CN103906288A - 一种应用在led交流驱动芯片中的抗开关冲击电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用在LED交流驱动芯片中的抗开关冲击电路，其包括整流桥、开关、电阻、若干个LED模块、若干个与若干个LED模块对应的启动通道；启动通道包括运算放大器、功率管，运算放大器的同相输入端为启动通道的参考电压端，运算放大器的输出端与功率管的栅极连接，功率管的漏极为启动通道的输入端，功率管的衬底电极接地，运算放大器的反相输入端与功率管的源极连接而形成启动通道的输出端；本发明功率管的栅极与地之间连接有防开关冲击单元，当开关过程中产生瞬态高压并耦合能量至功率管的栅极时，防开关冲击单元会将功率管栅极的能量释放到地，从而增强功率管的抗电冲击能力，提高LED灯具的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及LED（Light Emitting Diode，发光二极管）驱动技术领域，尤其涉及一种应用在LED交流驱动芯片中的抗开关冲击电路。
背景技术
如图1所示，现有LED交流驱动芯片的电路，主要包括整流桥RB，开关K，电阻R，与若干个LED模块对应的启动通道，每个启动通道包括运算放大器U、功率管Q；其中，输入运算放大器U的参考电压VREF_1＜VREF_2＜VREF_3……＜VREF_n，功率管Q的漏极电压为VD_1、VD_2……VD_n，流入启动通道的电流为I1、I2……In。其工作原理为：
在电压上升过程：
1.VD_1逐渐增大，使第1启动通道电流I1逐渐增加，最终在VREF_1的嵌位作用下，使电流I1恒定，I1=VREF_1/R；
2.电压继续增加，VD_2也逐渐增大，VD_2增加到一定值时，第2启动通道的运算放大器U开始把电阻R上的压降逐步嵌位到VREF_2，电流I2逐渐恒定，I2=VREF_2/R；
3.电压继续增加，依此类推，直到第N启动通道的电流In恒定；
在电压下降过程，正好与电压上升过程相反：首先是第N启动通道的电流In逐渐减小，直到为零，而第N-1通道电流逐渐加大，直到恒定；然后，第N-1启动通道的电流逐渐减小，直到为零，而第N-2通道电流逐渐加大，直到恒定；依此类推，直到第1启动通道电流I1为零。
这种电路的缺点是：在开关过程中，由于上电速度很快，电压很高，如图2所示，会有能量通过功率管Q的栅极和漏极之间的寄生电容C0耦合到功率管Q的栅极，造成功率管Q栅氧击穿，永久性损坏，这个损坏是不可逆的。相当于施加在VG（功率管Q的栅极电压）上一个大电压，由于是耦合量，这个电压具有较大的随机性，可以从几伏到几十伏随机产生，甚至更大，即电路在开关过程中可能产生瞬态高压。
因此，现有技术中的LED交流驱动芯片的电路存在可靠性风险，即在开关过程中可能产生的瞬态高压会对功率管造成不可逆的电冲击损伤，而一旦功率管损坏，整个LED灯具也就报废。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足而提供一种应用在LED交流驱动芯片中的抗开关冲击电路，其通过增加防开关冲击单元而增强功率管的抗电冲击能力，以提高LED灯具的使用寿命。
为了实现上述目的，本发明提供一种应用在LED交流驱动芯片 中的抗开关冲击电路，包括整流桥、开关、电阻、若干个LED模块、若干个与所述若干个LED模块对应的启动通道；
所述整流桥的输入端与交流电连接，所述整流桥的输出端通过开关与第一个LED模块的输入端连接，使整流桥将输入的交流电整流为直流电；所述若干个LED模块依次串联连接；所述启动通道的参考电压端输入对应的参考电压，所述启动通道的输入端与其对应的LED模块的输出端连接，所述启动通道的输出端与所述电阻R的一端连接，所述电阻R的另一端接地；
所述启动通道包括运算放大器、功率管，运算放大器的同相输入端为所述启动通道的参考电压端，运算放大器的输出端与功率管的栅极连接，功率管的漏极为所述启动通道的输入端，功率管的衬底电极接地，运算放大器的反相输入端与功率管的源极连接而形成所述启动通道的输出端；
所述功率管的栅极与地之间连接有防开关冲击单元，当开关过程中产生瞬态高压并耦合能量至功率管的栅极时，所述防开关冲击单元会将功率管栅极的能量释放到地。
作为其中一种方案，所述防开关冲击单元为齐纳二极管，所述齐纳二极管的阴极与所述功率管的栅极连接，所述齐纳二极管的阳极接地，且所述齐纳二极管的击穿电压小于功率管的栅氧击穿电压。
作为另一种方案，所述防开关冲击单元为对地电阻，所述对地电阻一端与所述功率管的栅极连接，所述对地电阻另一端接地。
较佳地，所述LED模块为若干个LED依次串联组成，前一个 LED的输出端与后一个LED的输入端连接。
本发明有益效果在于：
本发明功率管的栅极与地之间连接有防开关冲击单元，当开关过程中产生瞬态高压并耦合能量至功率管的栅极时，防开关冲击单元会将功率管栅极的能量释放到地，从而增强功率管的抗电冲击能力，提高LED灯具的使用寿命。
附图说明
图1为现有LED交流驱动芯片的电路原理图。
图2为功率管的寄生参数示意图。
图3为本发明实施例1的电路原理图。
图4为本发明实施例2的电路原理图。
具体实施方式
实施例1
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
