專利名稱：分段式線性恒流的led驅(qū)動電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，特別地涉及一種分段式線性恒流的LED驅(qū)動電路。
背景技術(shù)：
針對小功率發(fā)光二極管LED照明驅(qū)動電路的應(yīng)用，按驅(qū)動電路工作性質(zhì)可分為:線性恒流驅(qū)動電路與開關(guān)驅(qū)動電路，線性恒流驅(qū)動電路中驅(qū)動電路的調(diào)整管工作在連續(xù)狀態(tài)，開關(guān)驅(qū)動電路中的MOS管工作在高頻開關(guān)狀態(tài)。這些電路中，普遍用到電解電容用以平滑電壓，電解電容的壽命與其工作溫度呈指數(shù)相關(guān)關(guān)系，在75度時，電容量由于電解液的蒸發(fā)會逐漸下降，其壽命則僅為5000 10000小時。電解電容的短壽命與LED燈珠的長壽命之間有一個巨大的差距，削弱了 LED在照明應(yīng)用中的優(yōu)勢，因而無電解電容LED驅(qū)動解決方案會成為LED驅(qū)動的發(fā)展趨勢。線性恒流驅(qū)動電路的工作原理為，起恒流控制作用的調(diào)整管工作在線性區(qū)，流過調(diào)整管的電流變化是線性變化的，而不是工作在飽和和截止區(qū)的開關(guān)狀態(tài)。以LM317為例的線性恒流源結(jié)構(gòu)如圖1所示，流經(jīng)負載的電流經(jīng)電流采樣后，反饋給電流調(diào)整管，控制其導通阻抗，形成負反饋控制，當電流試圖增加時，調(diào)整管阻抗變大，而負載和調(diào)整管的兩端電壓恒定，從而使電流減小維持恒定。LM317內(nèi)部集成有1.25V的參考電壓，如圖1連接方式，通過負載的電流被控制在I = 1.25/R。開關(guān)驅(qū)動電路以圖2的反激(Flyback)結(jié)構(gòu)為例，MOS管工作在開關(guān)狀態(tài)，一般其頻率在幾百KHz。當MOS管導通時，電流流經(jīng)初級電感，電流線性上升，能量儲存在電感中，二極管反向偏置，處于關(guān)斷狀態(tài)，電容為負載提供電流。在MOS管關(guān)斷時，儲存在電感中的能量經(jīng)隔離變壓器耦合到次邊，二級管導通，電流流經(jīng)負載?？刂破鞲鶕?jù)電流反饋值動態(tài)控制MOS管的打開與關(guān)斷，實現(xiàn)恒流控制。線性恒流驅(qū)動與開關(guān)驅(qū)動相比較，線性恒流驅(qū)動電路簡單，需要的外圍器件比開關(guān)驅(qū)動電路少，并且沒有開關(guān)電源電路由于開關(guān)頻繁開啟和關(guān)斷引起的EMI問題。但要求輸入電壓大于負載電壓，在輸入電壓變化范圍較大時，需要為線性恒流調(diào)整管預留足夠的壓降。由于調(diào)整管消耗的功率等于調(diào)整管兩端的電壓與流經(jīng)電流的積，效率一般不會很高，遠低于開關(guān)電路轉(zhuǎn)換效率。并且由于消耗功率引起的熱量，在調(diào)整管上需要加裝散熱片，影響成本和加大了占用的體積。開關(guān)電源電路轉(zhuǎn)化效率較高可以做到90%左右，但其缺點在于工作在高頻開關(guān)狀態(tài)的MOS管會產(chǎn)生嚴重的電磁干擾，需要額外添加電磁濾波電路，而消除共模噪聲的電感器成本較高，這增加了電路的成本和體積，額外的EMC電路又降低了轉(zhuǎn)換電路的效率，實際使用時反激式開關(guān)電源效率約在85%左右。兩種電路都需要使用電解電容，這都成為了驅(qū)動電路壽命的隱患。綜上所述，現(xiàn)有LED驅(qū)動電路中，普通線性恒流驅(qū)動電路具有有線路簡單，沒有電磁輻射的優(yōu)點，但存在轉(zhuǎn)化效率不高、需要大面積散熱器、電解電容的缺點。而開關(guān)電源驅(qū)動轉(zhuǎn)換效率較高，同時存在產(chǎn)生電磁輻射、線路復雜、需要電解電容的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例提供了一種分段式線性恒流LED驅(qū)動電路，用于提供一種無需電解電容和電感、高效率、高功率因數(shù)、小體積的LED恒流驅(qū)動電路。