一種消除電流紋波的線性恆流LED驅動電路以及LED發光裝置的製作方法

2023-09-20 14:54:46

本實用新型涉及LED驅動領域，尤其涉及一種消除電流紋波的線性恆流LED驅動電路以及LED發光裝置。

背景技術：

LED作為一種新型光源，因其具備亮度強、能耗低且壽命長的優點而被廣泛應用於各個領域。由於LED具有固定的正嚮導通電壓，只有達到整個LED燈串的總的正嚮導通電壓時，LED燈串才能發光。為了保證LED燈串能夠正常穩定地工作，需要對其進行恆流控制，而傳統的LED燈串的恆流控制方法就是通過將一個恆流控制電路連接於整流橋的輸出端與LED燈串的輸入端之間，如圖1所示；或者連接於LED燈串的輸出端與地之間，如圖2所示。而在市電供電條件下，採用上述恆流源對LED燈串進行恆流控制時，LED燈串只能在輸入電壓達到其總的正嚮導通電壓時才會發光，因此，如圖3所示，LED燈串的電流會以方波的形式出現，電流的變化會對人眼造成一定的不適，並會被一些攝影設置捕抓到，比如相機等。

為解決上述LED燈串電流問題，現有技術是在LED燈串兩端並聯一下電容參考圖4。在電網電壓小於LED燈串正嚮導通電壓時，通過電容存儲的電量使LED燈串的電流流過，以此來達到減小LED燈串電流紋波。由於在市網電壓周期內，電容在充放電，並且電容充放電的非線性，LED燈串電流會以三角波的形式出現，為了儘可能的消除三角波電流，達到較好的消除電流紋波效果，以 符合LED照明頻閃要求，需要儘可能大的加大電容值，從而造成整個控制系統體積較大和成本較高，並降低了系統的可靠性。

技術實現要素：

本實用新型要解決的技術問題在於，針對現有技術的上述缺陷，提供一種消除電流紋波的線性恆流LED驅動電路以及LED發光裝置。

本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是：構造一種消除電流紋波的線性恆流LED驅動電路，包括相互並聯的第一支路和第二支路，所述第一支路包括串接的濾紋波晶片和LED負載，第二支路包括第一電容，所述第一支路和第二支路並聯後的整體與所述線性恆流控制電路串接於整流橋的直流輸出端之間。

在本實用新型所述的線性恆流LED驅動電路中，所述濾紋波晶片具有電壓端和接地端，晶片內部包括：第一運算放大器、第二運算放大器、第一MOS管、第二MOS管、第一電阻、積分電容，所述第一MOS管的漏極連接所述電壓端、源極連接第一運算放大器的異相輸入端以及經由所述第一電阻連接接地端、柵極連接至第一運算放大器的輸出端，第二運算放大器的異相輸入端連接至所述電壓端、同相輸入端用於接收參考電壓、輸出端連接至第二MOS管的柵極，所述第二MOS管的源極經由直流源連接接地端、漏接連接另一直流源，所述第二MOS管的漏極還連接第一運算放大器的同相輸入端以及經由積分電容連接至接地端。

在本實用新型所述的線性恆流LED驅動電路中，所述線性恆流LED驅動電路還包括可控矽洩放電路，可控矽洩放電路連接於整流橋的直流輸出端之間。

在本實用新型所述的線性恆流LED驅動電路中，所述線性恆流LED驅動電 路還包括單向電路，所述單向電路的輸入端連接至整流橋的直流正輸出端或者經由所述線性恆流控制電路連接至整流橋的直流正輸出端，所述單向電路的輸出端與並聯的第一支路和第二支路連接。

在本實用新型所述的線性恆流LED驅動電路中，所述單向電路為一二極體。

本實用新型還公開了一種LED發光裝置，包括可控矽調光電路、整流橋以及所述的線性恆流LED驅動電路，所述整流橋的交流正輸入端經由所述可控矽調光電路連接市電火線，所述整流橋的交流負輸入端連接市電零線。

實施本實用新型的消除電流紋波的線性恆流LED驅動電路以及LED發光裝置，具有以下有益效果：相對傳統的通過加大電容的方法，本實用新型通過一個濾紋波晶片與LED負載串接後再與一個第一電容並聯，這種方式驅動下第一電容不需要較大的容值，可大大減小電容的容值，既可以達到消除LED燈串電流紋波的目的，使LED燈串兩端電流保持恆定，又佔用了較小的系統面積，增加系統的應用的靈活性和提高系統的穩定性。

