LED线性恒功率驱动电路的制作方法

本发明涉及一种恒定输出功率电路，尤其涉及一种LED线性恒功率驱动电路。

背景技术：

LED高压线性恒流技术以其方案简单、成本低廉、无高频变压器和无EMC问题等优点得到越来越广泛的应用，并逐步运用到LED可控硅调光中。

目前市场上现有的LED线性恒流电路如图1所示，输入交流电压源经整流桥101整流后连接LED灯串104的正端，LED灯串104的负端连接主控芯片102，流经LED灯串104的电流由主控芯片102和电流调节电阻103控制，维持电流控制芯片和维持电流调节电阻控制输出电流。现有的电路存在输出功率无法恒定的问题，随着母线电压的变化而变化，当母线电压高于LED灯串压降和芯片启动电压时，才能实现恒流输出，但是当母线电压低于LED灯串压降和芯片启动电压时，灯串不能导通发光，这样的工作方式会导致在不同输入电压、不同LED灯组情况下，LED灯实际的平均电流值不一致，无法实现恒定功率输出。

技术实现要素：

发明目的：针对以上问题，本发明提出一种LED线性恒功率驱动电路。

技术方案：为实现上述设计目的，本发明所采用的技术方案是：一种LED线性恒功率驱动电路，包括交流电源、整流桥、LED灯串、主控芯片、电压调节电阻、稳压电容、补偿电容和电流调节电阻。

整流桥的输入端连接交流电源，整流桥的输出端1和LED灯串的正端相连；LED灯串的负端和主控芯片的OUT1端口、电压调节电阻的正端相连；电压调节电阻的负端和主控芯片的OUT2端口相连；稳压电容的正端和主控芯片的VDD端口相连，稳压电容的负端和整流桥的输出端2相连；补偿电容的正端和主控芯片的COMP端口相连，补偿电容的负端和整流桥的输出端2相连；电流调节电阻的正端和主控芯片的CS端口相连，电流调节电阻的负端和整流桥的输出端2相连；主控芯片的GND端口和整流桥的输出端2相连。

LED线性恒功率驱动电路的控制方法，包括以下步骤：

(1)当母线电压升高至主控芯片的启动电压，主控芯片启动，通过VDD端口向稳压电容充电；

(2)VDD端口的电位建立后，主控芯片检测CS端口电位，并计算采样的平均值，建立COMP端口的补偿电容的电位；

(3)主控芯片检测OUT2端口的电位，选择控制模式；

(4)主控芯片检测OUT1端口的电位，控制LED灯串的输出电流，实现周期内恒定的输出功率，并通过电流调节电阻进行恒功率的电流检测。

有益效果：本发明的LED线性恒功率驱动电路可以在电压波动的应用环境中，实现恒定功率输出；具有灯串利用率高、功率因数高、电路效果好等优点。

附图说明

图1是现有的LED线性恒流电路；

图2是本发明的LED线性恒功率驱动电路；

图3是主控芯片的工作流程图；

图4是主控芯片的内部结构框图；

图5是混合式控制灯串电流与输入电压的关系图；

图6是三段台阶式控制灯串电流与输入电压的关系图；

图7是四段台阶式控制灯串电流与输入电压的关系图；

图8是五段台阶式控制灯串电流与输入电压的关系图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。

如图2所示是本发明所述的LED线性恒功率驱动电路，包括交流电源、整流桥201、LED灯串202、主控芯片203、电压调节电阻204、稳压电容205、补偿电容206和电流调节电阻207。整流桥201的输入端连接交流电源，整流桥201的输出端1和LED灯串202的正端相连；LED灯串202的负端和主控芯片203的OUT1端口、电压调节电阻204的正端相连；电压调节电阻204的负端和主控芯片203的OUT2端口相连；稳压电容205的正端和主控芯片203的VDD端口相连，稳压电容205的负端和整流桥201的输出端2相连；补偿电容206的正端和主控芯片203的COMP端口相连，补偿电容206的负端和整流桥201的输出端2相连；电流调节电阻207的正端和主控芯片203的CS端口相连，电流调节电阻207的负端和整流桥201的输出端2相连；主控芯片203的GND端口和整流桥201的输出端2相连。电流调节电阻207控制系统的输出平均电流。

如图3所示是主控芯片的工作流程图，如图4所示是主控芯片的内部结构框图，结合图3和图4，对主控芯片的工作原理进行说明。

随着母线电压的逐渐升高，主控芯片OUT1端口的电位将会逐渐升高至芯片的启动电压，芯片启动，OUT1端口通过REGULATOR模块给VDD端口的稳压电容充电，产生稳定的内部工作电压和高压器件的栅极驱动电压，VDD端口的电位建立完成，CS Sense电路中的EA模块检测CS电位，Calculator模块计算CS sense电路采样的平均值，建立COMP端口的补偿电容电位；OUT2Sense模块检测OUT2端口电位，通过Model Control模块选择合适的OUT2电位翻转点和相对的各段输出电流值比例。由Calculator模块计算CS sense电路采样的平均值，所以无论OUT2 Sense模块如何调整，主控运放的输出在一个周期内是恒定的，进而实现周期内恒定的输出功率。

当温度达到过温调节的阈值，OTC模块通过降低EA的参考电压，降低整个周期内的系统输出功率；系统电流高于OCP模块的阈值时，OCP模块将会启动，控制主控运放的输出电压，进而避免系统电流失控。

