一種內(nèi)置低壓保護(hù)的led控制電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提出了一種內(nèi)置低壓保護(hù)的LED控制電路，包括LED控制器、低壓保護(hù)電路、掉電檢測電路以及功率管MN和MP。掉電檢測電路和低壓保護(hù)電路包括三個(gè)比較器A1、A2、A3以及延遲電路。A1的一輸入端連接外部電源，一輸入端接第一比較電壓，輸出端連接LED控制器；A2的一輸入端連接外部電源，一輸入端接第二比較電壓，輸出端連接LED控制器；A3的一輸入端連接輸出端口，一輸入端接第三比較電壓，輸出端接延遲電路的輸入端；延遲電路的輸出端接A2。MN和MP的柵極均連接LED控制器的輸出端，漏極一起連接外部控制端；MN的源極接地；MP的源極接輸出端口。本實(shí)用新型有效解決了低壓保護(hù)后部分電路依舊工作，電路啟動過程中低壓保護(hù)誤操作及定時(shí)切換時(shí)節(jié)能的問題。
【專利說明】
一種內(nèi)置低壓保護(hù)的LED控制電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于集成電路技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種電路，尤其是LED控制電路。
【背景技術(shù)】
[0002]在環(huán)境與發(fā)展的課題逐漸被大家重視的前提下，采用太陽能補(bǔ)充能源及控制方式得到廣泛的應(yīng)用，其不僅大大節(jié)省了傳統(tǒng)能源的消耗也降低了污染的排放。
[0003]市場上廣泛應(yīng)用具有升壓功能的LED控制器電路形式主要包括:恒流控制電路、恒壓控制電路、PWM(脈寬調(diào)制)控制電路等。恒流控制電路與恒壓控制電路常因?yàn)閮?nèi)部構(gòu)造復(fù)雜，外圍管腳多且在太陽能充電及控制時(shí)需要一些其他的元器件來進(jìn)行配合使用，這樣無形中增加了成本，因此這兩種電路工作方式常應(yīng)用于早期的LED控制，其在太陽能電路應(yīng)用市場上已經(jīng)越來越少。PWM控制電路通過內(nèi)部特定的控制方式形成小環(huán)路，從而達(dá)到了芯片管腳少、使用方便、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，比較適合戶外LED驅(qū)動要求，但對于低功耗且高效率電路要求來說無法得到預(yù)期效果。
[0004]相較于LED太陽能開關(guān)控制而言，市場上主要有時(shí)控、光控、聲控等控制方式。時(shí)控開關(guān)可以定時(shí)關(guān)斷和開啟以此來保證白天關(guān)斷晚上開啟。然而，在戶外照明應(yīng)用中從夜晚到白天進(jìn)行定時(shí)切換時(shí)，前半夜與后半夜對燈光使用的亮度需求是不同的，后半夜需要燈光繼續(xù)照明但為了節(jié)能需要讓燈光減弱，而現(xiàn)今的電路很難達(dá)到這種效果。
[0005]市場上LED控制電路由電池或蓄電池供電時(shí)，隨著電池持續(xù)的工作其電量越來越低，這就會導(dǎo)致當(dāng)電量不足時(shí)常常無法確保其在哪個(gè)工作點(diǎn)停止工作，所以常常引入低壓保護(hù)電路。但大多LED控制電路在低壓保護(hù)后存在著電路某些功能依然無法完全關(guān)斷，使電池電量依然持續(xù)降低，雖然大大節(jié)省了功耗但無法完全使電路停止工作。
[0006]此外，加入低壓保護(hù)電路后還會存在以下問題:在電池上電時(shí)，若供電電壓低于低壓保護(hù)電壓值，可能會導(dǎo)致電路處在一個(gè)鎖死狀態(tài)無法正常工作。這不利于電路的安全工作，同時(shí)也損耗了資源。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種能夠有效避免低壓保護(hù)后部分電路繼續(xù)工作的LED控制電路，次要目的在于提供一種還能夠解決電路啟動過程中低壓保護(hù)誤操作及定時(shí)切換過程時(shí)實(shí)現(xiàn)節(jié)能的LED控制電路。
[0008]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的解決方案是:
[0009]—種內(nèi)置低壓保護(hù)的LED控制電路，包括LED控制器、低壓保護(hù)電路、掉電檢測電路以及功率管MN和MP ;所述掉電檢測電路包括第一比較器Al，所述低壓保護(hù)電路包括第二比較器A2、第三比較器A3以及延遲電路；第一比較器Al的一輸入端連接外部電源，一輸入端接第一比較電壓，輸出端連接所述LED控制器；第二比較器A2的一輸入端接外部電源，一輸入端接第二比較電壓，輸出端連接所述LED控制器；第三比較器A3的一輸入端連接輸出端口，一輸入端接第三比較電壓，輸出端接所述延遲電路的輸入端；所述延遲電路的輸出端接第二比較器A2 ;所述功率管麗和MP的柵極均連接所述LED控制器的輸出端，漏極一起連接外部控制端；所述功率管MN的源極接地；所述功率管MP的源極接所述輸出端口。