附圖說明

下面將結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中：

圖1是一種傳統線性恆流LED驅動電路的結構示意圖；

圖2是另一種傳統線性恆流LED驅動電路的結構示意圖；

圖3是傳統驅動方式下LED電壓和電流波形圖；

圖4是傳統的消除電流紋波的線性恆流LED驅動電路的結構示意圖；

圖5是本實用新型的線性恆流LED驅動電路的第一實施例的結構示意圖；

圖6是圖5中的濾紋波晶片的內部電路結構示意圖；

圖7是本實用新型的線性恆流LED驅動電路的第二實施例的結構示意圖。

具體實施方式

為了對本實用新型的技術特徵、目的和效果有更加清楚的理解，現對照附圖詳細說明本實用新型的具體實施方式。

參考圖5是本實用新型的線性恆流LED驅動電路的第一實施例的結構示意圖。

本實用新型的消除電流紋波的線性恆流LED驅動電路包括：相互並聯的第一支路和第二支路，所述第一支路包括串接的濾紋波晶片20和LED負載10，第二支路包括第一電容C1，所述第一支路和第二支路並聯後的整體與所述線性恆流控制電路30串接於整流橋50的直流輸出端之間。

需要明確的是，LED負載10的具體連接並不做限制。本實施例中，LED負載10為多個LED燈串聯。可以理解的是，還可以並聯或者是串並聯結合。例如，LED負載10還可以是多個燈組的並聯，每個燈組的LED數量可以相同或者不同，還可以是其他不規則的排列組合等，這些都在本實用新型的保護範圍之內。

相對傳統的通過加大電容的方法，本實用新型通過一個濾紋波晶片20與LED負載10串接後再與一個第一電容C1並聯，這種方式驅動下第一電容C1不需要較大的容值，可大大減小電容的容值，既可以達到消除LED燈串電流紋波的目的，使LED燈串兩端電流保持恆定，又佔用了較小的系統面積，增加系統的應用的靈活性和提高系統的穩定性。

參考圖6是圖5中的濾紋波晶片的內部電路結構示意圖。

具體的，所述濾紋波晶片20具有電壓端Drain和接地端GND，晶片內部包括：第一運算放大器Amp1、第二運算放大器Amp2、MOS管Q1、MOS管Q2、 第一電阻R1、積分電容C2，所述MOS管Q1的漏極連接所述電壓端Drain、源極連接第一運算放大器Amp1的異相輸入端以及經由所述第一電阻R1連接接地端GND、柵極連接至第一運算放大器Amp1的輸出端，第二運算放大器Amp2的異相輸入端連接至所述電壓端Drain、同相輸入端用於接收參考電壓Vref、輸出端連接至MOS管Q2的柵極，所述MOS管Q2的源極經由直流源連接接地端GND、漏接連接另一直流源，所述MOS管Q2的漏極還連接第一運算放大器Amp1的同相輸入端以及經由積分電容C2連接至接地端GND。

具體的，MOS管Q1、MOS管Q2均為P溝道的MOS管。

濾紋波晶片20通過MOS管Q1漏端電壓來檢測LED燈串電流，通過第二運算放大器Amp2進行反饋控制，調整MOS管Q1柵極電壓，最終使MOS管Q1源極電壓保持恆定，具體的，當漏端電壓大於一設定值時，緩慢抬高MOS管Q1柵端電壓，當漏端電壓小於一設定值時，緩慢降低MOS管Q1柵極電壓，最終改變MOS管Q1的導通狀態以達到恆流的目的。

優選的，所述線性恆流LED驅動電路還包括可控矽洩放電路40，可控矽洩放電路40連接於整流橋50的直流輸出端之間。

其中，線性恆流控制電路30以及可控矽洩放電路40的實現和具體原理為現有技術，此處不再贅述。

優選的，所述線性恆流LED驅動電路還包括單向電路，以防止第一電容C1放電時電流流向整流橋50，所述單向電路的輸入端連接至整流橋50的直流正輸出端或者經由所述線性恆流控制電路30連接至整流橋50的直流正輸出端，所述單向電路的輸出端與並聯的第一支路和第二支路連接。

