一種線性恆流LED驅動電路、驅動晶片及驅動裝置的製作方法

2023-07-23 18:58:01 1

本發明屬於led驅動技術領域，尤其涉及一種線性恆流led驅動電路、驅動晶片及驅動裝置。

背景技術：

發光二極體(light-emittingdiode，led)作為一種新型光源，因其具有亮度高、能耗低且壽命長的優點而被廣泛應用於各個領域，線性恆流驅動方案以其簡單的系統結構在中小功率led驅動系統中得到廣泛應用。

目前常用的可控矽調光線性恆流led驅動電路如圖1所示，該電路包括可控矽調光器10、整流模塊20、洩放模塊30、恆流驅動模塊40及led負載50，當圖1所示電路中不接入可控矽調光器10時，在整流模塊20的輸出電壓上升至led負載50的導通電壓之前，led負載50中無電流，洩放模塊30導通，洩放模塊30中有洩放電流流過；在整流模塊20的輸出電壓上升至led負載50的導通電壓時，恆流驅動模塊40導通，led負載50中有電流流過，洩放模塊30關閉。根據上述電路工作過程可知，當可控矽調光線性恆流led驅動電路中無可控矽調光器10接入時，在led負載50未導通期間，洩放模塊30中一直有洩放電流流過，洩放電流的存在增大了電路損耗，降低了電路的效率。

因此，由於現有的可控矽調光線性恆流led驅動電路中無可控矽調光器接入時，在led負載未導通期間一直存在洩放電流流過洩放模塊，從而導致電路存在損耗大、效率低的問題。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種線性恆流led驅動電路，旨在解決現有的可控矽調光線性恆流led驅動電路中在led負載未導通期間一直存在洩放電流導致電路損耗大、效率低的問題。

本發明是這樣實現的，一種線性恆流led驅動電路，與led負載連接，所述線性恆流led驅動電路包括：

整流模塊，用於對交流電源進行整流，所述整流模塊的兩輸入端與交流電源連接，所述整流模塊的第一輸出端與所述led負載的輸入端相連接；

恆流驅動模塊，用於對所述led負載進行恆流驅動，所述恆流驅動模塊的輸出端與led負載的輸出端連接，所述恆流驅動模塊的接地端與所述整流模塊的第二輸出端連接；

輸入電壓檢測模塊，用於對所述整流模塊的輸出電壓進行檢測並生成電壓檢測值，所述輸入電壓檢測模塊的輸入端和輸出端分別與所述整流模塊的第一輸出端和第二輸出端連接；

洩放控制模塊，用於當根據所述電壓檢測值判斷是否有可控矽調光器接入，在無可控矽調光器接入時，且所述電壓檢測值大於第一參考電壓值且小於導通電壓值時，生成停止洩放信號，以及在有可控矽調光器接入時，且所述電壓檢測值小於所述導通電壓值時，生成洩放信號，所述洩放控制模塊的輸入端與所述輸入電壓檢測模塊的檢測端連接；

洩放模塊，用於根據所述停止洩放信號關斷以切斷洩放電流，以及根據所述洩放信號開啟並輸出洩放電流，所述洩放模塊的受控端、輸入端及輸出端分別與所述洩放控制模塊的輸出端、所述整流模塊的第一輸出端及所述恆流驅動模塊的電阻連接端連接。

本發明的另一目的還在於提供一種包括上述線性恆流led驅動電路的led驅動晶片。

本發明的另一目的還在於提供一種包括上述線性恆流led驅動電路的led驅動裝置。

本發明中，線性恆流led驅動電路包括：整流模塊、恆流驅動模塊；以及輸入電壓檢測模塊，用於對整流模塊的輸出電壓進行檢測，生成電壓檢測值；洩放控制模塊，用於根據電壓檢測值生成停止洩放信號或洩放信號；洩放模塊，用於根據停止洩放信號關斷以切斷洩放電流，或根據洩放信號開啟以輸出洩放電流。通過洩放控制模塊判斷在無可控矽調光器接入，且電壓檢測值處於第一參考電壓值與導通電壓值之間時，控制洩放模塊切斷洩放電流，從而減小了電路損耗，提高了電路效率。

附圖說明

圖1是現有技術提供的可控矽調光線性恆流led驅動電路的結構圖；

圖2是本發明實施例提供的線性恆流led驅動電路的結構圖：

圖3是本發明實施例提供的線性恆流led驅動電路的示例電路圖；

圖4是本發明實施例提供的線性恆流led驅動電路中邏輯單元的示例電路圖；

圖5是本發明另一實施例提供的線性恆流led驅動電路的示例電路圖；

圖6是本發明實施例提供的線性恆流led驅動電路中整流模塊的輸出電壓和輸出電流的波形圖；

圖7是現有技術提供的可控矽調光線性恆流led驅動電路中整流模塊的輸出電壓和輸出電流的波形圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。