下面结合图2、图5、图6、图7和图8对本发明的LED线性恒功率驱动电路的工作过程进行说明。

如图5所示是本发明的LED线性恒功率驱动电路混合式控制灯串电流与输入电压的关系图。结合图2和图5，当母线电压V_LINE高于LED灯串202的正向导通压降和主控芯片203的启动电压V1后，主控芯片203开始工作，主控芯片203通过VDD端口向稳压电容205充电，主控芯片203通过电流调节电阻207进行恒功率的电流检测，控制LED灯串202的输出电流为I1。随着母线电压V_LINE的继续升高，当主控芯片203的OUT1端口电压达到芯片检测电压V2时，主控芯片203控制LED灯串202的输出电流为I2。当母线电压V_LINE继续升高，主控芯片203的OUT1端口电压达到芯片检测电压V3后，LED灯串202的输出电流将随着电压的升高而缓慢降低至I3，并保持LED灯串202的输出电流为I3直至主控芯片203的OUT1端口电压降低到V3附近为止。当主控芯片203的OUT1端口电压降低到V3附近时，主控芯片203控制LED灯串202的输出电流缓慢升高；当主控芯片203的OUT1端口电压低于V3后，主控芯片203控制LED灯串202的输出电流为I2；当母线电压V_LINE低于V2后，主控芯片203控制LED灯串202的输出电流为I1；当母线电压V_LINE低于V1后，主控芯片203控制LED灯串202的输出电流逐渐降低至零。电压调节电阻204用于调节V1、V2和V3的数值。

如图6所示是本发明的LED线性恒功率驱动电路三段台阶式控制灯串电流与输入电压的关系图。结合图2和图6，当母线电压V_LINE高于LED灯串202的正向导通压降和主控芯片203的启动电压V1后，主控芯片203开始工作，主控芯片203通过VDD端口向稳压电容205充电，主控芯片203通过电流调节电阻207进行恒功率的电流检测，控制LED灯串202的输出电流为I1。随着母线电压V_LINE的继续升高，当主控芯片203的OUT1端口电压达到芯片检测电压V2时，主控芯片203控制LED灯串202的输出电流为I2。当母线电压V_LINE继续升高，OUT1端口电压达到芯片检测电压V3后，主控芯片203控制LED灯串202的输出电流为I3，并保持LED灯串202的输出电流为I3直至OUT1端口电压低于V3为止。当OUT1端口电压低于V3后，主控芯片203控制LED灯串202的输出电流为I2；当母线电压V_LINE低于V2后，主控芯片203控制LED灯串202的输出电流为I1；当母线电压V_LINE低于V1后，主控芯片203控制LED灯串202的输出电流逐渐降低至零。电压调节电阻204用于调节V1、V2和V3的数值。

如图7所示是本发明的LED线性恒功率驱动电路四段台阶式控制灯串电流与输入电压的关系图。结合图2和图7，当母线电压V_LINE高于LED灯串202的正向导通压降和主控芯片203的启动电压V1后，主控芯片203开始工作，主控芯片203通过VDD端口向稳压电容205充电，主控芯片203通过电流调节电阻207进行恒功率的电流检测，控制LED灯串202的输出电流为I1。随着母线电压V_LINE的继续升高，当主控芯片203的OUT1端口电压达到芯片检测电压V2时，主控芯片203控制LED灯串202的输出电流为I2。当母线电压V_LINE继续升高，OUT1端口电压达到芯片检测电压V3后，主控芯片203控制LED灯串202的输出电流为I3；随着母线电压V_LINE的继续升高，当主控芯片203的OUT1端口电压达到芯片检测电压V4时，主控芯片203控制LED灯串202的输出电流为I4,并保持LED灯串202的输出电流为I4，直至OUT1端口电压低于V4为止。当OUT1端口电压低于V4后，主控芯片203控制LED灯串202的输出电流为I3；当OUT1端口电压低于V3后，主控芯片203控制LED灯串202的输出电流为I2；当母线电压V_LINE低于V2后，主控芯片203控制LED灯串202的输出电流为I1；当母线电压V_LINE低于V1后，主控芯片203控制LED灯串202的输出电流逐渐降低至零。电压调节电阻204用于调节V1、V2、V3和V4的数值。

如图8所示是本发明的LED线性恒功率驱动电路五段台阶式控制灯串电流与输入电压的关系图。结合图2和图8，当母线电压V_LINE高于LED灯串202的正向导通压降和主控芯片203的启动电压V1后，主控芯片203开始工作，主控芯片203通过VDD端口向稳压电容205充电，主控芯片203通过电流调节电阻207进行恒功率的电流检测，控制LED灯串202的输出电流为I1。随着母线电压V_LINE的继续升高，当主控芯片203的OUT1端口电压达到芯片检测电压V2时，主控芯片203控制LED灯串202的输出电流为I2。当母线电压V_LINE继续升高，OUT1端口电压达到芯片检测电压V3后，主控芯片203控制LED灯串202的输出电流为I3；当母线电压V_LINE继续升高，OUT1端口电压达到芯片检测电压V4后，主控芯片203控制LED灯串202的输出电流为I4；随着母线电压V_LINE的继续升高，当主控芯片203的OUT1端口电压达到芯片检测电压V5时，主控芯片203控制LED灯串202的输出电流为I5,并保持LED灯串202的输出电流为I5，直至OUT1端口电压低于V5为止。当OUT1端口电压低于V5后，主控芯片203控制LED灯串202的输出电流为I4；当OUT1端口电压低于V4后，主控芯片203控制LED灯串202的输出电流为I3；当OUT1端口电压低于V3后，主控芯片203控制LED灯串202的输出电流为I2；当母线电压V_LINE低于V2后，主控芯片203控制LED灯串202的输出电流为I1；当母线电压V_LINE低于V1后，主控芯片203控制LED灯串202的输出电流逐渐降低至零。电压调节电阻204用于调节V1、V2、V3、V4和V5的数值。