一种可应用于线性LED驱动器的线电压补偿电路的制作方法

本实用新型属于线性LED照明技术领域，具体涉及一种可应用于线性LED驱动器的线电压补偿电路。

背景技术：

LED照明灯具较传统的钨丝灯和白炽灯有着非常大的优势。低廉的价格，较高的光效，以及很长的使用寿命让LED照明变的越来越普及。现在市场上已经很少有钨丝灯和白炽灯的身影了，同时应节能减排的时代发展要求，未来市场必定是LED照明的天下。

由于LED灯是一种恒流驱动，所以当市电电压波动时整个照明系统的功率就会发生很大的变化，所以线性LED驱动器中需要加入线电压补偿技术来让功率维持恒定。现有的一种带填谷的线性LED恒流驱动电路如图1所示，其内部是通过一个固定不变的参考电压加上相关反馈电路来产生恒定电流。但由于市电电压是不稳定的，所以整个照明系统的输入功率就会同步发生变化，一方面会造成灯具的压闪，另一方面会出现安全隐患。加入线电压补偿功能的目的是为了减小市电电压不稳定而造成功率波动的影响。因而现有的线性LED驱动技术还有待提高。

技术实现要素：

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本实用新型提供一种可应用于线性LED驱动器的线电压补偿电路。

本实用新型采用如下技术方案：

一种可应用于线性LED驱动器的线电压补偿电路，包括LED灯串，还包括高压采样模块、有效值处理模块、相对功率产生模块及参考电压校准模块。所述高压采样模块对经过LED灯串降压后的输入电压信号进行采样得到采样电压信号VS，该采样电压信号VS输入有效值处理模块得到有效值电压VRMS，将有效值电压VRMS与参考电压进行比较得到直流电压VOUT的相对功率产生模块，将直流电压VOUT输入参考电压校准模块得到修正电压VREFX。

还包括放大器及NMOS管，放大器的输出端与NMOS管的栅极连接，NMOS管的漏极作为补偿电路的电压采样端，所述NMOS管的源极分别与放大器的反相端及相对功率产生模块的输入端连接，所述NMOS管的源极通过外置电阻接地，所述电压采样端与LED灯串连接。

所述高压采样模块由串联在LED灯串和地之间的两个电阻构成。

所述有效值转换模块由三个运算放大器、四个NPN管、三个电阻、电容器及固定参考源构成，具体连接为：第一运算放大器的同相端、第二运算放大器的同相端、第三运算放大器的同相端、第一NPN管的基极、第四NPN管的基极均连接固定参考源VREF1；第一电阻的一端连接采样电压信号；第一电阻的另一端连接于第一运算放大器的反相端和第一NPN管的集电极；第一NPN管的发射极连接第二NPN管的集电极和基极；第二NPN管的发射极连接第一运算放大器的输出；第三NPN管的基极连接第二运算放大器的输出；第三NPN管的发射极连接第二运算放大器的输出；第三NPN管的集电极连接第三运算放大器的反相端；第四NPN管的发射极连接第二运算放大器的输出；第四NPN管的集电极连接第二运算放大器的反相端；所述的电容和第三电阻并联后连接第三运算放大器的反相端和第三运算放大器的输出；第二电阻一端连接第三运算放大器的输出，另一端连接第二运算放大器的反相端；第三运算放大器的输出端输出所述的有效值电压。

所述的相对功率产生模块由三个运算放大器、四个NPN管、七个电阻、一个固定参考源构成，其具体连接为：第五NPN管和第六NPN管的发射极均接地；第六NPN管的基极连接第五NPN管的基极和集电极；第八电阻一端连接第五NPN管的集电极，另一端连接所述的外置电阻的电压VCS，第七NPN管和第八NPN管的发射极连接第六NPN管的集电极，第七NPN管的基极连接所述的有效值处理模块的输出电压VRMS；第八NPN管的基极连接所述的固定参考源VREF2；第九电阻一端连接第七NPN管的集电极另一端连接电源；第十电阻一端连接第八NPN管的集电极另一端连接电源；第五运算放大器和第六运算放大器各自的反相端均连接各自的输出；第五运算放大器的同相端连接第七NPN管的集电极；第六运算放大器的同相端连接第八NPN管的集电极；第十一电阻一端连接第五运算放大器的输出，另一端连接第七运算放大器的反相端；第十二电阻一端连接第六运算放大器的输出端，另一端连接第七运算放大器同相输入端；第十三电阻一端连接在第七运算放大器的同相端，另一端接地；第十四电阻跨接在第七运算放大器的输出端及反相输入端；第七运算放大器的输出端输出所述的相对功率VOUT。

所述参考电压校准模块由运算放大器和固定参考源构成，所述运算放大器的正相输入端输入相对功率产生模块的输出信号，反相输入端输入固定参考源VREFS，输出端输出修正的电压信号。

本实用新型的有益效果：

通过本实用新型的电压补偿电路，可以得到一个修正电压，实现功率的恒定。

附图说明

图1是现有技术中的带填谷的线性LED恒流驱动电路图；

图2是本实用新型的结构示意图；

图3是图2中的高压采样模块电路图；

图4是图2中的有效值处理模块电路图；

图5是图2中采样电压VS和输出对应的有效值电压的波形图；

图6是图2中的相对功率产生模块电路图；

图7是图2中的参考电压校准模块电路图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例

如图2所示，一种可应用于线性LED驱动器的线电压补偿电路，包括LED灯串，高压采样模块，所述高压采样模块用于对经过LED灯串降压后的输入电压信号进行采样得到采样电压信号VS，有效值处理模块，得到采样电压信号VS的有效值电压VRMS，相对功率产生模块，用于将有效值电压VRMS输入到相对功率产生模块与参考电压进行比较得到直流电压VOUT，所述参考电压为外置电阻RCS的电压，直流电压与整个电路的功率有一定相关性，故可以用所述的直流电压来表示系统的功率。

