一种LED驱动电路和驱动装置的制作方法

本发明涉及LED照明领域，特别涉及一种LED驱动电路和驱动装置。

背景技术：

图1所示为常规线性恒流芯片的应用电路（即常规的LED驱动电路）。上述电路存在以下缺陷：当输入电压升高时，输入功率会增加，这样当市电电压波动时，会有压闪。

图2为图1电路图中的两个电压和一个电流的波形图，其中，Vac为整流桥的输出电压、Vref为恒流模块60中电源V提供的参考电压、Iled为LED灯串20的电流；虚线表示输入的交流电偏高的情况，实线表示交流电正常的情况。从图2中可以看出当Vac电压升高时，Vref电压保持不变，流过LED灯串的电流Iled的最大值保持不变；当电压升高时，LED灯串导通的时间变长，系统的输入功率升高。如图3所示为输入功率Pin随整流桥的输出电压变化的曲线，市电电压升高，则整流桥的输出电压Vac升高。从图中可以看出当整流桥的输出电压Vac升高时，输入功率基本随着电压的升高线性增长，故而形成压闪。

因而现有技术还有待改进和提高。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种LED驱动电路和驱动装置，在交流电升高时，通过减小LED灯串的电流来维持LED功率不变，实现改善压闪的目的。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种LED驱动电路，与LED灯串连接，包括整流模块、均值模块、压控分压模块和恒流模块；

所述整流模块对输入到整流模块的交流电进行整流，将整流得到的直流电输出给LED灯串；所述均值模块检测LED灯串负极的电压，将LED灯串负极的电压均值输出给压控分压模块；所述压控分压模块根据所述LED灯串负极的电压均值产生一个参考电压，在所述交流电升高时，降低参考电压；所述恒流模块对所述LED灯串进行恒流驱动，并在参考电压降低时减小LED灯串的电流。

所述的LED驱动电路中，所述整流模块的输入端输入交流电，所述整流模块的输出端通过LED灯串连接均值模块的输入端和恒流模块，所述均值模块的输出端通过压控分压模块连接恒流模块的控制端。

所述的LED驱动电路中，所述均值模块包括第一电阻、第二电阻、第一电容和第一MOS管；所述第一电阻的一端为均值模块的输入端，连接LED灯串的负极；所述第一电阻的另一端连接第一电容的一端和第二电阻的一端，所述第一电容的另一端接地，所述第二电阻的另一端连接第一MOS管的漏极和第一MOS管的栅极，所述第一MOS管的栅极为均值模块的输出端、还连接压控分压模块的输入端；所述第一MOS管的源极接地。

所述的LED驱动电路中，所述均值模块包括采样电阻、第一电阻、第二电阻、第一电容、第一MOS管和运算放大器；所述第一电阻的一端为均值模块的输入端，连接LED灯串的负极；所述第一电阻的另一端连接第一电容的一端、第二电阻的一端和运算放大器的同相输入端，所述第一电容的另一端和第二电阻的另一端均接地，所述运算放大器的反相输入端连接采样电阻的一端和第一MOS管的源极，所述采样电阻的另一端接地；所述运算放大器的输出端为均值模块的输出端，连接压控分压模块的输入端和第一MOS管的栅极；所述第一MOS管的漏极连接外部供电端。

所述的LED驱动电路中，所述压控分压模块包括第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第一运算放大器和第二MOS管；所述第三电阻的一端连接LED灯串的负极，所述第三电阻的另一端连接第四电阻的一端和第一运算放大器的同相输入端，所述第四电阻的另一端接地，所述第一运算放大器的反相输入端连接第一运算放大器的输出端和第五电阻的一端；所述第五电阻的另一端为压控分压模块的输出端，连接恒流模块的控制端、第二MOS管的漏极和第六电阻的一端；所述第六电阻的另一端接地，所述第二MOS管的栅极为压控分压模块的输入端、连接均值模块的输出端，所述第二MOS管的源极接地。

所述的LED驱动电路中，所述恒流模块包括第七电阻、第二运算放大器和第三MOS管；所述第二运算放大器的同相输入端为恒流模块的控制端，连接第五电阻的另一端；所述第二运算放大器的输出端连接第三MOS管的栅极，所述第三MOS管的漏极连接LED灯串的负极，所述第三MOS管的源极连接第二运算放大器的反相输入端和第七电阻的一端，所述第七电阻的另一端接地。