请参考图3，本发明应用在LED交流驱动芯片中的抗开关冲击电路，包括整流桥（RB）、开关（K）、电阻（R）、若干个LED模块、若干个与若干个LED模块对应的启动通道。
整流桥的输入端与交流电（AC）连接，整流桥的输出端通过开关与第一个LED模块的输入端连接，使整流桥将输入的交流电整流为直流电，具体地说，整流桥的正极输出端通过开关与第一个LED模块的输入端连接，整流桥的负极输出端接地。
若干个LED模块依次串联连接，启动通道的参考电压端输入对 应的参考电压，启动通道的输入端与其对应的LED模块的输出端连接，启动通道的输出端与电阻R的一端连接，电阻R的另一端接地。
启动通道包括运算放大器（U）、功率管（Q），运算放大器的同相输入端为启动通道的参考电压端，运算放大器的输出端与功率管的栅极连接，功率管的漏极为启动通道的输入端，功率管的衬底电极接地，运算放大器的反相输入端与功率管的源极连接而形成启动通道的输出端。
若干个LED模块依次串联连接，即LED模块为若干个LED依次串联组成，前一个LED的输出端（负极）与后一个LED的输入端（正极）连接。
具体地说，本实施例的若干个LED模块为第1LED模块（即LED1_1……LED1_k）、第2LED模块（即LED2_1……LED2_k）、……第nLED模块（即LEDn_1……LEDn_k），本实施例的若干个启动通道的流入输入端的电流为I1、I2……In，本实施例的若干个启动通道输入端的电压为VD_1、VD_2……VD_n，本实施例的若干个启动通道的参考电压端输入的参考电压为VREF_1、VREF_2……VREF_n，其中，VREF_1＜VREF_2＜……＜VREF_n。因此，其连接关系为：第1LED模块的输入端与桥式整流电路1的第1输出端连接，第1LED模块的输出端与第2LED模块的输入端连接，第2LED模块的输出端与第3LED模块的输入端连接，依此类推，直至连接到第nLED模块；第一个启动通道的输入端与第1LED模块的输出端连接，第二个启动通道的输入端与第2LED模块的输出端连接，第三 个启动通道的输入端与第3LED模块的输出端连接，依此类推，第n个启动通道的输入端与第nLED模块的输出端连接；电阻R的阻值为R，所述电阻R的一端的电压为Vr。
其中，功率管的栅极与地之间连接有防开关冲击单元，当开关过程中产生瞬态高压并耦合能量至功率管的栅极时，防开关冲击单元会将功率管栅极的能量释放到地。
在本实施例中，防开关冲击单元为齐纳二极管（Z），齐纳二极管的阴极与功率管的栅极连接，齐纳二极管的阳极接地，且齐纳二极管的击穿电压小于功率管的栅氧击穿电压。其工作原理是：当通过寄生电容耦合到功率管栅极的电压VG超过齐纳二极管的击穿电压时，齐纳二极管击穿，使功率管栅极的电压VG恒定，因此，只要保证所用的齐纳二极管的击穿电压小于功率管的栅氧击穿电压，就能保证功率管的抗开关冲击能力，可以实现LED灯具开关冲击零损坏。
实施例2
请参考图4，为本发明的实施例2，本实施例与实施例1的不同之处在于，防开关冲击单元为对地电阻（Rg），对地电阻一端与功率管的栅极连接，对地电阻另一端接地。其工作原理是：在功率管栅极增加对地电阻，相当于增加了能量的泄放通道，耦合到功率管栅极的能量可通过对地电阻泄放到地，使功率管的栅极不会累计能量，所以，无论开关冲击如何，都不会损坏功率管，实现了LED灯具开关冲击零损坏。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (4)
1.一种应用在LED交流驱动芯片中的抗开关冲击电路，包括整流桥、开关、电阻、若干个LED模块、若干个与所述若干个LED模块对应的启动通道；
所述整流桥的输入端与交流电连接，所述整流桥的输出端通过开关与第一个LED模块的输入端连接，使整流桥将输入的交流电整流为直流电；所述若干个LED模块依次串联连接；所述启动通道的参考电压端输入对应的参考电压，所述启动通道的输入端与其对应的LED模块的输出端连接，所述启动通道的输出端与所述电阻R的一端连接，所述电阻R的另一端接地；
所述启动通道包括运算放大器、功率管，运算放大器的同相输入端为所述启动通道的参考电压端，运算放大器的输出端与功率管的栅极连接，功率管的漏极为所述启动通道的输入端，功率管的衬底电极接地，运算放大器的反相输入端与功率管的源极连接而形成所述启动通道的输出端；
其特征在于：所述功率管的栅极与地之间连接有防开关冲击单元，当开关过程中产生瞬态高压并耦合能量至功率管的栅极时，所述防开关冲击单元会将功率管栅极的能量释放到地。
2.根据权利要求1所述的应用在LED交流驱动芯片中的抗开关冲击电路，其特征在于：所述防开关冲击单元为齐纳二极管，所述齐纳二极管的阴极与所述功率管的栅极连接，所述齐纳二极管的阳极接地，且所述齐纳二极管的击穿电压小于功率管的栅氧击穿电压。
3.根据权利要求1所述的应用在LED交流驱动芯片中的抗开关冲击电路，其特征在于：所述防开关冲击单元为对地电阻，所述对地电阻一端与所述功率管的栅极连接，所述对地电阻另一端接地。
4.根据权利要求2或3所述的应用在LED交流驱动芯片中的抗开关冲击电路，其特征在于：所述LED模块为若干个LED依次串联组成，前一个LED的输出端与后一个LED的输入端连接。
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