專利名稱：一種平均線性led驅(qū)動電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種LED驅(qū)動電路，尤其涉及一種高效率恒流的平均線性LED驅(qū)動電路。
背景技術(shù)：
LED光源具有節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點，然而LED光源應(yīng)用的技術(shù)難點在于控制電路不穩(wěn)定導(dǎo)致LED壽命大大降低。目前LED照明燈具出現(xiàn)的失效故障，很大程度是因為LED驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)不合理所導(dǎo)致的?，F(xiàn)有技術(shù)中所使用的線性LED驅(qū)動電路如圖I所示，交流電經(jīng)過整流橋I整流后經(jīng)電容器Cl濾波，產(chǎn)生一直流電源，直流電源接LED負(fù)載，LED負(fù)載的負(fù)端接一電流沉2，該電流沉2使LED負(fù)載的電流保持恒定。這種LED驅(qū)動電路主要缺點為， 在輸入電壓較高的情況下，電流沉2產(chǎn)生較大的壓降，使驅(qū)動電路的效率降低，并在電流沉 2上產(chǎn)生較大的熱量，容易造成系統(tǒng)失效。發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明提供一種平均線性LED驅(qū)動電路，提高驅(qū)動電路的效率。
為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明公開一種平均線性LED驅(qū)動電路，包括一與輸入交流電壓相連接的整流橋，一 LED負(fù)載，該LED負(fù)載與一濾波電容并聯(lián)后連接一功率開關(guān)， 該驅(qū)動電路還包括一補償網(wǎng)絡(luò)以及一電壓反饋網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)經(jīng)過該整流橋的輸出直流電壓高于濾波電容電壓時，功率開關(guān)的漏極電壓上升，通過反饋網(wǎng)絡(luò)減少或者關(guān)斷所述功率開關(guān)中的電流，通過補償網(wǎng)絡(luò)，使功率開關(guān)中電流的平均值等于LED負(fù)載電流。
更進(jìn)一步地，該驅(qū)動電路還包括一運算放大器，該電壓反饋網(wǎng)絡(luò)根據(jù)該功率開關(guān)的漏極電壓和該補償網(wǎng)絡(luò)的電壓得到一輸出電壓，當(dāng)該功率開關(guān)漏極的電壓較低時，輸出電壓等于該補償網(wǎng)絡(luò)的電壓，當(dāng)該功率開關(guān)漏極的電壓較高時，輸出電壓小于該補償網(wǎng)絡(luò)的電壓。
更進(jìn)一步地，該運算放大器的負(fù)輸入端連接一采樣電阻，正輸入端連接一基準(zhǔn)電壓，該運算放大器的輸出端與該補償網(wǎng)絡(luò)連接。
更進(jìn)一步地，該驅(qū)動電路還包括一驅(qū)動器，該驅(qū)動器的輸入端與該電壓反饋網(wǎng)絡(luò)連接，其輸出端與該功率開關(guān)的門級連接，該驅(qū)動器將電壓反饋網(wǎng)絡(luò)的輸出電壓轉(zhuǎn)換為功率開關(guān)門極的驅(qū)動電壓。
更進(jìn)一步地，該功率開關(guān)是場效應(yīng)管或雙極型晶體管。
更進(jìn)一步地，該補償網(wǎng)絡(luò)包括一電阻R2、電容C2和電容C3，該電阻R2與該電容C2 串聯(lián)后與該電容C3并聯(lián)。該補償網(wǎng)絡(luò)還可以僅由電容C3組成。
更進(jìn)一步地，該電壓反饋網(wǎng)絡(luò)由電阻R3，電阻R4，電阻R5，電阻R6，三極管Ql和緩沖器201組成，該電阻R3的一端與緩沖器201連接，另一端通過驅(qū)動器400或直接連接該功率開關(guān)的門極，該電阻R3直接連接該功率開關(guān)的門極,該三極管Ql的集電極與該電阻R3連接，發(fā)射極與該電阻R4的一端連接，該電阻R4的另一端接地，該電阻R5的一端與該功率開關(guān)的漏極連接，另一端與該三極管Ql的基極連接，該電阻R6的一端與該電阻R5 和該三極管Ql的基極連接，另一端接地。
更進(jìn)一步地，該功率開關(guān)由第一功率開關(guān)和第二功率開關(guān)串聯(lián)而成，該第一功率開關(guān)的門極連接該電壓反饋網(wǎng)絡(luò)的輸出端，該第一功率開關(guān)的漏極與該第二功率開關(guān)的源極連接，該第二功率開關(guān)的漏極連接該電壓反饋網(wǎng)絡(luò)的負(fù)輸入端，該第二功率開關(guān)的門極與一電源連接。
