一种LED恒流驱动电路及LED照明装置的制作方法

本实用新型属于LED驱动控制领域，尤其涉及一种LED恒流驱动电路及LED照明装置。

背景技术：

目前，LED(Light Emitting Diode，发光二极管)作为一种新型光源，由于其具有能耗低、亮度强且寿命长的优点，已经被广泛应用于各个领域。LED是典型的电流型器件，其对工作电流的稳定性要求很高，若用于驱动LED的电流中存在工频波纹，则会导致LED会出现频闪现象，而人们长期工作在频闪的光源下，会产生视觉疲劳。

现有的无频闪LED驱动电路是将输入电网的交流电整流滤波成直流电来驱动LED，从而实现LED的无频闪，但因现有的无频闪LED驱动电路的输入端接有大电容，导致整个电路的功率因数非常低，这样会对公用线网造成一定程度的谐波污染。而为了满足高功率因数的要求，现有的高功率因数LED驱动电路的输入端一般不接电容，但这样会导致其输出端的电流存在很大的工频波纹，无法实现LED的无频闪。

综上可知，现有的高功率因数LED驱动电路因输出端电流存在较大的工频波纹而导致无法实现LED的无频闪。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种LED恒流驱动电路及LED照明装置，旨在解决现有的高功率因数LED驱动电路因输出端电流存在较大的工频波纹而导致无法实现LED无频闪的问题。

本实用新型是这样实现的，一种LED恒流驱动电路，与LED灯串连接，所述LED恒流驱动电路包括整流模块、储能电感及二极管，所述整流模块对交流电进行整流，并输出直流电通过所述储能电感和所述二极管对LED灯串进行供电，所述LED恒流驱动电路还包括：恒压控制模块、反馈控制模块及恒流驱动模块；

所述恒压控制模块的第一端与所述储能电感的第二端及所述二极管的阳极连接，所述反馈控制模块的采样端与所述恒流驱动模块的第一端共接于所述LED灯串的输出端，所述反馈控制模块的第一输出端和第二输出端分别与所述恒压控制模块的输入端和所述恒流驱动模块的输入端连接，所述恒压控制模块的第二端与所述恒流驱动模块的第二端共接于地；

所述恒压控制模块控制所述储能电感的储能和释能；所述反馈控制模块对所述LED灯串的输出电压进行采样，并将采样电压与预设基准电压进行比较并处理后输出第一控制电压和恒定电压，所述恒压控制模块根据所述第一控制电压调节所述储能电感的储能时间和释能时间，以使所述LED灯串的输出电压与所述预设基准电压相等；同时，所述恒流驱动模块根据所述恒定电压对流过所述LED灯串的电流进行恒流控制。

本实用新型还提供了一种LED照明装置，与交流电源连接，且包括LED灯串，所述LED照明装置还包括上述的LED恒流驱动电路。

本实用新型提供的LED恒流驱动电路是高功率因数无频闪LED驱动电路，包括恒压控制模块、反馈控制模块及恒流驱动模块模块，反馈控制模块对LED灯串的输出电压进行采样，并将采样电压与预设基准电压进行比较并处理后输出第一控制电压和恒定电压，恒压控制模块根据第一控制电压使LED灯串的输出电压与预设基准电压相等，恒流驱动模块根据恒定电压对流过LED灯串的电流进行恒流控制，从而消除了现有高功率LED驱动电路输出端的电流工频纹波对LED灯串的影响，进而消除了LED的频闪现象。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的LED恒流驱动电路的模块结构示意图；

图2是本实用新型另一实施例提供的LED恒流驱动电路的模块结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的LED恒流驱动电路的电路结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的LED恒流驱动电路中可控硅控制开关的不同切相角所对应的输入电压、输入电流及输出电流的波形示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本发实施例提供的LED恒流驱动电路是高功率因数无频闪LED驱动电路，包括恒压控制模块、反馈控制模块及恒流驱动模块模块，反馈控制模块对LED灯串的输出电压进行采样，并将采样电压与预设基准电压进行比较并处理后输出第一控制电压和恒定电压，恒压控制模块根据第一控制电压使LED灯串的输出电压与预设基准电压相等，恒流驱动模块根据恒定电压对流过LED灯串的电流进行恒流控制，从而消除了现有高功率LED驱动电路输出端电流的工频纹波对LED灯串的影响，进而消除了LED的频闪现象。

图1示出了本实用新型实施例提供的LED恒流驱动电路的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，详述如下：

