高壓線性功率電壓補償電路的製作方法
2023-06-14 04:46:06
高壓線性功率電壓補償電路的製作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種高壓線性功率電壓補償電路，包括依次連接的電壓採樣模塊、信號處理模塊、控制補償模塊；所述電壓採樣模塊用於採集高壓線性電路中控制某段LED燈串導通與關斷的驅動開關的電壓；所述信號處理模塊用於將電壓採樣模塊採集到的電壓分壓成控制補償模塊可使用的電壓；所述控制補償模塊一端接基準，用於根據信號處理模塊處理後輸出電壓的大小來改變所述每段LED燈串電流的大小，從而使LED燈串的輸出功率維持平穩。本實用新型提供的高壓線性功率電壓補償電路，最終通過控制補償模塊將LED燈串的功率維持平穩，從而提高了使用者的舒適度，是一種非常實用、易於大力推廣生產使用的產品。
【專利說明】高壓線性功率電壓補償電路
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及發光二極體(Light Emitting Diode,以下簡稱:LED)照明【技術領域】，尤其涉及一種高壓線性功率電壓補償電路。
【背景技術】
[0002]目前市場上高壓線性產品普遍存在輸出功率隨輸入電壓變化而變化的問題，如:輸入電壓220Vac增大10 %到242Vac，輸出功率會增大16 %左右，這樣造成的結果是LED燈的亮度會有明顯變化。具體原因為:附圖1為線性高壓LED線路中LED正常工作時的電流、電壓與時間的波形，如圖1所示，當高壓線性電路的輸入電壓波形為Ul所示時，其內部接入的LED燈串的導通電流波形如圖中Il所示(該圖中高壓線性電路中接入了 3段LED燈串)；當高壓線性電路的輸入電壓升高到如圖中U2所示時，其內部接入的LED燈串的導通電流波形就如圖中12所示；由於LED的輸出功率P= (U山VU2I2TfU3I3T3VT,其中，U1為第一段LED的導通電壓、I1為第一段LED燈串的導通電流、T為周期、三者均為定值，而T1為I1恆流的時間，U2I2T2^U3I3T3同理；根據圖1顯示的波形可見，當電壓升高後，LED恆流的時間也就隨之增大，尤其是第三段LED燈串的導通時間明顯增長(第一段LED燈串的恆流時間T1、第二段LED燈串的恆流時間T2略微減小，可以忽略不計)，根據功率的計算公式可知，LED的輸出功率P也會隨之增大，而LED的功率也就明顯增大，使用者就會感覺到LED燈的亮度有明顯變化，從而影響使用者的舒適度。
實用新型內容 [0003]本實用新型的目的在於解決上述現有技術存在的缺陷，提供一種能夠使接入高壓線性電路中的LED燈串功率維持平穩的功率補償電路。
[0004]一種高壓線性功率電壓補償電路，包括電壓採樣模塊、信號處理模塊、控制補償模塊；
[0005]所述電壓採樣模塊一端與高壓線性電路中控制某段LED燈串導通與關斷的驅動開關連接，用於採集該驅動開關的電壓並提供給信號處理模塊；
[0006]所述信號處理模塊一端與電壓採樣模塊另一端連接、信號處理模塊另一端與控制補償模塊一端連接，用於將電壓採樣模塊採集到的電壓分壓成控制補償模塊可使用的電壓；
[0007]所述控制補償模塊一端接基準，另一端與控制所述驅動開關導通時間的比較器同相輸入端連接，用於根據信號處理模塊處理後輸出電壓的大小來改變比較器同相輸入端電壓的大小，進而根據比較器輸出電壓的大小來調節每段LED燈串電流的大小，從而使LED燈串的輸出功率維持平穩。
[0008]進一步地，所述驅動開關為MOS管。
[0009]進一步地，所述電壓採樣模塊包括:比較器AR6、電阻R12、電容Cl ;所述比較器AR6的同相輸入端與參考電壓連接，其反相輸入端與接入高壓線性電路中的控制最末段LED燈串的MOS管Q2的柵極連接；所述比較器AR6的輸出端與電阻R12的一端連接，電阻R12的另一端與電容Cl的一端連接，電容Cl的另一端接地；