所述的LED驱动电路中，所述压控分压模块还包括第一电压源，所述第一电压源的正极连接第四电阻的另一端，所述第一电压源的负极接地。

所述的LED驱动电路中，所述LED驱动电路设置有N个LED灯串；所述恒流模块，还用于对所有的LED灯串进行恒流驱动，在参考电压降低时减小所有LED灯串的电流。

一种LED驱动装置，包括PCB板和如上所述的LED驱动电路，所述LED驱动电路设置在所述PCB板上。

相较于现有技术，本发明提供的LED驱动电路和驱动装置中，所述LED驱动电路包括整流模块、均值模块、压控分压模块和恒流模块。所述均值模块检测LED灯串负极的电压，将LED灯串负极的电压均值输出给压控分压模块；压控分压模块根据所述LED灯串负极的电压均值产生一个参考电压，在所述交流电升高时，降低参考电压；恒流模块在参考电压降低时减小LED灯串的电流。由此，交流电压升高时，LED灯串的导通时间变长，但是由于LED灯串的电流降低，故LED灯串的功率维持恒定，从而可以有效的改善压闪。

附图说明

图1为常规的LED驱动电路的电路图。

图2为常规的LED驱动电路中，整流桥的输出电压、恒流模块中的电源提供的参考电压、LED灯串的电流在交流电升高前后的波形图。

图3为常规的LED驱动电路中，LED灯串的功率随整流桥的输出电压变化的曲线图。

图4为本发明提供的LED驱动电路的结构框图。

图5为本发明提供的LED驱动电路的第一实施例的电路图。

图6为本发明第一实施例中，整流桥的输出电压、恒流模块中的电源提供的参考电压、LED灯串的电流在交流电升高前后的波形图。

图7为本发明第一实施例中，LED灯串的功率随整流桥的输出电压变化的曲线图。

图8为本发明提供的LED驱动电路的第二实施例的电路图。

图9为本发明第二实施例中，整流桥的输出电压、恒流模块中的电源提供的参考电压、LED灯串的电流在交流电升高前后的波形图。

图10为本发明提供的LED驱动电路的第三实施例的结构框图。

图11为本发明提供的LED驱动电路的第四实施例的电路图。

具体实施方式

本发明提供一种LED驱动电路和驱动装置。为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种LED驱动电路，请参阅图4，所述LED驱动电路与LED灯串20连接，其包括整流模块10、均值模块30、压控分压模块40和恒流模块50。所述整流模块10的输入端输入交流电，所述整流模块10的输出端通过LED灯串20连接均值模块30的输入端、压控分压模块40的分压输入端和恒流模块50的输入端，所述均值模块30的输出端通过压控分压模块40连接恒流模块50的控制端。

所述整流模块10对输入到整流模块10的交流电进行整流，将整流得到的直流电输出给LED灯串20；所述均值模块30检测LED灯串20负极的电压，将LED灯串20负极的电压均值输出给压控分压模块40；所述压控分压模块40根据所述LED灯串20负极的电压均值产生一个参考电压Vref，在所述交流电升高时，降低参考电压Vref；所述恒流模块50对所述LED灯串20进行恒流驱动，并在参考电压Vref降低时减小LED灯串20的电流。

换而言之，所述整流模块10，用于对输入到整流模块10的交流电进行整流，将整流得到的直流电输出给LED灯串20。所述整流模块10包括整流桥。

所述LED灯串20，由一个或多个LED灯串接而成。

所述均值模块30，用于检测LED灯串20负极的电压，将LED灯串20负极的电压均值Vledn_avg输出给压控分压模块40。

所述压控分压模块40，用于根据所述LED灯串20负极的电压以及LED灯串20负极的电压均值Vledn_avg，输出一个跟随所述交流电变化或者跟随所述LED灯串20负极的电压均值Vledn_avg变化的参考电压Vref，换而言之，用于根据所述LED灯串20负极的电压Vledn以及LED灯串20负极的电压均值Vledn_avg，产生一个参考电压Vref，所述参考电压Vref跟随所述交流电变化或者跟随所述LED灯串20负极的电压均值Vledn_avg（是一个直流电压）变化；所述LED灯串20负极的电压Vledn随着交流输入电压的变化而变化，是类似馒头波的波形。所述压控分压模块40在所述交流电（或Vledn_avg）升高时，降低参考电压Vref；在所述交流电（或Vledn_avg）降低时，升高参考电压Vref。

