一種LED驅動電源的內部降壓電路的制作方法

本實用新型屬于LED驅動電源技術，尤其涉及一種LED驅動電源的內部降壓電路。

背景技術：

21世紀，LED作為一種固態光源，是典型的綠色照明光源，具有壽命長，光效高，低功耗等特點。在LED照明技術當中，電源的驅動至關重要，它涉及到了LED整燈的使用壽命以及各項電氣性能。LED驅動電源一般分為外部應用電源和內部電源。外部應用電源主要給LED光源提供工作電源，以及驅動芯片外圍電路的工作電壓，一般為高壓；而內部電源則是為芯片提供工作電源，作為芯片內部各個低壓模塊如帶隙基準、運算放大器、比較器等等的工作電源，該電壓為低壓，在提倡低功耗的應用場合一般有3.3V和5V兩種電壓。而內部電壓一般需要經過外部應用電壓通過各種降壓方式來得到。如今常用的有buck型DCDC電路來降壓或者利用高頻變壓器將電壓降低等等方法，但這些電路的缺點就是體積大，且不易于集成于芯片。

技術實現要素：

本實用新型要解決的技術問題：提供一種LED驅動電源的內部降壓電路，以解決現有技術的LED驅動電路的內部降壓電路采用buck型DCDC電路來降壓或者利用高頻變壓器將電壓降低等方法，電路體積大且不易于集成于芯片等技術問題。

本實用新型技術方案：

一種LED驅動電源的內部降壓電路，它包括：

整流橋電路：對220V、50Hz的正弦電壓波形進行全波整流，得到0-311V的直流脈動電壓，與高壓預降壓電路連接；

高壓預降壓電路：對整流橋電路輸出的直流脈動電壓進行降壓，與線性穩壓電路、遲滯檢測電路和前置基準電壓電路連接；

遲滯檢測電路：通過檢測比較高壓預降壓電路的電壓，控制高壓預降壓電路的通斷，從而控制預降壓電壓的波動范圍；

前置基準電壓電路：輸出一個不隨輸入電源波動和溫度變化的基準電壓，作為遲滯檢測電路和線性穩壓電路的參考電壓；

線性穩壓電路：對高壓預降壓電路的輸出電壓進行穩壓，輸出一個穩定的電壓。

所述整流橋電路為全波整流橋電路，且每一橋臂上二極管的反向耐壓在800V以上，正向電流容量在500mA以上。

所述高壓預降壓電路包括電阻R0，電阻R0與高壓管LDMOS2的漏端相連，高壓管LDMOS2的源端接地，構成對地支路；電阻R0為高壓管LDMOS1提供柵端電壓，電阻R1和電容C1串聯接在高壓管LDMOS1的源端，高壓管LDMOS1的漏端接輸入電壓。電阻R6與齊納二極管Z1串聯，電容C1兩端的電壓經電阻R6與齊納二極管Z1進行穩壓。

所述遲滯檢測電路包括電阻R2，電阻R2接在比較器COM1的同向端和輸出端之間，電阻R3一端與電容C1連接,另一端與比較器COM1的同向端連接，比較器COM1的反向端與前置基準電壓電路的基準電壓Vref2連接，比較器COM1的輸出端接高壓管LDMO2的柵端，控制高壓管LDMOS2的開關狀態。

前置基準電壓電路的電路結構為自偏置帶隙基準源結構，電路的工作電壓端接齊納二極管Z1，通過齊納管Z1的穩壓值提供工作電壓，電路兩個輸出端Vref1和Vref2分別接在運放OPA1的反向端和比較器COM1的反向端。

所述線性穩壓電路包括功率管M1，功率管M1的源端與電容C1相接，功率管M1的漏端與電阻R4、R5相連接，電阻R4和R5串聯構成反饋電阻網絡，電阻R5與運放OPA1的同向端相連接，運放OPA1的反向端接前置基準電壓電路的基準電壓Vref1，運放OPA1的工作電壓端接齊納二極管Z1，運放OPA1的輸出端接功率管M1的柵端。

