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      一種LED驅(qū)動(dòng)電路和驅(qū)動(dòng)裝置的制作方法

      文檔序號:12280557閱讀:204來源:國知局
      一種LED驅(qū)動(dòng)電路和驅(qū)動(dòng)裝置的制作方法

      本發(fā)明涉及LED照明領(lǐng)域,特別涉及一種LED驅(qū)動(dòng)電路和驅(qū)動(dòng)裝置。



      背景技術(shù):

      圖1所示為常規(guī)線性恒流芯片的應(yīng)用電路(即常規(guī)的LED驅(qū)動(dòng)電路)。上述電路存在以下缺陷:當(dāng)輸入電壓升高時(shí),輸入功率會(huì)增加,這樣當(dāng)市電電壓波動(dòng)時(shí),會(huì)有壓閃。

      圖2為圖1電路圖中的兩個(gè)電壓和一個(gè)電流的波形圖,其中,Vac為整流橋的輸出電壓、Vref為恒流模塊60中電源V提供的參考電壓、Iled為LED燈串20的電流;虛線表示輸入的交流電偏高的情況,實(shí)線表示交流電正常的情況。從圖2中可以看出當(dāng)Vac電壓升高時(shí),Vref電壓保持不變,流過LED燈串的電流Iled的最大值保持不變;當(dāng)電壓升高時(shí),LED燈串導(dǎo)通的時(shí)間變長,系統(tǒng)的輸入功率升高。如圖3所示為輸入功率Pin隨整流橋的輸出電壓變化的曲線,市電電壓升高,則整流橋的輸出電壓Vac升高。從圖中可以看出當(dāng)整流橋的輸出電壓Vac升高時(shí),輸入功率基本隨著電壓的升高線性增長,故而形成壓閃。

      因而現(xiàn)有技術(shù)還有待改進(jìn)和提高。



      技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

      鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處,本發(fā)明的目的在于提供一種LED驅(qū)動(dòng)電路和驅(qū)動(dòng)裝置,在交流電升高時(shí),通過減小LED燈串的電流來維持LED功率不變,實(shí)現(xiàn)改善壓閃的目的。

      為了達(dá)到上述目的,本發(fā)明采取了以下技術(shù)方案:

      一種LED驅(qū)動(dòng)電路,與LED燈串連接,包括整流模塊、均值模塊、壓控分壓模塊和恒流模塊;

      所述整流模塊對輸入到整流模塊的交流電進(jìn)行整流,將整流得到的直流電輸出給LED燈串;所述均值模塊檢測LED燈串負(fù)極的電壓,將LED燈串負(fù)極的電壓均值輸出給壓控分壓模塊;所述壓控分壓模塊根據(jù)所述LED燈串負(fù)極的電壓均值產(chǎn)生一個(gè)參考電壓,在所述交流電升高時(shí),降低參考電壓;所述恒流模塊對所述LED燈串進(jìn)行恒流驅(qū)動(dòng),并在參考電壓降低時(shí)減小LED燈串的電流。

      所述的LED驅(qū)動(dòng)電路中,所述整流模塊的輸入端輸入交流電,所述整流模塊的輸出端通過LED燈串連接均值模塊的輸入端和恒流模塊,所述均值模塊的輸出端通過壓控分壓模塊連接恒流模塊的控制端。

      所述的LED驅(qū)動(dòng)電路中,所述均值模塊包括第一電阻、第二電阻、第一電容和第一MOS管;所述第一電阻的一端為均值模塊的輸入端,連接LED燈串的負(fù)極;所述第一電阻的另一端連接第一電容的一端和第二電阻的一端,所述第一電容的另一端接地,所述第二電阻的另一端連接第一MOS管的漏極和第一MOS管的柵極,所述第一MOS管的柵極為均值模塊的輸出端、還連接壓控分壓模塊的輸入端;所述第一MOS管的源極接地。