所述恒流模块50，用于对所述LED灯串20进行恒流驱动，跟随参考电压Vref的升高或降低来升高或降低LED灯串20的电流Iled，使LED灯串20的功率维持不变；具体的，在参考电压Vref升高时升高LED灯串的电流Iled，在参考电压Vref降低时减小LED灯串的电流Iled。

由此，交流电升高时，LED灯串导通时间变长，LED灯串负极电压Vledn升高，参考电压Vref下降，从而LED灯串的电流下降，最终LED灯串的功率保持不变。交流电降低时，LED灯串导通时间变短，LED灯串负极电压Vledn降低，参考电压Vref上升，从而LED灯串的电流升高，最终LED灯串的功率保持不变，本发明有效的改善了压闪。

进一步的，请参阅图5，在本发明的第一实施例中，所述均值模块30包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1和第一MOS管M1；所述第一电阻R1的一端为均值模块30的输入端，连接LED灯串20的负极；所述第一电阻R1的另一端连接第一电容C1的一端和第二电阻R2的一端，所述第一电容C1的另一端接地，所述第二电阻R2的另一端连接第一MOS管M1的漏极和第一MOS管M1的栅极，所述第一MOS管M1的栅极为均值模块30的输出端、还连接压控分压模块40的输入端；所述第一MOS管M1的源极接地。

LED灯串20下方的电压经过第一电阻R1、第二电阻R2分压，第一电容C1对分压后的电压进行滤波，得到稳定的分压电压（LED灯串20负极的电压均值Vledn_avg）。第二电阻R2中的电流流过二极管连接的第一MOS管M1，产生与整流输出均值相关的电压，即，均值模块30输出的电压与整流模块10输出的电压成比例关系。二极管连接的第一MOS管M1，也就是第一MOS管M1的Drain极与Gate极短接在一起。

所述压控分压模块40包括第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第一运算放大器Q1和第二MOS管M2；所述第三电阻R3的一端为压控分压模块40的分压输入端，连接LED灯串20的负极；所述第三电阻R3的另一端连接第四电阻R4的一端和第一运算放大器Q1的同相输入端，所述第四电阻R4的另一端接地，所述第一运算放大器Q1的反相输入端连接第一运算放大器Q1的输出端和第五电阻R5的一端；所述第五电阻R5的另一端为压控分压模块40的输出端，连接恒流模块50的控制端、第二MOS管M2的漏极和第六电阻R6的一端；所述第六电阻R6的另一端接地，所述第二MOS管M2的栅极为压控分压模块40的输入端、连接均值模块30的输出端，所述第二MOS管M2的源极接地。

第三电阻R3和第四电阻R4构成分压电路，第一运算放大器Q1接成电压跟随器的形式，电压跟随器的输出经过第五电阻R5、第六电阻R6分压后输出到恒流模块50，第五电阻R5、第六电阻R6分压后的输出电压就是参考电压Vref。第二MOS管M2镜像第一MOS管M1中的电流，根据市电输出电压的均值来调节参考电压Vref。

所述第一MOS管M1与第二MOS管M2之间的镜像比例为1:K，则从上述电路结构可以得出，第一MOS管M1中的电流I1为，第二MOS管M2中的电流I2为，则参考电压Vref的计算公式如下：

公式（1）；

所述恒流模块50包括第七电阻R7、第二运算放大器Q2和第三MOS管M3；所述第二运算放大器Q2的同相输入端为恒流模块50的控制端，连接第五电阻R5的另一端；所述第二运算放大器Q2的输出端连接第三MOS管M3的栅极，所述第三MOS管M3的漏极连接LED灯串20的负极，所述第三MOS管M3的源极连接第二运算放大器Q2的反相输入端和第七电阻R7的一端，所述第七电阻R7的另一端接地。

所述第一MOS管、第二MOS管和第三MOS管均为NMOS管。

由此可知，所述LED灯串20的电流为Vref/r7，则LED灯串20的瞬时功率为（Vac-Vledn）*（Vref/r7），要使LED灯串20的平均功率维持不变，优选的，将LED灯串20的平均功率维持在额定功率W附近即可。换而言之，所述第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6和第七电阻R7的阻值满足如下公式：