本實用新型的有益效果：

本實用新型與現有技術相比，具有以下優點：

本實用新型通過外置電容和反饋電阻，整體電路集成在一塊芯片，具有便于集成化、體積小等特點。本實用新型可直接應用于市電，交流輸入電壓范圍寬，且工作溫度范圍寬；本實用新型沒有大的儲能元器件，無高頻變壓器，所以電磁干擾小；解決了現有技術的LED驅動電路的內部降壓電路采用buck型DCDC電路來降壓或者利用高頻變壓器將電壓降低等方法，電路體積大且不易于集成于芯片等技術問題。

附圖說明

圖1為本實用新型原理示意圖；

圖2是本實用新型器件接線示意圖。

具體實施方式

一種LED驅動電源的內部降壓電路（見圖1），它包括：

整流橋電路1：對220V、50Hz的正弦電壓波形進行全波整流，得到0-311V的直流脈動電壓，與高壓預降壓電路2連接；

高壓預降壓電路2：對整流橋電路1輸出的直流脈動電壓進行降壓，與線性穩壓電路5、遲滯檢測電路3和前置基準電壓電路4連接；

遲滯檢測電路3：通過檢測比較高壓預降壓電路2的電壓，控制高壓預降壓電路2的通斷，從而控制預降壓電壓的波動范圍；

前置基準電壓電路4：輸出一個不隨輸入電源波動和溫度變化的基準電壓，作為遲滯檢測電路3和線性穩壓電路5的參考電壓；

線性穩壓電路5：對高壓預降壓電路2的輸出電壓進行穩壓，輸出一個穩定的電壓。

整流橋1，選用全波整流橋。其中每一橋臂上二極管的反向耐壓在800V以上，正向電流容量在500mA以上。

高壓預降壓電路2，高壓預降壓電路是由耐高壓LDMOS1和外置的電容C1構成的，當電路上電后，LDMOS2柵極無控制信號，LDMOS2處于截止狀態，RO為LDMOS1提供偏置電壓，LDMOS1的柵極處于高電平，故LDMOS1導通，脈動直流高壓經過高壓LDMOS1對RC電路充電（R1和C1串聯構成RC電路），當電容C1兩端的電壓VCC達到預定的電壓值時，檢測信號控制LDMOS2的柵端，從而使得LDMOS2導通。此時外部輸入電壓經過電阻R0和LDMOS2對地構成回路，LDMOS1的柵端電壓被拉低到低電平，LDMOS1處于截止狀態故充電電路關斷，當后面的負載消耗電壓低于一定值后，檢測信號控制支路LDMOS2處于截止狀態，此時LDMOS1再度被打開，充電電路也再度被激活，又對電容充電，此后的工作狀態如上反復轉化，使得電容兩端電壓在一定范圍內變化。VCC電壓經過電阻R6和齊納管Z1可以得到穩壓值Vz作為誤差運放OPA1、比較器COM1和前置基準Pre-BAG的工作電壓。

具體電路結構：電阻R0與高壓管LDMOS2的漏端相連，高壓管LDMOS2的源端接地，構成對地支路。電阻R0可為高壓管LDMOS1提供柵端電壓，電阻R1和電容C1串聯接在高壓管LDMOS1的源端，高壓管LDMOS1的漏端接輸入電壓。電阻R6與齊納二極管Z1串聯，電容C1兩端的電壓經電阻R6與齊納二極管Z1進行穩壓。

遲滯檢測電路3，由雙門限的比較器構成（R3串接在比較器COM1的同向端，R2連接于比較器的輸出端和同相端，反向端接前置基準輸出的參考電壓Vref2），電路具有遲滯回環傳輸特性。利用正反饋作用，比較器的門限電壓會隨輸出電壓的改變而改變，對于輸入端的干擾信號具有強抗干擾能力，通過調節R2、R3的阻值，可以得到兩個不同的門限電壓值作為檢測VCC電壓的波動參考電壓。