      所述的LED驅(qū)動(dòng)電路中,所述均值模塊包括采樣電阻、第一電阻、第二電阻、第一電容、第一MOS管和運(yùn)算放大器;所述第一電阻的一端為均值模塊的輸入端,連接LED燈串的負(fù)極;所述第一電阻的另一端連接第一電容的一端、第二電阻的一端和運(yùn)算放大器的同相輸入端,所述第一電容的另一端和第二電阻的另一端均接地,所述運(yùn)算放大器的反相輸入端連接采樣電阻的一端和第一MOS管的源極,所述采樣電阻的另一端接地;所述運(yùn)算放大器的輸出端為均值模塊的輸出端,連接壓控分壓模塊的輸入端和第一MOS管的柵極;所述第一MOS管的漏極連接外部供電端。

      所述的LED驅(qū)動(dòng)電路中,所述壓控分壓模塊包括第三電阻、第四電阻、第五電阻、第六電阻、第一運(yùn)算放大器和第二MOS管;所述第三電阻的一端連接LED燈串的負(fù)極,所述第三電阻的另一端連接第四電阻的一端和第一運(yùn)算放大器的同相輸入端,所述第四電阻的另一端接地,所述第一運(yùn)算放大器的反相輸入端連接第一運(yùn)算放大器的輸出端和第五電阻的一端;所述第五電阻的另一端為壓控分壓模塊的輸出端,連接恒流模塊的控制端、第二MOS管的漏極和第六電阻的一端;所述第六電阻的另一端接地,所述第二MOS管的柵極為壓控分壓模塊的輸入端、連接均值模塊的輸出端,所述第二MOS管的源極接地。

      所述的LED驅(qū)動(dòng)電路中,所述恒流模塊包括第七電阻、第二運(yùn)算放大器和第三MOS管;所述第二運(yùn)算放大器的同相輸入端為恒流模塊的控制端,連接第五電阻的另一端;所述第二運(yùn)算放大器的輸出端連接第三MOS管的柵極,所述第三MOS管的漏極連接LED燈串的負(fù)極,所述第三MOS管的源極連接第二運(yùn)算放大器的反相輸入端和第七電阻的一端,所述第七電阻的另一端接地。

      所述的LED驅(qū)動(dòng)電路中,所述壓控分壓模塊還包括第一電壓源,所述第一電壓源的正極連接第四電阻的另一端,所述第一電壓源的負(fù)極接地。

      所述的LED驅(qū)動(dòng)電路中,所述LED驅(qū)動(dòng)電路設(shè)置有N個(gè)LED燈串;所述恒流模塊,還用于對所有的LED燈串進(jìn)行恒流驅(qū)動(dòng),在參考電壓降低時(shí)減小所有LED燈串的電流。

      一種LED驅(qū)動(dòng)裝置,包括PCB板和如上所述的LED驅(qū)動(dòng)電路,所述LED驅(qū)動(dòng)電路設(shè)置在所述PCB板上。

      相較于現(xiàn)有技術(shù),本發(fā)明提供的LED驅(qū)動(dòng)電路和驅(qū)動(dòng)裝置中,所述LED驅(qū)動(dòng)電路包括整流模塊、均值模塊、壓控分壓模塊和恒流模塊。所述均值模塊檢測LED燈串負(fù)極的電壓,將LED燈串負(fù)極的電壓均值輸出給壓控分壓模塊;壓控分壓模塊根據(jù)所述LED燈串負(fù)極的電壓均值產(chǎn)生一個(gè)參考電壓,在所述交流電升高時(shí),降低參考電壓;恒流模塊在參考電壓降低時(shí)減小LED燈串的電流。由此,交流電壓升高時(shí),LED燈串的導(dǎo)通時(shí)間變長,但是由于LED燈串的電流降低,故LED燈串的功率維持恒定,從而可以有效的改善壓閃。

