一種具有線電壓補償功能的LED線性恆流電路的製作方法

2023-10-09 06:42:04 5

本實用新型公開了一種具有線電壓補償功能的LED線性恆流電路，主要用於DC電源、LED驅動等領域及其他基於線性工作的系統並實現對輸出電壓或電流的調節功能，能夠可靠的提高LED線性恆流電路線性調整率，降低輸出電流隨電源電壓的變化量，提高輸出電流的精度。

背景技術：

LED線性恆流電路具有系統成本低，晶片外圍電路少，可兼容E14和E16燈頭應用，容易同過EMI測試等優點被廣泛使用。

圖1為一種傳統的LED線性恆流電路的電路圖。

傳統的LED線性恆流電路會出現輸出電流隨輸入電壓變化而變化過大的問題。

如圖2所示，由於當輸入電壓小於LED負載的電壓時，LED負載的電流主要依靠輸出電容Cout來維持。而不同的輸入電壓下，一個工頻周期內的輸入入電壓小於LED負載的電壓的時間變化很大，導致傳統LED線性恆流電路的線性調整率很差，導致輸入電壓低時的燈具的光通量變差，影響了用戶使用的舒適度。

技術實現要素：

本實用新型要解決的問題在於提供一種具有線電壓補償功能的LED線性恆流電路，能夠改善LED線性恆流電路的線性調整率特性，實現輸入電壓低時的燈具的較高的光通量，提高了用戶使用的舒適度。

本實用新型提供一種具有線電壓補償功能的LED線性恆流電路，包括：線性恆流電路、線電壓補償電路、箝位電路、整流橋、LED負載、輸出電容Cout；整流橋的輸入端輸入交流電源；整流橋的一個輸出端分別與LED負載的一端、輸出電容Cout的一端連接；LED負載的另一端分別與箝位電路、線電壓補償電路連接；箝位電路分別與線性恆流電路、線電壓補償電路連接；線性恆流電路分別與線電壓補償電路、箝位電路連接。

本實用新型提供一種具有線電壓補償功能的LED線性恆流電路，還可以具有這樣的特徵：線性恆流電路包括：第一運放amp1、功率管Mdrain、輸出電流檢測電阻Rs；第一運放amp1的正端接第一固定電壓Vref1；第一運放amp1的負端接線電壓補償電路；第一運放amp1的輸出端分別接功率管Mdrain的柵端、箝位電路；功率管Mdrain的漏端分別接LED負載的另一端和箝位電路，功率管Mdrain的源端分別接輸出電流檢測電阻Rs的一端、箝位電路、線電壓補償電路；輸出電流檢測電阻Rs的另一端接地。

本實用新型提供一種具有線電壓補償功能的LED線性恆流電路，還可以具有這樣的特徵：箝位電路包括：第二運放amp2、第一電流鏡MOS管M1、第二電流鏡MOS管M2；第二運放amp2的正端接第二固定電壓Vref2；第二運放amp2的負端分別接線電壓補償電路、箝位電路；第二運放amp2的輸出端接第一電流鏡MOS管M1的漏端、第一電流鏡MOS管M1的柵端；第一電流鏡MOS管M1的柵端和第二電流鏡MOS管M2的柵端連接；第一電流鏡MOS管M1的源端接電源Vdd；第二電流鏡MOS管M2的源端接電源Vdd；第二電流鏡MOS管M2的漏端接線電壓補償電路。

本實用新型提供一種具有線電壓補償功能的LED線性恆流電路，還可以具有這樣的特徵：線電壓補償電路包括：上側線電壓檢測電阻Rup和下側線電壓檢測電阻Rdn；上側線電壓檢測電阻Rup的一端接下側線電壓檢測電阻Rdn的一端，另一端接箝位電路；下側線電壓檢測電阻Rdn的另一端分別接線性恆流電路、箝位電路；上側線電壓檢測電阻Rup和下側線電壓檢測電阻Rdn連接處接線性恆流電路。