[0010]所述信號處理模塊包括依次串聯連接的電阻R9和電阻RlO ;所述電阻R9的一端與電阻R12和電容Cl的連接點連接，電阻RlO的一端接地；
[0011]所述控制補償模塊包括減法器AR4 ;所述減法器AR4的同相輸入端與基準電壓連接，其反相輸入端與電阻R9和電阻RlO的連接點連接，其輸出端與MOS管連接的比較器同相輸入端連接，用於為與MOS管連接的比較器提供新的參考電壓。
[0012]進一步地，所述電壓採樣模塊包括電阻R11、電阻R13、二極體D1、二極體D2、電容C2 ;所述電阻Rll的一端與接入高壓線性電路中的控制首段LED燈串的MOS管Q5的漏極連接，其另一端分別與二極體Dl和二極體D2的正極連接，二極體D2的負極與電阻R13的一端連接，電阻R13的另一端與電容C2 —端的連接點共同接地；
[0013]所述信號處理模塊包括串聯連接的電阻R14和電阻R15 ;所述電阻R14的一端與二極體Dl的負極和電容C2另一端的連接點連接，電阻R15的一端接地；
[0014]所述控制補償模塊包括減法器AR4 ;所述減法器AR4的同相輸入端與基準電壓連接，其反相輸入端與電阻Rl4和電阻Rl5的連接點連接，其輸出端與MOS管連接的比較器同相輸入端連接，用於為與MOS管連接的比較器提供新的參考電壓。
[0015]進一步地，所述信號處理模塊包括電壓跟隨器，所述電壓跟隨器的同相輸入端與電阻R12和電容Cl的連接點連接，電壓跟隨器的輸出端與分壓電阻R9的輸入端連接。
[0016]進一步地，所述信號處理模塊包括電壓跟隨器，所述電壓跟隨器的同相輸入端與二極體Dl的負極和電容C2另一端的連接點連接，電壓跟隨器的輸出端與電阻R14的輸入端連接。
[0017]本實用新型提供的高壓線性功率電壓補償電路，通過電壓採集模塊採集控制LED燈串驅動開關的電壓，再將採集到的電壓通過信號處理模塊進行處理，處理成控制補償模塊可使用的電壓，最終通過控制補償模塊將LED燈串的功率維持平穩，從而提高了使用者的舒適度，是一種非常實用、易於大力推廣生產使用的產品。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為高壓線性電路中LED燈串在一個周期內電流隨電壓變化的波形圖；
[0019]圖2為本實用新型高壓線性功率電壓補償電路接入高壓線性電路後的原理結構圖；
[0020]圖3為本實用新型高壓線性功率電壓補償電路柵極電壓採樣電路結構圖一；
[0021]圖4為本實用新型高壓線性功率電壓補償電路柵極電壓採樣電路結構圖二 ；
[0022]圖5為本實用新型高壓線性功率電壓補償電路漏極電壓採樣電路結構圖一；
[0023]圖6為本實用新型高壓線性功率電壓補償電路漏極電壓採樣電路結構圖二 ；
[0024]圖7為本實用新型的高壓線性功率電壓補償電路接入高線線性電路後的管腳連接結構圖。
【具體實施方式】
[0025]為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本實用新型中的附圖，對本實用新型中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。
[0026]圖2為本實用新型高壓線性功率電壓補償電路接入高線線性電路後的原理結構圖，如圖2所示，本實用新型提供的高壓線性功率電壓補償電路，包括接入高壓線路中的電壓採樣模塊、信號處理模塊、控制補償模塊；所述電壓採樣模塊一端與高壓線性電路中控制某段LED燈串導通與關斷的驅動開關連接，用於採集該驅動開關的電壓並提供給信號處理模塊；所述信號處理模塊一端與電壓採樣模塊另一端連接、另一端與控制補償模塊一端連接，用於將電壓採樣模塊採集到的電壓分壓成控制補償模塊可使用的電壓；所述控制補償模塊一端接基準電壓，一端與控制所述驅動開關導通時間的比較器同相輸入端連接，用於根據信號處理模塊處理後輸出電壓的大小來改變比較器同相輸入端電壓的大小，進而根據比較器輸出電壓的大小來調節每段LED燈串電流的大小，從而使LED燈串的輸出功率維持平穩。