一种LED恒流驱动电路1，与LED灯串2连接，LED恒流驱动电路1包括整流模块10、储能电感L1及二极管D1，整流模块10对交流电进行整流，并输出直流电通过储能电感L1和二极管D1对LED灯串2进行供电。其中，LED灯串2由多个发光二极管按照上一发光二极管的阴极连接下一发光二极管的阳极的形式依次串联构成，LED灯串2中第一个发光二极管的阳极为LED灯串2的输入端，LED灯串2中最后一个发光二极管的阴极为LED灯串2的输出端。

LED恒流驱动电路1还包括：恒压控制模块11、反馈控制模块12及恒流驱动模块13。

恒压控制模块11的第一端与储能电感L1的第二端及二极管D1的阳极连接，反馈控制模块12的采样端与恒流驱动模块13的第一端共接于LED灯串2的输出端，反馈控制模块12的第一输出端和第二输出端分别与恒压控制模块11的输入端和恒流驱动模块13的输入端连接，恒压控制模块11的第二端与恒流驱动模块13的第二端共接于地。

恒压控制模块11通过导通和关断来控制储能电感L1的储能和释能；反馈控制模块12对LED灯串2的输出电压进行采样，并将采样电压与预设基准电压进行比较并处理后输出第一控制电压和恒定电压，恒压控制模块11根据第一控制电压调节储能电感L1的储能时间和释能时间，以使LED灯串2的输出电压与预设基准电压相等；同时，恒流驱动模块13根据恒定电压对流过LED灯串2的电流进行恒流控制。

在本实用新型实施例中，整流模块10的第一输出端与储能电感L1的第一端连接，储能电感L1的第二端与二极管D1的阳极连接，二极管D1的阴极与LED灯串2的输入端连接，整流模块10的第二输出的接地。在实际应用中，整流模块10可以为桥式整流电路。

在本实用新型实施例中，当恒压控制模块11导通时，整流模块10输出的直流电对储能电感L1进行充电(即储能电感L1进行储能)，当恒压控制模块11关断时，储能电感L1通过二极管D1对LED灯串2进行放电(即储能电感L1进行释能或消磁)。当LED灯串2的输出电压较高时，反馈控制模块12输出的第一控制电压越低，恒压控制模块根据第一控制电压，使储能电感L1的储能时间减小，从而使储能电感L1向LED灯串2释放的电能减少，LED灯串2的输出电压降低，反之亦然。通过反馈控制模块12的反复采样和恒压控制模块11的反复调节，最终使LED灯串2的输出电压稳定在预设基准电压。而恒流驱动模块13根据反馈控制模块12输出的恒定电压输出恒定电流，以使LED灯串2流过恒定电流，从而消除了现有高功率LED驱动电路输出端电流的工频纹波对LED灯串2的影响，进而消除了LED的频闪现象。

作为本实用新型一实施例，LED恒流驱动电路1还包括可控硅控制开关14，可控硅控制开关14连接在交流电源AC的正输出端与整流模块10的第一输入端之间，整流模块10的第二输入端与交流电源AC的负输出端连接。

当对LED灯串2进行亮度调节时，LED灯串2的输出电压与可控硅控制开关14的切相角相对应，反馈控制模12块根据LED灯串2的输出电压输出相应的恒定电压使恒流驱动模块13对流过LED灯串2的电流进行相应的恒流控制。

在本实用新型实施例中，可通过控制可控硅控制开关14的切相角来控制其对交流电的切相。可控硅控制开关的切相角越小，其对交流电的切相越大，交流电经整流后每个线网周期输出的直流电的平均值就越小，使得LED灯串2的输出电压越小，当LED灯串2的输出电压小于预设电压值时，反馈控制模块12输出至恒流驱动模块13的恒定电压减小，从而使得恒流驱动模块13输出的电流减小，即流过LED灯串2的电流减小，LED灯串2变暗，由此可对LED灯串2实现亮度调节。

图2示出了本实用新型另一实施例提供的LED恒流驱动电路1的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，详述如下：

作为本实用新型一实施例，恒压控制模块11包括：开关单元110、控制单元111、关断信号产生单元111及导通信号产生单元113。

其中，开关单元110的高电位端与导通信号产生单元113的第一端共接作为恒压控制模块11的第一端，导通信号产生单元113的第二端与关断信号产生单元112的第二端共接作为恒压控制模块11的第二端，开关单元110的低电位端与关断信号产生单元112的第一端连接，关断信号产生单元112的输出端和导通信号产生单元113的输出端分别与控制单元111的第一输入端和第二输入端连接，控制单元111的输出端与开关单元110的控制端连接，关断信号产生单元112的输入端为恒压控制模块11的输入端。

导通信号产生单元113在检测到储能电感L1释能(消磁)结束时，输出导通信号至控制单元111，以使控制单元111控制开关单元110导通。关断信号产生单元112在检测到储能电感L1的峰值电流达到预设峰值电流时，输出关断信号至控制单元111，以使控制单元111控制开关单元110关断。