本實用新型提供一種具有線電壓補償功能的LED線性恆流電路，還可以具有這樣的特徵：線性恆流電路包括：第一運放amp1、功率管Mdrain、輸出電流檢測電阻Rs；箝位電路包括：第二運放amp2、第一電流鏡MOS管M1、第二電流鏡MOS管M2；線電壓補償電路包括：上側線電壓檢測電阻Rup和下側線電壓檢測電阻Rdn；第一運放amp1的正端接第一固定電壓Vref1；第一運放amp1的輸出端分別接功率管Mdrain的柵端、第二電流鏡MOS管M2的漏端；功率管Mdrain的漏端分別接LED負載的另一端和上側線電壓檢測電阻Rup的一端，功率管Mdrain的源端分別接輸出電流檢測電阻Rs的一端、下側線電壓檢測電阻Rdn的一端、第二運放amp2的負端；輸出電流檢測電阻Rs的另一端接地；第二運放amp2的正端接第二固定電壓Vref2；第二運放amp2的輸出端接第一電流鏡MOS管M1的漏端、第一電流鏡MOS管M1的柵端；第一電流鏡MOS管M1的柵端和第二電流鏡MOS管M2的柵端連接；第一電流鏡MOS管M1的源端接電源Vdd；第二電流鏡MOS管M2的源端接電源Vdd；第二電流鏡MOS管M2的漏端接線電壓補償電路；上側線電壓檢測電阻Rup的另一端接下側線電壓檢測電阻Rdn的另一端；上側線電壓檢測電阻Rup和下側線電壓檢測電阻Rdn連接處接第一運放amp1的負端。

本實用新型提供一種具有線電壓補償功能的LED線性恆流電路，還可以具有這樣的特徵：輸出電容的另一端接地。

本實用新型提供一種具有線電壓補償功能的LED線性恆流電路，還可以具有這樣的特徵：整流橋的另一個輸出端接地。

本實用新型提供一種具有線電壓補償功能的LED線性恆流電路，還可以具有這樣的特徵：功率管Mdrain可採用PMOS管、NMOS管、PNP管或NPN管。

本實用新型提供一種具有線電壓補償功能的LED線性恆流電路，還可以具有這樣的特徵：第一電流鏡MOS管M1和/或第二電流鏡MOS管M2可以採用PMOS管、NMOS管、PNP管或NPN管。

本實用新型提供的一種具有線電壓補償功能的LED線性恆流電路，由於增加了線電壓補償功能，能夠可靠的提高LED線性恆流電路線性調整率，降低輸出電流隨電源電壓的變化量，提高輸出電流的精度。

附圖說明

圖1為傳統的LED線性恆流電路的電路圖。

圖2為傳統的LED線性恆流電路調光應用方案工作波形。

圖3為本實用新型中的一種具有線電壓補償功能的LED線性恆流電路的框圖。

圖4為本實用新型中的一種具有線電壓補償功能的LED線性恆流電路調光應用方案工作波形。

具體實施方式：

以下結合附圖，對本實用新型做進一步說明。

圖3為一種具有線電壓補償功能的LED線性恆流電路的框圖。

如圖3所示，一種具有線電壓補償功能的LED線性恆流電路，包括：線性恆流電路、線電壓補償電路、箝位電路、整流橋、LED負載、輸出電容Cout。

線性恆流電路包括：第一運放amp1、功率管Mdrain、輸出電流檢測電阻Rs。線電壓補償電路包括：上側線電壓檢測電阻Rup、下側線電壓檢測電阻Rdn。箝位電路包括：第二運放amp2、第一電流鏡MOS管M1、第二電流鏡MOS管M2。

整流橋的輸入端輸入AC交流電源。整流橋的一個輸出端分別與LED負載的正端、輸出電容Cout的一端連接；LED負載的負端分別與上側線電壓檢測電阻Rup的一端、功率管Mdrain的漏端連接；輸出電容的另一端接地；整流橋的另一個輸出端也接地。

第一運放amp1的正端接第一固定電壓Vref1；第一運放amp1的負端接上側線電壓檢測電阻Rup和下側線電壓檢測電阻Rdn連接處；第一運放amp1的輸出端分別接功率管Mdrain的柵端、箝位電路的第二電流鏡MOS管M2的漏端；功率管Mdrain的漏端接LED負載的負端功率管Mdrain的源端分別接輸出電流檢測電阻Rs的一端、第二運放amp2的負端、下側線電壓檢測電阻Rdn的另一端；輸出電流檢測電阻Rs的另一端接地。

第二運放amp2的正端接第二固定電壓Vref2；第二運放amp2的輸出端分別接第一電流鏡MOS管M1的漏端、第一電流鏡MOS管M1的柵端；第一電流鏡MOS管M1的柵極接第二電流鏡MOS管M2的柵極；第一電流鏡MOS管M1的源端接電源Vdd；第二電流鏡MOS管M2的源端接電源Vdd。

