LED驱动装置及延时补偿驱动电路、驱动方法与流程

文档序号:14943249发布日期:2018-07-13 21:38

本发明涉及LED技术领域,特别涉及LED驱动装置及延时补偿驱动电路、驱动方法。



背景技术:

如图1所示,其为常见的线电压补偿驱动电路框架图,通过加入补偿电路以防止线电压VAC过高导致输入功率过高,主要通过采样电路采样电源VAC电压,输出给补偿电路,通过补偿电路改变输出至恒流源的参考电压,进而改变恒流源功率管的源极电压VCS。图2为图1中常见线电压补偿驱动电路的仿真波形图,其中VAC为整流桥输出电压,VD为LED灯串下方电压,IS为采样电路流过的电流,IC为补偿支路流过的电流,VIP为基准电路产生的参考电压,VCS为采样电阻RCS上的电压,既恒流源功率管的源极电压。

如图2所示,由于常见的线电压补偿电路中,通常补偿电路和采样电路是同步的关系,当VAC上升时(A点之前),VD上电压较小,采样电路电流IS为零,补偿电路电流IC也为零,VCS逐渐上升,当VD的电压足够高(A处),采样电路电流IS不可忽略,补偿电路实时反映采样电路电流,此电流也不可忽略,因此在A处,由于补偿电流IC的出现,VCS在此刻发生突变,引起电源VAC的电流出现突变,由于电路中寄生电感的作用(),VAC在A处会出现电源自激,造成LED驱动电源不稳定,影响LED负载正常工作。

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驱动装置及延时补偿驱动电路、驱动方法,通过延时补偿方式使得在输出采样电流后延时预设时间再输出连续变化的补偿电流,延时作用使得电流变化缓慢不会出现电流突变,有效抑制了电源自激现象,提高LED驱动的稳定性和安全性。

为了达到上述目的,本发明采取了以下技术方案:

一种延时补偿驱动电路,包括用于对输入交流电进行整流后输出线电压至LED灯串的整流模块,还包括采样模块、基准电压模块、延时补偿模块和恒流源模块;由采样模块对线电压进行采样,并根据采样电压输出采样电流,延时补偿模块根据所述采样电流在延时预设时间后输出连续变化的补偿电流,并根据所述补偿电流对基准电压模块输出的基准电压进行调制后输出参考电压至恒流源模块,控制所述恒流源模块对所述LED灯串进行恒流驱动。

所述的延时补偿驱动电路中,所述延时补偿模块具体用于根据所述采样电流在延时预设时间后输出连续变化、且斜率的绝对值小于预设阈值的补偿电流。

所述的延时补偿驱动电路中,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连接LED灯串的正极,所述采样模块的输入端连接所述整流模块的输出端或者连接LED灯串的负极,所述LED灯串的负极还连接所述恒流源模块,所述采样模块的输出端连接所述延时补偿模块的第1端,所述延时补偿模块的第2端连接所述基准电压模块,所述延时模块的第3端连接所述恒流源模块的控制端。

所述的延时补偿驱动电路中,所述采样模块包括第一电阻和第一MOS管;所述第一电阻的一端为所述采样模块的输入端,连接所述整流模块的输出端或者连接LED灯串的负极,所述第一电阻的另一端连接第一MOS管的漏极;所述第一MOS管的栅极为所述采样模块的输出端,连接第一MOS管的漏极和所述延时补偿模块的第1端,所述第一MOS管的源极接地。

所述的延时补偿驱动电路中,所述延时补偿模块包括第二电阻、第三电阻、第四电阻、电容和第二MOS管;所述第二电阻的一端为所述延时补偿模块的第1端,连接所述采样模块的输出端,所述第二电阻的另一端连接电容的一端和第二MOS管的栅极;所述第二MOS管的漏极为所述延时补偿模块的第3端,连接所述恒流源模块的控制端、第三电阻的一端和第四电阻的一端;所述第三电阻的另一端为所述延时补偿模块的第2端,连接所述基准电压模块;所述电容的另一端、第二MOS管的源极和第四电阻的另一端均接地。

所述的延时补偿驱动电路中,所述延时补偿模块包括第三电阻、第四电阻、电容和第二MOS管;所述第二MOS管的源极为所述延时补偿模块的第1端,连接所述采样模块的输出端,所述第二MOS管的漏极为所述延时补偿模块的第3端,连接所述电容的一端、第三电阻的一端、第四电阻的一端和所述恒流源模块的控制端;所述第三电阻的另一端为所述延时补偿模块的第2端,连接所述基准电压模块;所述电容的另一端、第二MOS管的源极和第四电阻的另一端均接地。

所述的延时补偿驱动电路中,所述恒流源模块包括运算放大器、第三MOS管和第五电阻;所述运算放大器的同相输入端为所述恒流源模块的控制端,连接所述补偿模块的第3端,所述运算放大器的反相输入端连接第三MOS管的源极和四五电阻的一端,所述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;所述第五电阻的另一端接地。