圖2示出了本發明實施例提供的線性恆流led驅動電路的結構，為了便於說明，僅示出了與本發明相關的部分，詳述如下：

作為本發明一優選實施例，該線性恆流led驅動電路與led負載300連接，且包括整流模塊100、恆流驅動模塊200、輸入電壓檢測模塊400、洩放控制模塊500及洩放模塊600。

整流模塊100對交流電源進行整流，整流模塊100的兩輸入端與交流電源連接，整流模塊100的第一輸出端與led負載300的輸入端相連接。具體的，整流模塊為整流橋。

恆流驅動模塊200對led負載300進行恆流驅動，恆流驅動模塊200的輸出端與led負載300的輸出端連接，恆流驅動模塊200的接地端與整流模塊100的第二輸出端連接。

輸入電壓檢測模塊400對整流模塊100的輸出電壓進行檢測，生成電壓檢測值，輸入電壓檢測模塊400的輸入端和輸出端分別與整流模塊100的第一輸出端和第二輸出端連接。

洩放控制模塊500根據電壓檢測值判斷是否有可控矽調光器接入，在無可控矽調光器接入時，且電壓檢測值大於第一參考電壓值且小於導通電壓值時，生成停止洩放信號，在有可控矽調光器接入時，且電壓檢測值小於導通電壓值時，生成洩放信號，洩放控制模塊500的輸入端與輸入電壓檢測模塊400的檢測端連接；

其中，當線性恆流led驅動電路中接入可控矽調光器時，可控矽調光器未導通時，將此時整流模塊100的輸出電壓值設置為第一參考電壓值v1；當整流模塊100的輸出電壓等於led負載300的導通電壓值時，輸入電壓檢測模塊400的檢測端所輸出的電壓值為上述導通電壓值。

具體的，洩放控制模塊500在電壓檢測值等於第一參考電壓值v1時，並延時第一預設時間後，判斷電壓檢測值是否在第二預設時間內小於第二參考電壓值v2；

若是，則判斷無可控矽調光器接入；

若否，則判斷有可控矽調光器接入。

進一步具體的，第一預設時間和第二預設時間是相鄰的兩時間段，第一預設時間的結束點即為第二預設時間的起始點，第一預設時間可設置為n微秒，n>0。當線性恆流led驅動電路中接入可控矽調光器時，可控矽調光器為最大切相角時，將此時整流模塊100的輸出電壓值設置為上述第二參考電壓值v2；第二參考電壓值v2大於第一參考電壓值v1。

洩放模塊600根據停止洩放信號關斷，以切斷洩放電流，以及根據洩放信號開啟並輸出洩放電流，洩放模塊600的受控端、輸入端及輸出端分別與洩放控制模塊500的輸出端、整流模塊100的第一輸出端及恆流驅動模塊200的電阻連接端連接。

本實施例中，整流模塊100將輸入的交流電整流為直流電，輸入電壓檢測模塊400對整流模塊100輸出的直流電壓進行檢測，並將檢測到的電壓檢測值輸出至洩放控制模塊500。當洩放控制模塊500判斷電壓檢測值等於第一參考電壓值v1時，經過第一預設時間的延時後，洩放控制模塊500判斷第二預設時間內的電壓檢測值是否小於第二參考電壓值v2，若是，則表明線性恆流led驅動電路中無可控矽調光器接入，在無可控矽調光器接入的前提下，當洩放控制模塊500判斷電壓檢測值大於第一參考電壓值v1且小於導通電壓值時，洩放控制模塊500輸出停止洩放信號以使洩放模塊600關閉。即當無可控矽調光器接入時，在電壓檢測值大於第一參考電壓值v1且led負載300未導通期間，洩放模塊600關閉。

本發明實施例中，當線性恆流led驅動電路中無可控矽調光器接入時，在led負載300未導通期間的部分時間內，洩放模塊600是關閉的，減小了電路損耗，提高了電路效率。

圖3示出了本發明實施例提供的線性恆流led驅動電路的示例電路，為了便於說明，僅示出了與本發明相關的部分。

作為本發明一實施例，輸入電壓檢測模塊400包括：

第一電阻r1和第二電阻r2；

第一電阻r1的第一端為輸入電壓檢測模塊400的輸入端，第一電阻r1的第二端與第二電阻r2的第一端共接形成輸入電壓檢測模塊400的檢測端，第二電阻r2的第二端為輸入電壓檢測模塊400的輸出端。

