一种多阶线性恒功率LED驱动装置的制作方法

文档序号:11198776阅读:430来源:国知局
一种多阶线性恒功率LED驱动装置的制造方法

本实用新型涉及LED电光源技术领域,尤其涉及一种多阶线性恒功率LED驱动装置。



背景技术:

LED 被称为第四代照明光源或绿色光源,具有节能、环保、寿命长、体积小等特点,广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域。随着LED照明技术进步与成本不断降低,LED灯正大批量代替传统的白炽灯和节能灯。

现有的LED恒流驱动电路都是基于开关线路原理开发的。该电路元器件数量比较多,特别是开关电路会产生比较大的电磁干扰,需要采用元器件来实现衰减,以保证电源符合EMC(electromagnetic compatibility 电磁兼容)要求,这样则导致电源成本无法下降,体积也无法做小,不能满足生产和市场的需求,也不利于LED灯的小型化设计,因此,基于开关线路原理开发的LED恒流驱动电源具有元件多、成本高、体积大等诸多弊端,不能很好地为市场所普及。



技术实现要素:

本实用新型所要解决的技术问题在于,提供一种结构简单、体积小巧、灵活性强的多阶线性恒功率LED驱动装置,可实现对LED灯组的多阶线性恒功率驱动。

为了解决上述技术问题,本实用新型提供了一种多阶线性恒功率LED驱动装置,包括相互连接的逻辑供电模块、逻辑控制模块、LED灯组及LED恒流模块;所述逻辑供电模块用于为所述逻辑控制模块提供稳定的低压电源;所述逻辑控制模块用于检测通过所述LED灯组的电压,并将电压反馈至所述LED恒流模块;所述LED恒流模块用于恒流驱动所述LED灯组。

作为上述方案的改进,所述逻辑供电模块包括整流器、第一电阻、第一稳压二极管及第一N-MOS管;所述第一N-MOS管的栅极与第一电阻的一端及第一稳压二极管的负极相连,所述第一N-MOS管的漏极与第一电阻的另一端及整流器的正极相连,所述N-MOS管的源极与稳压二极管的正极相连。

作为上述方案的改进,所述逻辑控制模块包括第二N-MOS管、第三N-MOS管、第三电阻、第五电阻、第七电阻、第十一电阻、第二电阻、第四电阻、第一运算放大器及第二运算放大器;所述第二N-MOS管的源极与第七电阻的一端相连,所述第二N-MOS管的漏极与第三电阻的一端及第三N-MOS管的漏极相连,所述第七电阻的另一端与第十一电阻的一端相连,所述第三电阻的另一端与第五电阻相连;所述第二电阻与第四电阻相互串接,所述第二电阻的一端与整流器的正极相连,另一端与第四电阻相连;所述第一运算放大器的同相输入端连接于第二电阻的另一端,反相输入端连接第二N-MOS管的源极,输出端连接第二N-MOS管的栅极;所述第二运算放大器的同相输入端连接第三电阻的另一端,反相输入端连接第七电阻的另一端,输出端连接第十一电阻的另一端。

作为上述方案的改进,所述逻辑控制模块包括还第三运算放大器,所述第三运算放大器的同相输入端连接第十一电阻的另一端,反相输入端连接第三N-MOS管的源极,输出端连接第三N-MOS管的栅极。

作为上述方案的改进,所述LED恒流模块包括调节电阻组、恒流电阻组、N-MOS管组及运算放大器组;所述调节电阻组的一端与恒流电阻组连接,另一端与N-MOS管组及运算放大器组分别相连;所述N-MOS管组与LED灯组及运算放大器组分别相连;所述运算放大器组与恒流电阻组相连。

作为上述方案的改进,所述调节电阻组包括至少一个电阻。

作为上述方案的改进,所述恒流电阻组包括多个相互串联的电阻。

作为上述方案的改进,所述运算放大器组包括至少一个运算放大器,所述运算放大器的同相输入端连接于调节电阻组,反相输入端连接调节电阻组的另一端。

作为上述方案的改进,所述N-MOS管组包括至少一个N-MOS管,所述N-MOS管的栅极与所述运算放大器的输出端相连,所述N-MOS管的漏极与LED灯相连,所述N-MOS管的源极与调节电阻组的另一端相连。