與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明所提供的平均線性LED驅(qū)動電路，能夠智能地控制驅(qū)動電路的電流，使得系統(tǒng)功耗降低，效率得到提高。尤其是在較寬的輸入電壓情況下，該驅(qū)動電路都能保持較高的轉(zhuǎn)換效率。


關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)點與精神可以通過以下的發(fā)明詳述及所附圖式得到進(jìn)一步的了解。
圖I是現(xiàn)有技術(shù)中所使用的線性LED驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明所示出的平均線性LED驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明所示出的平均線性LED驅(qū)動電路的工作典型波形示意圖；圖4是本發(fā)明所示出的平均線性LED驅(qū)動電路的補償網(wǎng)絡(luò)和電壓反饋網(wǎng)絡(luò)的電路圖； 圖5是本發(fā)明所示出的平均線性LED驅(qū)動電路的另一實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實施例。
為解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的LED驅(qū)動電路效率較低且容易產(chǎn)生系統(tǒng)失效的技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種平均線性LED驅(qū)動電路。該平均線性LED驅(qū)動電路將一濾波電容直接并聯(lián)于LED負(fù)載兩端，當(dāng)整流后的輸入電壓略高于濾波電容電壓時，功率開關(guān)中流過電流，當(dāng)整流后的輸入電壓高于濾波電容電壓較多時，減少甚至關(guān)斷功率開關(guān)中的電流，該功率開關(guān)中電流的平均值等于LED負(fù)載電流，從而實現(xiàn)高效率LED驅(qū)動的目的。
如圖2中所示，圖2是本發(fā)明所示出的平均線性LED驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明所提供的平均線性LED驅(qū)動電路中，濾波電容Cl和LED負(fù)載直接并聯(lián)，接于整流橋100 正輸出端。功率開關(guān)Ml的漏極D連接濾波電容Cl和LED負(fù)載，功率開關(guān)的源極S接采樣電阻Rl和運算放大器500的反相輸入端，采樣電阻Rl的另一端接電地。運算放大器500 的同相輸入端接基準(zhǔn)電壓600的正端，基準(zhǔn)電壓600的負(fù)端接電路地，運算放大器500的輸出端接補償網(wǎng)絡(luò)300，補償網(wǎng)絡(luò)300的電壓信號和功率開關(guān)的漏極D電壓信號接電壓反饋網(wǎng)絡(luò)200，電壓反饋網(wǎng)絡(luò)200的輸出信號通過驅(qū)動器400接功率開關(guān)Ml的門極G。驅(qū)動器400 將電壓反饋網(wǎng)絡(luò)的輸出電壓轉(zhuǎn)換為功率開關(guān)門極的驅(qū)動電壓。在另一較佳實施方式中，該驅(qū)動器400也可以省略，電壓反饋網(wǎng)絡(luò)200的輸出信號直接連接功率開關(guān)的門極G。該功率開關(guān)Ml可以是場效應(yīng)管，也可以是雙極型晶體管。當(dāng)該功率開關(guān)為雙極型晶體管時，驅(qū)動信號為電流信號。
因為輸入電壓為交流市電，所以輸入正弦電壓的瞬時值有時高于濾波電容Cl電壓，有時低于濾波電容Cl電壓。當(dāng)整流后的輸入電壓上升至高于濾波電容Cl電壓時，功率開關(guān)Cl漏極D上開始產(chǎn)生一正電壓，此時功率開關(guān)Ml有電流流過，在采樣電阻Rl上產(chǎn)生一電壓信號，此電壓信號反映了流過LED負(fù)載和濾波電容Cl的電流。運算放大器500將采樣電阻Rl上的電壓信號和基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，并輸出一電流或電壓誤差信號。補償網(wǎng)絡(luò)將運算放大器500的輸出誤差信號進(jìn)行處理，得到一誤差電壓供給電壓反饋網(wǎng)絡(luò)200。電壓反饋網(wǎng)絡(luò)200接收誤差電壓和功率開關(guān)Ml的漏極D信號，進(jìn)行處理后驅(qū)動功率開關(guān)Ml的門極G。