作為本發明一實施例，洩放控制模塊500包括：

第一比較器a1、第二比較器a2及邏輯單元501；

第一比較器a1的反相輸入端與第二比較器a2的同相輸入端共接形成洩放控制模塊500的輸入端，第一比較器a1的輸出端和第二比較器a2的輸出端分別與邏輯單元501的第一輸入端和第二輸入端相連接，第一比較器a1的同相輸入端與第一電源相連接，第二比較器a2的反相輸入端與第二電源相連接，邏輯單元501的輸出端為洩放控制模塊500的輸出端。

當邏輯單元501根據第一比較器a1的輸出信號判斷電壓檢測值等於第一參考電壓值v1時，在第一預設時間後，若邏輯單元501根據第二比較器a2的輸出信號判斷第二預設時間內的電壓檢測值小於第二參考電壓值v2，則在邏輯單元501根據第一比較器a1的輸出信號判斷電壓檢測值大於第一參考電壓值v1且小於導通電壓值期間，邏輯單元501輸出停止洩放信號至洩放模塊600，以使洩放模塊600關閉。

具體的，第一電源的輸出電壓值為第一參考電壓值v1，第二電源的輸出電壓值為第二參考電壓值v2。

本發明實施例中邏輯單元501的優選實現方式，如圖4所示，邏輯單元501包括：

第五電阻r5、第六電阻r6、第一電容c1、第二電容c2、第一反相器g1、第二反相器g2、第三反相器g3、第四反相器g4、第五反相器g5、第一或非門g6、第二或非門g7、與非門g8、鎖存器u1及d觸發器u2；

第一反相器g1的輸入端和鎖存器u1的清零端clr1分別為邏輯單元501的第一輸入端和第二輸入端，第一反相器g1的輸出端與第五電阻r5的第一端相連接，第五電阻r5的第二端、第一電容c1的第一端及第六電阻r6的第一端共接於第二反相器g2的輸入端，第二反相器g2的輸出端、第三反相器g3的輸入端、與非門g8的第一輸入端及第二或非門g7的第一輸入端共接於第三反相器g3的輸入端，第六電阻r6的第二端、第二電容c2的第一端及第五反相器g5的輸入端共接於第二或非門g7的第二輸入端，第五反相器g5的輸出端與與非門g8的第二輸入端相連接，與非門g8的輸出端與d觸發器u2的置位端set2相連接，第三反相器g3的輸出端與第四反相器g4的輸入端相連接，第四反相器g4的輸出端與第一或非門g6的第一輸入端相連接，第二或非門g7的輸出端與鎖存器u1的置位端set1共接於第一或非門g6的第二輸入端，第一或非門g6的第三輸入端與d觸發器u2的輸出端q2相連接，鎖存器u1的輸出端q1與d觸發器u2的清零端clr2相連接，第一或非門g6的輸出端為邏輯單元501的輸出端，第一電容c1的第二端和第二電容c2的第二端共接於電源地，鎖存器u1的輸入端d1和d觸發器u2的輸入端d2共接於電源。

具體的，第五電阻r5的阻值與第一電容c1的電容值的乘積為第一預設時間；第六電阻r6的阻值與第二電容c2的電容值的乘積為第二預設時間。

作為本發明一實施例，洩放模塊600包括：

第三比較器a3、第三電阻r3、第四電阻r4及開關管s1；

第三比較器a3的受控端、第三電阻r3的第一端及第四電阻r4的第一端分別為洩放模塊600的受控端、輸入端及輸出端，第三比較器a3的同相輸入端和輸出端分別與第三電源和開關管s1的受控端相連接，第三比較器a3的反相輸入端與開關管s1的輸出端共接於第四電阻r4的第二端，第三電阻r3的第二端與開關管s1的輸入端相連接。

洩放控制模塊500輸出停止洩放信號至第三比較器a3的受控端，以使第三比較器a3停止輸出驅動信號至開關管s1，進而使開關管s1關斷，從而使洩放模塊600關閉；洩放控制模塊500輸出洩放信號至第三比較器a3的受控端，以使第三比較器a3輸出驅動信號至開關管s1，進而使開關管s1導通，從而使洩放模塊600導通。

具體的，第三電源的輸出電壓值為第三參考電壓值v3，當第三比較器a3的反相輸入端的輸入電壓值大於第三參考電壓值v3時，第三比較器a3輸出低電平，以使開關管s1關斷，洩放模塊600關閉。當第三比較器a3的反相輸入端的輸入電壓值大於第三參考電壓值v3時，表明led負載300導通、恆流驅動模塊200工作，此時，洩放模塊600關閉。

具體的，開關管s1為nmos管，nmos管的漏極、源極及柵極分別為開關管s1的輸入端、輸出端及受控端。

作為本發明一實施例，恆流驅動模塊200包括：

恆流控制晶片u3和第七電阻r7；

恆流控制晶片u3的輸出端和接地端分別為恆流驅動模塊200的輸出端和接地端，恆流控制晶片u3的電阻連接端與第七電阻r7的第一端共接形成恆流驅動模塊200的電阻連接端，第七電阻r7的第二端與恆流控制晶片u3的接地端相連接。