      附圖說明

      圖1為常規(guī)的LED驅(qū)動(dòng)電路的電路圖。

      圖2為常規(guī)的LED驅(qū)動(dòng)電路中,整流橋的輸出電壓、恒流模塊中的電源提供的參考電壓、LED燈串的電流在交流電升高前后的波形圖。

      圖3為常規(guī)的LED驅(qū)動(dòng)電路中,LED燈串的功率隨整流橋的輸出電壓變化的曲線圖。

      圖4為本發(fā)明提供的LED驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)框圖。

      圖5為本發(fā)明提供的LED驅(qū)動(dòng)電路的第一實(shí)施例的電路圖。

      圖6為本發(fā)明第一實(shí)施例中,整流橋的輸出電壓、恒流模塊中的電源提供的參考電壓、LED燈串的電流在交流電升高前后的波形圖。

      圖7為本發(fā)明第一實(shí)施例中,LED燈串的功率隨整流橋的輸出電壓變化的曲線圖。

      圖8為本發(fā)明提供的LED驅(qū)動(dòng)電路的第二實(shí)施例的電路圖。

      圖9為本發(fā)明第二實(shí)施例中,整流橋的輸出電壓、恒流模塊中的電源提供的參考電壓、LED燈串的電流在交流電升高前后的波形圖。

      圖10為本發(fā)明提供的LED驅(qū)動(dòng)電路的第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖。

      圖11為本發(fā)明提供的LED驅(qū)動(dòng)電路的第四實(shí)施例的電路圖。

      具體實(shí)施方式

      本發(fā)明提供一種LED驅(qū)動(dòng)電路和驅(qū)動(dòng)裝置。為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確,以下參照附圖并舉實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解,此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明,并不用于限定本發(fā)明。

      本發(fā)明提供一種LED驅(qū)動(dòng)電路,請參閱圖4,所述LED驅(qū)動(dòng)電路與LED燈串20連接,其包括整流模塊10、均值模塊30、壓控分壓模塊40和恒流模塊50。所述整流模塊10的輸入端輸入交流電,所述整流模塊10的輸出端通過LED燈串20連接均值模塊30的輸入端、壓控分壓模塊40的分壓輸入端和恒流模塊50的輸入端,所述均值模塊30的輸出端通過壓控分壓模塊40連接恒流模塊50的控制端。

      所述整流模塊10對輸入到整流模塊10的交流電進(jìn)行整流,將整流得到的直流電輸出給LED燈串20;所述均值模塊30檢測LED燈串20負(fù)極的電壓,將LED燈串20負(fù)極的電壓均值輸出給壓控分壓模塊40;所述壓控分壓模塊40根據(jù)所述LED燈串20負(fù)極的電壓均值產(chǎn)生一個(gè)參考電壓Vref,在所述交流電升高時(shí),降低參考電壓Vref;所述恒流模塊50對所述LED燈串20進(jìn)行恒流驅(qū)動(dòng),并在參考電壓Vref降低時(shí)減小LED燈串20的電流。

