专利名称：具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路，尤其涉及
一种能够将电容以集成电路的方式来制作且内置于芯片内部，并可在反馈电路中使外部输
入的反馈端平均电压与脉波宽度调变信号的占空比(DutyCycle)成正比的具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路。
背景技术：
请参阅图1 4及图7，在一般的LED驱动芯片2内部均内置有现有技术的可控式软启动电路4，如图1所示，该可控式软启动电路4，包括一运算转导放大器11 、 一基准电压源12、一 RC网络与一反馈电压输入端182及一开关电路输出端183。该运算转导放大器11的正相输入端接该基准电压源12，该运算转导放大器11的反相输入端接该反馈电压输入端182，而该运算转导放大器11的输出端与地端之间则接该RC网络，且该运算转导放大器11的输出端则连接至该开关电路输出端183 ;其中，该RC网络是使用一电阻171与一电容172所串联形成的RC网络，且该电阻171的另一端则连接至该运算转导放大器11的输出端，该电容172的另一端则连接至地端。 如图2 4，为现有技术的可控式软启动电路4的应用于LED驱动芯片2时的相关电压波形图；此时，脉波宽度调变信号P丽的频率为lKHz，占空比(DutyCycle)分别为10 % 、40 %及80 % 。在此应用中，该运算转导放大器11的转导Gm为10uS，该电阻171为120千欧姆；由于芯片内部面积的限制，因此，一般芯片内部所使用的电容最大仅能为100pF 200pF。从图2 4所示波形可知，LED驱动芯片2的反馈端电压VFB与LED驱动芯片2的外部连接电路的输出端电压V。UT会随者脉波宽度调变信号P丽的改变而变化，并且会在该LED驱动芯片的输出端OUT产生很大的电压纹波，进而在该LED驱动芯片的输出端OUT所介接的该电容产生音频噪声。 而一般为了避免LED驱动芯片2在以脉波宽度调变来调光时所产生的不必要的音频噪声，则此种电路型态的可控式软启动电路4中所使用的电容172往往会很大，也因此无法以集成电路的方式来制作于芯片内部，所以，现有技术的可控式软启动电路4中的电容172便采用外接于芯片外部的方式来介接。
发明内容
本发明提供了一种具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路，利用更为简单的电路结构设计来实现可控式软启动电路，且不需要很大的电容便可以完成可控式软启动及软关闭的功能，进而能够将电容以集成电路的方式来制作且内置于芯片内部，并且可以消除电路中因脉波宽度调变信号在低频工作时在电容上所产生的音频噪声；因此，该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路便能整合于LED驱动芯片内部，以使得LED驱动芯片可经由该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路来启动或是结束LED驱动芯片的功能。而当LED驱动芯片在外部输入脉波宽度调变信号时，该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路则可以在整个芯片回路的反馈作用下，使得外部电路输入的反馈端电压与脉波宽度调变信号的占空比(Duty Cycle)成正比，从而实现以脉波宽度调变信号来调整LED亮度的功能；所以，藉由该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路的使用，来有效简化LED驱动芯片的内部电路结构，进而使得相关外围的应用更为简单，且所需的外围组件更少，成本更低。 —种具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路，包括一运算转导放大器、一第一电阻、一第二电阻、一第一开关、一第二开关、一第三开关、一第四开关、一第一反相器、一第二反相器、一可控式启动定时器、一 RC网络、一基准电压源与一脉波宽度调变信号输入端、一反馈电压输入端及一开关电路输出端；该第一开关与该第二电阻并联，而该第一开关与该第二电阻所形成并联回路的一端接该运算转导放大器的反相输入端，并联回路的另一端则连接至该反馈电压输入端；该第二开关与该第一电阻串联，而该第二开关的另一端则接该运算转导放大器的正相输入端，该第一电阻的另一端则接该运算转导放大器的反相输入端；该第三开关的一端接该运算转导放大器的正相输入端，而该第三开关的另一端则接至地端；该第四开关的一端接该运算转导放大器的正相输入端，而该第四开关的另一端则接该基准电压源的正端；而该运算转导放大器的输出端与地端之间则接有该RC网络，且该运算转导放大器的输出端则连接至该开关电路输出端；该脉波宽度调变信号输入端是分别连接至该第一反相器的输入端、该第四开关的控制端及该可控式启动定时器的输入端；其中，该第一反相器的输出端则连接至该第三开关的控制端，该可控式启动定时器的输出端则是分别连接至该第二反相器的输入端与该第一开关的控制端，而该第二反相器的输出端则是连接至该第二开关的控制端。
图1为现有技术的可控式软启动电路图； 图2为现有技术的可控式软启动电路的应用于LED驱动芯片时，LED驱动芯片的使能端所输入的频率为lKHz、占空比为10X的脉波宽度调变信号P丽、LED驱动芯片的反馈端电压VFB与LED驱动芯片的外部连接电路的输出端电压V0UT的电压波形图一 ；
图3为现有技术的可控式软启动电路的应用于LED驱动芯片时，LED驱动芯片的使能端所输入的频率为lKHz、占空比为40%的脉波宽度调变信号P丽、LED驱动芯片的反馈端电压VFB与LED驱动芯片的外部连接电路的输出端电压VOUT的电压波形图二 ；
图4为现有技术的可控式软启动电路的应用于LED驱动芯片时，LED驱动芯片的使能端所输入的频率为lKHz、占空比为80%的脉波宽度调变信号P丽、LED驱动芯片的反馈端电压VFB与LED驱动芯片的外部连接电路的输出端电压V。UT的电压波形图三；