[0010]所述內(nèi)置低壓保護(hù)的LED控制電路還包括充電控制電路；所述充電控制電路一端連接外部電源，一端外接太陽能電池的陽極。
[0011]所述內(nèi)置低壓保護(hù)的LED控制電路還包括定時(shí)設(shè)置電路和模式控制電路；所述定時(shí)設(shè)置電路與所述模式控制電路均與所述LED控制器連接，以由外部調(diào)節(jié)所述定時(shí)設(shè)置電路進(jìn)行時(shí)間設(shè)置以及由所述模式控制電路調(diào)節(jié)輸出電流。
[0012]所述內(nèi)置低壓保護(hù)的LED控制電路還包括檢測電路；所述檢測電路一端連接所述LED控制器，另一端連接外部控制端。
[0013]所述內(nèi)置低壓保護(hù)的LED控制電路還包括使能控制電路，所述使能控制電路與所述LED控制器連接，以允許外部電平通過所述使能控制電路控制所述LED控制器的復(fù)位。
[0014]所述內(nèi)置低壓保護(hù)的LED控制電路集成為芯片。
[0015]所述LED控制器為基于PFM模式的LED控制器
[0016]或者，所述LED控制器為基于PffM的LED控制器。
[0017]所述功率管為場效應(yīng)晶體管。
[0018]第一比較電壓、第二比較電壓、第三比較電壓依次增大。
[0019]由于采用上述方案，本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型提供了一種能夠有效避免低壓保護(hù)后部分電路繼續(xù)工作，電路過程中低壓保護(hù)誤操作及定時(shí)切換時(shí)無法節(jié)能的一種內(nèi)置低壓保護(hù)的LED控制電路。該電路能夠在電路啟動過程中直到輸出穩(wěn)定在一定電壓后低壓保護(hù)電路才工作，解決了電路啟動過程中死機(jī)的問題；同時(shí)，在供電電量不足時(shí)低壓保護(hù)啟動后提供掉電檢測，從而保證低壓保護(hù)電路能夠徹底將電路關(guān)斷；此外，在定時(shí)切換過程中，還提供了一種模式切換，以便確保LED應(yīng)用時(shí)可以使電流減半，有效地節(jié)能以及提高了太陽能的利用效率。該電路可集成為芯片，所需外圍器件少，成本較低，生產(chǎn)效率高。
【附圖說明】
[0020]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例中內(nèi)置低壓保護(hù)的LED控制電路的框架結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例中內(nèi)置低壓保護(hù)的LED控制電路的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例中低壓保護(hù)電路及掉電檢測電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例中檢測電路工作的電壓比較波形對照示意圖；
[0024]圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例中電流減半功能的對照示意圖；
[0025]圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例中內(nèi)置低壓保護(hù)的LED控制電路外接器件工作時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例中太陽能共陰極接法的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]以下結(jié)合附圖所示實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。
[0028]本實(shí)用新型提出了一種內(nèi)置低壓保護(hù)的LED控制電路，提供了一種能夠有效避免低壓保護(hù)后部分電路繼續(xù)工作，防止電路啟動過程中低壓保護(hù)誤操作以及能夠節(jié)能地進(jìn)行定時(shí)切換過程的技術(shù)方案。圖1為該內(nèi)置低壓保護(hù)的LED控制電路的結(jié)構(gòu)框圖，圖2為其整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]該內(nèi)置低壓保護(hù)的LED控制電路包括基于PFM模式的LED控制器、檢測電路dect、低壓保護(hù)電路、掉電檢測電路、定時(shí)設(shè)置電路Time set、模式控制電路MOD logic、使能控制電路EN及充電控制電路，并包括功率管麗及MP。本實(shí)施例中，這些功率管為場效應(yīng)晶體管。