具體電路結構：電阻R2接在比較器COM1的同向端和輸出端之間，電阻R3一端接電容C1,另一端接比較器COM1的同向端。比較器COM1的反向端與前置基準電壓源的基準電壓Vref2相連接，比較器COM1的輸出端接高壓管LDMO2的柵端，可控制高壓管LDMOS2的開關狀態。

前置基準電壓源電路4，主要由啟動電路、偏置電路和基準核心三部分構成。前置基準的工作原理是利用具有相反的溫度系數電壓的權重以合適的比例相加得到具有零溫度系數的基準電壓，產生一個受輸入電壓波動和電路的溫度變化影響很小的基準電壓源作為后端電路的基準電壓。

具體電路結構：前置基準電壓源電路結構采用自偏置帶隙基準源結構pre-BAG結構，電路的工作電壓端接齊納二極管Z1，由齊納管Z1的穩壓值提供工作電壓，電路兩個輸出端Vref1和Vref2分別接在運放OPA1的反向端和比較器COM1的反向端。

線性穩壓電路5，電阻反饋網絡R4、R5串聯接在功率管M1的漏端，功率管M1的源端接電容電壓VCC，由電阻R5上的壓降反饋到運放OPA1的同相端，運放的反相端接一帶隙基準電壓Vref1，運放的輸出信號接功率管M1的柵端，通過調節電阻反饋網絡的電阻比值，可在輸出端得到一相對穩定的輸出電壓Vout作為低壓模塊的工作電壓。

具體電路結構：功率管M1的源端與電容C1相接，功率管M1的漏端與電阻R4、R5相連接，電阻R4和R5串聯構成反饋電阻網絡，電阻R5與運放OPA1的同向端相連接，運放OPA1的反向端接前置基準電壓源的基準電壓Vref1，運放OPA1的工作電壓端接齊納二極管Z1，運放OPA1的輸出端接功率管M1的柵端，電路在功率管M1的漏端可得到輸出電壓Vout。

本實用新型的工作原理分析如下：輸入市電為220V/50Hz的交流電經整流橋整流之后，可以在整流橋的兩個輸出端口得到脈動直流高壓，該電壓峰值電壓為311V、時間周期為10ms的正弦半波脈動電壓。該電壓作為高壓預降壓電路的輸入電壓。輸入電壓通過LDMOS1對RC電路充電，輸入電壓峰值有311V，考慮到線電壓和余量，使用的器件最少需要耐壓500V，在電路中LDMOS1采用700V耐壓，LDMOS器件在一定條件下都可以等效成電流源,通過電流源對電容充電，電容兩端的電壓VCC作為遲滯檢測電路的檢測信號，遲滯檢測電路為遲滯比較器，有兩個門限電壓V_T-、V_T+（V_T-<V_T+）。當電容兩端電壓VCC大于V_T+時，遲滯比較電路輸出高電平關斷充電支路；直到VCC小于V_T-時，遲滯比較電路輸出低電平重新開啟充電支路。如此反復工作，使得電容兩端電壓VCC會穩定在一定范圍值內。有一定波動的電壓VCC不能作為低壓模塊的工作電源特別是模擬電源，因此需要一個線性穩壓電路將VCC電壓穩定輸出。前置基準電壓源電路能產生一個受輸入電壓波動和電路的溫度變化影響很小的基準電壓，產生的基準電壓作為穩壓電路中運放和遲滯檢測電路中比較器的參考電壓。VCC電壓作為穩壓電路的輸入電壓，穩壓電路中的電阻反饋網絡將反饋信號反饋到穩壓電路中的運放的另一端，從而產生的誤差放大輸出接到功率MOS管的柵極，控制功率管的柵源電壓的大小，從而可以調節流經功率MOS管的電流，進而得到一穩定輸出電壓。反饋網絡為兩個電阻串聯組成，通過調整反饋網絡的電阻兩者的比值大小，可以得到相應的輸出電壓。經線性穩壓電路之后的輸出電壓具有穩定精度高，帶負載能力強等特點，可作為后端低壓模塊的工作電源。

本實用新型的適用范圍：

本實用新型所涉及的降壓模塊可用于LED的驅動電源、電子產品的電源管理。