      換而言之,所述整流模塊10,用于對輸入到整流模塊10的交流電進(jìn)行整流,將整流得到的直流電輸出給LED燈串20。所述整流模塊10包括整流橋。

      所述LED燈串20,由一個(gè)或多個(gè)LED燈串接而成。

      所述均值模塊30,用于檢測LED燈串20負(fù)極的電壓,將LED燈串20負(fù)極的電壓均值Vledn_avg輸出給壓控分壓模塊40。

      所述壓控分壓模塊40,用于根據(jù)所述LED燈串20負(fù)極的電壓以及LED燈串20負(fù)極的電壓均值Vledn_avg,輸出一個(gè)跟隨所述交流電變化或者跟隨所述LED燈串20負(fù)極的電壓均值Vledn_avg變化的參考電壓Vref,換而言之,用于根據(jù)所述LED燈串20負(fù)極的電壓Vledn以及LED燈串20負(fù)極的電壓均值Vledn_avg,產(chǎn)生一個(gè)參考電壓Vref,所述參考電壓Vref跟隨所述交流電變化或者跟隨所述LED燈串20負(fù)極的電壓均值Vledn_avg(是一個(gè)直流電壓)變化;所述LED燈串20負(fù)極的電壓Vledn隨著交流輸入電壓的變化而變化,是類似饅頭波的波形。所述壓控分壓模塊40在所述交流電(或Vledn_avg)升高時(shí),降低參考電壓Vref;在所述交流電(或Vledn_avg)降低時(shí),升高參考電壓Vref。

      所述恒流模塊50,用于對所述LED燈串20進(jìn)行恒流驅(qū)動(dòng),跟隨參考電壓Vref的升高或降低來升高或降低LED燈串20的電流Iled,使LED燈串20的功率維持不變;具體的,在參考電壓Vref升高時(shí)升高LED燈串的電流Iled,在參考電壓Vref降低時(shí)減小LED燈串的電流Iled。

      由此,交流電升高時(shí),LED燈串導(dǎo)通時(shí)間變長,LED燈串負(fù)極電壓Vledn升高,參考電壓Vref下降,從而LED燈串的電流下降,最終LED燈串的功率保持不變。交流電降低時(shí),LED燈串導(dǎo)通時(shí)間變短,LED燈串負(fù)極電壓Vledn降低,參考電壓Vref上升,從而LED燈串的電流升高,最終LED燈串的功率保持不變,本發(fā)明有效的改善了壓閃。

      進(jìn)一步的,請參閱圖5,在本發(fā)明的第一實(shí)施例中,所述均值模塊30包括第一電阻R1、第二電阻R2、第一電容C1和第一MOS管M1;所述第一電阻R1的一端為均值模塊30的輸入端,連接LED燈串20的負(fù)極;所述第一電阻R1的另一端連接第一電容C1的一端和第二電阻R2的一端,所述第一電容C1的另一端接地,所述第二電阻R2的另一端連接第一MOS管M1的漏極和第一MOS管M1的柵極,所述第一MOS管M1的柵極為均值模塊30的輸出端、還連接壓控分壓模塊40的輸入端;所述第一MOS管M1的源極接地。

      LED燈串20下方的電壓經(jīng)過第一電阻R1、第二電阻R2分壓,第一電容C1對分壓后的電壓進(jìn)行濾波,得到穩(wěn)定的分壓電壓(LED燈串20負(fù)極的電壓均值Vledn_avg)。第二電阻R2中的電流流過二極管連接的第一MOS管M1,產(chǎn)生與整流輸出均值相關(guān)的電壓,即,均值模塊30輸出的電壓與整流模塊10輸出的電壓成比例關(guān)系。二極管連接的第一MOS管M1,也就是第一MOS管M1的Drain極與Gate極短接在一起。

      所述壓控分壓模塊40包括第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第一運(yùn)算放大器Q1和第二MOS管M2;所述第三電阻R3的一端為壓控分壓模塊40的分壓輸入端,連接LED燈串20的負(fù)極;所述第三電阻R3的另一端連接第四電阻R4的一端和第一運(yùn)算放大器Q1的同相輸入端,所述第四電阻R4的另一端接地,所述第一運(yùn)算放大器Q1的反相輸入端連接第一運(yùn)算放大器Q1的輸出端和第五電阻R5的一端;所述第五電阻R5的另一端為壓控分壓模塊40的輸出端,連接恒流模塊50的控制端、第二MOS管M2的漏極和第六電阻R6的一端;所述第六電阻R6的另一端接地,所述第二MOS管M2的柵極為壓控分壓模塊40的輸入端、連接均值模塊30的輸出端,所述第二MOS管M2的源極接地。