[0030]低壓保護(hù)電路與掉電檢測電路的一端通過BAT端口外接接恒壓源(其中，BAT端口外接恒壓源的陽極)，另一端接LED控制器。定時(shí)設(shè)置電路Time set、模式控制電路MODlogic及使能控制電路EN的一端接LED控制器，另一端分別接外部控制端口 Tset、MOD及CDS0場效應(yīng)管麗和MP的柵極接LED控制器的輸出端，漏極接外部控制端口 LX及檢測電路dect的一端，檢測電路dect的另一端接LED控制器。場效應(yīng)管MN的源極接地，場效應(yīng)管MP的源極接輸出端口 VDD，同時(shí)輸出端口 VDD也提供了內(nèi)部供電。充電控制電路一端連接外部電源，一端外接太陽能電池的陽極。使用時(shí)，LX端口通過外接電感與外部電源連接。外部電平通過使能控制電路控制LED控制器的復(fù)位。此外，LED控制器的輸出端與功率管MN和MP的柵極之間還可以連接緩存器或者鎖存器。
[0031]低壓保護(hù)電路與掉電檢測電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示，掉電檢測電路包括第一比較器Al，低壓保護(hù)電路包括第二比較器A2、第三比較器A3和延遲電路delay。其中，第一比較器Al的一輸入端用于連接外部恒流源，一輸入端接第一比較電壓VI，輸出端連接LED控制器；第二比較器A2的一輸入端用于連接外部恒流源，一輸入端接第二比較電壓V2，輸出端連接內(nèi)置低壓保護(hù)的LED控制電路；第三比較器的一輸入端連接輸出端口，一輸入端接第三比較電壓V3，輸出端接延遲電路的輸入端；延遲電路的輸出端接第二比較器。本實(shí)施例中，第一比較器Al、第二比較器A2和第三比較器A3均為電壓比較器，且均有一輸入端連接比較電壓。在本實(shí)用新型中，這三個(gè)比較器也可以采用電流比較器，此時(shí)這些輸入端則對應(yīng)地連接比較電流。
[0032]檢測電路dect模塊通過檢測LX端電壓(即功率管麗、MP的漏極電壓)與BAT端電壓來實(shí)現(xiàn)控制LED控制器的作用。如圖4所示，當(dāng)LX端電壓下降直到VU〈VBAT時(shí)，通過內(nèi)部邏輯控制使檢測電路dect模塊輸出信號電平翻轉(zhuǎn)，此時(shí)PFM控制器電平受其影響進(jìn)而影響輸出電平，從而達(dá)到控制場效應(yīng)管MP、MN的作用。
[0033]時(shí)間設(shè)置電路與模式控制電路結(jié)合使用，通過外部設(shè)置電阻或電容，可對時(shí)間進(jìn)行人為定時(shí)，由模式控制電路調(diào)節(jié)輸出電流，這就為不同的客戶需求提供方便。若通過時(shí)間設(shè)置電路Time set的Tset端口設(shè)置時(shí)間為T，當(dāng)MOD端口電平為高時(shí)，電路經(jīng)過時(shí)間T后切換為輸出電流減半模式；當(dāng)MOD端電平為低時(shí)，電路經(jīng)過時(shí)間T后切換為輸出電流減半模式，再經(jīng)過時(shí)間T后，電路切換為關(guān)斷模式，流過電流為0，直到通過CDS端控制復(fù)位電路對LED控制器進(jìn)行復(fù)位再重啟。如圖5所示，由公式V = L*dl/dt(其中，V表示LX端最大電壓，L表示LX端外接電感值，dl/dt表示LX端電流隨時(shí)間變化)得到dl/dt = V/L，由此可知dl/dt是個(gè)定值，充電時(shí)間為Tl時(shí)dll/dTl = V/L(其中，Il為充電電流，Tl為充電時(shí)間)；當(dāng)MOD端口電平為高時(shí)，模式控制電路調(diào)節(jié)時(shí)間減半，充電時(shí)間變?yōu)門1/2，則此時(shí)dI2/dTl = 2V/L，由此可知12 = 11/2(其中，12、T2分別為MOD端電平為高時(shí)模式充電電流與充電時(shí)間)，從而達(dá)到電流減半作用；當(dāng)MOD端口電平為低時(shí)模式控制電路調(diào)節(jié)時(shí)間為0，此時(shí)可以達(dá)到電流為零作用，達(dá)到關(guān)斷電路效果。通過以上工作方式能夠有效實(shí)現(xiàn)節(jié)能。
