[實用新型]高效LED驅動電路

有效

• 申請號: 201220594265.5
• 申請日: 2012-11-12
• 公開（公告）號: CN202931632U
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 王釗
• 申請（專利權）人: 無錫中星微電子有限公司
• 主分類號: H05B37/02
• 分類號: H05B37/02
• 代理公司: 無錫互維知識產權代理有限公司 32236
• 代理人: 戴薇

【技術領域】

本實用新型涉及電路設計領域，特別是涉及一種高效LED(light-emittingDiode)驅動電路。

【背景技術】

LED背光驅動電路廣泛應用于各種電子設備中，例如平板電腦和智能手機。而實驗發現在很多便攜電子系統中，LED屏的耗電能占到整個系統耗電的一半或甚至更多。所以提高LED屏的效率，對于節能、減小發熱、延長鋰電池充滿電后的使用時間很有意義。現有技術中，LED背光驅動芯片通常將功率NMOSFET（N型金屬-氧化物-半導體場效應晶體管）與控制電路集成在同一塊晶片上。其原因在于LED背光驅動電路一般采用升壓電路，而升壓電路多采用脈沖寬度調制(PWM:Pulse?Width?Modulation)電路結構，此結構在反饋環路控制中存在右半平面零點(RHPZ:Right?Half-Plane?Zero)，此類零點對反饋環路穩定性影響極壞，其頻域響應的影響是使增益增加20dB/頻程，同時相位減小90度。現有技術中為了實現反饋環路穩定性，通常采用電流模結構，即采樣一部分功率NMOSFET的電流，并注入采樣電流到反饋環路中。為了精確采樣功率NMOSFET的電流，常規技術是采用一個與功率NMOSFET類型、結構和版圖相同但尺寸較小的采樣晶體管，這樣就使得在同一晶片上集成該功率NMOSFET、采樣晶體管及控制電路的方案盛行。

圖1是現有技術中的LED驅動電路的一種實現方式，其包括升壓輸出電路和升壓控制電路。所述升壓輸出電路包括依次串聯于輸入電壓VDD和地之間的電感L1、二極管D1和電容C1，以及串聯在電感L1和二極管D1的中間節點和地之間的功率開關MN1(NMOSFET)，所述二極管D1和電容C1之間的節點為輸出節點Vout。一串或多串WLED(white?light?emitting?diode)和電流反饋電阻Rs一起串聯在輸出節點Vout和地之間。

所述升壓控制電路包括采樣開關MNS1(NMOSFET)、電流采樣電路和電流模控制電路。所述采樣開關MNS?1和電流采樣電路共同來采樣所述功率開關MN1上流過的電流并得到所述功率開關MN1的采樣電流。所述電流模控制電路根據功率開關的采樣電流以及電流反饋電阻Rs得到的電流反饋電壓輸出開關控制信號來控制所述功率開關MN1的導通和截止，其中該采樣開關MNS1的導通和截止也由該開關控制信號來控制。

在現有技術中，電流采樣電路、采樣開關MNS1、功率開關MN1和電流模控制電路通常集成在同一片晶片上，即虛線框110所包圍的部分。另一方面，該功率開關MN1的導通電阻越大其能量損耗越大（MN1導通時的導通損耗為I².R，其中I為MN1的導通電流，R為MN1的導通電阻），這樣導致LED驅動電路的效率較低；同時該功率開關MN1的柵極電容越大，使得LED驅動電路的開關損耗越大（開關損耗為1/2.C.V².f，其中C為功率開關MN1的柵極電容，V為MN1的柵極電壓擺幅，f為MN1的開關頻率），也導致LED驅動電路的效率較低。

在能將功率開關和控制電路的集成在一起的電路工藝中，目前最先進的技術是采用BCD(Bipolar?CMOS(Complementary?Metal?Oxide?Semiconductor)DMOS)的平面工藝，采用DMOS(Diffused?Metal-Oxide?Semiconductor)來設計功率開關MN1以期達到較小的導通電阻和柵極電容。但是這樣設計出的功率開關MN1的導通電阻和柵極電容還是較大。

因此，有必要提出一種改進的技術方案來解決上述問題。

【實用新型內容】

本實用新型的目的之一在于提供一種LED驅動電路，其具有成本低、效率高等優點。

為了實現上述目的，根據本實用新型的一方面，本實用新型提出一種LED驅動電路，其包括：電感L1、二極管D1、電容C1、功率開關、采樣開關、電流采樣電路和電流模控制電路。將電流采樣電路和電流模控制電路設置于第一晶片中，將功率開關和采樣開關設置于第二晶片中，第二晶片采用垂直溝槽柵工藝制造，第一晶片的制造工藝與第二晶片的不同。

進一步的，電感L1、二極管D1和電容C1依次串聯于輸入電壓和地之間，功率開關串聯在電感L1和二極管D1的中間節點和地之間，所述二極管D1和電容C1之間的節點為輸出節點。