实施本实用新型的有益效果在于:

本实用新型多阶线性恒功率LED驱动装置由逻辑供电模块、逻辑控制模块、LED灯组及LED恒流模块组成。其中,通过逻辑供电模块可将输入的交流高压电转换为低压电源,从而为逻辑控制模块提供稳定的低压电源;通过逻辑控制模块可实时检测经过LED灯组的高压电,并将电压检测判别结果反馈至LED恒流模块; LED恒流模块根据预设的电阻值实现LED灯组的恒流驱动;因此,恒流驱动过程中,各模块相互结合,环环相扣,可有效实现对LED灯组的多阶线性恒功率驱动。

附图说明

图1是本实用新型多阶线性恒功率LED驱动装置的电路原理图;

图2是图1中逻辑供电模块的第一实施例电路图;

图3是图1中逻辑控制模块的第一实施例电路图;

图4是图1中逻辑控制模块的第二实施例电路图;

图5是本实用新型中Vb及VT的电压波形图;

图6是本实用新型中Vd及Vc的另一电压波形图;

图7是图1中LED恒流模块的电路图;

图8是本实用新型中LED灯组的电路图;

图9是本实用新型中VAC的电压波形图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。仅此声明,本发明在文中出现或即将出现的上、下、左、右、前、后、内、外等方位用词,仅以本发明的附图为基准,其并不是对本发明的具体限定。

参见图1,图1显示了本实用新型多阶线性恒功率LED驱动装置的原理图,其包括相互连接的逻辑供电模块、逻辑控制模块、LED灯组及LED恒流模块;所述逻辑供电模块用于为所述逻辑控制模块提供稳定的低压电源;所述逻辑控制模块用于检测通过所述LED灯组的电压,并将电压反馈至所述LED恒流模块;所述LED恒流模块用于恒流驱动所述LED灯组。

需要说明的是,逻辑供电模块的供电输入为交流高压电,工作时,交流高压电经过逻辑供电模块后,给予逻辑控制模块稳定的低压电源;通过LED灯组后的高压电,被逻辑控制模块检测判别后,反馈给LED恒流模块;LED恒流模块根据设定好的电阻值,实现恒流驱动的效果。

如图2所示,图2显示了本实用新型中逻辑供电模块的第一实施例,所述逻辑供电模块包括整流器B1、第一电阻R1、第一稳压二极管D1及第一N-MOS管Q1;所述第一N-MOS管Q1的栅极与第一电阻R1的一端及第一稳压二极管D1的负极相连,所述第一N-MOS管Q1的漏极与第一电阻的另一端及整流器B1的正极相连,所述N-MOS管Q1的源极与稳压二极管D1的正极相连。

需要说明的是,逻辑供电模块的供电输入为交流高压电,交流高压电经整流器B 1整流后得到电压VAC,电压VAC经第一电阻R1限流后,第一稳压二极管D1的反向端获得一个较为稳定的电压信号,该电压信号控制第一N-MOS管Q1限压,使第一N-MOS管Q1得到稳定的低压电VCC(其中,电压电VCC的值为Vd-Vgs,Vd为第一稳压二极管D1上的电压,Vgs为第一N-MOS管Q1的栅极和源极间电压)。