具體的，恆流控制晶片u3可選用型號為sm2082的晶片。

在本發明實施例中，如圖5所示，led負載300包括n個發光二極體和第三電容c3，恆流驅動模塊200的輸出端包括i+1個子輸出端(o1～oi+1)，其中，n為大於或等於1的整數，0≤i＜n，且i為整數；

n個發光二極體依次串聯連接，n個發光二極體中的第一發光二極體led1的陽極與第三電容c3的第一端共接形成led負載300的輸入端，n個發光二極體中的第n發光二極體ledn的陰極與第三電容c3的第二端相連接，n個發光二極體中的i個發光二極體的陰極以及第n發光二極體ledn的陰極為led負載300的輸出端，i個發光二極體的陰極以及第n發光二極體ledn的陰極分別與恆流驅動模塊200的i+1個子輸出端(o1～oi+1)相連接。

以下結合圖3對線性恆流led驅動電路的工作原理進行說明，詳述如下：

整流模塊100將輸入的交流電轉換為直流電，輸入電壓檢測模塊400對整流模塊100的輸出電壓進行檢測，並將電壓檢測值輸出至洩放控制模塊500。當邏輯單元501根據第一比較器a1的輸出信號判斷電壓檢測值等於第一參考電壓值v1時，在此刻起的第一預設時間後，邏輯單元501根據第二比較器a2的輸出信號判斷第二預設時間內的電壓檢測值是否小於第二參考電壓值v2，若是，則在邏輯單元501根據第一比較器a1的輸出信號判斷電壓檢測值大於第一參考電壓值v1且小於導通電壓值期間，邏輯單元501輸出停止洩放信號至洩放模塊600，以使洩放模塊600關閉。在電壓檢測值大於第一參考電壓值v1且小於導通電壓值期間，洩放模塊600關閉，led負載300不導通，恆流驅動模塊200不工作。在電壓檢測值小於第一參考電壓值v1時，邏輯單元501輸出洩放信號至洩放模塊600，以使洩放模塊600導通，洩放電流流經第三電阻r3、開關管s1、第四電阻r4及第七電阻r7，此時，led負載300不導通，恆流驅動模塊200不工作。在整流模塊100的輸出電壓值大於led負載300的導通電壓值時，led負載300導通，恆流驅動模塊200工作，第三比較器a3的反相輸入端的輸入電壓值大於第三參考電壓值v3，第三比較器a3輸出低電平以使開關管s1關斷，即洩放模塊600關閉。

圖3中所示電路的整流模塊100的輸出電壓vin與整流模塊100的輸出電流iin的波形圖如圖6所示；本發明背景技術中所提到的圖1中所示電路的整流模塊20的輸出電壓vin與整流模塊20的輸出電流iin的波形圖如圖7所示。其中，v11為輸入電壓檢測模塊400的電壓檢測值為第一參考電壓值v1時所對應的整流模塊100的輸出電壓值，vled為led負載300的導通電壓值，當vin＜vled時，led負載300未導通，iin由洩放模塊600產生，當vin≥vled時，led負載300導通，iin為led負載300的工作電流。由圖6和圖7對比可知，在vin＜vled期間，圖3所示電路在v11＜vin＜vled時，無洩放電流，洩放模塊600是關閉的，而圖1所示電路在v11＜vin＜vled時，存在洩放電流，洩放模塊600是導通的。

本發明實施例中，在led負載300未導通期間，圖3所示電路中洩放模塊600相對於圖1所示電路中洩放模塊30的導通時間縮短，因此，圖3所示電路減小了電路損耗，提高了電路效率。

基於上述線性恆流led驅動電路在led驅動裝置中的應用優勢，本發明還提供了一種包括上述線性恆流led驅動電路的led驅動晶片。

基於上述線性恆流led驅動電路在led驅動裝置中的應用優勢，本發明還提供了一種包括上述線性恆流led驅動電路的led驅動裝置。

本發明實施例中，線性恆流led驅動電路包括：整流模塊、恆流驅動模塊；以及輸入電壓檢測模塊，用於對整流模塊的輸出電壓進行檢測，生成電壓檢測值；洩放控制模塊，用於根據電壓檢測值生成停止洩放信號或洩放信號；洩放模塊，用於根據停止洩放信號關斷以切斷洩放電流，或根據洩放信號開啟以輸出洩放電流。通過洩放控制模塊判斷在無可控矽調光器接入，且電壓檢測值處於第一參考電壓值與導通電壓值之間時，控制洩放模塊切斷洩放電流，從而減小了電路損耗，提高了電路效率。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。