具體的，所述單向電路可以為一二極體D1。

第一實施例中，二極體D1的正極直接連接整流橋50的直流正輸出端，二 極管D1的負極連接LED燈串的輸入端和第一電容C1的放電端。

參考圖7是本實用新型的線性恆流LED驅動電路的第二實施例的結構示意圖。

第二實施例與第一實施例的唯一不同在於線性恆流控制電路30的位置，第二實施例中，線性恆流控制電路30位於整流橋50的直流正輸出端和二極體D1的正極之間，第一支路和第二支路並聯後是直接接地，即整流橋50的直流負輸出端。

本實用新型的工作原理如下：

當市網電壓大於LED燈串正嚮導通電壓和濾紋波晶片20兩端電壓之和時，線性恆流控制電路30以設置好的固定電流導通，該電流為流過LED燈串及濾紋波晶片20和流進電容的電流總和；當市網電壓小於LED燈串燈串正嚮導通電壓和濾紋波晶片20兩端電壓之和時，線性恆流控制電路30關閉，第一電容C1上的電量通過LED燈串和濾紋波晶片20洩放。

在市網周期內，LED燈串電流都通過濾紋波晶片20，濾紋波晶片20通過MOS管Q1漏端電壓檢測LED燈串的平均電流，經過幾個周期的檢測後，濾紋波晶片20MOS管Q1的柵極電壓保持恆定，流過濾紋波晶片20的電流保持恆定，也即流過LED燈串的電流保持恆定。

具體的，當市網電壓大於LED燈串正嚮導通電壓時，LED燈串流過恆定電流，多餘電流通過給第一電容C1充電，第一電容C1電壓增加，MOS管Q1漏端電壓隨著電容電壓增加而增加，並且幅度保持一致，所以，在市網電壓大於LED燈串正嚮導通電壓和濾紋波晶片20兩端電壓之和時，LED以恆定電流導通；在市網電壓小於燈串正嚮導通電壓和濾紋波晶片20兩端電壓之和時，第一電容C1通過LED燈串放電，LED燈串流過恆定電流，第一電容C1電壓線性下降， MOS管Q1漏端電壓隨著第一電容C1電壓減少而減小，並且幅度保持一致，從而，在整個市網電壓周期內，LED電流保持恆定。

為了便於理解本實用新型的效果，下面舉例說明。

以圖5的第一實施例為例，輸入為交流120V/60Hz，串接120V LED燈串，第一電容C1的容值為10uF。假設線性恆流控制電路30(晶片)開啟時電流為100mA，濾紋波晶片20MOS管Q1漏端檢測電壓為3V，當給積分電容C2充電和放電的時間比為9：1時，MOS管Q1柵極電壓達到恆定。交流電壓峰值為170V，當電壓大於燈串正嚮導通電壓120V時，線性恆流控制晶片開啟，導通相角為 所以平均電流為當濾紋波晶片20MOS漏端電壓大於0.5V時，濾紋波晶片20可以保持50mA恆定電流。濾紋波晶片20MOS漏端電壓小於3V時間為：濾紋波晶片20的MOS漏端最小電壓為: 大於MOS管Q1保持恆流的最小電壓，所以在電網周期內，LED燈串可以保持50mA恆流。

本實用新型的另一目的，是保護一種LED發光裝置，包括可控矽調光電路60、整流橋50以及所述的線性恆流LED驅動電路，所述整流橋50的交流正輸入端經由所述可控矽調光電路60連接市電火線，所述整流橋50的交流負輸入端連接市電零線。

綜上所述，實施本實用新型的消除電流紋波的線性恆流LED驅動電路以及LED發光裝置，具有以下有益效果：相對傳統的通過加大電容的方法，本實用新型通過一個濾紋波晶片與LED負載串接後再與一個第一電容並聯，這種方式 驅動下第一電容不需要較大的容值，可大大減小電容的容值，既可以達到消除LED燈串電流紋波的目的，使LED燈串兩端電流保持恆定，又佔用了較小的系統面積，增加系統的應用的靈活性和提高系統的穩定性。

上面結合附圖對本實用新型的實施例進行了描述，但是本實用新型並不局限於上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本實用新型的啟示下，在不脫離本實用新型宗旨和權利要求所保護的範圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬於本實用新型的保護之內。