如图3所示,图3显示了本实用新型中逻辑控制模块的第一实施例,所述逻辑控制模块包括第二N-MOS管Q2、第三N-MOS管Q3、第三电阻R3、第五电阻R5、第七电阻R7、第十一电阻R11、第二电阻R2、第四电阻R4、第一运算放大器U1及第二运算放大器U2;所述第二N-MOS管Q2的源极与第七电阻R7的一端相连,所述第二N-MOS管Q2的漏极与第三电阻R3的一端及第三N-MOS管Q3的漏极相连,所述第七电阻R7的另一端与第十一电阻R11的一端相连,所述第三电阻R3的另一端与第五电阻R5相连;所述第二电阻R2与第四电阻R4相互串接,所述第二电阻R2的一端与整流器B1的正极相连,另一端与第四电阻R4相连;所述第一运算放大器U1的同相输入端连接于第二电阻R2的另一端,反相输入端连接第二N-MOS管Q2的源极,输出端连接第二N-MOS管Q2的栅极;所述第二运算放大器U2的同相输入端连接第三电阻R3的另一端,反相输入端连接第七电阻R7的另一端,输出端连接第十一电阻R11的另一端。

参见图5,第一运算放大器U1的同相输入端(IN+)连接VT信号,反相输入端(IN-)连接Vb信号。具体地,VT信号为交流电经整流器B 1整流后VAC分压获得,电压较低,波形与VAC一致;当VT电压低于Vd时,第二N-MOS管Q2关闭,Vb与Vc的电压等于Vd;当VT电压高于Vd时,第二N-MOS管Q2开启,在第一运算放大器U1的作用下Vb电压等于VT;Vc电压等于R11×(VT - Vd)/(R7+R11)。

参见图6,第二运算放大器U2的同相输入端(IN+)连接Va信号,反相输入端(IN-)连接Vc信号。在第二运算放大器U2的作用下Vc电压等于Va,由于VCC电压基本恒定,Va电压不变,Vc电压也不变,VT–Vd的值同样不变。因此,当VT电压高于Vd时,VT越大,Vd越小。

如图4所示,图4显示了本实用新型中逻辑控制模块的第二实施例,与图3所示的第一实施例不同的是,本实施例中,所述逻辑控制模块包括还第三运算放大器U3,所述第三运算放大器U3的同相输入端连接第十一电阻R11的另一端,反相输入端连接第三N-MOS管Q3的源极,输出端连接第三N-MOS管Q3的栅极。

需要说明的是,本实用新型中第三运算放大器U3作为一个电压跟随电路,可使VDD电压和Vd电压相等,主要是满足后续LED恒流模块,提供足够的VDD电流作用。

如图7及图8所示,图7及图8显示了本实用新型中LED恒流模块的具体电路,所述LED恒流模块包括调节电阻组、恒流电阻组、N-MOS管组及运算放大器组;所述调节电阻组的一端与恒流电阻组连接,另一端与N-MOS管组及运算放大器组分别相连;所述N-MOS管组与LED灯组及运算放大器组分别相连;所述运算放大器组与恒流电阻组相连。

具体地:

所述调节电阻组包括至少一个电阻(Rn1,Rn2,Rn3)。

所述恒流电阻组包括多个相互串联的电阻(R5,R8,R12,R14,R17)。

所述运算放大器组包括至少一个运算放大器(U4,U5,U6,U7,U8),所述运算放大器的同相输入端连接于调节电阻组,反相输入端连接调节电阻组的另一端。

所述N-MOS管组包括至少一个N-MOS管(Q4,Q6,Q7,Q8,Q9,Q10),所述N-MOS管的栅极与所述运算放大器的输出端相连,所述N-MOS管的漏极与LED灯相连,所述N-MOS管的源极与调节电阻组的另一端相连。

需要说明的是,LED灯组可根据实际需求划分为一个或多个子灯组,其中每个子灯组内可包含多个LED等。相应地,子灯组、运算放大器及N-MOS管相互对应,当子灯组的数量越多,则应对应的运算放大器及N-MOS管的数量也越多,从而实现运算放大器及N-MOS管对LED灯组的分组控制;另外,通过运算放大器与N-MOS管的结合可有效实现电流的控制,实现限流功能。

下面结合具体的实施例进行描述:

