一种过温补偿电路及方法技术

本发明专利技术提供一种过温补偿电路及方法，包括用于根据工作温度产生补偿量的PNP三极管；第一电阻；检测工作温度是否超出设定温度的过温检测模块；电流镜模块及第二电阻。当工作温度小于设定温度时，PNP三极管的结电压大于参考电压，输出电压为基准电压；当工作温度大于设定温度时，PNP三极管的结电压小于参考电压，产生与PNP三极管的结电压相关的补偿电流，补偿电流经传输得到与PNP三极管的结电压相关的补偿电压，补偿电压与工作温度及工艺偏差无关。本发明专利技术的过温补偿电路及方法中电流随温度下降的斜率具有很高的一致性，在多通路并联使用时相同温度时电流下降的幅度一致性强，LED灯珠亮度一致，客户使用感受明显改善。

【技术实现步骤摘要】
一种过温补偿电路及方法
本专利技术涉及电路设计领域，特别是涉及一种过温补偿电路及方法。
技术介绍
在LED照明驱动应用中，随着市场需求不断变化，驱动芯片的工作温度范围不断扩展，同时为了保证系统的安全性，因此需要在芯片中加入温度检测及保护机制。传统的方法是检测芯片结温，当芯片结温达到设定值后强制关断芯片。但是在LED照明应用中，如果强制关断芯片的话，会导致LED灯出现高温闪烁的现象，这在实际应用中是不能接受的。为了解决强制关断芯片引起的高温闪烁现象，现有技术中出现了过温降电流的需求，也就是在芯片温度升高到额定值以后降低额定输出电流，减小LED灯珠亮度，从而降低LED灯珠的发热量，最终使系统自动平衡在某一个温度点及输出电流上。如图1所示为现有的过温补偿电路，其中，Q为NPN三极管，NPN三极管Q的发射极接地；VREF为零温度系数基准电压，其电压值不随温度变化，连接于NPN三极管Q的基极；P1、P2、N1、N2分别为第一CMOS晶体管～第四CMOS晶体管，连接为电流镜结构，第一CMOS晶体管P1的漏端连接NPN三极管Q的集电极，第四CMOS晶体管的漏端连接电阻R；VBUFF为具有一定电流能力的零温度系数基准电压，连接电阻R的另一端；VCS为该过温补偿电路的输出端，用于设定系统中LED灯珠的电流。在半导体工艺中，三极管的开启电压VBE为负温度系数，即温度越高，三极管的开启电压VBE越低，且线性下降。上述过温补偿电路的工作原理如下：当工作温度较低时，NPN三极管Q的开启电压VBE高于VREF电压，此时NPN三极管Q无电流，因此电流镜及电阻R均无电流，输出电压VCS等于另一基准电压VBUFF，此时外围系统中的LED电流不随温度变化，为恒定值。如图2所示，当温度升高到某一设定温度点TSC之后，NPN三极管Q的开启电压VBE线性降低到VREF电压以下，NPN三极管Q开启，并有电流IQ(流经NPN三极管Q的电流)产生，该电流IQ经过电流镜P1、P2和N1、N2的适当比例调整(设比例系数为k)后流过电阻R，并在电阻R上形成压降。因此，输出电压VCS为VBUFF减去电阻R上的压降，即VCS＝VBUFF-IQ*k*R。如图3所示，随着温度逐渐升高，电流IQ呈指数增大，电阻R上的压降也呈指数增大，输出电压VCS随温度呈指数特性下降，此时外围系统中的LED电流也随温度不断变化。由电路原理可知，输出电压VCS＝VBUFF-IQ*k*R，在半导体工艺中，电阻的精度和温度特性是很难以控制的，由于工艺的偏差和一致性的差异，导致相同电流情况下电阻上的压降差异很大，输出电压VCS的差异也很大，如图4所示。在该电路中则表现为相同温度和三极管电流IQ的情况下VCS电压随工艺变化偏差明显，从而导致系统中LED灯珠在相同温度下电流偏差明显，因此在多颗芯片同时工作的应用中，会出现LED灯珠电流有差异，导致亮度不均匀的情况，这在系统应用中是难以接受的。现有的过温降电流电路结构简单，但电流随温度下降的斜率一致性差，导致多颗芯片并联使用时，相同温度下降电流幅度不同，进而导致LED灯串亮度差别大，影响客户使用感受。