参考电压校准模块，用于将直流电压VOUT与一个固定电压进行比较，最终输出一个修正电压VREFX，用修正电压来调节灯串中的电流。

具体电路连接如下：

高压采样模块、有效值处理模块、相对功率产生模块及参考电压校准模块依次连接，放大器的输出端与NMOS管的栅极连接，NMOS管的漏极作为补偿电路的电压采样端DOUT，所述NMOS管的源极分别与放大器的反相端及相对功率产生模块的输入端连接，所述NMOS管的源极通过外置电阻RCS接地，所述电压采样端与LED灯串连接，将补偿电路通过LED灯串连接，实现电压补偿，在输入市电电压出现波动时，可输出一修正电压，进行调整，以实现功率的恒定，避免出现压闪的现象。

如图3所示，高压采样模块由串联在LED灯串和地之间的电阻R3及电阻R4构成，两电阻相连处输出片内可处理的采样电压VS。

如图4所示，所述有效值转换模块由三个运算放大器A2、A3、A4、四个NPN管Q1、Q2、Q3、Q4、三个电阻R5、R6、R7、电容CAV及固定参考源VREF1构成，具体连接为：第一运算放大器A2的同相端、第二运算放大器A3的同相端、第三运算放大器A4的同相端、第一NPN管Q1的基极、第四NPN管Q4的基极均连接固定参考源VREF1；第一电阻R5的一端连接采样电压信号VS；第一电阻R5的另一端连接于第一运算放大器A2的反相端和第一NPN管Q1的集电极；第一NPN管的发射极连接第二NPN管Q2的集电极和基极；第二NPN管Q2的发射极连接第一运算放大器的输出；第三NPN管Q3的基极连接第二运算放大器的输出；第三NPN管的发射极连接第二运算放大器的输出；第三NPN管Q3的集电极连接第三运算放大器的反相端；第四NPN管Q4的发射极连接第二运算放大器A3的输出；第四NPN管Q4的集电极连接第二运算放大器的反相端；所述的电容CAV和第三电阻并联后连接第三运算放大器的反相端和第三运算放大器的输出；第二电阻一端连接第三运算放大器A4的输出，另一端连接第二运算放大器A3的反相端；第三运算放大器A4的输出端输出所述的有效值电压。

如图5所示，采样电压VS和输出对应的有效值电压VRMS的波形图，

如图6所示，所述的相对功率产生模块由三个运算放大器A5、A6、A7、四个NPN管Q5～Q8、七个电阻R8～R14、一个固定参考源VREF2构成，其具体连接为：第五NPN管Q5和第六NPN管Q6的发射极均接地；第六NPN管的基极连接第五NPN管的基极和集电极；第八电阻R8一端连接第五NPN管的集电极，另一端连接所述的电压VCS，第七NPN管Q7和第八NPN管Q8的发射极连接第六NPN管的集电极，第七NPN管Q7的基极连接所述的有效值处理模块的输出；第八NPN管Q8的基极连接所述的固定参考源VREF2；第九电阻R9一端连接第七NPN管的集电极另一端连接电源；第十电阻R10一端连接第八NPN管Q8的集电极另一端连接电源；第五运算放大器A5和第六运算放大器A6各自的反相端均连接各自的输出；第五运算放大器A5的同相端连接第七NPN管的集电极；第六运算放大器A6的同相端连接第八NPN管Q8的集电极；第十一电阻R11一端连接第五运算放大器A5的输出，另一端连接第七运算放大器A7的反相端；第十二电阻R12一端连接第六运算放大器A6的输出端，另一端连接第七运算放大器A7同相输入端；第十四电阻R14跨接在第七运算放大器A7的输出端及反相输入端，第十三电阻R13一端连接在第七运算放大器的同相端，另一端接地；第七运算放大器A7的输出端输出所述的相对功率VOUT。

如图7所示，所述参考电压校准模块由运算放大器A8和固定参考源VREFS构成，所述运算放大器的正相输入端输入相对功率产生模块的输出信号VOUT，反相输入端输入固定参考源VREFS，输出端输出修正的电压信号VREFX。

图4是一个有效值处理模块电路图。有效值输出模块的输出为:

如图所示I1所驱动的除法器的传输函数为

除法器的输出电流I4经过运算放大器A4和R7和CAV构成的低通滤波器。由于RC滤波器的时间常数设计的比输入信号VS的周期要大，所以运算放大器的输出正比于I4的平均电流。滤波放大器A4的输出被用来当作A3的输入，从而产生电流I3，有:

I3＝Avg[I4]

从而有:

VRMS＝VSrms

从有效值处理模块中得到采样电压VS的有效值VRMS，从CS端电阻处得到RCS上电压VCS。由于得灯串中的电流等于VCS/RCS，可以看到VCS与灯串中的电流成线性关系，所以可以用VCS的大小来表征灯串中电流的大小。相对功率产生模块实际上是一个模拟乘法器。将电压VRMS与VCS进行相乘，就可以得到整个LED照明系统的总功率。通过用VOUT的电压来衡量系统总功率。

参考电压校准模块的目的是将VOUT电压与一个固定参考源进行比较输出一个调节电压VREFX，由于运算放大器A8的开环增益很大，所以会将VOUT电压维持在VREFS处，从而当市电电压波动时，总功率就能保持恒定了。

本实用新型中的固定参考源VREF1、VREF2及VREFS由用户根据实际需求进行设定。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。