[0034]低壓保護(hù)與掉電檢測電路在電源供電不足時(shí)對整個(gè)電路進(jìn)行保護(hù)，如圖3所示的低壓保護(hù)與掉電檢測電路中，內(nèi)部設(shè)置V3>V2>V1。當(dāng)Vbat (即BAT端口電壓)〈VI時(shí)，此時(shí)掉電檢測電路檢測到供電電壓較小，從而控制LED控制器保持關(guān)斷狀態(tài)，使電路處于死機(jī)狀態(tài)；當(dāng)VBAT>V1時(shí)，LED控制器正常工作，直到輸出電壓VDD>V3時(shí)，通過輸出信號及延時(shí)控制第二比較器A2正常工作，此時(shí)低壓保護(hù)電路啟動并且通過邏輯信號保持第二比較器A2不再受第三比較器A3及延時(shí)電路使能的影響；當(dāng)應(yīng)用一段時(shí)間，恒壓源電量不足時(shí)即Vbat〈V2時(shí)，此時(shí)低壓保護(hù)電路提供信號，將LED控制器關(guān)斷，但由于內(nèi)部供電由輸出VDD供給，若電路繼續(xù)工作而Vbat繼續(xù)減小，當(dāng)V BAT〈V1時(shí)，掉電檢測電路通過控制邏輯對整個(gè)電路進(jìn)行復(fù)位即將內(nèi)部電路全部關(guān)斷，從而達(dá)到保護(hù)整個(gè)電路的作用。低壓保護(hù)電路控制LED控制器，而掉電檢測電路控制LED控制器的同時(shí)也控制使能信號，為電路提供復(fù)位功能。通過以上工作方式可解決低壓保護(hù)后電路繼續(xù)工作及電路啟動過程中低壓保護(hù)誤操作的問題。
[0035]電路工作時(shí)，LX端口通過電感L連接BAT端口，同時(shí)電感L與BAT端口連接的一端通過電容Cl接地；電壓輸出端口 VDD通過電容C2后接地。此時(shí)整個(gè)電路的工作原理是:電路供電后，如圖6所示為加入外部電路后，在BAT端電壓小于第一比較電壓時(shí)，通過電容Cl存儲電荷，直到BAT端電壓大于第一比較電壓Vl即VBAT>V1，此時(shí)第一比較器Al開始工作且使能復(fù)位并控制LED控制器正常啟動；此時(shí)場效應(yīng)管MP導(dǎo)通，電容Cl進(jìn)行放電且電容C2存儲電荷。隨著LED控制器不斷地提供高低電平，由場效應(yīng)管MP和麗的特性可知，高電平控制麗導(dǎo)通MP關(guān)斷，低電平控制MP導(dǎo)通麗關(guān)斷，形成兩個(gè)通路即通路I和通路2。當(dāng)開始工作后，由檢測電路dect對BAT端電壓與LX端電壓進(jìn)行比較，而實(shí)現(xiàn)MP導(dǎo)通，使VDD端電壓與供電電壓BAT相等，從而為內(nèi)部供電。隨著內(nèi)部電路工作的進(jìn)行，MN導(dǎo)通MP關(guān)斷時(shí)即通路I工作，此時(shí)Cl不斷地存儲電荷；當(dāng)MP導(dǎo)通麗關(guān)斷時(shí)即通路2工作，此時(shí)Cl放電且C2開始進(jìn)行充電。當(dāng)麗再次導(dǎo)通時(shí)，輸出端VDD電壓由C2放電維持電壓不變，Cl繼續(xù)進(jìn)行充電。當(dāng)VDD電壓不斷升高到大于第三比較電壓V3時(shí)，此時(shí)低壓保護(hù)電路開始工作。隨著電路工作的不斷進(jìn)行，BAT端外接電源的電壓逐漸減弱，直到BAT端電壓降到第二比較電壓V2后，低壓保護(hù)電路發(fā)生作用，控制LED控制器邏輯，進(jìn)而控制場效應(yīng)管MN和MP的邏輯電平。在應(yīng)用過程中若電路未完全關(guān)死，且電池電壓繼續(xù)減小，直到BAT端電壓小于第一比較電壓VI，此時(shí)掉電檢測電路工作并驅(qū)動LED控制器進(jìn)行復(fù)位，將電路完全關(guān)死。如前所述，在工作過程中，通過在Tset端調(diào)節(jié)電阻或電容可對電路實(shí)現(xiàn)定時(shí)作用，通過控制模式控制端口來實(shí)現(xiàn)定時(shí)后電流減半或電流為零。CDS端口提供使能控制功能，可對電路強(qiáng)行復(fù)位即關(guān)斷電路。
[0036]另外，在光線充足，BAT端、外接的太陽能電池和場效應(yīng)管P-形成另一充電電路，其等效原理圖如圖7。圖7采用的是共陰極接法，等效二極管(電路中用充電控制管代替，其特性與二極管一樣:正向?qū)?、反向阻?陽極與太陽能電池陽極相連、等效二極管陰極與恒壓源輸入端口 BAT端相連，太陽能電池陰極相連到地。當(dāng)太陽能電池通過充電電壓大于BAT端電壓與等效二極管導(dǎo)通電壓之和時(shí)，BAT端電壓與太陽能電池電壓差使等效二極管導(dǎo)通，太陽能電池給充電電池充電。
[0037]上述實(shí)施例采用基于PFM模式的LED控制器作為基礎(chǔ)，在本實(shí)用新型中，上述基于PFM模式的LED控制器可由其他LED控制器替代，例如基于PffM的LED控制器、恒壓控制器、恒流控制器等。
[0038]本實(shí)用新型中，該內(nèi)置低壓保護(hù)的LED控制電路能夠集成為芯片。