依據(jù)本發(fā)明一實施例提供的一種分段式線性恒流的發(fā)光二極管LED驅(qū)動電路，用于對至少兩段LED串進行恒流控制:包括整流橋電路和切換及恒流控制電路，所述整流橋電路用于接收交流輸入電壓，并將所述交流輸入電壓整流成直流電壓；所述切換及恒流控制電路用于對每一所述LED串的電壓和電流進行檢測，相應(yīng)的切換至恒流控制模式。優(yōu)選地，所述切換及恒流控制電路進一步包括參考電壓源單元、電壓采樣單元、電流采樣單元、運算放大器和調(diào)整管，參考電壓源單元用于產(chǎn)生恒定的參考電壓；所述電壓采樣單元用于采樣所述LED串的電壓，并輸出LED串電壓信號；所述電流采樣單元用于采樣所述LED串的電流，并輸出LED串電流信號；所述運算放大器用于接收所述LED串電流信號并輸出控制信號；所述調(diào)整管用于根據(jù)所述控制信號調(diào)節(jié)所述LED串的電流，保持所述LED串的電流恒定。優(yōu)選地，所述調(diào)整管是高壓MOS管。依據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案實現(xiàn)的分段式線性恒流LED驅(qū)動電路，具有以下有益效果:(I)提出了隨輸入電壓變化而分別進行線性恒流的電路方法，不需要使用大容量電解電容以及變壓器，實現(xiàn)了高功率因數(shù)、高效率以及恒流方式的LED驅(qū)動；(2)分段電壓不是固定的，而是隨串聯(lián)LED的個數(shù)自動進行切換，提高了電路的冗余度及其LED的兼容性。


圖1是線性恒流驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)原理圖；圖2是開關(guān)驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)原理圖；圖3是本發(fā)明實施例一的分段式線性恒流LED驅(qū)動電路的原理圖；圖4是本發(fā)明實施例二的分段式線性恒流LED驅(qū)動電路的原理圖；圖5是本發(fā)明實施例二的分段式線性恒流LED驅(qū)動電路的應(yīng)用實例電路圖；圖6是本發(fā)明實施例二的分段式線性恒流LED驅(qū)動電路的應(yīng)用實例中電壓與電流波形圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細描述，但是本發(fā)明并不僅僅限于這些實施例。本發(fā)明涵蓋任何在本發(fā)明的精髓和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。為了使公眾對本發(fā)明有徹底的了解，在以下本發(fā)明優(yōu)選實施例中詳細說明了具體的細節(jié)，而對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說沒有這些細節(jié)的描述也可以完全理解本發(fā)明。
參考圖3，所示為依據(jù)本發(fā)明的一種分段式線性恒流LED驅(qū)動電路的一實施例的原理框圖，用于對至少兩段LED串進行恒流控制，其特征在于:包括整流橋電路和切換及恒流控制電路，所述整流橋電路用于接收交流輸入電壓，并將所述交流輸入電壓整流成直流電壓；所述切換及恒流控制電路用于對每一所述LED串的電壓和電流進行檢測，相應(yīng)的切換至恒流控制模式。參考圖4，所示為依據(jù)本發(fā)明的一種分段式線性恒流LED驅(qū)動電路的又一實施例的原理框圖，用于對至少兩段LED串進行恒流控制，包括整流橋電路和與每一 LED串相對應(yīng)的切換及恒流控制電路，所述整流橋電路用于接收交流輸入電壓，并將所述交流輸入電壓整流成直流電壓；所述切換及恒流控制電路用于對每一所述LED串的電壓和電流進行檢測，相應(yīng)的切換至恒流控制模式。