一种具有自适应模式切换的并联LED驱动电路制造技术

一种具有自适应模式切换的并联ＬＥＤ驱动电路，电流控制模块、运算放大器（Ａ１）、分压电阻（Ｒ１、Ｒ２），其特点是，还包括一反馈控制环路，该反馈控制环路包括一第二运算放大器（Ａ２）和一与之相连的电流镜（Ｉ１、Ｉ２），使电流控制模块上的电压（Ｖ↓［ＤＲＯＰ１］）与参考电压（Ｖ↓［ＲＥＦ２］）的差值通过该第二运算放大器（Ａ２）的放大来控制所述电流镜（Ｉ２）流过分压电阻（Ｒ２）的电流，电阻（Ｒ２）上的分压经过运算放大器（Ａ１）的放大，最后反馈到第二运算放大器（Ａ２）的负端，确保的电压（Ｖ↓［ＤＲＯＰ１］）与参考电压（Ｖ↓［ＲＥＦ２］）值相等。本发明专利技术用作手机、ＭＰ３等手持设备中的背光驱动芯片，提供两种自适应切换的工作模式，来达到整个锂电池工作电压范围的高转换效率，同时也实现了软启动与过压保护，并具有很强的可实施性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种模拟集成电路，尤其指具有自适应模式切换的并联型驱动电路。
技术介绍
在手机、MP3等手持式设备的背光驱动电路中，通常，由一块锂电池为整个系统供电，锂电池电压一般在3.6V-4.2V之间。而不同类型白光LED(发光二极管)的阈值电压变化很大，同时随着温度和驱动电流的变化而改变，一般LED的正向导通压降VLED可能在2.5V-4.5V范围内。因此对于导通压降大的LED，需要将锂电池电压变换至更高的电压才能提供足够的驱动能力。按电压变换方式，驱动电路一般可分成二种，一种是串联驱动，基于电感型DC-DC(直流-直流)升压转换原理，所有LED串联连接；另一种是并联驱动，基于电容型的电荷泵倍压原理，所有LED并联连接。串联驱动的方式优点在于效率高，各LED的电流匹配度高。但是其开关工作方式存在EMI问题，会对手机等移动通信终端的接收灵敏度带来很大的影响。而并联驱动电路，由于是采用电容的电荷泵升压原理，它对电源形成的干扰远小于串联驱动电路。但是电荷泵电路的效率问题又成为其应用中的一个制约，所以效率成为并联型LED驱动电路设计中的一个关键问题。如图1所示，并联型驱动电路芯片包括电压变换电路1、电流控制模块2、电容Cout，电压变换电路一般会提供两种工作模式，即LDO(线性稳压器)模式和电荷泵(CHARGE PUMP)模式，在LDO模式下，VCONVERT电压即为VBATTERY，称为1×工作模式。在电荷泵模式下，VCONVERT升压至1.5倍VBATTERY电压，称为1.5×工作模式。通常电路根据负载所要求的驱动能力，会在两种工作模式间切换。模式切换点VTH为VTH＝VDROP1+VDROP2+VLED(1)模式切换判据为VBATTERY＞＝VTH(2)其中VDROP1为芯片内部电流控制模块的压降，该电压一般在200mV左右。VDROP2为芯片工作在1×模式下，内部驱动晶体管所要求的最小压差，一般也需要200mV左右。VBATTERY为锂电池电压，VLED为LED正向导通压降，VDROP为VCONVERT与VOUT的压差。因此，在满足式2的情况下，电压变换电路工作在1×工作模式。这种情况下效率可以计算为Eff1＝VLED/VBATTERY(3)随着锂电池电压的逐渐下降或其它条件的改变，式2不满足，电压变换电路工作在1.5×工作模式。这种情况下效率可以计算为Eff1.5＝VLED/(1.5×VBATTERY)(4)由式3和式4，对于同样的应用条件，工作在1.5×模式与1×模式的效率之比Eff1.5/Eff1＝2/3(5)显然，为了保证高的转换效率，电压变换电路应尽可能的工作在1×工作模式。因此根据负载即LED特性和工作点来选取合适的工作模式成为提高效率的关键。如图2所示，一种常见的模式控制电路，包括电压变换电路1、模式切换判断电路3、电流控制模块2、运算放大器A1、分压电阻R1、R2、电容Cout。VOUT电压经过电阻分压后被反馈至运算放大器A1的负端，所以在A1的开环增益足够高(大于40dB)的情况下VOUT＝((R1+R2)/R2)×VREF(6)由式2给出的模式切换判据，这种控制方法只有满足式7的条件下才工作在1×工作模式。VBATTERY＞＝VOUT+VDROP2(7)通常VOUT电压被设定在4V以上，由于VOUT电压被限定，因此模式切换点VTH没有考虑到LED的实际导通压降，会造成不同情况下的效率损失。例如，当VBATTERY＝4V，VLED＝3V的条件下，可以工作在1×模式而进入1.5×模式工作，效率的损失是很明显的。