一種電荷泵式led驅(qū)動(dòng)芯片的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及集成電路技術(shù)，尤其涉及到一種電荷泵式LED驅(qū)動(dòng)芯片。
【背景技術(shù)】
[0002]基于需要，設(shè)計(jì)了一種電荷泵式LED驅(qū)動(dòng)芯片。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型旨在提供一種電荷泵式LED驅(qū)動(dòng)芯片。
[0004]一種電荷泵式LED驅(qū)動(dòng)芯片，包括使能控制電路、帶隙基準(zhǔn)電路、振蕩器電路、軟啟動(dòng)電路、保護(hù)電路、誤差放大器、控制邏輯、驅(qū)動(dòng)電路和電荷泵電路:
[0005]所述使能控制電路的輸入端接使能端EN，輸出端控制所述控制邏輯；當(dāng)使能端EN接高電平，電路正常工作；當(dāng)EN接地，電路處于關(guān)閉狀態(tài)，電路不工作；
[0006]所述帶隙基準(zhǔn)電路用來產(chǎn)生芯片內(nèi)部的帶隙基準(zhǔn)電壓，作為其他電路的參考電壓，這些電壓的精確度直接影響輸出的電壓精度；
[0007]所述振蕩器電路提供內(nèi)部時(shí)鐘頻率IMHz，并作為內(nèi)部同步時(shí)鐘；
[0008]所述軟啟動(dòng)電路用來避免芯片啟動(dòng)時(shí)涌入電流過大；
[0009]所述保護(hù)電路具有過流保護(hù)、短路保護(hù)功能；分別起到過流和短路保護(hù)的功能；
[0010]所述誤差放大器將輸出電壓VOUT與基準(zhǔn)電壓0.8V的差值進(jìn)行放大及反饋，保證穩(wěn)態(tài)時(shí)的穩(wěn)壓精度；
[0011]所述控制邏輯是根據(jù)外部采樣和外部反饋信號(hào)，對(duì)電路的開啟和關(guān)斷進(jìn)行控制；由數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)，生成非交疊性的方波，為開關(guān)管驅(qū)動(dòng)電路提供控制信號(hào)；
[0012]所述驅(qū)動(dòng)電路是通過內(nèi)部大尺寸MOS管把輸入控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為具有較大驅(qū)動(dòng)能力的控制信號(hào)，用來控制電荷泵開關(guān)管的關(guān)斷；
[0013]所述電荷泵電路采用2倍升壓電荷泵結(jié)構(gòu)，包含控制電荷泵充電的功率開關(guān)管。
[0014]工作原理:使能控制決定整個(gè)芯片是否工作；當(dāng)EN信號(hào)為高電平時(shí)，芯片處于正常工作狀態(tài)；此時(shí)加入輸入電壓后，芯片開始啟動(dòng)，軟啟動(dòng)模塊開始起作用。開始時(shí)軟啟動(dòng)模塊通過輸出信號(hào)把限流功率管的柵極電位限制在高電位，使輸出端充電的通路處于截止?fàn)顟B(tài)；因此這時(shí)輸入端并沒有給輸出端充電。經(jīng)過幾十微秒的延時(shí)后，輸入電壓和帶隙基準(zhǔn)電位逐漸穩(wěn)定，輸入端和輸出端建立連接，輸出電壓開始上升，此時(shí)軟啟動(dòng)控制在合適的電位，使流過輸入端的電流不是很大，避免了浪涌電流的出現(xiàn)；當(dāng)輸出電壓上升到IV左右時(shí)，控制電荷泵的開關(guān)管開始工作于開關(guān)狀態(tài)，頻率為1MHZ。振蕩器生成的信號(hào)經(jīng)過邏輯控制和驅(qū)動(dòng)電路，生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)來控制電荷泵開關(guān)管。此后輸入端通過電荷泵不斷給輸出端充電，充電的快慢取決于輸出端電容和輸入電流。等到輸出端升高到穩(wěn)定電壓5V后，軟啟動(dòng)自動(dòng)結(jié)束；此時(shí)誤差放大器輸出信號(hào)控制，使輸出電壓穩(wěn)定在5V。
[0015]當(dāng)發(fā)生短路時(shí)，輸出電壓會(huì)降到很低值，此時(shí)短路保護(hù)電路開始工作，使流過限流功率管的電流只有幾十毫安，從而達(dá)到短路保護(hù)的目的。
