一種無過衝led線性恆流驅動電路的製作方法
2023-05-05 17:33:16
專利名稱：一種無過衝led線性恆流驅動電路的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種無過衝LED線性恆流驅動電路，其可以通過改變輸入可控矽調節器切相角 度的大小來調節LED亮度。
背景技術：
圖I是普通的高壓LED線性恆流驅動電路。圖中整流二極體101，102，103，104組成AC輸入整流橋。LED1，LED2, LED3為LED燈串，由多顆LED組成。LED燈串LED1，LED2,LED3進行串聯，LEDl的陽極連接整流橋的輸出。電阻111為高精度LED電流檢測電阻，REFcs為內部基準電壓，運算放大器120，功率MOS管121和電流檢測電阻共同組成LED線性恆流驅動網絡。由於LEDl燈串由很多個單顆LED串聯而成，因此正嚮導通電壓很高。根據LED導通的原理，只有在輸入電壓112高於LED I，LED2，LED3進行串聯的正嚮導通電壓時，LEDI，LED2，LED3才會點亮。在市電供電的系統中，AC輸入為50Hz正弦波，經過101，102，103，104組成的整流橋，LEDf LED3在輸入電壓較高時才會被同時點亮，所以LED的利用率很低。如果減少LED燈數量，雖然可以增加利用率，但會使線電路的功耗大大增加，從而降低整個LED驅動方案的整體工作效率。如果增大LED燈點亮時的電流，雖然可以提高LED的亮度，則需要採用更大功率的LED，從而增加了系統的成本，系統功耗也會隨之大大增加。
實用新型內容針對上述現有技術中存在的問題，可以看出普通的LED線性驅動電路在實際工程應用中有諸多的缺點，大大限制了 LED光源的應用，本實用新型的目的是提出了一種無過衝LED線性恆流驅動電路，其可以消除普通LED線性驅動電路中的種種缺點，有效的提高LED的使用效率，同時兼顧低成本，高功率因數等優點，工程適用性很高。本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是一種無過衝LED線性恆流驅動電路，包括一輸入整流橋，用於對輸入電源進行整流；一輸入電壓檢測網絡，其一端連接所述輸入整流橋，另一端接地；一電源網絡，其由一電阻和一電容串聯而成，所述電源網絡一端連接所述輸入整流橋，另一端接地；一 LED恆流驅動電路核心控制單元，其輸入端分別連接所述輸入電壓檢測網絡和所述電源網絡；一 LED控制開關，其輸入端分別連接所述LED恆流驅動電路核心控制單元的輸出端，所述LED控制開關的輸出端連接至LED燈串；以及一 LED燈串，所述LED燈串由3組LED燈依次串聯而成，且每組LED燈的陰極連接所述LED控制開關，第一組LED燈的陽極與所述輸入整流橋的輸出端連接。[0014]所述輸入整流橋是由4個二極體組成的整流電路。所述輸入電壓檢測網絡依次由3個電阻串聯而成。所述LED恆流驅動電路核心控制單元的輸入部分，包括2個輸入端VSl和VS2、1個電源端VCC及I個接地端GND，其中電源端VCC連接至所述電源網絡的電阻與電容的連接處，輸入端VSl連接至所述輸入電壓檢測網絡的第一電阻和第二電阻的連接處，輸入端VS2連接至所述輸入電壓檢測網絡的第二電阻和第三電阻的連接處，接地端GND接地；所述LED恆流驅動電路核心控制單元的輸出部分，包括4個輸出端G1、G2、G3和CS。所述LED控制開關由3個功率MOS管組成，其中3個功率MOS管的柵極分別連接所述LED恆流驅動電路核心控制單元的3個輸出端Gl、G2、G3，3個功率MOS管的源極連接至所述LED恆流驅動電路核心控制單元的輸出端CS，3個功率MOS管的漏極分別連接至3組LED燈的陰極。·[0018]所述LED恆流驅動電路核心控制單元的輸出端CS還連接一電流檢測電阻Rcs，所述電流檢測電阻Rcs的另一端接地。本實用新型的有益效果是與普通的LED線性驅動技術相比較，本實用新型採用電壓檢測控制技術，當輸入電壓較高時，LEDl，LED2，LED3將全部打開，在輸入電壓較低時，打開部分LED (LEDl)光源，可以實現在不減少LED數量或者不增大LED電流的前提下提高LED的利用率。同時在Dimming時刻採用特有的採樣保持技術，來消除LED驅動電流的毛刺，從而有效的延長LED光源的使用壽命。同時本實用新型還提高了驅動電路的效率，同時降低了系統的設計成本。