[0027]具體地，如圖2所示，整流橋的正極連接了 3段LED燈串，分別為由Dl和D2組成的第一段LED燈串、由D3組成的第二段LED燈串、由D4組成的第三段LED燈串，其中，控制第一段LED燈串導通與關斷的驅動開關為MOS管Q6 ;控制第二段LED燈串導通與關斷的驅動開關為MOS管Q4 ;控制第三段LED燈串導通與關斷的驅動開關為MOS管Q2 ；比較器AR3用於控制MOS管Q2的導通時間；比較器AR2用於控制MOS管Q4的導通時間；比較器ARl用於控制MOS管Q6的導通時間；電壓米樣模塊米集驅動開關的電壓，與電壓米樣模塊連接的信號處理模塊將採樣電壓採集到的電壓進行分壓處理，使分壓後的電壓可以適用於與基準連接的控制補償模塊，經過控制補償模塊處理後的電壓可以為比較器AR1、AR2、AR3提供新的參考電壓，根據新的參考電壓就可以改變LED燈串的導通電流。由於根據【背景技術】的描述，當高壓線性電路中輸入電壓升高後，接入其電路的LED燈串的恆流時間會增長，從而導致LED燈串的功率會有明顯變化，而為了降低這種LED燈串功率明顯變化的現象，本實用新型通過採取當電壓升高導致恆流時間增長時，通過減小LED的導通電流為手段，從而達到使高壓線性電路中的LED功率變化保持平穩的目的；反之，當高線線性電路的輸入電壓減小時，通過增大LED的導通電流為手段，從而達到使高壓線性電路中的LED功率變化保持平穩的目的；而具體實現LED功率變化保持平穩的方式就是通過電壓採集模塊採集控制LED燈串導通與關斷的MOS管的電壓，該採集方式包括2中，一種是採集MOS管柵極的電壓(如圖2所示，採集的是MOS管Q2柵極的電壓)，一種是採集MOS管漏極的電壓；當採集到電壓後，將該電壓信號進行處理，處理成控制補償模塊可使用的電壓，然後通過控制補償模塊將比較器同相輸入端電壓進行改變，從而使比較器的輸出電壓發生變化，MOS管Q2、M0S管Q4、MOS管Q6柵極電壓發生變化，MOS管Q2、MOS管Q4、MOS管Q6柵極電壓發生變化就會導致這三個MOS管的導通阻抗發生變化，從而達到使LED導通電流發生變化的目的，該控制補償模塊的具體工作原理為:當整流橋輸入電壓升高後，根據圖1顯示的波形圖可知LED燈串的恆流時間增長，此時，通過電壓採集模塊採集MOS管柵極的電壓，然後經過信號處理模塊分壓採集到的電壓，分壓後的電壓輸入給控制補償模塊，控制補償模塊就能夠控制與驅動開關連接的比較器(比較器AR3、比較器AR2、比較器ARl)的輸出電壓減小，則MOS管(M0S管Q2、MOS管Q4、MOS管Q6)柵極電壓就會減小，MOS管(M0S管Q2、MOS管Q4、MOS管Q6)導通阻抗就會增大，那麼與MOS管連接的LED燈串的電流就會減小，即控制補償模塊就會隨著整流橋兩端輸入電壓的增大而減小LED燈串的導通電流，從而根據LED的功率計算公式P= (U山T^U2I2TfU3I3T3VT可知，LED的功率波動範圍就會降低；反之，當輸入電壓降低後，控制補償模塊就會增大LED燈串的導通電流，同樣也能維持使LED的功率在較小範圍內波動變化。所述驅動開關可以為PMOS管、NMOS管，PNP管、NPN管，本實用新型採用MOS管作為驅動開關。