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种能够提高转换效率的具有自适应模式切换的并联LED驱动电路。本专利技术所提供的一种具有自适应模式切换的并联LED驱动电路，包括电压变换电路、模式切换判断电路、电流控制模块、运算放大器A1、分压电阻R1、R2、电容Cout，其特征在于它还包括一反馈控制环路，该反馈控制环路连接在运算放大器A1与电压变换电路1之间，用于保证电压变换电路1所变换出的电压足够驱动LED。在上述的具有自适应模式切换的并联LED驱动电路中，反馈控制环路包括一第二运算放大器A2和一与之相连的电流镜I1、I2，使电流控制模块上的电压VDROP1与参考电压VREF2的差值通过该第二运算放大器A2的放大来控制所述电流镜I2流过分压电阻R2的电流，电阻R2上的分压经过运算放大器A1的放大，最后反馈到第二运算放大器A2的负端，确保的电压VDROP1与参考电压VREF2值相等。在上述的具有自适应模式切换的并联LED驱动电路中，运算放大器A1设有一软启动控制端SOFT，用于在电路启动后，提供了一个按设定斜率线性上升的电压信号，并由于该运算放大器的反馈控制作用，带动输出电压VOUT平稳上升。在上述的具有自适应模式切换的并联LED驱动电路中，电流控制模块上的电压VDROP1设定在200-400mV之间。在上述的具有自适应模式切换的并联LED驱动电路中，构成电流镜的电流I1、I2为单向电流源。在上述的具有自适应模式切换的并联LED驱动电路中，运算放大器A1的开环增益大于或等于40dB。由于采用了上述的技术解决方案，本专利技术用作手机、MP3等手持设备中的背光驱动芯片，提供两种自适应切换的工作模式，来达到整个锂电池工作电压范围的高转换效率。本专利技术在保证了高转换效率的同时，也实现了软启动与过压保护，并具有很强的可实施性。附图说明图1是现有一种并联LED驱动电路的原理示意图；图2是现有另一种并联LED驱动电路的原理示意图；图3是本专利技术具有自适应模式切换的并联LED驱动电路的原理示意图；图4是本专利技术具有自适应模式切换的并联LED驱动电路在特例情况下的电路示意图。具体实施例方式如图3所示，在本专利技术电路中，VDROP1电压设定为一个固定的、相对比较小的电压值，一般在200-400mV之间，因此VOUT电压不再是固定的电压值。根据式1，模式切换电压VTH也不再是固定电压，而会根据LED的正向导通压降而调整。根据式2给出的模式切换判据，可以看出通过模式切换电压VTH根据负载LED特性的自适应变化，实现了模式切换的自适应控制。如图3所示，本专利技术，即一种具有自适应模式切换的并联LED驱动电路，包括电压变换电路1、模式切换判断电路3、电流控制模块2、运算放大器A1、分压电阻R1、R2、电容Cout，以及一反馈控制环路，该馈控制环路包括一第二运算放大器A2和一与之相连的电流镜I1、I2。1.本专利技术提高了转换效率。如图3所示，VDROP1与VREF的差值通过运算放大器A2的放大来控制电流镜I2流过分压电阻R2的电流，电阻R2上的分压经过运算放大器A1的放大，最后反馈到A2的负端。通过这样一个反馈控制环路，可以保证VDROP1与VREF2设定的电压值相等，一般为200mV。VDROP2为芯片工作在1×模式下，内部驱动晶体管所要求的最小压差。当VDROP2＜150mV时，芯片电流驱动能力下降，进入1.5×模式工作。因此根据式2，只要满足式8，芯片工作在1×模式下。VLED＜VBATTERY-200mV-150mV (8)对于正向导通压降VLED在3.2V以内的LED，在锂电池整个工作电压范围内都工作在1×模式。即使对于导通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有自适应模式切换的并联ＬＥＤ驱动电路，包括电压变换电路（１）、模式切换判断电路（３）、电流控制模块（２）、运算放大器（Ａ１）、分压电阻（Ｒ１、Ｒ２）、电容（Ｃ↓［ｏｕｔ］），其特征在于：它还包括一反馈控制环路，该反馈控制环路连接在运算放大器（Ａ１）与电压变换电路（１）之间，用于保证电压变换电路（１）所变换出的电压足够驱动ＬＥＤ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙洪军，余兴智，
申请(专利权)人：启攀微电子上海有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]