圖I是一個典型的LED線性驅動電路；圖2是本實用新型所展現的一種無過衝LED線性恆流驅動電路；圖3是集成LED驅動開關的無過衝LED線性驅動電路；圖4是無過衝LED線性驅動電路的核心控制模塊；圖5是為說明圖4所示的實施電路的波形圖。
具體實施方式
現在結合附圖對本實用新型作進一步詳細的說明。如圖2所示，一種無過衝LED線性恆流驅動電路。圖中整流二極體101，102，103，104組成AC輸入整流橋；LED燈串包括LED1、LED2和LED3三組，且每組LED由多顆LED組成，LED1、LED2和LED3依次串聯，且LEDl的陽極連接整流橋的輸出。電阻205、206和207串聯形成輸入電壓檢測網絡。所述LED恆流驅動電路核心控制單元採用的是控制IC 110，為高壓LED線性恆流驅動電路的核心模塊，用於產生LED控制開關212，213，214的控制信號。電阻208和電容209組成的電源網絡，為驅動電路核心模塊210提供電源。電流檢測電阻111為高精度LED電流檢測電阻，且與所述LED燈串進行串聯。功率MOS管212，213，214作為LED的控制開關，212的源極連接LEDl的陰極和LED2的陽極。213的漏極連接LED2的陰極和LED3陽極。214的漏極連接LED3的陰極。212，213，214的源極都與高精度電流檢測電阻111進行連接。[0027]輸入電壓檢測網絡用來檢測母線112的電壓，當輸入電壓非常低，VSl低於內部設定的參考電壓，核心控制模塊210打開LED控制開關212，213和214。LED的輸出電流主要由212進行控制，213，214此時無效；隨著輸入電壓不斷的升高，VSl高壓內部設定參考電壓，而VS2依然低於內部設定參考電壓，核心控制模塊210控制212關閉，213和214保持導通，此時LED的輸出電流主要由213進行控制，214此時無效；如果輸入電壓繼續升高，VSl高於內部參考電壓，而VS2此時高於內部參考電壓，核心控制模塊210會關閉212和213，此時LED的輸出電流主要由214控制。同時本實用新型採用特殊的採樣保持模塊，在輸入電壓由高變低時，對運算放大器的輸出電壓值進行採樣保持，有效防止LED驅動電流的過衝。如果IC的設計工藝支持，LED的控制開關212，213，214可以有效的集成在控制電路210內部,進一步減少外圍元器件的數量，圖3所示,進一步降低LED驅動方案的成本。圖4為恆流控制電路的核心控制模塊210的實施電路。在本實施電路中，402，404為電壓比較器。電壓比較器402的反相輸入端連接電壓檢測網絡的輸出VS1，同相輸入端連接內部基準電壓REF，402的輸出作為控制電路404的輸入之一。電壓比較器404的反相輸入端連接電壓檢測網絡的輸出VS2，同相輸入端連接內部基準電壓REF，404的輸入作為控制電路405的輸入之一。404為運算放大器，運算放大器的同相輸入端連接用於控制LED電流的高精度的基準電壓REFcs，反相輸入端連接LED電流檢測電阻111，同時連接LED開關212，213和213的漏極。運算放大的401的輸出連接採樣保持模塊406，作為406的輸入。採樣保持電路的兩路輸出分別作為控制電路403和控制電路404的輸入，另外一輸出連接LED控制開關214的柵極。LED控制開關212的漏極連接LEDl的陰極和LED2的陽極，LED控制開關213的漏極連接LED2的陰極和LED3的陽極，LED控制開關214的漏極連接LED2陰極。當輸入電壓非常低時，VSl低於內部設定的參考電壓REF，比較器電路402輸出為高電平，控制電路403打開LED控制開關212，當然此時VS2也同樣低於參考電壓REF，控制電路404打開LED控制開關213，此時採樣電路406開始工作，把運算放大器的輸出進行採樣，使用採樣保持的輸出去控制LED開關212，213，214的柵極；隨著輸入電壓不斷的升高，VSl高於內部設定參考電壓REF，而VS2依然低於內部設定參考電壓，比較器電路402輸出為低電平，控制電路403關閉LED控制開關212。而此時比較器電路404輸出為高電平，控制電路404保持LED控制開關213為打開狀態，此時LED的輸出電流由213控制；如果輸入電壓繼續升高，VSl高於內部參考電壓,而VS2此時也高於內部參考電壓，比較器電路402，403的輸出均為低電平，控制電路403和控制電路405關閉LED控制開關212和213，此時LED的輸出電流由214控制。圖5為採樣保持時刻示意波形圖，112為整流橋的輸出波形，為了更加清晰的描述此無過衝LED恆流驅動電路的優點，此處的波形圖是以經過可控矽調光。