公式（2）；

其中，r1为第一电阻的阻值，r2为第二电阻的阻值，r3为第三电阻的阻值，r4为第四电阻的阻值，r5为第五电阻的阻值，r6为第六电阻的阻值，r7为第七电阻的阻值，W为LED灯串的额定功率，Vac为整流模块输出的电压，Vledn为LED灯串负极的电压，Vledn_avg为LED灯串负极的电压均值，T为交流电周期。由此可知，只需调整电路中的几个电阻的阻值，按本发明提供的电路图进行连接，不论输入的交流电电压如何高低变化，本发明均能自动调节，维持功率稳定，极大的改善了压闪，提高了LED灯串的显示质量。

采用本发明提供的第一实施例的LED驱动电路，整流模块10输出的电压Vac、参考电压Vref和LED灯串20的电流Iled的波形图如图6所示，其中，实线波形表示交流电未升高时的情况，虚线波形表示交流电升高时的情况。从图6中可以看出当Vac电压升高时，Vref电压会整体下降，流过LED灯串20中的电流Iled也会下降。当Vac电压升高时，虽然LED导通的时间变长，但由于Iled减小，可以实现系统的输入功率保持不变；同理，当Vac电压降低时，虽然LED导通的时间变短，但由于Iled升高，可以实现系统的输入功率保持不变。如图7所示为输入功率（LED灯串的功率Pin）随输入市电电压变化的曲线，市电电压变化也就相当于整流模块输出电压Vac的变化，当输入电压低于AC 200V时，灯串不能充分点亮；当市电电压升高至AC 200V以后，灯串可以充分点亮，随着电压的升高，输入功率基本保持不变，从而可以实现改善压闪的目的。

请参阅图8，本发明提供的第二实施例中，所述压控分压模块40在第一实施例的基础上，还包括第一电压源V1，所述第一电压源V1的正极连接第四电阻R4的另一端，所述第一电压源V1的负极接地。将第四电阻R4的下方接到第一电压源V1（第一电压源V1的电压远远小于LED灯串20下方的电压）上，这样最终补偿后的参考电压Vref的表达式为：

；

同样的，请参阅图9，当Vac电压升高时，Vref电压会整体下降，流过LED中的电流Iled也会下降。当电压升高时，虽然LED导通的时间变长，但由于Iled减小，可以实现系统的输入功率保持不变。

请参阅图10，本发明提供的第三实施例中，所述LED驱动电路设置有N个LED灯串20；对应的，所述恒流模块50包括N个输入端，每个输入端均对应连接一个LED灯串20，即N个LED灯串20的负极连接所述恒流模块50。所述恒流模块50，还用于对所有的LED灯串20进行恒流驱动，在参考电压降低时减小所有LED灯串20的电流。所述N为大于等于2的正整数，本实施例中，所述N为3，如此设置可以提高LED灯珠的利用率。

请参阅图11，本发明提供的第四实施例中，所述均值模块30包括采样电阻R、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第一MOS管M1和运算放大器Q；所述第一电阻R1的一端为均值模块20的输入端，连接LED灯串20的负极；所述第一电阻R1的另一端连接第一电容C1的一端、第二电阻R2的一端和运算放大器Q的同相输入端，所述第一电容C1的另一端和第二电阻R2的另一端均接地，所述运算放大器Q的反相输入端连接采样电阻R的一端和第一MOS管M1的源极，所述采样电阻R的另一端接地；所述运算放大器Q的输出端为均值模块20的输出端，连接压控分压模块40的输入端和第一MOS管M1的栅极；所述第一MOS管M1的漏极连接外部供电端VDD。由此可知，本发明提供的LED驱动电路中，所述均值模块30可以采用两种方案，方案一如第一实施例所述，方案二如第四实施例所述。

在本实施例中，所述第一MOS管M1中的电流I1为，其中，r为采样电阻R的阻值。第二MOS管M2中的电流I2为，则参考电压Vref的计算公式如下：

，其他部分的原理在前述实施例中已阐述，在此不再赘述。

基于上述实施例提供的LED驱动电路，本发明还提供一种LED驱动装置，包括PCB板和如上所述的LED驱动电路，所述LED驱动电路设置在所述PCB板上。所述LED驱动装置可以是LED驱动芯片，也可以是定制的驱动设备。由于所述LED驱动装置的具体原理和详细技术特征在上述实施例中已详细阐述，在此不再赘述。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。