图5为本发明的电路图一； 图6为本发明的应用于LED驱动芯片的实施例 图7为LED驱动芯片的外部应用电路 图8为本发明的工作状态一的等效电路 图9为本发明的工作状态二的等效电路 图10为本发明的工作状态三的等效电路 图11为本发明的工作状态四的等效电路 图12为脉波宽度调变信号P丽的波形示意 图13为本发明的电路图二 ；
图14为本发明的电路图三； 图15为本发明的应用于LED驱动芯片时，LED驱动芯片的使能端所输入的频率为lKHz、占空比为10%的脉波宽度调变信号P丽、LED驱动芯片的反馈端电压VFB与LED驱动芯片的外部连接电路的输出端电压V。UT的电压波形图一 ； 图16为本发明的应用于LED驱动芯片时，LED驱动芯片的使能端所输入的频率为lKHz、占空比为40%的脉波宽度调变信号P丽、LED驱动芯片的反馈端电压VFB与LED驱动芯片的外部连接电路的输出端电压V。UT的电压波形图二 ； 图17为本发明的应用于LED驱动芯片时，LED驱动芯片的使能端所输入的频率为lKHz、占空比为80%的脉波宽度调变信号P丽、LED驱动芯片的反馈端电压VFB与LED驱动芯片的外部连接电路的输出端电压V。UT的电压波形图三。
主要组件符号说明
1 :具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路
11 :运算转导放大器
12 :基准电压源
13 :可控式启动定时器
141第一反相器
142第二反相器
151第一开关
152第二开关
153第三开关
154第四开关
161第一电阻
162第二电阻
171电阻
172电容
181脉波宽度调变信
182反馈电压输入端
183开关电路输出端
19 :脉波宽度调变信号
2 :LED驱动芯片
21 :致能电路
221、222 :比较器
23 :RS触发器
24 :功率驱动模块
25 :功率晶体管
26 :震荡电路27:斜率转换电路
3 :电阻4 :可控式软启动电路PWM :脉波宽度调变信号L :低电位H:高电位R :RS触发器的输入端S :RS触发器的输入端Q:RS触发器的输出端IN:LED驱动芯片的输入端OUT:LED驱动芯片的输出端LX :LED驱动芯片的电感连接端FB:LED驱动芯片的反馈端EN:LED驱动芯片的使能端GND :LED驱动芯片的接地端VIN :LED驱动芯片的外部连接电路的输入端电压V。UT :LED驱动芯片的外部连接电路的输出端电压VFB :LED驱动芯片的反馈端电压
具体实施例方式
为了便于本领域一般技术人员理解和实现本发明，现结合附图描绘本发明的实施例。 实施例一 请参阅图5、图6 12及图15 17，本发明是一种具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路l，包括一运算转导放大器11、一第一电阻161、一第二电阻162、一第一开关151、一第二开关152、一第三开关153、一第四开关154、一第一反相器141、一第二反相器142、一可控式启动定时器13、一 RC网络、一基准电压源12与一脉波宽度调变信号输入端181、一反馈电压输入端182及一开关电路输出端183。其中，该第一开关151、该第二开关152、该第三开关153与该第四开关154均是使用场效晶体管，而在实际应用上也可以使用双载子晶体管；该基准电压源12是使用能隙基准电压源，而在实际应用上也可以使用经能隙基准电压源的分压电路。 该第一开关151与该第二电阻162并联，而该第一开关151与该第二电阻162所形成并联回路的一端接该运算转导放大器11的反相输入端，并联回路的另一端则连接至该反馈电压输入端182 ;该第二开关152与该第一电阻161串联，而该第二开关152的另一端则接该运算转导放大器11的正相输入端，该第一电阻161的另一端则接该运算转导放大器11的反相输入端；该第三开关153的一端接该运算转导放大器11的正相输入端，而该第三开关153的另一端则接至地端；该第四开关154的一端接该运算转导放大器11的正相输入端，而该第四开关154的另一端则接该基准电压源12的正端；而该运算转导放大器11的输出端与地端之间则接有该RC网络，且该运算转导放大器11的输出端则连接至该开关电路输出端183。其中，该RC网络是使用一电阻171与一电容172所串联形成的RC网络，且
7该电阻171的另一端则连接至该运算转导放大器11的输出端，该电容172的另一端则连接至地端。 该脉波宽度调变信号输入端181是分别连接至该第一反相器141的输入端、该第四开关154的控制端及该可控式启动定时器13的输入端；其中，该第一反相器141的输出端则连接至该第三开关153的控制端，该可控式启动定时器13的输出端则是分别连接至该第二反相器142的输入端与该第一开关151的控制端，而该第二反相器142的输出端则是连接至该第二开关152的控制端。 该脉波宽度调变信号输入端181的脉波宽度调变信号19控制该第四开关154的打开或闭合，并经由该第一反相器141来控制该第三开关153的打开或闭合；该可控式启动定时器13是用来检知脉波宽度调变信号19为高电位或低电位的时间，并控制该第一开关151的打开或闭合，且经由该第二反相器142来控制该第二开关152的打开或闭合。
该脉波宽度调变信号输入端181的脉波宽度调变信号19为高电位时，则会使第四开关154闭合，并经由该第一反相器141以使得该第三开关153打开；该脉波宽度调变信号输入端181的脉波宽度调变信号19为低电位时，则会使第四开关154打开，并经由该第一反相器141以使得该第三开关153闭合。 该脉波宽度调变信号输入端181的脉波宽度调变信号19为高电位或低电位的时间大于预先设定的时间时，该可控式启动定时器13则会输出一电位使第一开关151闭合，并经由该第二反相器142以使得该第二开关152打开；该脉波宽度调变信号输入端181的脉波宽度调变信号19为高电位或低电位的时间小于预先设定的时间时，该可控式启动定时器13则会输出一电位使第一开关151打开，并经由该第二反相器142以使得该第二开关152闭合。 该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1有四种工作状态其中，R1为该第一电阻161的阻值；R2为该第二电阻162的阻值；Gm为该运算转导放大器11的转导；参考电压V，为该基准电压源12的输出电压；反馈电压V^为该反馈电压输入端182的电压。 第一种工作状态，即工作状态一，其等效电路如图8所示其中，输入电压Vu为该运算转导放大器11的正相输入端与反相输入端的两端电压；输出电流IQ1为该运算转导放大器ll的输出端电流。 当该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1所输入的脉波宽度调变信号19为高电位，且脉波宽度调变信号19为高电位的时间小于预先设定的可控式启动时间。 则此时该运算转导放大器11的输入电压Vu为