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种过温补偿电路及方法，用于解决现有技术中相同温度和三极管电流IQ的情况下输出电压VCS随工艺变化偏差明显，多颗芯片并联使用时，相同温度下降电流幅度不同，进而导致LED灯串亮度差别大，影响客户使用感受的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种过温补偿电路，所述过温补偿电路至少包括：PNP三极管、第一电阻、过温检测模块、电流镜模块及第二电阻；所述PNP三极管的集电极和基极接地，发射极连接所述第一电阻的第一端，用于根据工作温度产生补偿量；所述过温检测模块连接于所述第一电阻的第二端和所述电流镜的输入端之间，用于检测工作温度是否超出设定温度；当所述工作温度小于所述设定温度时，没有补偿电流产生；当所述工作温度大于所述设定温度时，产生补偿电流，所述补偿电流与所述PNP三极管的结电压有关；所述电流镜模块的输出端连接所述第二电阻的第一端，并作为所述过温补偿电路的输出端，用于传输所述补偿电流，并输出过温补偿电压；所述第二电阻的第二端连接基准电压，所述基准电压用于驱动所述第二电阻。优选地，所述电流镜模块包括第一PMOS管、第二PMOS管、第一NMOS管及第二NMOS管；所述第一PMOS管的漏端连接所述过温检测模块，并与所述第一PMOS管的栅端连接，所述第一PMOS管的源端连接电源电压；所述第二PMOS管的栅端连接所述第一PMOS管的栅端、源端连接所述电源电压、漏端连接所述第一NMOS管的漏端；所述第一NMOS管的栅端连接所述第一NMOS管的漏端、源端接地；所述第二NMOS管的源端接地、栅端连接所述第一NMOS管的栅端、漏端连接所述第二电阻。优选地，所述过温检测模块包括第三NMOS管及运算放大器；所述第三NMOS管的源端连接所述第一电阻、漏端连接所述电流镜模块、栅端连接所述运算放大器的输出端；所述运算放大器的正相输入端连接参考电压、反相输入端连接所述第一电阻。优选地，所述过温检测模块包括第三PMOS管及运算放大器；所述第三PMOS管的漏端连接所述第一电阻、源端连接所述电流镜模块、栅端连接所述运算放大器的输出端；所述运算放大器的反相输入端连接参考电压、正相输入端连接所述第一电阻。更优选地，所述参考电压为零温度系数的电压，用于设定过温降电流起始点。优选地，所述基准电压为零温度系数的电压。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术还提供一种过温补偿方法，所述过温补偿方法至少包括：当工作温度小于设定温度时，PNP三极管的结电压大于参考电压，没有补偿电流产生，输出电压为基准电压；当所述工作温度大于所述设定温度时，所述PNP三极管的结电压小于所述参考电压，产生一与所述PNP三极管的结电压相关的补偿电流，所述补偿电流流经所述PNP三极管、第一电阻及所述电流镜模块输出到第二电阻的第一端，并与所述基准电压进行抵消，得到与所述PNP三极管的结电压相关的补偿电压，所述补偿电压与工作温度及工艺偏差无关。优选地，所述PNP三极管的结电压为负温度系数，随着所述工作温度的升高，所述PNP三极管的结电压线性降低。优选地，当所述工作温度大于所述设定温度时，所述第一电阻与所述电流镜模块之间的电压被稳定在所述参考电压上。更优选地，所述补偿电流满足如下关系式：IR1＝(VREF-VBE)/R1其中，IR1为所述补偿电流，VREF为所述参考电压，VBE为所述PNP三极管的结电压，R1为所述第一电阻的阻值。