      第三電阻R3和第四電阻R4構(gòu)成分壓電路,第一運(yùn)算放大器Q1接成電壓跟隨器的形式,電壓跟隨器的輸出經(jīng)過第五電阻R5、第六電阻R6分壓后輸出到恒流模塊50,第五電阻R5、第六電阻R6分壓后的輸出電壓就是參考電壓Vref。第二MOS管M2鏡像第一MOS管M1中的電流,根據(jù)市電輸出電壓的均值來調(diào)節(jié)參考電壓Vref。

      所述第一MOS管M1與第二MOS管M2之間的鏡像比例為1:K,則從上述電路結(jié)構(gòu)可以得出,第一MOS管M1中的電流I1為,第二MOS管M2中的電流I2為,則參考電壓Vref的計(jì)算公式如下:

      公式(1);

      所述恒流模塊50包括第七電阻R7、第二運(yùn)算放大器Q2和第三MOS管M3;所述第二運(yùn)算放大器Q2的同相輸入端為恒流模塊50的控制端,連接第五電阻R5的另一端;所述第二運(yùn)算放大器Q2的輸出端連接第三MOS管M3的柵極,所述第三MOS管M3的漏極連接LED燈串20的負(fù)極,所述第三MOS管M3的源極連接第二運(yùn)算放大器Q2的反相輸入端和第七電阻R7的一端,所述第七電阻R7的另一端接地。

      所述第一MOS管、第二MOS管和第三MOS管均為NMOS管。

      由此可知,所述LED燈串20的電流為Vref/r7,則LED燈串20的瞬時(shí)功率為(Vac-Vledn)*(Vref/r7),要使LED燈串20的平均功率維持不變,優(yōu)選的,將LED燈串20的平均功率維持在額定功率W附近即可。換而言之,所述第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6和第七電阻R7的阻值滿足如下公式:

      公式(2);

      其中,r1為第一電阻的阻值,r2為第二電阻的阻值,r3為第三電阻的阻值,r4為第四電阻的阻值,r5為第五電阻的阻值,r6為第六電阻的阻值,r7為第七電阻的阻值,W為LED燈串的額定功率,Vac為整流模塊輸出的電壓,Vledn為LED燈串負(fù)極的電壓,Vledn_avg為LED燈串負(fù)極的電壓均值,T為交流電周期。由此可知,只需調(diào)整電路中的幾個(gè)電阻的阻值,按本發(fā)明提供的電路圖進(jìn)行連接,不論輸入的交流電電壓如何高低變化,本發(fā)明均能自動(dòng)調(diào)節(jié),維持功率穩(wěn)定,極大的改善了壓閃,提高了LED燈串的顯示質(zhì)量。

      采用本發(fā)明提供的第一實(shí)施例的LED驅(qū)動(dòng)電路,整流模塊10輸出的電壓Vac、參考電壓Vref和LED燈串20的電流Iled的波形圖如圖6所示,其中,實(shí)線波形表示交流電未升高時(shí)的情況,虛線波形表示交流電升高時(shí)的情況。從圖6中可以看出當(dāng)Vac電壓升高時(shí),Vref電壓會(huì)整體下降,流過LED燈串20中的電流Iled也會(huì)下降。當(dāng)Vac電壓升高時(shí),雖然LED導(dǎo)通的時(shí)間變長,但由于Iled減小,可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的輸入功率保持不變;同理,當(dāng)Vac電壓降低時(shí),雖然LED導(dǎo)通的時(shí)間變短,但由于Iled升高,可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的輸入功率保持不變。如圖7所示為輸入功率(LED燈串的功率Pin)隨輸入市電電壓變化的曲線,市電電壓變化也就相當(dāng)于整流模塊輸出電壓Vac的變化,當(dāng)輸入電壓低于AC 200V時(shí),燈串不能充分點(diǎn)亮;當(dāng)市電電壓升高至AC 200V以后,燈串可以充分點(diǎn)亮,隨著電壓的升高,輸入功率基本保持不變,從而可以實(shí)現(xiàn)改善壓閃的目的。