<formula>formula see original document page 8</formula> 式(1) 且该运算转导放大器11的输出电流IQ1为
<formula>formula see original document page 8</formula> …式(2) 而在工作状态一时，该运算转导放大器11的输出端电流IQ1是对该电容172进行充电。
第二种工作状态，即工作状态二，其等效电路如图9所示其中，输入电压Vi2为该 运算转导放大器11的正相输入端与反相输入端的两端电压；输出电流I。2为该运算转导放 大器ll的输出端电流。 当该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1所输入的脉波宽度 调变信号19为高电位，且脉波宽度调变信号19为高电位的时间大于预先设定的可控式启 动时间。 则此时该运算转导放大器11的输入电压Vi2为
Vi2 = VKEF_VFB式(3)
且该运算转导放大器11的输出电流I。2为
I。2 = Gm Vi2 = GmX (VKEF_VFB)式(4) 第三种工作状态，即工作状态三，其等效电路如图10所示其中，输入电压Vi3为该 运算转导放大器11的正相输入端与反相输入端的两端电压；输出电流I。3为该运算转导放 大器ll的输出端电流。 当该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1所输入的脉波宽度 调变信号19为低电位，并且脉波宽度调变信号19为低电位的时间小于预先设定的可控式 启动时间。 此时该运算转导放大器11的输入电压Vi3为
K3 =x 式(5) 则该运算转导放大器11的输出电流I。3为
及 J03 = Gm & = -G^ x " 式(6) 而在工作状态三时，式(6)中的该运算转导放大器ll的输出电流1。3是为一负值， 即表示该电容172此时是处于放电状态，而放电电流路径是由该电容172反向流入该运算 转导放大器11的输出端，因此，该电容172的放电电流即为该运算转导放大器11的输出电 流I03。 第四种工作状态，即工作状态四，其等效电路如图ll所示其中，输入电压L为该 运算转导放大器11的正相输入端与反相输入端的两端电压；输出电流I。4为该运算转导放 大器ll的输出端电流。 当该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1所输入的脉波宽度 调变信号19为低电位，并且脉波宽度调变信号19为低电位的时间大于预先设定的可控式 启动时间。
此时该运算转导放大器11的输入电压Vi4 :<formula>formula see original document page 9</formula> 则该运算转导放大器11的输出电流I。4为
I04 = Gm Vi4 = _GmXVFB 式(8) 而在工作状态四时，式(8)中的该运算转导放大器ll的输出电流1。4是为一负值， 即表示该电容172此时是处于放电状态，而放电电流路径是由该电容172反向流入该运算转导放大器11的输出端，因此，该电容172的放电电流即为该运算转导放大器11的输出电
流I04。 请参阅图6，本发明的应用于LED驱动芯片的实施例图；LED驱动芯片2的使能端 EN是由外部连接电路输入脉波宽度调变信号P丽后，再经由LED驱动芯片2内部的致能电 路21将脉波宽度调变信号19输入至该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电 路1的该脉波宽度调变信号输入端181 ;而LED驱动芯片2的反馈端FB则是由外部连接电 路输入反馈电压后，即直接将反馈电压输入至该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及 软关闭电路1的该反馈电压输入端182 ;而该具脉波宽度调变功能的可控式软启动电路1 的该开关电路输出端183则是连接输入至LED驱动芯片2内部的脉波宽度调变比较器221 的一输入端。 其中，输出电压V。为该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1的 该运算转导放大器ll的输出端电压；参考电压V，为该具有脉波宽度调变功能的可控式软 启动及软关闭电路1的该基准电压源12的输出电压；输出电压V。UT为LED驱动芯片2的外 部连接电路的输出端电压；反馈电压V^为LED驱动芯片2的反馈端FB电压，亦为该具有脉 波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1的该反馈电压输入端182的电压。