[0028]圖3為本實用新型高壓線性功率電壓補償電路柵極電壓採樣電路結構圖一；圖4為本實用新型高壓線性功率電壓補償電路柵極電壓採樣電路結構圖二 ；圖5為本實用新型高壓線性功率電壓補償電路漏極電壓採樣電路結構圖一；圖6為本實用新型高壓線性功率電壓補償電路漏極電壓採樣電路結構圖二 ；圖7為本實用新型的高壓線性功率電壓補償電路接入高線線性電路後的管腳連接結構圖，表一是圖3、圖4、圖5、圖6分別與圖7的引腳連接對應表:
[0029]表一:
【權利要求】
1.一種高壓線性功率電壓補償電路，其特徵在於，包括電壓採樣模塊、信號處理模塊、控制補償模塊； 所述電壓採樣模塊一端與高壓線性電路中控制某段LED燈串導通與關斷的驅動開關連接，用於採集該驅動開關的電壓並提供給信號處理模塊； 所述信號處理模塊一端與電壓採樣模塊另一端連接、信號處理模塊另一端與控制補償模塊一端連接，用於將電壓採樣模塊採集到的電壓分壓成控制補償模塊可使用的電壓； 所述控制補償模塊一端接基準，另一端與控制所述驅動開關導通時間的比較器同相輸入端連接，用於根據信號處理模塊處理後輸出電壓的大小來改變比較器同相輸入端電壓的大小，進而根據比較器輸出電壓的大小來調節每段LED燈串電流的大小，從而使LED燈串的輸出功率維持平穩。
2.根據權利要求1所述的高壓線性功率電壓補償電路，其特徵在於，所述驅動開關為MOS 管。
3.根據權利要求2所述的高壓線性功率電壓補償電路，其特徵在於，所述電壓採樣模塊包括:比較器AR6、電阻R12、電容Cl ;所述比較器AR6的同相輸入端與參考電壓連接，其反相輸入端與接入高壓線性電路中的控制最末段LED燈串的MOS管Q2的柵極連接；所述比較器AR6的輸出端與電阻R12的一端連接，電阻R12的另一端與電容Cl的一端連接，電容Cl的另一端接地； 所述信號處理模塊包括依次串聯連接的電阻R9和電阻RlO ;所述電阻R9的一端與電阻R12和電容Cl的連接點連接，電阻RlO的一端接地； 所述控制補償模塊包括減法器AR4 ;所述減法器AR4的同相輸入端與基準電壓連接，其反相輸入端與電阻R9和電阻RlO的連接點連接，其輸出端與MOS管連接的比較器同相輸入端連接，用於為與MOS管連接的比較器提供新的參考電壓。
4.根據權利要求2所述的高壓線性功率電壓補償電路，其特徵在於，所述電壓採樣模塊包括電阻R11、電阻R13、二極體D1、二極體D2、電容C2 ;所述電阻Rll的一端與接入高壓線性電路中的控制首段LED燈串的MOS管Q5的漏極連接，其另一端分別與二極體Dl和二極體D2的正極連接，二極體D2的負極與電阻R13的一端連接，電阻R13的另一端與電容C2一端的連接點共同接地； 所述信號處理模塊包括串聯連接的電阻R14和電阻R15 ;所述電阻R14的一端與二極體Dl的負極和電容C2另一端的連接點連接，電阻R15的一端接地； 所述控制補償模塊包括減法器AR4 ;所述減法器AR4的同相輸入端與基準電壓連接，其反相輸入端與電阻R14和電阻R15的連接點連接，其輸出端與MOS管連接的比較器同相輸入端連接，用於為與MOS管連接的比較器提供新的參考電壓。
5.根據權利要求3所述的高壓線性功率電壓補償電路，其特徵在於，所述信號處理模塊包括電壓跟隨器，所述電壓跟隨器的同相輸入端與電阻R12和電容Cl的連接點連接，電壓跟隨器的輸出端與分壓電阻R9的輸入端連接。
6.根據權利要求4所述的高壓線性功率電壓補償電路，其特徵在於，所述信號處理模塊包括電壓跟隨器，所述電壓跟隨器的同相輸入端與二極體Dl的負極和電容C2另一端的連接點連接，電壓跟隨器的輸出端與電阻R14的輸入端連接。
【文檔編號】H05B37/02GK203748078SQ201420104228
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年3月10日 優先權日:2014年3月10日
【發明者】楊波, 楊世紅, 王虎 申請人:陝西亞成微電子股份有限公司