專利名稱：帶隨機頻率抖動的led驅(qū)動器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種LED驅(qū)動器，尤其涉及一種帶隨機頻率抖動的LED驅(qū)動器。
背景技術：
在LED驅(qū)動器中，由于較高的dv/dt和di/dt、電路中存在的寄生電感和電容，其自 身產(chǎn)生的電磁干擾信號會占用很寬的頻帶和較強的幅度，如果控制不當會通過傳導和輻射 的方式對周圍設備產(chǎn)生電磁干擾，污染電磁環(huán)境，成為一個很強的電磁干擾源。這些干擾隨 著開關頻率的提高。輸出功率的增大會顯著的增強，對電子設備的正常工作構成潛在的威 脅。 形成電磁干擾的三個條件是干擾源、耦合途徑、受擾設備。因此常用的抑制電磁干 擾的方法主要有減小漏感和分布電容，或是增加濾波元器件，這些方法可以有效的抑制電 磁干擾，但增大了系統(tǒng)的體積和成本，降低了系統(tǒng)的效率。 —般在電磁干擾測試結果中可以發(fā)現(xiàn)，在開關管的開關時刻通常容易超過電磁干 擾限值，而在其它頻率點上往往具有較大的裕量。因此人們又從另一角度開發(fā)新的抑制電 磁干擾技術，即頻率抖動技術。頻率抖動技術是指LED驅(qū)動器的工作頻率并非固定不變， 而是周期性的變化，假設基波頻率變化幅值為± Af，二次諧波為士2Af，…，n次諧波為 ±n A f ，可見諧波次數(shù)越高，頻率分散越大，這樣噪聲諧波頻率分散，噪聲能量得以分散、減 小，在整個頻帶上滿足了幅值裕量，從而滿足電磁兼容性要求。實現(xiàn)頻率抖動技術的電路集 成在內(nèi)部，高效可靠，無需增加外圍電路體積并能節(jié)省外圍元器件的成本，也不會給系統(tǒng)效 率帶來影響。雖然這種工作頻率周期性的變化達到了一定抑制電磁干擾源的效果，但是它 并不是最好的，如果工作頻率的變化是隨機的，就更可以使得噪聲能量分散，真正做到了頻 譜的分散，其抑制電磁干擾源效果會更好。 實用新型的內(nèi)容 本實用新型的目的是針對已有技術中的問題，提供一種改進的帶隨機頻率抖動的 LED驅(qū)動器，使其工作頻率的變化是隨機的，達到更好地抑制電磁干擾源的效果。 為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術方案如下 它包括一個由LED供電電路和LED驅(qū)動芯片連接構成的LED自振蕩式恒流驅(qū)動 器，所述的驅(qū)動芯片中包括一個串接在LED供電電路中的功率開關和一個脈寬信號產(chǎn)生 器，所述的該脈寬信號產(chǎn)生器設有上閾值和下閾值輸入端，其輸出端與功率開關的控制端 相接，其改進之處是增設一個隨機序列產(chǎn)生電路，該隨機序列產(chǎn)生電路包括一個由10級D 觸發(fā)器連接構成的移位寄存器，該移位寄存器的時鐘端與脈寬信號產(chǎn)生器的輸出反饋信號 端相接，該移位寄存器的末級和第3級的并行輸出端通過一個異或門與該移位寄存器的輸 入端相接，該移位寄存器的第1級和第2級的兩位并行輸出端通過一個二/四譯碼器送出 第一組四位隨機碼Sl、 S2、 S3、 S4，該移位寄存器的第9級和第10級的兩位并行輸出端通 過另一個二 /四譯碼器輸出第二組四位隨機碼S5、 S6、 S7、 S8 ;所述脈寬信號產(chǎn)生器的上閾 值輸入端通過一個精密電阻分壓器分成四個不同的閾值輸入端Vll、 V12、 V13、 V14，該四個不同的閾值輸入端分別串接一個電子開關后并接在上閾值輸入端上，所述隨機序列產(chǎn)生電 路的第一組四位隨機碼的輸出端Sl、 S2、 S3、 S4分別與串接在該四個不同閾值輸入支路上 電子開關S1'、S2'、S3'、S4'的控制端對應相接；所述脈寬信號產(chǎn)生器的下閾值輸入端也通 過一個精密電阻分壓器分成四個不同的閾值輸入端V21、 V22、 V23、 V24，該四個不同的閾值 輸入端分別串接一個電子開關并接在下閾值輸入端上，所述隨機序列產(chǎn)生電路的第二組四 位隨機碼的輸出端S5、 S6、 S7、 S8分別與串接在該四個不同閾值輸入支路上電子開關S5'、 S6' 、 S7' 、 S8'的控制端對應相接。 本實用新型進一步改進的技術方案如下 所述的隨機序列產(chǎn)生電路集成在驅(qū)動芯片中。 通過上述技術方案可以看出，本實用新型通過隨機序列產(chǎn)生電路產(chǎn)生的隨機碼來 改變脈寬信號產(chǎn)生器的上、下閾值的大小，從而隨機改變脈寬調(diào)節(jié)信號產(chǎn)生器輸出的信號 頻率，實現(xiàn)了頻率抖動。該頻率抖動不是周期性變化的，而是隨機變化的，這更使得噪聲能 量分散，真正做到了頻譜的分散，達到了比已有技術更好的抑制電磁干擾的效果。同時，本 實用新型是利用驅(qū)動芯片中自身的脈寬調(diào)節(jié)信號P麗反饋控制產(chǎn)生頻率抖動，無需外加頻 率源，方法簡單，便于集成，節(jié)約成本。