      請參閱圖8,本發(fā)明提供的第二實(shí)施例中,所述壓控分壓模塊40在第一實(shí)施例的基礎(chǔ)上,還包括第一電壓源V1,所述第一電壓源V1的正極連接第四電阻R4的另一端,所述第一電壓源V1的負(fù)極接地。將第四電阻R4的下方接到第一電壓源V1(第一電壓源V1的電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于LED燈串20下方的電壓)上,這樣最終補(bǔ)償后的參考電壓Vref的表達(dá)式為:

      ;

      同樣的,請參閱圖9,當(dāng)Vac電壓升高時(shí),Vref電壓會(huì)整體下降,流過LED中的電流Iled也會(huì)下降。當(dāng)電壓升高時(shí),雖然LED導(dǎo)通的時(shí)間變長,但由于Iled減小,可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的輸入功率保持不變。

      請參閱圖10,本發(fā)明提供的第三實(shí)施例中,所述LED驅(qū)動(dòng)電路設(shè)置有N個(gè)LED燈串20;對應(yīng)的,所述恒流模塊50包括N個(gè)輸入端,每個(gè)輸入端均對應(yīng)連接一個(gè)LED燈串20,即N個(gè)LED燈串20的負(fù)極連接所述恒流模塊50。所述恒流模塊50,還用于對所有的LED燈串20進(jìn)行恒流驅(qū)動(dòng),在參考電壓降低時(shí)減小所有LED燈串20的電流。所述N為大于等于2的正整數(shù),本實(shí)施例中,所述N為3,如此設(shè)置可以提高LED燈珠的利用率。

      請參閱圖11,本發(fā)明提供的第四實(shí)施例中,所述均值模塊30包括采樣電阻R、第一電阻R1、第二電阻R2、第一電容C1、第一MOS管M1和運(yùn)算放大器Q;所述第一電阻R1的一端為均值模塊20的輸入端,連接LED燈串20的負(fù)極;所述第一電阻R1的另一端連接第一電容C1的一端、第二電阻R2的一端和運(yùn)算放大器Q的同相輸入端,所述第一電容C1的另一端和第二電阻R2的另一端均接地,所述運(yùn)算放大器Q的反相輸入端連接采樣電阻R的一端和第一MOS管M1的源極,所述采樣電阻R的另一端接地;所述運(yùn)算放大器Q的輸出端為均值模塊20的輸出端,連接壓控分壓模塊40的輸入端和第一MOS管M1的柵極;所述第一MOS管M1的漏極連接外部供電端VDD。由此可知,本發(fā)明提供的LED驅(qū)動(dòng)電路中,所述均值模塊30可以采用兩種方案,方案一如第一實(shí)施例所述,方案二如第四實(shí)施例所述。

      在本實(shí)施例中,所述第一MOS管M1中的電流I1為,其中,r為采樣電阻R的阻值。第二MOS管M2中的電流I2為,則參考電壓Vref的計(jì)算公式如下:

      ,其他部分的原理在前述實(shí)施例中已闡述,在此不再贅述。

      基于上述實(shí)施例提供的LED驅(qū)動(dòng)電路,本發(fā)明還提供一種LED驅(qū)動(dòng)裝置,包括PCB板和如上所述的LED驅(qū)動(dòng)電路,所述LED驅(qū)動(dòng)電路設(shè)置在所述PCB板上。所述LED驅(qū)動(dòng)裝置可以是LED驅(qū)動(dòng)芯片,也可以是定制的驅(qū)動(dòng)設(shè)備。由于所述LED驅(qū)動(dòng)裝置的具體原理和詳細(xì)技術(shù)特征在上述實(shí)施例中已詳細(xì)闡述,在此不再贅述。

      可以理解的是,對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說,可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變,而所有這些改變或替換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。

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