[0016]本芯片所采用的電荷泵是2倍升壓電荷泵。輸入電壓越低，2VIN-VOUT的差值就越??；VIN最小為2.7V時(shí)，VOUT為5V ;這樣在用電荷泵給輸出端充電的時(shí)候，能量損失就越小，轉(zhuǎn)換效率就越高；反之，VIN越高，能量損失就越大，轉(zhuǎn)換效率就越低。在設(shè)計(jì)芯片時(shí)考慮到了這一情況，當(dāng)VIN達(dá)到5V時(shí)，采用直充模式，讓電荷泵停止工作，這樣轉(zhuǎn)換效率可以尚達(dá)96 %左右。
[0017]此芯片采用2倍升壓電荷泵結(jié)構(gòu)，可以大大提高轉(zhuǎn)換效率，當(dāng)輸入電壓在5V時(shí)，無需升壓也能正向?qū)↙ED ;當(dāng)電池電壓低于5V時(shí)，對(duì)輸入電壓做2倍升壓變換，這種結(jié)構(gòu)盡可能節(jié)省了升壓變換引起的能量損耗。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實(shí)用新型的一種電荷泵式LED驅(qū)動(dòng)芯片的內(nèi)部電路圖。
[0019]圖2為利用本實(shí)用新型的電荷泵式LED驅(qū)動(dòng)芯片的輸入電壓2.7?5V時(shí)，輸出電壓為5V的應(yīng)用電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]以下結(jié)合附圖對(duì)本【實(shí)用新型內(nèi)容】進(jìn)一步說明。
[0021]一種電荷泵式LED驅(qū)動(dòng)芯片，如圖1所示，包括使能控制電路、帶隙基準(zhǔn)電路、振蕩器電路、軟啟動(dòng)電路、保護(hù)電路、誤差放大器、控制邏輯、驅(qū)動(dòng)電路和電荷泵電路:
[0022]所述使能控制電路的輸入端接使能端EN，輸出端控制所述控制邏輯；當(dāng)使能端EN接高電平，電路正常工作；當(dāng)EN接地，電路處于關(guān)閉狀態(tài)，電路不工作；
[0023]所述帶隙基準(zhǔn)電路用來產(chǎn)生芯片內(nèi)部的帶隙基準(zhǔn)電壓，作為其他電路的參考電壓，這些電壓的精確度直接影響輸出的電壓精度；
[0024]所述振蕩器電路提供內(nèi)部時(shí)鐘頻率IMHz，并作為內(nèi)部同步時(shí)鐘；
[0025]所述軟啟動(dòng)電路用來避免芯片啟動(dòng)時(shí)涌入電流過大；
[0026]所述保護(hù)電路具有過流保護(hù)、短路保護(hù)功能；分別起到過流和短路保護(hù)的功能；
[0027]所述誤差放大器將輸出電壓VOUT與基準(zhǔn)電壓0.8V的差值進(jìn)行放大及反饋，保證穩(wěn)態(tài)時(shí)的穩(wěn)壓精度；
[0028]所述控制邏輯是根據(jù)外部采樣和外部反饋信號(hào)，對(duì)電路的開啟和關(guān)斷進(jìn)行控制；由數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)，生成非交疊性的方波，為開關(guān)管驅(qū)動(dòng)電路提供控制信號(hào)；
[0029]所述驅(qū)動(dòng)電路是通過內(nèi)部大尺寸MOS管把輸入控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為具有較大驅(qū)動(dòng)能力的控制信號(hào)，用來控制電荷泵開關(guān)管的關(guān)斷；
[0030]所述電荷泵電路采用2倍升壓電荷泵結(jié)構(gòu)，包含控制電荷泵充電的功率開關(guān)管。
[0031]工作原理:使能控制決定整個(gè)芯片是否工作；當(dāng)EN信號(hào)為高電平時(shí)，芯片處于正常工作狀態(tài)；此時(shí)加入輸入電壓后，芯片開始啟動(dòng)，軟啟動(dòng)模塊開始起作用。開始時(shí)軟啟動(dòng)模塊通過輸出信號(hào)把限流功率管的柵極電位限制在高電位，使輸出端充電的通路處于截止?fàn)顟B(tài)；因此這時(shí)輸入端并沒有給輸出端充電。經(jīng)過幾十微秒的延時(shí)后，輸入電壓和帶隙基準(zhǔn)電位逐漸穩(wěn)定，輸入端和輸出端建立連接，輸出電壓開始上升，此時(shí)軟啟動(dòng)控制在合適的電位，使流過輸入端的電流不是很大，避免了浪涌電流的出現(xiàn)；當(dāng)輸出電壓上升到IV左右時(shí)，控制電荷泵的開關(guān)管開始工作于開關(guān)狀態(tài)，頻率為1MHZ。振蕩器生成的信號(hào)經(jīng)過邏輯控制和驅(qū)動(dòng)電路，生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)來控制電荷泵開關(guān)管。此后輸入端通過電荷泵不斷給輸出端充電，充電的快慢取決于輸出端電容和輸入電流。等到輸出端升高到穩(wěn)定電壓5V后，軟啟動(dòng)自動(dòng)結(jié)束；此時(shí)誤差放大器輸出信號(hào)控制，使輸出電壓穩(wěn)定在5V。