502為圖4中比較器電路402的輸出波形圖，當輸入電壓VLIN低於設定的基準電壓是，比較器輸出Ul變為高電平。503為圖4中運算放大器401的輸出，如果不採用採樣保持電路，LED的輸出電流為504所示，由於LED的功率開關212的柵極很大的寄生電容，在運算放大器對212進行調節的時間內(可以叫穩定時間)，即tl、2，會看到LED的輸出電流會有明顯的過衝現象，如504所示。本實用新型採用了獨特的採樣保持電路，在t3時刻對運算放大器401的輸出進行採樣保持，505為採樣保持模塊的輸出，用採樣保持的輸出作為圖4中控制電路403的輸入，由於採樣保持的輸出相對比較恆定，不存在如503所示的充電放電的情況，所以可以看到加入採樣保持電路後的LED電流在t2沒有出現過衝的現象。比較LED電流504和506可以看出帶有採樣保持模塊的無過衝LED線性恆流驅動電路，消除了 LED的過衝現象，有效的延長了 LED的使用壽命。本說明書中所述的只是本實用新型的較佳具體實施例，以上實施例僅用以說明本 實用新型的技術方案而非對本實用新型的限制。凡本領域技術人員依本實用新型的構思通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在本實用新型的範圍之內。
權利要求1.一種無過衝LED線性恆流驅動電路，其特徵在於，包括 一輸入整流橋，用於對輸入電源進行整流； 一輸入電壓檢測網絡，其一端連接所述輸入整流橋，另一端接地； 一電源網絡，其由一電阻和一電容串聯而成，所述電源網絡一端連接所述輸入整流橋，另一端接地； 一 LED恆流驅動電路核心控制單元，其輸入端分別連接所述輸入電壓檢測網絡和所述電源網絡； 一 LED燈串，所述LED燈串由若干組LED燈依次串聯而成，且第一組LED燈的陽極與所述輸入整流橋的輸出端連接； 以及 一 LED控制開關，由與LED燈數目相對應的若干組功率MOS管組成，分別控制所述LED燈，且每組功率MOS管的柵極和源極都分別連接至所述LED恆流驅動電路核心控制單元與之對應的輸出端，每組功率MOS管的漏極分別連接至與之對應的LED燈的陰極。
2.如權利要求I所述的一種無過衝LED線性恆流驅動電路，其特徵在於，所述輸入整流橋是由4個二極體組成的整流電路。
3.如權利要求I所述的一種無過衝LED線性恆流驅動電路，其特徵在於，所述輸入電壓檢測網絡依次由3個電阻串聯而成。
4.如權利要求3所述的一種無過衝LED線性恆流驅動電路，其特徵在於，所述LED恆流驅動電路核心控制單元的輸入部分，包括2個輸入端VSl和VS2、1個電源端VCC及I個接地端GND，其中電源端VCC連接至所述電源網絡的電阻與電容的連接處，輸入端VSl連接至所述輸入電壓檢測網絡的第一電阻和第二電阻的連接處，輸入端VS2連接至所述輸入電壓檢測網絡的第二電阻和第三電阻的連接處，接地端GND接地；所述LED恆流驅動電路核心控制單元的輸出部分，包括4個輸出端Gl、G2、G3和CS。
5.如權利要求4所述的一種無過衝LED線性恆流驅動電路，其特徵在於，所述LED控制開關由3個功率MOS管組成，其中3個功率MOS管的柵極分別連接所述LED恆流驅動電路核心控制單元的3個輸出端Gl、G2、G3，3個功率MOS管的源極連接至所述LED恆流驅動電路核心控制單元的輸出端CS，3個功率MOS管的漏極分別連接至所述3組LED燈的陰極。
6.如權利要求5所述的一種無過衝LED線性恆流驅動電路，其特徵在於，所述LED恆流驅動電路核心控制單元的輸出端CS還連接一電流檢測電阻Rcs，所述電流檢測電阻Rcs的另一端接地。
專利摘要本實用新型公開了一種無過衝LED線性恆流驅動電路，包括輸入整流橋；輸入電壓檢測網絡，其一端連接所述輸入整流橋，另一端接地；電源網絡，其由一電阻和一電容串聯而成，所述電源網絡一端連接所述輸入整流橋，另一端接地；LED恆流驅動電路核心控制單元，其輸入端分別連接所述輸入電壓檢測網絡和所述電源網絡；LED控制開關，其輸入端分別連接所述LED恆流驅動電路核心控制單元的輸出端，所述LED控制開關的輸出端連接至LED燈串。採用本實用新型可以消除普通LED線性驅動電路中的種種缺點，有效的提高LED的使用效率，同時兼顧低成本，高功率因數等優點，工程適用性很高。
文檔編號H05B37/02GK202799315SQ20122048117
公開日2013年3月13日 申請日期2012年9月18日 優先權日2012年9月18日
發明者張翌, 張義 申請人:張翌, 張義