如图7所示,所述LED恒流模块包括调节电阻组(电阻Rn1,Rn2,Rn3)、恒流电阻组(相互串联的电阻R5,R8,R12,R14,R17)、N-MOS管组(Q4,Q6,Q7,Q8,Q9,Q10)及运算放大器组(U4,U5,U6,U7,U8)。其中,所述调节电阻组的一端与恒流电阻组连接,另一端与N-MOS管组及运算放大器组分别相连;所述N-MOS管组与LED灯组及运算放大器组分别相连;所述运算放大器组与恒流电阻组相连。具体地,运算放大器U4的同相输入端连接V1信号,反向输入端连接CS信号,输出端连接N-MOS管Q6的栅极;运算放大器U5的同相输入端连接V2信号,反向输入端连接CS信号,输出端连接N-MOS管Q7的栅极;运算放大器U6的同相输入端连接V3信号,反向输入端连接CS信号,输出端连接N-MOS管Q8的栅极;运算放大器U7的同相输入端连接V4信号,反向输入端连接CS信号,输出端连接N-MOS管Q9的栅极;运算放大器U8的同相输入端连接V5信号,反向输入端连接CS信号,输出端连接N-MOS管Q4及连接N-MOS管Q10的栅极。

所述N-MOS管Q4的栅极与运算放大器U8的输出端相连,漏极与LED灯相连,源极通过电阻Ra连接CS信号;所述N-MOS管Q6的栅极与运算放大器U4的输出端相连,漏极与LED灯相连,源极连接CS信号;所述N-MOS管Q7的栅极与运算放大器U5的输出端相连,漏极与LED灯相连,源极连接CS信号;所述N-MOS管Q8的栅极与运算放大器U6的输出端相连,漏极与LED灯相连,源极连接CS信号;所述N-MOS管Q9的栅极与运算放大器U7的输出端相连,漏极与LED灯相连,源极连接CS信号;所述N-MOS管Q10的栅极与运算放大器U8的输出端相连,漏极与LED灯相连,源极通过电阻Rb连接CS信号。

需要说明的是,VDD经分压可得V1,V2,V3,V4,V5……数量无上限。在运算放大器U4的作用下,V1的电压与CS的电压相同,V1的电压为已知恒定,由公式I=U/R,CS的电压U=V1,CS的电阻R为已知恒定,因此经过CS的电流同样为恒定。VAC的电流经过LED芯片后必定全部需要通过CS,由于LED芯片和CS串联,LED上的电流等于CS处上的电流,LED恒流模块因此实现限流功能。

另外,由于VAC为交流电经整理器B1整流后的电压,其波形如图9所示。其最高点电压,足以满足所有LED灯的导通电压。为了实现能量的有效利用,当LED3及LED4点亮时,N-MOS管Q6关闭,电流从N-MOS管Q7通过,而LED5及LED6点亮时,N-MOS管Q7关闭,电流从Q8通过,如此便实现了能量的有效利用。电压V1-V5由VDD经分压获得,由于电压V1<V2<V3<V4<V5,当N-MOS管Q6导通时,CS点电压等于V1,当N-MOS管Q7导通时,CS点电压等于V2,由于V2>V1,因此CS>V1,而V1电压不变,因此运算放大器U4输出电压为0,N-MOS管Q6截止。以此类推,当N-MOS管Q8导通时,CS点电压等于V3,由于V3>V2,因此CS>V2,而V2电压不变,因此运算放大器U5输出电压为0,N-MOS管Q7截止。

由上可知,本实用新型多阶线性恒功率LED驱动装置由逻辑供电模块、逻辑控制模块、LED灯组及LED恒流模块组成。其中,通过逻辑供电模块可将输入的交流高压电转换为低压电源,从而为逻辑控制模块提供稳定的低压电源;通过逻辑控制模块可实时检测经过LED灯组的高压电,并将电压检测判别结果反馈至LED恒流模块; LED恒流模块根据预设的电阻值实现LED灯组的恒流驱动;因此,恒流驱动过程中,各模块相互结合,环环相扣,可有效实现对LED灯组的多阶线性恒功率驱动。

以上所述是本实用新型的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

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