当LED驱动芯片2启动时，该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电 路1的该脉波宽度调变信号输入端181的脉波宽度调变信号19为高电位，且该可控式启动 定时器13的输出为低电位；因此，该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路 l是处于工作状态一。 则该运算转导放大器11的输出电压V。是经由该具有脉波宽度调变功能的可控式 软启动及软关闭电路1的该开关电路输出端183来连结至脉波宽度调变比较器221的输 入，并经过RS触发器23和功率驱动模块24，进而产生功率晶体管25的驱动信号，藉以开启 功率晶体管25。 该运算转导放大器11的输出电流IQ1是对该电容172进行充电，进而使得该运算 转导放大器ll的输出电压V。开始逐渐上升；随着该运算转导放大器ll的输出电压V。的上 升，功率晶体管25则开始动作。 而由图6的电路结构与现有技术开关电源的相关理论可知，外部连接电路的输出 电压V。UT开始上升，则电阻3上的电流逐渐增大，且LED驱动芯片2的反馈电压VFB与外部 连接电路的输出电压V。UT则成比例上升，直到反馈电压VFB与该具有脉波宽度调变功能的可 控式软启动及软关闭电路1的该基准电压源12的输出参考电压V，相等。
由式(2)可知，与现有技术的可控式软启动电路相比，该运算转导放大器11的输 出电流IcH是现有技术的可控式软启动电路的输出电流的Rl/(Rl+R2)倍。而为了要达到相 同的输出电压上升速度，则该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1中的 该电容172所需的电容值大小仅为现有技术的可控式软启动电路的电容值的R1/(R1+R2) 倍，而减少原本电路中所需的电容值。 当LED驱动芯片2的使能端EN由外部连接电路输入脉波宽度调变信号P丽持续 为高电位的时间超过预先设定的可控式启动时间时，则该具有脉波宽度调变功能的可控式 软启动及软关闭电路1的该可控式启动定时器13即输出高电位，进而使得该具有脉波宽度 调变功能的可控式软启动及软关闭电路1进入工作状态二。
则LED驱动芯片2的反馈电压VFB会被钳制在与该具有脉波宽度调变功能的可控 式软启动及软关闭电路1的该基准电压源12的输出参考电压V，相等的电压值。
当LED驱动芯片2的使能端EN由外部连接电路输入脉波宽度调变信号P丽从高 电位变成低电位时，则该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1的该可控 式启动定时器13即输出高电位，进而使得该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软 关闭电路l进入工作状态三。 而该运算转导放大器11的输出电压V。是经由该具有脉波宽度调变功能的可控式 软启动及软关闭电路1的该开关电路输出端183来连结至脉波宽度调变比较器221的输 入，并经过RS触发器23和功率驱动模块24，进而产生功率晶体管25的驱动信号。此时，该 电容172是处于放电状态，其放电电流大小即为式6中的该运算转导放大器11的输出电流 1。3;而当该运算转导放大器11的输出电压V。逐渐降低时，则间接使得功率晶体管25的每 一周期的工作时间逐渐减小，直至功率晶体管25完全关闭。 由式(6)可知，与现有技术的可控式软启动电路相比，该电容172的放电电流即为 该运算转导放大器11的输出电流103是现有技术的可控式软启动电路的R1/(R1+R2)倍。 而为了达到相同的输出电压下降速度，则该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关 闭电路1中的该电容172所需的电容值大小仅为现有技术的可控式软启动电路的电容值的 R1/(R1+R2)倍，而减少原本电路中所需的电容值。 当LED驱动芯片2的使能端EN由外部连接电路输入脉波宽度调变信号P丽持续
为低电位的时间超过预先设定的可控式启动时间时，则该具有脉波宽度调变功能的可控式
软启动及软关闭电路1的该可控式启动定时器13即输出高电位，进而使得该具有脉波宽度
调变功能的可控式软启动及软关闭电路1进入工作状态四。 则LED驱动芯片2的反馈电压VFB会被钳制在零电位的电压值。 当LED驱动芯片2的使能端EN由外部连接电路输入如图12所示的脉波宽度调变
信号P丽时，由于脉波宽度调变信号P丽的周期通常远小于预先设定的可控式启动时间，则
该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1的该可控式启动定时器13即输
出低电位；此时，该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1的工作状态将
在工作状态一与工作状态三之间做周期性的转换，且转换频率与脉波宽度调变信号P丽的
频率相同。 当电路稳定并达到动态平衡后，该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关 闭电路1的该运算转导放大器11的输出电压V。、 LED驱动芯片2的反馈电压V冊及外部连 接电路的输出电压V。uT的平均值则保持不变，且该电容172上的平均电荷保持不变，进而可 以得到如下列的等式；其中，占空比Duty Cycle D为脉波宽度调变信号P丽的占空比
VFB = DXVKEF 式(9) 由式(9)可知，LED驱动芯片2的反馈电压VFB与LED驱动芯片2的使能端EN由
外部连接电路输入的脉波宽度调变信号P丽的占空比成正比。
实施例二 请参阅图13、图6 9及图15 17，本发明是一种具有脉波宽度调变功能的可控 式软启动及软关闭电路l，包括一运算转导放大器11、一第一电阻161、一第二电阻162、一 第一开关151、一第二开关152、一第二反相器142、一可控式启动定时器13、一 RC网络、一基准电压源12与一脉波宽度调变信号输入端181、一反馈电压输入端182及一开关电路输 出端183 ;其中，该第一开关151与该第二开关152均是使用场效晶体管，而在实际应用上 也可以使用双载子晶体管；该基准电压源12是使用能隙基准电压源，而在实际应用上也可 以使用经能隙基准电压源的分压电路。 该第一开关151与该第二电阻162并联，而该第一开关151与该第二电阻162所形 成并联回路的一端接该运算转导放大器11的反相输入端，并联回路的另一端则连接至该 反馈电压输入端182 ;该第二开关152与该第一电阻161串联，而该第二开关152的另一端 则分别连接至该运算转导放大器11的正相输入端与该基准电压源12的正端，该第一电阻 161的另一端则接该运算转导放大器11的反相输入端。该运算转导放大器11的输出端与 地端之间则接有该RC网络，且该运算转导放大器11的输出端则连接至该开关电路输出端 183 ;其中，该RC网络是使用一电阻171与一电容172所串联形成的RC网络，且该电阻171 的另一端则连接至该运算转导放大器11的输出端，该电容172的另一端则连接至地端。