當(dāng)功率開關(guān)Ml漏極D上的電壓較高時，如果功率開關(guān)Ml中繼續(xù)流過較大的電流， 則會產(chǎn)生較大的功率損耗，降低系統(tǒng)的效率。本發(fā)明中電壓反饋網(wǎng)絡(luò)200通過檢測功率開關(guān)Ml漏極D上的電壓，當(dāng)漏極電壓較高時，降低功率開關(guān)Ml的門極驅(qū)動電壓，從而減少或關(guān)斷了功率開關(guān)Ml中的電流，實現(xiàn)智能驅(qū)動的目的。
雖然采樣電阻Rl上的電流和電壓是不連續(xù)的，但是運算放大器和補償網(wǎng)絡(luò)可以將其積分，最后通過功率開關(guān)Ml上的平均電流是受控的，其大小等于基準(zhǔn)電壓值除以采樣電阻Rl值。
圖3是本發(fā)明所示出的平均線性LED驅(qū)動電路的工作典型波形示意圖。圖3中出示了當(dāng)輸入電壓呈正弦波形時，功率開關(guān)Ml電流、功率開關(guān)Ml漏極電壓以及功率開關(guān)Ml 門極電壓的波形隨時間變化的示意圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明所示出的補償網(wǎng)絡(luò)和電壓反饋網(wǎng)絡(luò)的一個實施例。如圖4中所示，該補償網(wǎng)絡(luò)300由電阻R2，電容C2和電容C3構(gòu)成。電阻R2與電容C2串聯(lián)后與電容 C3并聯(lián)。在另一種較佳實施方式中，補償網(wǎng)絡(luò)300也可以僅由電容C3構(gòu)成。
電壓反饋網(wǎng)絡(luò)根據(jù)功率開關(guān)Ml漏極的電壓和補償網(wǎng)絡(luò)300的電壓得到一輸出電壓，當(dāng)功率開關(guān)漏極的電壓較低時，輸出電壓等于補償網(wǎng)絡(luò)300的電壓，當(dāng)功率開關(guān)漏極的電壓較高時，輸出電壓小于補償網(wǎng)絡(luò)的電壓。
電壓反饋網(wǎng)絡(luò)200由電阻R3，電阻R4，電阻R5，電阻R6，三極管Ql和緩沖器 201構(gòu)成。電阻R3的一端與緩沖器201連接，另一端通過驅(qū)動器400接功率開關(guān)Ml的門極 G0在另一較佳實施方式中，該驅(qū)動器400也可以省略，電阻R3直接連接功率開關(guān)的門極G。 三極管Ql的集電極與電阻R3連接，發(fā)射極與電阻R4的一端連接。電阻R4的另一端接地。 電阻R5的一端與功率開關(guān)Ml的漏極D連接，另一端與三極管Ql的基極連接。電阻R6的一端與電阻R5和三極管Ql的基極連接，另一端接地。
當(dāng)功率開關(guān)Ml的漏極電壓較高時，Ql的基極與發(fā)射極之間開始流過電流，從而集電極與發(fā)射極之間也開始流過電流，此電流在R3上產(chǎn)生壓降，使電壓反饋網(wǎng)絡(luò)的輸出電壓降低，從而實現(xiàn)功率開關(guān)Ml的門極電壓降低和功率開關(guān)Ml電流降低的目的。
需要指出的是，在另一種較佳實施方式中，功率開關(guān)Ml有時可以由兩個功率開關(guān)串聯(lián)而實現(xiàn)。如圖5所示，圖5是使用兩個功率開關(guān)的平均線性LED驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)示意圖。其中M2為高壓功率開關(guān)，Ml為低壓功率開關(guān)。M2的門極接一系統(tǒng)驅(qū)動電平，Ml 的門極信號接電壓反饋網(wǎng)絡(luò)的輸出驅(qū)動信號。其工作模式和控制邏輯與圖4類似，在此不再贅述。
由于采用了本發(fā)明的線性LED驅(qū)動電路，智能地控制驅(qū)動電路的電流，使得系統(tǒng)功耗降低，效率得到提高。尤其是在較寬的輸入電壓情況下，該驅(qū)動電路都能保持較高的轉(zhuǎn)換效率。
本說明書中所述的只是本發(fā)明的較佳具體實施例，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對本發(fā)明的限制。凡本領(lǐng)域技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種平均線性LED驅(qū)動電路，包括一與輸入交流電壓相連接的整流橋，一 LED負(fù)載， 其特征在于，所述LED負(fù)載與一濾波電容并聯(lián)后連接一功率開關(guān)，所述驅(qū)動電路還包括一補償網(wǎng)絡(luò)以及一電壓反饋網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)經(jīng)過所述整流橋的輸出直流電壓高于所述濾波電容電壓時，所述功率開關(guān)的漏極電壓上升，通過所述反饋網(wǎng)絡(luò)減少或者關(guān)斷所述功率開關(guān)中的電流，通過所述補償網(wǎng)絡(luò)，使所述功率開關(guān)中電流的平均值等于所述LED負(fù)載電流。