[0039]本實(shí)用新型提供了一種能夠有效提尚效率并提供電流減半及關(guān)斷t旲式控制的內(nèi)置低壓保護(hù)的LED控制電路。該電路能夠用于較寬的工作電壓范圍，在供電電壓高于內(nèi)部設(shè)定的最小工作電壓后，能夠保證穩(wěn)定的輸出電壓，并能保證一定的帶載能力，有效避免了上電過程中出現(xiàn)死機(jī)的狀況。同時(shí)，在太陽能電池給電池充電時(shí)，又不對電路產(chǎn)生其他的影響，保證了電路工作的穩(wěn)定性。該電路可集成為芯片，所需外圍器件少，整個(gè)電路結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，生產(chǎn)效率高。
[0040]上述的對實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本專利。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本實(shí)用新型不限于這里的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型的揭示，不脫離本實(shí)用新型范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種內(nèi)置低壓保護(hù)的LED控制電路，其特征在于:包括LED控制器、低壓保護(hù)電路、掉電檢測電路以及功率管麗和MP ； 所述掉電檢測電路包括第一比較器Al，所述低壓保護(hù)電路包括第二比較器A2、第三比較器A3以及延遲電路；第一比較器Al的一輸入端連接外部電源，一輸入端接第一比較電壓，輸出端連接所述LED控制器；第二比較器A2的一輸入端接外部電源，一輸入端接第二比較電壓，輸出端連接所述LED控制器；第三比較器A3的一輸入端連接輸出端口，一輸入端接第三比較電壓，輸出端接所述延遲電路的輸入端；所述延遲電路的輸出端接第二比較器A2 ； 所述功率管MN和MP的柵極均連接所述LED控制器的輸出端，漏極一起連接外部控制端；所述功率管MN的源極接地；所述功率管MP的源極接所述輸出端口。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)置低壓保護(hù)的LED控制電路，其特征在于:還包括充電控制電路；所述充電控制電路一端連接外部電源，一端外接太陽能電池的陽極。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)置低壓保護(hù)的LED控制電路，其特征在于:還包括定時(shí)設(shè)置電路和模式控制電路；所述定時(shí)設(shè)置電路與所述模式控制電路均與所述LED控制器連接，以由外部調(diào)節(jié)所述定時(shí)設(shè)置電路進(jìn)行時(shí)間設(shè)置以及由所述模式控制電路調(diào)節(jié)輸出電流。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)置低壓保護(hù)的LED控制電路，其特征在于:還包括檢測電路；所述檢測電路一端連接所述LED控制器，另一端連接外部控制端。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)置低壓保護(hù)的LED控制電路，其特征在于:還包括使能控制電路，所述使能控制電路與所述LED控制器連接，以允許外部電平通過所述使能控制電路控制所述LED控制器的復(fù)位。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)置低壓保護(hù)的LED控制電路，其特征在于:所述內(nèi)置低壓保護(hù)的LED控制電路集成為芯片。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)置低壓保護(hù)的LED控制電路，其特征在于:所述LED控制器為基于PFM模式的LED控制器。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)置低壓保護(hù)的LED控制電路，其特征在于:所述LED控制器為基于PWM的LED控制器。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)置低壓保護(hù)的LED控制電路，其特征在于:所述功率管為場效應(yīng)晶體管。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)置低壓保護(hù)的LED控制電路，其特征在于:第一比較電壓、第二比較電壓、第三比較電壓依次增大。
【文檔編號】H05B37/03GK205430716SQ201520762173
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2015年9月29日
【發(fā)明人】陳長興, 陳杰
【申請人】上海裕芯電子科技有限公司