该脉波宽度调变信号输入端181是连接至该可控式启动定时器13的输入端；该可 控式启动定时器13的输出端则是分别连接至该第二反相器142的输入端与该第一开关151 的控制端，而该第二反相器142的输出端则是连接至该第二开关152的控制端。
该可控式启动定时器13是用来检知脉波宽度调变信号19为高电位或低电位的时 间，并控制该第一开关151的打开或闭合，且经由该第二反相器142来控制该第二开关152 的打开或闭合。 该脉波宽度调变信号输入端181的脉波宽度调变信号19为高电位或低电位的时 间大于预先设定的时间时，该可控式启动定时器13则会输出一高电位使该第一开关151闭 合，并经由该第二反相器142以使得该第二开关152打开；该脉波宽度调变信号输入端181 的脉波宽度调变信号19为高电位或低电位的时间小于预先设定的时间时，该可控式启动 定时器13则会输出一低电位使该第一开关151打开，并经由该第二反相器142以使得该第 二开关152闭合。 该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1有二种工作状态其 中，R1为该第一电阻161的阻值；R2为该第二电阻162的阻值；Gm为该运算转导放大器11 的转导；参考电压V，为该基准电压源12的输出电压；反馈电压VFB为该反馈电压输入端 182的电压。 第一种工作状态，即工作状态一，其等效电路如图8所示其中，输入电压Vu为该 运算转导放大器11的正相输入端与反相输入端的两端电压；输出电流IQ1为该运算转导放 大器ll的输出端电流； 当该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1所输入的脉波宽度 调变信号19为高电位，且脉波宽度调变信号19为高电位的时间小于预先设定的可控式启 动时间。 则此时该运算转导放大器11的输入电压Vu为
<formula>formula see original document page 12</formula>
且该运算转导放大器11的输出电流IQ1为
/o:G"^-GmXU》^^…式(2) 而在工作状态一时，该运算转导放大器11的输出端电流IQ1是对该电容172进行 充电。 第二种工作状态，即工作状态二，其等效电路如图9所示其中，输入电压Vi2为该 运算转导放大器11的正相输入端与反相输入端的两端电压；输出电流1。2为该运算转导放 大器ll的输出端电流 当该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1所输入的脉波宽度 调变信号19为高电位，且脉波宽度调变信号19为高电位的时间大于预先设定的可控式启 动时间。 则此时该运算转导放大器11的输入电压Vi2为
Vi2 = VKEF_VFB …式(3)
且该运算转导放大器11的输出电流1。2为
I02 = G迈 Vi2 = GmX (VKEF_VFB)式(4) 请参阅图6，本发明的应用于LED驱动芯片的实施例图；LED驱动芯片2的使能端 EN是由外部连接电路输入脉波宽度调变信号P丽后，再经由LED驱动芯片2内部的致能电 路21将脉波宽度调变信号19输入至该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电 路1的该脉波宽度调变信号输入端181 ;而LED驱动芯片2的反馈端FB则是由外部连接电 路输入反馈电压后，即直接将反馈电压输入至该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及 软关闭电路1的该反馈电压输入端182 ;而该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软 关闭电路1的该开关电路输出端183则是连接输入至LED驱动芯片2内部的脉波宽度调变 比较器221的一输入端。 其中，输出电压V。为该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1的 该运算转导放大器ll的输出端电压；参考电压V，为该具有脉波宽度调变功能的可控式软 启动及软关闭电路1的该基准电压源12的输出电压；输出电压V。UT为LED驱动芯片2的外 部连接电路的输出端电压；反馈电压V^为LED驱动芯片2的反馈端FB电压，亦为该具有脉 波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1的该反馈电压输入端182的电压。
当LED驱动芯片2启动时，该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电 路1的该脉波宽度调变信号输入端181的脉波宽度调变信号19为高电位，且该可控式启动 定时器13的输出为低电位；因此，该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路 l是处于工作状态一。 则该运算转导放大器11的输出电压V。是经由该具有脉波宽度调变功能的可控式 软启动及软关闭电路1的该开关电路输出端183来连结至脉波宽度调变比较器221的输 入，并经过RS触发器23和功率驱动模块24，进而产生功率晶体管25的驱动信号，藉以开启 功率晶体管25。 该运算转导放大器11的输出电流IQ1是对该电容172进行充电，进而使得该运算 转导放大器ll的输出电压V。开始逐渐上升；随着该运算转导放大器ll的输出电压V。的上 升，功率晶体管25则开始动作。 而由图6的电路结构与现有技术开关电源的相关理论可知，外部连接电路的输出电压V。UT开始上升，则电阻3上的电流逐渐增大，且LED驱动芯片2的反馈电压VFB与外部 连接电路的输出电压V。UT则成比例上升，直到反馈电压VFB与该具有脉波宽度调变功能的 可控式软启动及软关闭电路1的该基准电压源12的输出参考电压V，相等。
