珠工作時的電流、近零溫漂基準電壓以及負溫基準電壓調整驅動led燈珠的功率，以使得恒流驅動電路加載到led燈珠上的功率與led燈珠的工作溫度相適配；當led燈珠的工作溫度接近所述led燈珠的極限結溫時，結溫溫度保護電路關斷恒流驅動電路對led燈珠上的驅動。

進一步地，所述恒流驅動電路還與恒功率輸出過壓保護電路連接，在輸入電壓變化或存在高壓瞬態沖擊時，利用恒功率輸出過壓保護電路確保恒流驅動電路輸出驅動功率的穩定性。

所述恒流驅動電路包括運算放大器u1、驅動功率管以及功率調整電阻rs，近零溫漂電壓基準電路、高溫下負溫漂電壓基準電路同時與運算放大器u1的同相端連接，運算放大器u1的反相端與功率調整電阻rs的一端以及驅動功率管的源極端連接，運算放大器u1的輸出端與驅動功率管的柵極端連接，驅動功率管的漏極端形成驅動輸出端，驅動功率管采用vdmos管，功率調整電阻rs的另一端接地。

如圖2所示，所述運算放大器u1包括晶體管q8、晶體管q9、晶體管q10、晶體管q11、晶體管q12以及晶體管q13，晶體管q8的發射極與晶體管q9的基極端連接，晶體管q9的發射極端與晶體管q10的發射極連接，晶體管q10的基極端與晶體管q11的發射極端連接，晶體管q11的基極端與功率調整電阻rs連接，且晶體管q11的基極端通過穩壓二極管z2與驅動功率管的柵極端連接，晶體管q11的集電極端接地，晶體管q10的集電極端與晶體管q12的基極端、晶體管q13的基極端以及晶體管q13的集電極端連接，晶體管q13的發射極端連接，晶體管q12的發射極端接地，晶體管q12的集電極端與與晶體管q9的集電極端連接。

具體地，所述結溫溫度保護電路包括晶體管q14，晶體管q14的基極端與電容c11的一端以及晶體管q12的集電極端連接，電容c11的另一端與驅動功率管的柵極端連接，晶體管q14的發射極端接地。

所述恒功率輸出過壓保護電路包括晶體管q1，晶體管q1的集電極端與驅動功率管的柵極端連接，晶體管q1的發射極端接地，晶體管q1的基極端與電阻r1的一端、電阻r2的一端以及調整保護電阻rov的一端連接，電阻r2的另一端接地，調整保護電阻rov的另一端與整流器d4的輸出端連接，整流器d4與交流電ac連接。

還包括與恒流驅動電路連接的調光使能控制電路，所述調光使能控制電路包括晶體管q2，晶體管q2的集電極端與驅動功率管的柵極端連接，晶體管q2的發射極端接地，晶體管q2的基極端與電阻r3的一端以及電阻r4的一端連接，電阻r4的另一端接地。

還包括穩壓器，所述穩壓器包括晶體管q3，晶體管q3的發射極端接地，晶體管q3的集電極端與啟動電阻rp的一端、驅動電阻rg的一端以及穩壓二極管z1的陰極端連接，且晶體管q3的集電極端與電壓vcc連接，晶體管q3的基極端與穩壓二極管z1的陽極端以及電阻r5的一端連接，電阻r5的另一端接地，啟動電阻rp的另一端與整流器d4的輸出端以及發光二極管hvled的陽極端連接，整流器d4與交流電ac連接，發光二極管hvled的陰極端與驅動功率管的漏極端連接，驅動電阻rg的另一端與驅動功率管的柵極端連接。

本發明實施例中，通過工藝選擇使得穩壓二極管z1、晶體管q3以及晶體管q6進行溫度相互補償，其中，穩壓二極管z1為正溫度系數，晶體管q3以及晶體管q6為負溫度系數，在運算放大器u1的輸入端通過相應的電阻分壓得到零溫漂基準，在溫度較高時，電阻r1、電阻r2以及晶體管q1開始起作用，這樣radj端所反映的輸出電流不跟隨運算放大器u1的基準變化，而是決定于晶體管q1及其負溫放大特性。

恒功率的實現是通過調整保護電阻rov取樣整流后的電網電壓，和基準電壓疊加控制晶體管q1的導通狀態來控制驅動功率管的導通電流。在溫度很高時，晶體管q5導通，并關斷驅動功率管且通過穩壓二極管z2對驅動功率管的柵極進行保護。電容c1為防自激電容，通過晶體管q14的集電極實現運算放大器u1的輸出。

en是用外部提供的pwm信號，控制驅動功率管的通斷，驅動功率管通斷的占空比的均值電流控制led的亮度。vcc是內部穩壓的，通過電阻rp取電。零溫漂電壓靠穩壓二極管z1、晶體管q3、晶體管q6的溫度系數補償得到。