圖1、本實用新型的電路原理圖。 圖2、隨機序列產(chǎn)生電路的原理圖。 圖3、已有LED驅(qū)動器的電路原理圖。
具體實施方式參見圖3，本實用新型的頻率抖動是在圖中所示已有LED驅(qū)動器的基礎上改進的， 該驅(qū)動器是一個由LED供電電路1和LED驅(qū)動芯片2連接構成的LED自振蕩式恒流驅(qū)動器。 所述的驅(qū)動芯片2中包括一個接在LED供電電路中的功率開關2-1和一個脈寬信號產(chǎn)生 器2-2，該脈寬信號產(chǎn)生器由一個比較器2-2構成，LED供電電路中由電流采樣電阻輸出的 電流采樣信號送入該比較器的負輸入端，比較器的正輸入端設有上閾值Vl(115mV)和下閾 值(85mV)兩個輸入端，并通過比較器的輸出反饋信號控制該兩個閾值的輸入，比較器的輸 出端與功率開關的控制端相接。其工作原理是Vin上電時，電感L和電流采樣電阻R的初 始電流為零，LED中的電流也為零，這時，比較器2-2的輸出為高，功率開關2-l導通，則Vin 輸出的電流通過采樣電阻R、LED、電感L和功率開關2-1流到地形成回路，回路中電流上升 的斜率由Vin、電感L、LED的壓降決定，在R上產(chǎn)生一個壓差VCSN，當(Vin-VCSN) > VI時， 比較器2-2的輸出變低，功率開關2-1關斷，這時，電感L通過續(xù)流二極管D、電流采樣電阻 R繼續(xù)為LED供電，則回路中電流以另一個斜率流過，當(Vin-VCSN) 〈V2時，功率開關2-l 重新打開，這樣使得在LED上的平均電流Iavg為 <formula>formula see original document page 4</formula>(1) 驅(qū)動芯片的工作頻率為 因為電感L充電時間<formula>formula see original document page 5</formula> 又因為電感L放電時間
<formula>formula see original document page 5</formula> (1)、 (2)、 (3)式中L為電感值(H)、drL為電感寄生阻抗(Q)、Rs為限流電阻阻
值(Q ) 、 Iavg為LED平均電流(A) 、 A I為電感紋波電流峰峰值(A) {設置為0. 3 x Iavg}、
Vin為輸入電壓(V)、 Vied為總的LED導通壓降(V) 、 Rsw為開關管導通阻抗(Q)、Vd為續(xù)
流二極管正向?qū)▔航?V); 所以驅(qū)動芯片的工作頻率為
<formula>formula see original document page 5</formula> 從該頻率公式中可以看到，當LED外部器件確定下來后，芯片的工作頻率也就穩(wěn) 定下來了，可以通過改變AI即電感紋波電流來改變系統(tǒng)的工作頻率，而A I又可以通過調(diào) 節(jié)比較器2-2的上下門限閾值來改變，從而改變系統(tǒng)工作頻率，將頻譜分散開來。 參見圖1、2，本實用新型是這樣實現(xiàn)的增設一個隨機序列產(chǎn)生電路3，該隨機序 列產(chǎn)生電路包括一個由IO級D觸發(fā)器3-l連接構成的移位寄存器，該移位寄存器的時鐘端 clk與脈寬信號產(chǎn)生器的輸出反饋信號端相接，該移位寄存器的末級輸出端與第3級輸出 端通過一個異或門3-2與該移位寄存器的總輸入端相接，取該移位寄存器的第1級和第2 級的兩位并行輸出端通過一個二 /四譯碼器3-3送出第一組四位隨機碼Sl、 S2、 S3、 S4，取 該移位寄存器的第9級和第10級的并行輸出端通過另一個二 /四譯碼器3-4送出第二組 四位隨機碼S5、 S6、 S7、 S8。該隨機序列產(chǎn)生器可以在它的一個計數(shù)循環(huán)周期內(nèi)產(chǎn)生21Q個 不按次序遞進的隨機碼，做到了相對的隨機性。