由式(2)可知，与现有技术的可控式软启动电路相比，该运算转导放大器11的输 出电流IcH是现有技术的可控式软启动电路的输出电流的Rl/(Rl+R2)倍。而为了要达到相 同的输出电压上升速度，则该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1中的 该电容172所需的电容值大小仅为现有技术的可控式软启动电路的电容值的R1/(R1+R2) 倍，而减少原本电路中所需的电容值。 当LED驱动芯片2的使能端EN由外部连接电路输入脉波宽度调变信号P丽持续 为高电位的时间超过预先设定的可控式启动时间时，则该具有脉波宽度调变功能的可控式 软启动及软关闭电路1的该可控式启动定时器13即输出高电位，进而使得该具有脉波宽度 调变功能的可控式软启动及软关闭电路1进入工作状态二。 则LED驱动芯片2的反馈电压VFB会被钳制在与该具有脉波宽度调变功能的可控 式软启动及软关闭电路1的该基准电压源12的输出参考电压V，相等的电压值。
实施例三 请参阅图14、图6 8、图10、图12及图15 17，本发明是一种具有脉波宽度调 变功能的可控式软启动及软关闭电路l，包括一运算转导放大器11、一第一电阻161、一第 二电阻162、一第三开关153、一第四开关154、一第一反相器141、一 RC网络、一基准电压源 12与一脉波宽度调变信号输入端181、一反馈电压输入端182及一开关电路输出端183 ;其 中，该第三开关153与该第四开关154均是使用场效晶体管，而在实际应用上也可以使用双 载子晶体管；该基准电压源12是使用能隙基准电压源，而在实际应用上也可以使用经能隙 基准电压源的分压电路。 该第二电阻162的一端接该运算转导放大器11的反相输入端，而该第二电阻162 的另一端则连接至该反馈电压输入端182 ;该第一电阻161的一端接该运算转导放大器11 的反相输入端，而该第一电阻161的另一端则接该运算转导放大器11的正相输入端；该第 三开关153的一端接该运算转导放大器11的正相输入端，而该第三开关153的另一端则接 至地端；该第四开关154的一端接该运算转导放大器11的正相输入端，而该第四开关154 的另一端则接该基准电压源12的正端；而该运算转导放大器11的输出端与地端之间则接 有该RC网络，且该运算转导放大器11的输出端则连接至该开关电路输出端183 ;其中，该 RC网络是使用一电阻171与一电容172所串联形成的RC网络，且该电阻171的另一端则连 接至该运算转导放大器11的输出端，该电容172的另一端则连接至地端。
该脉波宽度调变信号输入端181是分别连接至该第一反相器141的输入端与该第 四开关154的控制端；其中，该第一反相器141的输出端则连接至该第三开关153的控制
丄山顺。 该脉波宽度调变信号输入端181的脉波宽度调变信号19控制该第四开关154的 打开或闭合，并经由该第一反相器141来控制该第三开关153的打开或闭合。
该脉波宽度调变信号输入端181的脉波宽度调变信号19为高电位时，则会使第四 开关154闭合，并经由该第一反相器141以使得该第三开关153打开；该脉波宽度调变信号 输入端181的脉波宽度调变信号19为低电位时，则会使第四开关154打开，并经由该第一反相器141以使得该第三开关153闭合。 该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1有二种工作状态其 中，R1为该第一电阻161的阻值；R2为该第二电阻162的阻值；Gm为该运算转导放大器11 的转导；参考电压V，为该基准电压源12的输出电压；反馈电压V^为该反馈电压输入端 182的电压。 第一种工作状态，即工作状态一，其等效电路如图8所示其中，输入电压Vu为该 运算转导放大器11的正相输入端与反相输入端的两端电压；输出电流IQ1为该运算转导放 大器ll的输出端电流。 当该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1所输入的脉波宽度 调变信号19为高电位，且脉波宽度调变信号19为高电位的时间小于预先设定的可控式启 动时间。 则此时该运算转导放大器11的输入电压Vu为
H-^)x^^"…式(1)
且该运算转导放大器11的输出电流IQ1为
^-G"CC^xU》^^…式(2) 而在工作状态一时，该运算转导放大器11的输出端电流IQ1是对该电容172进行 充电。 第二种工作状态，即工作状态三，其等效电路如图10所示其中，输入电压Vi3为该 运算转导放大器11的正相输入端与反相输入端的两端电压；输出电流1。3为该运算转导放 大器ll的输出端电流。 当该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1所输入的脉波宽度 调变信号19为低电位，并且脉波宽度调变信号19为低电位的时间小于预先设定的可控式 启动时间。 此时该运算转导放大器11的输入电压Vi3为 ^X"^^…式(5) 则该运算转导放大器11的输出电流1。3为