2.如權(quán)利要求I所述的平均線性LED驅(qū)動電路，其特征在于，所述驅(qū)動電路還包括一運算放大器，所述電壓反饋網(wǎng)絡(luò)根據(jù)所述功率開關(guān)的漏極電壓和所述補償網(wǎng)絡(luò)的電壓得到一輸出電壓，當(dāng)所述功率開關(guān)漏極的電壓較低時，輸出電壓等于所述補償網(wǎng)絡(luò)的電壓，當(dāng)所述功率開關(guān)漏極的電壓較高時，輸出電壓小于所述補償網(wǎng)絡(luò)的電壓。
3.如權(quán)利要求2所述的平均線性LED驅(qū)動電路，其特征在于，所述運算放大器的負(fù)輸入端連接一采樣電阻，正輸入端連接一基準(zhǔn)電壓，所述運算放大器的輸出端與所述補償網(wǎng)絡(luò)連接。
4.如權(quán)利要求I所述的平均線性LED驅(qū)動電路，其特征在于，所述驅(qū)動電路還包括一驅(qū)動器，所述驅(qū)動器的輸入端與所述電壓反饋網(wǎng)絡(luò)連接，其輸出端與所述功率開關(guān)的門級連接，所述驅(qū)動器將電壓反饋網(wǎng)絡(luò)的輸出電壓轉(zhuǎn)換為功率開關(guān)門極的驅(qū)動電壓。
5.如權(quán)利要求I所述的平均線性LED驅(qū)動電路，其特征在于，所述功率開關(guān)是場效應(yīng)管或雙極型晶體管。
6.如權(quán)利要求I所述的平均線性LED驅(qū)動電路，其特征在于，所述補償網(wǎng)絡(luò)包括一電容C3。
7.如權(quán)利要求I所述的平均線性LED驅(qū)動電路，其特征在于，所述補償網(wǎng)絡(luò)包括一電阻R2、電容C2和電容C3，所述電阻R2與所述電容C2串聯(lián)后與所述電容C3并聯(lián)。
8.如權(quán)利要求I所述的平均線性LED驅(qū)動電路，其特征在于，所述電壓反饋網(wǎng)絡(luò)由電阻R3，電阻R4，電阻R5，電阻R6，三極管Ql和緩沖器201組成，所述電阻R3的一端與緩沖器201連接，另一端通過驅(qū)動器400或直接連接所述功率開關(guān)的門極，所述電阻R3直接連接所述功率開關(guān)的門極，所述三極管Ql的集電極與所述電阻R3連接，發(fā)射極與所述電阻 R4的一端連接，所述電阻R4的另一端接地，所述電阻R5的一端與所述功率開關(guān)的漏極連接，另一端與所述三極管Ql的基極連接，所述電阻R6的一端與所述電阻R5和所述三極管 Ql的基極連接，另一端接地。
9.如權(quán)利要求I所述的平均線性LED驅(qū)動電路，其特征在于，所述功率開關(guān)由第一功率開關(guān)和第二功率開關(guān)串聯(lián)而成，所述第一功率開關(guān)的門極連接所述電壓反饋網(wǎng)絡(luò)的輸出端，所述第一功率開關(guān)的漏極與所述第二功率開關(guān)的源極連接，所述第二功率開關(guān)的漏極連接所述電壓反饋網(wǎng)絡(luò)的負(fù)輸入端，所述第二功率開關(guān)的門極與一電源連接。
全文摘要
本發(fā)明公開一種平均線性LED驅(qū)動電路，包括一與輸入交流電壓相連接的整流橋，一LED負(fù)載，該LED負(fù)載與一濾波電容并聯(lián)后連接一功率開關(guān)，該驅(qū)動電路還包括一補償網(wǎng)絡(luò)以及一電壓反饋網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)經(jīng)過該整流橋的輸出直流電壓高于濾波電容電壓時，功率開關(guān)的漏極電壓上升，通過反饋網(wǎng)絡(luò)減少或者關(guān)斷所述功率開關(guān)中的電流，通過補償網(wǎng)絡(luò)，使功率開關(guān)中電流的平均值等于LED負(fù)載電流。本發(fā)明所提供的平均線性LED驅(qū)動電路，能夠智能地控制驅(qū)動電路的電流，使得系統(tǒng)功耗降低，效率得到提高。尤其是在較寬的輸入電壓情況下，該驅(qū)動電路都能保持較高的轉(zhuǎn)換效率。
文檔編號H05B37/02GK102938953SQ201210396998
公開日2013年2月20日 申請日期2012年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月18日
發(fā)明者孫順根, 于得水, 楊彪 申請人:上海晶豐明源半導(dǎo)體有限公司