所述比較器2-2的上閾值輸入端通過一個 精密電阻分壓器分成四個不同的閾值V11、V12、V13、V14輸入端(每個閾值相差lmV)，該四 個不同的閾值輸入端分別通過一個電子開關并接在上閾值V1的輸入端A點上，所述隨機序 列產(chǎn)生電路的第一組四位隨機碼的輸出端Sl、 S2、 S3、 S4分別與該四個不同閾值輸入支路 上電子開關S1'、 S2'、 S3'、 S4'的控制端對應相接；同樣，所述比較器產(chǎn)生器2-2的下閾值 輸入端也通過一個精密電阻分壓器分成四個不同的閾值V21 、 V22、 V23、 V24輸入，該四個不 同的閾值輸入端分別通過一個電子開關并接在下閾值輸入端B點上，所述隨機序列產(chǎn)生電 路第二組四位隨機碼的輸出端S5、 S6、 S7、 S8分別與該四個不同閾值輸入支路上電子開關 S5'、S6'、S7，、S8'的控制端對應相接。 工作原理是參見圖1，隨機序列產(chǎn)生電路3根據(jù)比較器2-2輸出脈寬信號的占空 比節(jié)拍交替產(chǎn)生第一和第二組隨機四位碼。當比較器2-2輸出高電平時，電子開關Sa閉合， 同時，隨機序列產(chǎn)生電路所產(chǎn)生第一組隨機四位碼S1、 S2、 S3、 S4加到電子開關S1'、 S2'、 S3'、S4'的控制端上，則該隨機選通一個上分壓閾值輸入，即隨機改變了上閾值；同理，當比 較器2-2輸出低電平時，電子開關Sb閉合，第二組隨機四位碼S5、S6、S7、S8加到電子開關 S5'、 S6'、 S7'、 S8'的控制端上，即隨機改變了下閾值，從而改變了系統(tǒng)工作頻率，將頻譜分 散開來。[0028] 為了不增加電路體積，所述的隨機序列產(chǎn)生電路3最好集成在驅(qū)動芯片2中。
權利要求一種帶隨機頻率抖動的LED驅(qū)動器，它包括一個由LED供電電路(1)和LED驅(qū)動芯片(2)連接構成的LED自振蕩式恒流驅(qū)動器，所述的驅(qū)動芯片中包括一個串接在LED供電電路中的功率開關和一個脈寬信號產(chǎn)生器(2-2)，所述的該脈寬信號產(chǎn)生器設有上閾值和下閾值輸入端，其輸出端與功率開關的控制端相接，其特征是A、增設一個隨機序列產(chǎn)生電路(3)，該隨機序列產(chǎn)生電路包括一個由10級D觸發(fā)器(3-1)連接構成的移位寄存器，該移位寄存器的時鐘端與脈寬信號產(chǎn)生器(2-2)的輸出反饋信號端相接，該移位寄存器的末級和第3級的并行輸出端通過一個異或門(3-2)與該移位寄存器的輸入端相接，該移位寄存器的第1級和第2級的兩位并行輸出端通過一個二/四譯碼器(3-3)輸出第一組四位隨機碼S1、S2、S3、S4，該移位寄存器的第9級和第10級的兩位并行輸出端通過另一個二/四譯碼器(3-4)輸出第二組四位隨機碼S5、S6、S7、S8；B、所述脈寬信號產(chǎn)生器(2-2)的上閾值輸入端通過一個精密電阻分壓器分成四個不同的閾值輸入端V11、V12、V13、V14，該四個不同的閾值輸入端分別串接一個電子開關后并接在上閾值輸入端(A)上，所述隨機序列產(chǎn)生電路的第一組四位隨機碼的輸出端S1、S2、S3、S4分別與串接在該四個不同閾值輸入支路上電子開關S1’、S2’、S3’、S4’的控制端對應相接；C、所述脈寬信號產(chǎn)生器(2-2)的下閾值輸入端也通過一個精密電阻分壓器分成四個不同的閾值輸入端V21、V22、V23、V24，該四個不同的閾值輸入端分別串接一個電子開關并接在下閾值輸入端(B)上，所述隨機序列產(chǎn)生電路的第二組四位隨機碼的輸出端S5、S6、S7、S8分別與串接在該四個不同閾值輸入支路上電子開關S5’、S6’、S7’、S8’的控制端對應相接。
2. 根據(jù)權利要求1所述的帶隨機頻率抖動的LED驅(qū)動器，其特征是所述的隨機序列 產(chǎn)生電路(3)集成在驅(qū)動芯片(2)中。
專利摘要本實用新型是一種帶隨機頻率抖動的LED驅(qū)動器。它包括一個由LED供電電路1和LED驅(qū)動芯片2連接構成的LED自振蕩式恒流驅(qū)動器，主要特點是增加了一個隨機序列產(chǎn)生電路3，通過該電路產(chǎn)生的隨機碼來改變驅(qū)動芯片中脈寬信號產(chǎn)生器的上、下閾值，從而隨機改變脈寬信號的頻率，實現(xiàn)了頻率抖動。該頻率抖動是隨機變化的，使得噪聲能量分散，真正做到了頻譜的分散，達到了比已有技術更好的抑制電磁干擾的效果。同時，本實用新型是利用驅(qū)動芯片中自身的脈寬調(diào)節(jié)信號PWM反饋控制產(chǎn)生頻率抖動，無需外加頻率源，方法簡單，便于集成，節(jié)約成本。
文檔編號H05B37/02GK201450631SQ20092003444
公開日2010年5月5日 申請日期2009年9月4日 優(yōu)先權日2009年9月4日
發(fā)明者宋利軍, 方建平, 楊陽, 郭晉亮 申請人:西安英洛華微電子有限公司