及703 =Gm^3=-GmxFraxy^~.式(6) 而在工作状态三时，式(6)中的该运算转导放大器ll的输出电流1。3是为一负值， 即表示该电容172此时是处于放电状态，而放电电流路径是由该电容172反向流入该运算 转导放大器11的输出端，因此，该电容172的放电电流即为该运算转导放大器11的输出电 流103。 请参阅图6，本发明的应用于LED驱动芯片的实施例图；LED驱动芯片2的使能端 EN是由外部连接电路输入脉波宽度调变信号P丽后，再经由LED驱动芯片2内部的致能电 路21将脉波宽度调变信号19输入至该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电 路1的该脉波宽度调变信号输入端181 ;而LED驱动芯片2的反馈端FB则是由外部连接电路输入反馈电压后，即直接将反馈电压输入至该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及 软关闭电路1的该反馈电压输入端182 ;而该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软 关闭电路1的该开关电路输出端183则是连接输入至LED驱动芯片2内部的脉波宽度调变 比较器221的一输入端。 其中，输出电压V。为该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1的 该运算转导放大器ll的输出端电压；参考电压V，为该具有脉波宽度调变功能的可控式软 启动及软关闭电路1的该基准电压源12的输出电压；输出电压V。UT为LED驱动芯片2的外 部连接电路的输出端电压；反馈电压V^为LED驱动芯片2的反馈端FB电压，亦为该具有脉 波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1的该反馈电压输入端182的电压。
当LED驱动芯片2启动时，该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电 路1的该脉波宽度调变信号输入端181的脉波宽度调变信号19为高电位，且该可控式启动 定时器13的输出为低电位；因此，该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路 1是处于工作状态一。 则该运算转导放大器11的输出电压V。是经由该具有脉波宽度调变功能的可控式 软启动及软关闭电路1的该开关电路输出端183来连结至脉波宽度调变比较器221的输 入，并经过RS触发器23和功率驱动模块24，进而产生功率晶体管25的驱动信号，藉以开启 功率晶体管25。 该运算转导放大器11的输出电流IQ1是对该电容172进行充电，进而使得该运算 转导放大器ll的输出电压V。开始逐渐上升；随着该运算转导放大器ll的输出电压V。的上 升，功率晶体管25则开始动作。 而由图6的电路结构与习式开关电源的相关理论可知，外部连接电路的输出电压 V。UT开始上升，则电阻3上的电流逐渐增大，且LED驱动芯片2的反馈电压VFB与外部连接电 路的输出电压V。UT则成比例上升，直到反馈电压VFB与该具有脉波宽度调变功能的可控式 软启动及软关闭电路1的该基准电压源12的输出参考电压V，相等。 由式(2)可知，与现有技术的可控式软启动电路相比，该运算转导放大器11的输 出电流IcH是现有技术的可控式软启动电路的输出电流的Rl/(Rl+R2)倍。而为了要达到相 同的输出电压上升速度，则该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1中的 该电容172所需的电容值大小仅为现有技术的可控式软启动电路的电容值的R1/(R1+R2) 倍，而减少原本电路中所需的电容值。 当LED驱动芯片2的使能端EN由外部连接电路输入脉波宽度调变信号P丽从高 电位变成低电位时，则该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1的该可控 式启动定时器13即输出高电位，进而使得该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软 关闭电路l进入工作状态三。 而该运算转导放大器11的输出电压V。是经由该具有脉波宽度调变功能的可控式 软启动及软关闭电路1的该开关电路输出端183来连结至脉波宽度调变比较器221的输 入，并经过RS触发器23和功率驱动模块24，进而产生功率晶体管25的驱动信号。此时，该 电容172是处于放电状态，其放电电流大小即为式6中的该运算转导放大器11的输出电流 1。3;而当该运算转导放大器11的输出电压V。逐渐降低时，则间接使得功率晶体管25的每 一周期的工作时间逐渐减小，直至功率晶体管25完全关闭。
由式(6)可知，与现有技术的可控式软启动电路相比，该电容172的放电电流即为 该运算转导放大器ll的输出电流1。3是现有技术的可控式软启动电路的R1/(R1+R2)倍。 而为了达到相同的输出电压下降速度，则该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关 闭电路1中的该电容172所需的电容值大小仅为现有技术的可控式软启动电路的电容值的 R1/(R1+R2)倍，而减少原本电路中所需的电容值。 当LED驱动芯片2的使能端EN由外部连接电路输入如图12所示的脉波宽度调变 信号P丽时，由于脉波宽度调变信号P丽的周期通常远小于预先设定的可控式启动时间，则 该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1的该可控式启动定时器13即输 出低电位；此时，该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路1的工作状态将 在工作状态一与工作状态三之间做周期性的转换，且转换频率与脉波宽度调变信号P丽的 频率相同。 当电路稳定并达到动态平衡后，该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关 闭电路1的该运算转导放大器11的输出电压V。、 LED驱动芯片2的反馈电压V冊及外部连 接电路的输出电压V。uT的平均值则保持不变，且该电容172上的平均电荷保持不变，进而可 以得到如下列的等式；其中，占空比(Duty Cycle)D为脉波宽度调变信号P丽的占空比
<formula>formula see original document page 17</formula> 式(9) 由式(9)可知，LED驱动芯片2的反馈电压VFB与LED驱动芯片2的使能端EN由 外部连接电路输入的脉波宽度调变信号P丽的占空比成正比。 虽然通过实施例描绘了本发明，但本领域普通技术人员知道，在不脱离本发明的 精神和实质的情况下，就可使本发明有许多变形和变化，本发明的范围由所附的权利要求 来限定。