作为本实用新型一实施例，反馈控制模块12包括第二基准电压源120、误差放大器U5及稳压单元121。

其中，误差放大器U5的同相输入端与第二基准电压源120连接，误差放大器U5的反相输入端为反馈控制模块12的采样端，误差放大器U5的输出端接稳压单元121的输入端，稳压单元121的第一输出端和第二输出端分别为反馈控制模块12的第一输出端和第二输出端。

图3示出了本实用新型实施例提供的LED恒流驱动电路1的电路结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，详述如下：

作为本实用新型一实施例，开关单元112为NMOS管Q2，NMOS管Q2的漏极为开关单元112的高电位端，NMOS管Q2的源极为开关单元112的低电位端，NMOS管Q2的栅极为开关单元112的控制端。

作为本实用新型一实施例，导通信号产生单元113包括第三电阻R3、第二电容C2、第一比较器U1及第一基准电压源1130。

其中，第三电阻R3的第一端为导通信号产生单元113的第一端，第二电容C2的负极为导通信号产生单元113的第二端，第三电阻R3的第二端和第二电容C2的正极共接于第一比较器U1的同相输入端，第一比较器U1的反相输入端与第一基准电压源1130连接，第一比较器U1的输出端为导通信号产生单元113的输出端。

作为本实用新型一实施例，关断信号产生单元112包括第二比较器U2和第二电阻R2。

第二比较器U2的同相输入端为关断信号产生单元112的输入端，第二比较器U2的反相输入端与第二电阻R2的第一端共接作为关断信号产生单元112的第一端，第二电阻R2的第二端为关断信号产生单元112的第二端，第二比较器U2的输出端为关断信号产生单元112的输出端。

作为本实用新型一实施例，控制单元111包括RS触发器U7和反相器U8。

RS触发器U7的置位端S和复位端R分别为控制单元111的第一输入端和第二输入端，RS触发器U7的同相输出端Q与反相器U8的输入端连接，反相器U8的输出端为控制单元111的输出端。

作为本实用新型一实施例，稳压单元121包括：第三开关管Q3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第一运算放大器U3、第二运算放大器U4、第三基准电压源1210、第四开关管Q4、第七电阻R7及第八电阻R8。

第三开关管Q3的控制端为稳压单元121的输入端，第三开关管Q3的高电位端接电源VCC，第三开关管Q3的低电位端接第四电阻R4的第一端，第四电阻R4的第二端与第五电阻R5的第一端共接于第一运算放大器U3的同相输入端，第五电阻R5的第二端与第六电阻R6的第一端共接作为稳压单元121的第一输出端，第六电阻R6的第二端接地，第四开关管Q4的高电位端接电源VCC，第四开关管Q4的控制端接第一运算放大器U3的输出端，第一运算放大器U3的反相输入端与第七电阻R7的第一端共接于第四开关管Q4的低电位端，第七电阻R7的第二端与第八电阻R8的第一端共接于第二运算放大器U4的反相输入端，第二运算放大器U4的同向输入端接第三基准电压源1210，第二运算放大器U4的输出端与第八电阻R8的第二端共接作为稳压单元121的第二输出端。

在本实用新型实施例中，第四开关管Q4为NMOS管，NMOS管的漏极为第四开关管Q4的高电位端，NMOS管的源极为第四开关管Q4的低电位端，NMOS管的栅极为第四开关管Q4的控制端。

在本实用新型实施例中，第五开关管Q5为NMOS管，NMOS管的漏极为第五开关管Q5的高电位端，NMOS管的源极为第五开关管Q5的低电位端，NMOS管的栅极为第五开关管Q5的控制端。

作为本实用新型一实施例，反馈控制模块12还包括第一电容C1，第一电容C1的正极接误差放大器U5的输出端，第一电容C1的负极接地。

作为本实用新型一实施例，恒流驱动模块13包括：第一开关管Q1、第三运算放大器U6及第一电阻R1。

第一开关管Q1的高电位端为恒流驱动模块13的第一端，第一开关管Q1的控制端接第三运算放大器U6的输出端，第三运算放大器U6的同相输入端为恒流控制模块13的输入端，第三运算放大器U6的反相输入端与第一电阻R1的第一端共接于第一开关管Q1的低电位端，第一电阻R1的第二端为恒流驱动模块13的第二端。

在本实用新型实施例中，第一开关管Q1为NMOS管，NMOS管的漏极为第一开关管Q1的高电位端，NMOS管的源极为第一开关管Q1的低电位端，NMOS管的栅极为第一开关管Q1的控制端。