优选地，所述补偿电压满足如下关系式：VCS＝VBUFF–[(VREF-VBE)/R1]*k*R2其中，VCS为所述补偿电压，VBUFF为所述基准电压，VREF为所述参考电压，VBE为所述PNP三极管的结电压，R1为所述第一电阻的阻值，k为所述电流镜模块的电流调整比例，R2为所述第二电阻的阻值。如上所述，本专利技术的过温补偿电路及方法，具有以下有益效果：本专利技术提供了一种高精度的新型过温降电流补偿电路，电流随温度下降的斜率具有很高的一致性，在多通路并联使用时相同温度时电流下降的幅度一致性强，LED灯珠亮度一致，客户使用感受明显改善。附图说明图1显本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种过温补偿电路，其特征在于，所述过温补偿电路至少包括：PNP三极管、第一电阻、过温检测模块、电流镜模块及第二电阻；所述PNP三极管的集电极和基极接地，发射极连接所述第一电阻的第一端，用于根据工作温度产生补偿量；所述过温检测模块连接于所述第一电阻的第二端和所述电流镜的输入端之间，用于检测工作温度是否超出设定温度；当所述工作温度小于所述设定温度时，没有补偿电流产生；当所述工作温度大于所述设定温度时，产生补偿电流，所述补偿电流与所述PNP三极管的结电压有关；所述电流镜模块的输出端连接所述第二电阻的第一端，并作为所述过温补偿电路的输出端，用于传输所述补偿电流，并输出过温补偿电压；所述第二电阻的第二端连接基准电压，所述基准电压用于驱动所述第二电阻。

【技术特征摘要】
1.一种过温补偿电路，其特征在于，所述过温补偿电路至少包括：PNP三极管、第一电阻、过温检测模块、电流镜模块及第二电阻；所述PNP三极管的集电极和基极接地，发射极连接所述第一电阻的第一端，用于根据工作温度产生补偿量；所述过温检测模块连接于所述第一电阻的第二端和所述电流镜的输入端之间，用于检测工作温度是否超出设定温度；当所述工作温度小于所述设定温度时，没有补偿电流产生；当所述工作温度大于所述设定温度时，产生补偿电流，所述补偿电流与所述PNP三极管的结电压有关；所述电流镜模块的输出端连接所述第二电阻的第一端，并作为所述过温补偿电路的输出端，用于传输所述补偿电流，并输出过温补偿电压；所述第二电阻的第二端连接基准电压，所述基准电压用于驱动所述第二电阻。2.根据权利要求1所述的过温补偿电路，其特征在于：所述电流镜模块包括第一PMOS管、第二PMOS管、第一NMOS管及第二NMOS管；所述第一PMOS管的漏端连接所述过温检测模块，并与所述第一PMOS管的栅端连接，所述第一PMOS管的源端连接电源电压；所述第二PMOS管的栅端连接所述第一PMOS管的栅端、源端连接所述电源电压、漏端连接所述第一NMOS管的漏端；所述第一NMOS管的栅端连接所述第一NMOS管的漏端、源端接地；所述第二NMOS管的源端接地、栅端连接所述第一NMOS管的栅端、漏端连接所述第二电阻。3.根据权利要求1所述的过温补偿电路，其特征在于：所述过温检测模块包括第三NMOS管及运算放大器；所述第三NMOS管的源端连接所述第一电阻、漏端连接所述电流镜模块、栅端连接所述运算放大器的输出端；所述运算放大器的正相输入端连接参考电压、反相输入端连接所述第一电阻。4.根据权利要求1所述的过温补偿电路，其特征在于：所述过温检测模块包括第三PMOS管及运算放大器；所述第三PMOS管的漏端连接所述第一电阻、源端连接所述电流镜模块、栅端连接所述运算放...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国成，尤勇，林昌全，李进，卢圣晟，罗丙寅，吴传奎，张识博，贾晓鹏，刘亚彬，
申请(专利权)人：华润矽威科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31