权利要求
一种具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路，其特征在于，包括一运算转导放大器、一第一电阻、一第二电阻、一第一开关、一第二开关、一第三开关、一第四开关、一第一反相器、一第二反相器、一可控式启动定时器、一RC网络、一基准电压源与一脉波宽度调变信号输入端、一反馈电压输入端及一开关电路输出端；该第一开关与该第二电阻并联，而该第一开关与该第二电阻所形成并联回路的一端接该运算转导放大器的反相输入端，并联回路的另一端则连接至该反馈电压输入端；该第二开关与该第一电阻串联，而该第二开关的另一端则接该运算转导放大器的正相输入端，该第一电阻的另一端则接该运算转导放大器的反相输入端；该第三开关的一端接该运算转导放大器的正相输入端，而该第三开关的另一端则接至地端；该第四开关的一端接该运算转导放大器的正相输入端，而该第四开关的另一端则接该基准电压源的正端；而该运算转导放大器的输出端与地端之间则接有该RC网络，且该运算转导放大器的输出端则连接至该开关电路输出端；该脉波宽度调变信号输入端是分别连接至该第一反相器的输入端、该第四开关的控制端及该可控式启动定时器的输入端；其中，该第一反相器的输出端则连接至该第三开关的控制端，该可控式启动定时器的输出端则是分别连接至该第二反相器的输入端与该第一开关的控制端，而该第二反相器的输出端则是连接至该第二开关的控制端；该脉波宽度调变信号输入端的脉波宽度调变信号控制该第四开关的打开或闭合，并经由该第一反相器来控制该第三开关的打开或闭合；该可控式启动定时器是用来检知脉波宽度调变信号为高电位或低电位的时间，并控制该第一开关的打开或闭合，且经由该第二反相器来控制该第二开关的打开或闭合。
2. —种具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路，其特征在于，包括一运算转导放大器、一第一电阻、一第二电阻、一第一开关、一第二开关、一第二反相器、一可控式启动定时器、一 RC网络、一基准电压源与一脉波宽度调变信号输入端、一反馈电压输入端及一开关电路输出端；该第一开关与该第二电阻并联，而该第一开关与该第二电阻所形成并联回路的一端接该运算转导放大器的反相输入端，并联回路的另一端则连接至该反馈电压输入端；该第二开关与该第一电阻串联，而该第二开关的另一端则分别连接至该运算转导放大器的正相输入端与该基准电压源的正端，该第一电阻的另一端则接该运算转导放大器的反相输入端；该运算转导放大器的输出端与地端之间则接有该RC网络，且该运算转导放大器的输出端则连接至该开关电路输出端；该脉波宽度调变信号输入端是连接至该可控式启动定时器的输入端；该可控式启动定时器的输出端则是分别连接至该第二反相器的输入端与该第一开关的控制端，而该第二反相器的输出端则是连接至该第二开关的控制端；该可控式启动定时器是用来检知脉波宽度调变信号为高电位或低电位的时间，并控制该第一开关的打开或闭合，且经由该第二反相器来控制该第二开关的打开或闭合。
3. —种具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路，其特征在于，包括一运算转导放大器、一第一电阻、一第二电阻、一第三开关、一第四开关、一第一反相器、一RC网络、一基准电压源与一脉波宽度调变信号输入端、一反馈电压输入端及一开关电路输出丄山顺；该第二电阻的一端接该运算转导放大器的反相输入端，而该第二电阻的另一端则连接至该反馈电压输入端；该第一电阻的一端接该运算转导放大器的反相输入端，而该第一电阻的另一端则接该运算转导放大器的正相输入端；该第三开关的一端接该运算转导放大器的正相输入端，而该第三开关的另一端则接至地端；该第四开关的一端接该运算转导放大器的正相输入端，而该第四开关的另一端则接该基准电压源的正端；而该运算转导放大器的输出端与地端之间则接有该RC网络，且该运算转导放大器的输出端则连接至该开关电路输出端；该脉波宽度调变信号输入端是分别连接至该第一反相器的输入端与该第四开关的控制端；其中，该第一反相器的输出端则连接至该第三开关的控制端；该脉波宽度调变信号输入端的脉波宽度调变信号控制该第四开关的打开或闭合，并经由该第一反相器来控制该第三开关的打开或闭合。
4. 如权利要求1至3其中的任一项所述的具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路，其特征在于，该RC网络为电阻与电容所串联形成的RC网络，且该电阻的另一端则连接至该运算转导放大器的输出端，该电容的另一端则连接至地端；而该基准电压源尤指一能隙基准电压源或一经能隙基准电压源的分压电路。
5. 如权利要求1至3其中的任一项所述的具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路，其特征在于，该第一开关或该第二开关或该第三开关或该第四开关为一双载子晶体管或一场效晶体管。
全文摘要
本发明涉及一种具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路，包括一运算转导放大器、复数个开关、复数个反相器、一可控式启动定时器、一RC网络与一基准电压源；本发明利用更为简单的电路结构设计来实现可控式软启动电路，且不需要很大的电容，进而能够将电容内置于芯片内部；因此，该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路便能整合于LED驱动芯片内部；且当芯片由外部输入脉波宽度调变信号时，该具有脉波宽度调变功能的可控式软启动及软关闭电路可以使得外部电路输入的反馈端平均电压与脉波宽度调变信号的占空比成正比，从而实现以脉波宽度调变信号来调整LED亮度的功能。
文档编号H05B37/00GK101754513SQ20081017899
公开日2010年6月23日 申请日期2008年12月3日 优先权日2008年12月3日
发明者贺江平 申请人:德信科技股份有限公司