功率管Mdrain可採用PMOS管、NMOS管、PNP管或NPN管。

第一電流鏡MOS管M1和第二電流鏡MOS管M2可以採用PMOS管、NMOS管、PNP管或NPN管。

本實用新型提供的一種具有線電壓補償功能的LED線性恆流電路，由於增加了線電壓補償功能，能夠可靠的提高LED線性恆流電路線性調整率，降低輸出電流隨電源電壓的變化量，提高輸出電流的精度。

本實用新型提供的一種具有線電壓補償功能的LED線性恆流電路的具體工作原理為：

如圖3所示，當輸入電壓Vac大於LED負載電壓Vled時，電路處於輸入供電狀態，LED通過AC交流電源供電；當輸入電壓Vac小於LED負載電壓Vled時，電路處於電容維持狀態，LED通過輸出電容Cout供電。

輸入電壓Vac越大，電路處於輸入供電狀態的時間越長，電路處於電容維持狀態的時間越短，輸出電流越大；反之，越小。LED負載電壓Vled越大，電路處於輸入供電狀態的時間越短，電路處於電容維持狀態的時間越長，輸出電流越小；反之，越大。

LED負端電壓Vd為母線電壓Vbus和LED負載電壓Vled之差；LED負端電壓Vd直接反映輸入電壓Vac和LED負載電壓Vled的相對關係。

通過上側線電壓檢測電阻Rup和下側線電壓檢測電阻Rdn分壓，下側線電壓檢測電阻Rdn的電壓Vrdn為：

將反映LED負端電壓Vd的信息的下側線電壓檢測電阻Rdn的電壓Vrdn疊加在反饋輸出電流的輸出電流檢測電阻Rs的電壓Vs之上作為恆流控制反饋電壓Vcs和固定電壓Vref1比較。當電路處於輸入供電狀態時，恆流控制反饋電壓Vcs等於固定電壓Vref1。

恆流控制反饋電壓Vcs為：

當輸入電壓Vac變大時，LED負端電壓Vd變大，下側線電壓檢測電阻Rdn的電壓Vrdn變大，通過運放閉環控制使功率管的柵極電壓Vgate和輸出電流檢測電阻Rs的電壓Vs變小，從而降低輸出電流Io；反之，增大輸出電流Io。

當負載電壓Vled變大時，LED負端電壓Vd變小，下側線電壓檢測電阻Rdn的電壓Vrdn變小，通過運放閉環控制使功率管的柵極電壓Vgate和輸出電流檢測電阻Rs的電壓Vs變大，從而增大輸出電流Io；反之，降低輸出電流Io。

通過調節上側線電壓檢測電阻Rup和下側線電壓檢測電阻Rdn分壓可以調節電流的線性調整率。當輸出電流Io隨輸入電壓Vac的增大而增大時，可以減小上側線電壓檢測電阻Rup或者增大下側線電壓檢測電阻Rdn來改善線性調整率；當輸出電流Io隨輸入電壓Vac的增大而減小時，可以增大上側線電壓檢測電阻Rup或者減小下側線電壓檢測電阻Rdn來改善線性調整率。

箝位電路設定線電壓補償時最低的輸出電流檢測電阻Rs的電壓Vs。當輸出電流檢測電阻Rs的電壓Vs大於固定電壓Vref2時，第二運放amp2的輸出為高，電流鏡MOS管M1和電流鏡MOS管M2沒有電流，線性恆流電路和線電壓補償電路正常工作；當輸出電流檢測電阻Rs的電壓Vs小於固定電壓Vref2時，第二運放amp2的輸出為低，第一電流鏡MOS管M1和第二電流鏡MOS管M2有電流，功率管的柵極電壓Vgate被抬高，進而抬高輸出電流檢測電阻Rs的電壓Vs的電壓，從而將輸出電流檢測電阻Rs的電壓Vs箝位在固定電壓Vref2。

儘管本實用新型的內容已經通過上述優選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本實用新型的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內容後，對於本實用新型的多種修改和替代都將是顯而易見的。任何不超出本實用新型實質精神範圍的實用新型創造，包括但不限於電阻實現方式如Rcs採用普通電阻或MOS電阻、對元器件的類型或型號的替換如將Mdrain替換成三極體等、電路局部構造的變更如線電壓補償電路的電阻Rup改為兩個電阻並在這兩個電阻之間到地並聯電容、箝位電路改為電流減法器實現等，以及其他非實質性的替換、變形或修改，均落入本實用新型保護範圍之內。