作为本实用新型一实施例，LED恒流驱动电路1还包括第三电容C3，第三电容C3的正极接二极管D1的阴极与LED灯串2的阳极，第三电容C3的负极接地。在本实用新型实施例中，当第二开关管Q2导通时，第三电容C3对LED灯串2供电，以保证LED灯串2不会熄灭。

本实用新型实施例还提供了一种LED照明装置，与交流电源AC连接，LED照明装置包括LED灯串2，LED照明装置还包括上述的LED恒流驱动电路1。

以下结合工作原理，对本实用新型实施例作进一步说明：

如图3所示，LED灯串2输出恒压控制通过第二开关管Q2的导通和关断实现，第二开关管Q2工作在临界导通状态，当第二开关管Q2导通时，整流模块10输出的直流电对储能电感L1进行充电(即储能电感L1进行储能)，当恒压控制模块11关断时，储能电感L1通过二极管D1对LED灯串2进行放电(即储能电感L1进行释能或消磁)。具体的，当导通信号产生单元113中检测到储能电感L1释能(消磁)结束时，输出导通信号至控制单元111，控制单元111根据所述导通信号控制第二开关管Q2导通，当关断信号产生单元112检测到储能电感L1的峰值电流达到预设峰值电流时，输出关断信号至控制单元111，控制单元111根据所述关断信号控制第二开关管Q2关断。更具体的，第三电阻R3和第二电容C2构成释能检测电路，当储能电感L1释能结束时，第一比较器U1通过将第三电阻R3第二端的电压与第一基准电压源的电压进行比较后，输出开启信号至控制单元111，此时，控制单元111输出高电平信号至第二开关管Q2的控制端，以控制第二开关管Q2导通；当第二开关管Q2导通后，第二电阻R2上有电流通过，当通过第二电阻的电流达到预设峰值电流，即第二电阻R2第一端的电压cs达到预设峰值电压vt_cs时，第二比较器U2输出关断信号至控制单元111，此时控制单元111输出低电平信号至第二开关管Q2的控制端，以控制第二开关管Q2关断。

反馈控制模块13对LED灯串2的输出电压进行采样，并将采样电压与预设基准电压(第二基准电压源的电压)进行比较，并输出第一控制电压vt_cs和恒定电压vt_out。LED灯串2的输出电压越高，反馈控制模块12输出的第一控制电压vt_cs就越低，关断信号产生模块112产生关断信号的速度就越快，即第二开关管Q2就越快关断，这样，储能电感L1存储的电能就越少，从而使储能电感L1向LED灯串2释放的电能减少，LED灯串2的输出电压降低。通过反馈控制模块12的反复采样和恒压控制模块11的反复调节，最终使LED灯串2的输出电压稳定在预设基准电压(即第二基准电压源的电压)。而恒流驱动模块13根据反馈控制模块12输出的恒定电压vt_out输出恒定电流(恒流驱动模块13输出的电流Iout＝vt_out/R1)，以使LED灯串2流过恒定电流，从而消除了现有高功率LED驱动电路输出端电流的工频纹波对LED灯串2的影响，进而消除了LED的频闪现象。

当通过可控硅控制开关14对LED灯串2进行亮度调节时，通过控制可控硅控制开关14的切相角来控制其对交流电的切相。如图4所示，可控硅控制开关14的切相角越小，其对交流电的切相越大，交流电经整流后每个线网周期输出的直流电的平均值就越小，使得LED灯串2的输出电压越小，当LED灯串2的输出电压小于预设电压值时，反馈控制模块12输出至恒流驱动模块13的恒定电压减小，从而使得恒流驱动模块13输出的电流减小，即流过LED灯串2的电流减小，LED灯串2变暗，由此可对LED灯串2实现亮度调节。

同时，由于整流模块10的输出端没有接大电容，因此输入电流相位跟随输入电压相位，因此可实现高功率因数。

综上所述，本实用新型实施例提供的LED恒流驱动电路1在满足高功率因数的要求下，可实现LED的无频闪以及对LED灯串2的亮度调节。

本发实施例明提供的LED恒流驱动电路是高功率因数无频闪LED驱动电路，包括恒压控制模块、反馈控制模块及恒流驱动模块模块，反馈控制模块对LED灯串的输出电压进行采样，并将采样电压与预设基准电压进行比较并处理后输出第一控制电压和恒定电压，恒压控制模块根据第一控制电压使LED灯串的输出电压与预设基准电压相等，恒流驱动模块根据恒定电压对流过LED灯串的电流进行恒流控制，从而消除了现有高功率LED驱动电路输出端的工频波纹对LED灯串的影响，进而消除了LED的频闪现象。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。