[0032]當(dāng)發(fā)生短路時(shí)，輸出電壓會(huì)降到很低值，此時(shí)短路保護(hù)電路開始工作，使流過限流功率管的電流只有幾十毫安，從而達(dá)到短路保護(hù)的目的。
[0033]本芯片所采用的電荷泵是2倍升壓電荷泵。輸入電壓越低，2VIN-VOUT的差值就越?。籚IN最小為2.7V時(shí)，VOUT為5V ;這樣在用電荷泵給輸出端充電的時(shí)候，能量損失就越小，轉(zhuǎn)換效率就越高；反之，VIN越高，能量損失就越大，轉(zhuǎn)換效率就越低。在設(shè)計(jì)芯片時(shí)考慮到了這一情況，當(dāng)VIN達(dá)到5V時(shí)，采用直充模式，讓電荷泵停止工作，這樣轉(zhuǎn)換效率可以尚達(dá)96 %左右。
[0034]如圖2所示為利用本實(shí)用新型的電荷泵式LED驅(qū)動(dòng)芯片的輸入電壓2.7?5V時(shí)，輸出電壓為5V的應(yīng)用電路圖。此芯片采用2倍升壓電荷泵結(jié)構(gòu)，可以大大提高轉(zhuǎn)換效率，當(dāng)輸入電壓在5V時(shí)，無需升壓也能正向?qū)↙ED ；當(dāng)電池電壓低于5V時(shí)，對(duì)輸入電壓做2倍升壓變換，這種結(jié)構(gòu)盡可能節(jié)省了升壓變換引起的能量損耗。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電荷泵式LED驅(qū)動(dòng)芯片，其特征在于，包括使能控制電路、帶隙基準(zhǔn)電路、振蕩器電路、軟啟動(dòng)電路、保護(hù)電路、誤差放大器、控制邏輯、驅(qū)動(dòng)電路和電荷泵電路: 所述使能控制電路的輸入端接使能端EN，輸出端控制所述控制邏輯；當(dāng)使能端EN接高電平，電路正常工作；當(dāng)EN接地，電路處于關(guān)閉狀態(tài)，電路不工作； 所述帶隙基準(zhǔn)電路用來產(chǎn)生芯片內(nèi)部的帶隙基準(zhǔn)電壓，作為其他電路的參考電壓，這些電壓的精確度直接影響輸出的電壓精度； 所述振蕩器電路提供內(nèi)部時(shí)鐘頻率IMHz，并作為內(nèi)部同步時(shí)鐘； 所述軟啟動(dòng)電路用來避免芯片啟動(dòng)時(shí)涌入電流過大； 所述保護(hù)電路具有過流保護(hù)、短路保護(hù)功能；分別起到過流和短路保護(hù)的功能； 所述誤差放大器將輸出電壓VOUT與基準(zhǔn)電壓0.8V的差值進(jìn)行放大及反饋，保證穩(wěn)態(tài)時(shí)的穩(wěn)壓精度； 所述控制邏輯是根據(jù)外部采樣和外部反饋信號(hào)，對(duì)電路的開啟和關(guān)斷進(jìn)行控制；由數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)，生成非交疊性的方波，為開關(guān)管驅(qū)動(dòng)電路提供控制信號(hào)； 所述驅(qū)動(dòng)電路是通過內(nèi)部大尺寸MOS管把輸入控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為具有較大驅(qū)動(dòng)能力的控制信號(hào)，用來控制電荷泵開關(guān)管的關(guān)斷； 所述電荷泵電路采用2倍升壓電荷泵結(jié)構(gòu)，包含控制電荷泵充電的功率開關(guān)管。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種電荷泵式LED驅(qū)動(dòng)芯片。一種電荷泵式LED驅(qū)動(dòng)芯片包括使能控制電路、帶隙基準(zhǔn)電路、振蕩器電路、軟啟動(dòng)電路、保護(hù)電路、誤差放大器、控制邏輯、驅(qū)動(dòng)電路和電荷泵電路。利用本實(shí)用新型提供的電荷泵式LED驅(qū)動(dòng)芯片組成的應(yīng)用電路的轉(zhuǎn)換效率可以高達(dá)96％左右，采用的電荷泵是2倍升壓電荷泵。
【IPC分類】H05B37-02
【公開號(hào)】CN204518162
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520211381
【發(fā)明人】沈?qū)O園
【申請(qǐng)人】杭州寬?？萍加邢薰?br>【公開日】2015年7月29日
【申請(qǐng)日】2015年4月9日