進一步的，所述切換及恒流控制電路進一步包括參考電壓源單元、電壓采樣單元、電流采樣單元、運算放大器和調(diào)整管，參考電壓源單元用于產(chǎn)生恒定的參考電壓；所述電壓采樣單元用于采樣所述LED串的電壓，并輸出LED串電壓信號；所述電流采樣單元用于采樣所述LED串的電流，并輸出LED串電流信號；所述運算放大器用于接收所述LED串電流信號并輸出控制信號；所述調(diào)整管用于根據(jù)所述控制信號調(diào)節(jié)所述LED串的電流，保持所述LED串的電流恒定。具體應(yīng)用實例中，以對三段LED串進行線性恒流控制的LED串為例進行說明，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)該可以了解，此實例不對本發(fā)明造成限定。參考圖5，所示為本發(fā)明實施例二的分段式線性恒流LED驅(qū)動電路的應(yīng)用實例電路圖，交流線電壓AC通過Dl、D2、D3和D4組成的整流橋直接供電給LED串，LED串被分為三段與恒流控制電路相連接。以220V輸入電壓，電流在20mA時正向電壓3.2V的LED燈珠為例，第一串為30個LED串聯(lián)，第二串為30個LED串聯(lián)，第三串為30個LED串聯(lián)，這樣第一串、第二串、第三串的正向電壓分別為96V，其總串聯(lián)電壓為96X3 = 288V。流經(jīng)LED的電流經(jīng)RS1RS2RS3電流采樣，反饋到運算放大器組成的控制單元，控制單元同時采集在三串LED上的兩端電壓，電壓電流動態(tài)運算，輸出控制量到MOS管基極。MOS管采用高壓工藝，可耐電壓600V，工作在線性工作區(qū)，其導通阻抗受控制器輸出而控制。第一串、第二串、第三串LED燈珠在時域內(nèi)根據(jù)輸入電壓的變化順序切換導通，并恒流控制，如附表I所示。表I LED串和MOS管導通與關(guān)斷表
權(quán)利要求
1.一種分段式線性恒流的發(fā)光二極管LED驅(qū)動電路，用于對至少兩段LED串進行恒流控制，其特征在于:包括整流橋電路和切換及恒流控制電路， 所述整流橋電路用于接收交流輸入電壓，并將所述交流輸入電壓整流成直流電壓；所述切換及恒流控制電路用于對每一所述LED串的電壓和電流進行檢測，相應(yīng)的切換至恒流控制模式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分段式線性恒流的LED驅(qū)動電路，其特征在于:所述切換及恒流控制電路進一步包括參考電壓源單元、電壓采樣單元、電流采樣單元、運算放大器和調(diào)整管， 參考電壓源單元用于產(chǎn)生恒定的參考電壓； 所述電壓采樣單元用于采樣所述LED串的電壓，并輸出LED串電壓信號； 所述電流采樣單元用于采樣所述LED串的電流，并輸出LED串電流信號； 所述運算放大器用于接收所述LED串電流信號并輸出控制信號； 所述調(diào)整管用于根據(jù)所述控制信號調(diào)節(jié)所述LED串的電流，保持所述LED串的電流恒定。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的分段式線性恒流的LED驅(qū)動電路，其特征在于:所述調(diào)整管是聞壓MOS管。
全文摘要
本發(fā)明實施例提供了一種分段式線性恒流LED驅(qū)動電路，用于提供一種無需電解電容和電感、高效率、高功率因數(shù)、小體積的LED恒流驅(qū)動電路。本發(fā)明實施例提供的一種分段式線性恒流的LED驅(qū)動電路用于對至少兩段LED串進行恒流控制，包括整流橋電路和與每一LED串相對應(yīng)的恒流控制電路，所述整流橋電路用于接收交流輸入電壓，并將所述交流輸入電壓整流成直流電壓；所述恒流控制電路用于對所述LED串進行恒流控制。
文檔編號H05B37/02GK103188848SQ20111045896
公開日2013年7月3日 申請日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者王欽恒 申請人:王欽恒