一种延时补偿驱动方法,其包括如下步骤:

由采样模块对线电压进行采样,并根据采样电压输出采样电流;

延时补偿模块根据所述采样电流在延时预设时间后输出连续变化的补偿电流,并根据所述补偿电流对基准电压模块输出的基准电压进行调制后输出参考电压至恒流源模块;

所述恒流源模块对所述LED灯串进行恒流驱动。

所述的延时补偿驱动方法中,所述延时补偿模块根据所述采样电流在延时预设时间后输出连续变化的补偿电流的步骤具体包括:

延时补偿模块根据所述采样电流在延时预设时间后输出连续变化、且斜率的绝对值小于预设阈值的补偿电流。

一种LED驱动装置,包括外壳,所述外壳内设置有PCB板,所述PCB板上设置有如上所述的延时补偿驱动电路。

相较于现有技术,本发明提供的LED驱动装置及延时补偿驱动电路、驱动方法中,所述延时补偿驱动电路包括用于对输入交流电进行整流后输出线电压至LED灯串的整流模块,还包括采样模块、基准电压模块、延时补偿模块和恒流源模块;由采样模块对线电压进行采样,并根据采样电压输出采样电流,延时补偿模块根据所述采样电流在延时预设时间后输出连续变化的补偿电流,并根据所述补偿电流对基准电压模块输出的基准电压进行调制后输出参考电压至恒流源模块,控制所述恒流源模块对所述LED灯串进行恒流驱动。通过延时补偿方式使得在输出采样电流后延时预设时间再输出连续变化的补偿电流,延时作用使得电流变化缓慢不会出现电流突变,有效抑制了电源自激现象,提高LED驱动的稳定性和安全性。

附图说明

图1为现有技术中线电压补偿驱动电路的结构框图。

图2为现有线电压补偿驱动电路随VAC电压变化各电路节点的仿真波形图。

图3为本发明提供的延时补偿驱动电路第一较佳实施例的结构框图。

图4为本发明提供的延时补偿驱动电路第二较佳实施例的结构框图。

图5为本发明提供的延时补偿驱动电路第一实施例的电路图。

图6为本发明提供的延时补偿驱动电路第二实施例的电路图。

图7为本发明提供的延时补偿驱动电路中随VAC电压变化各电路节点的仿真波形图。

图8为本发明提供的延时补偿驱动方法的流程图。

具体实施方式

鉴于现有技术中线电压补偿电路会造成电源自激等缺点,本发明的目的在于提供一种LED驱动装置及延时补偿驱动电路、驱动方法,通过延时补偿方式使得在输出采样电流后延时预设时间再输出连续变化的补偿电流,延时作用使得电流变化缓慢不会出现电流突变,有效抑制了电源自激现象,提高LED驱动的稳定性和安全性。

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。

请参阅图3和图4,其为本发明提供的两种较佳实施例,本发明提供的延时补偿驱动电路与LED灯串10连接,包括整流模块11、采样模块12、基准电压模块13、延时补偿模块14和恒流源模块15,其中所述整流模块11的输入端输入交流电,所述整流模块11的输出端连接LED灯串10的正极,其中第一较佳实施例中,所述采样模块12的输入端连接所述整流模块11的输出端,第二较佳实施例中,所述采样模块12的输入端连接LED灯串10的负极,即采样模块12可从LED灯串10的前端或后端进行线电压采样,均能达到采样输出的目的,两种较佳实施例中,所述LED灯串10的负极还连接所述恒流源模块15,所述采样模块12的输出端连接所述延时补偿模块14的第1端,所述延时补偿模块14的第2端连接所述基准电压模块13,所述延时模块的第3端连接所述恒流源模块15的控制端,所述整流模块11为整流桥。

第一较佳实施例中,由整流模块11对输入交流电进行整流后输出线电压至LED灯串10,并且通过采样模块12直接对线电压进行采样,根据采样电压输出采样电流,而第二较佳实施例中,由整流模块11对输入交流电进行整流后输出线电压至LED灯串10,通过采样模块12对经LED灯串10降压后的线电压进行采样,并根据采样电压输出采样电流,即第二较佳实施例中采样的电压为线电压经过一定数目LED压降后的电压,同样包含了线电压的特点,因此两种较佳实施例均能实现对线电压的采样,两种较佳实施例中在获取了采样电流后,由延时补偿模块14根据所述采样电流在延时预设时间后输出连续变化的补偿电流,并根据所述补偿电流对基准电压模块13输出的基准电压进行调制后输出参考电压至恒流源模块15,控制所述恒流源模块15对所述LED灯串10进行恒流驱动,由于延时补偿模块14与采样模块12并不同步输出电流,补偿电流与采样电流之间间隔了预设时间,二者呈延时关系,因此在延时作用下使得在补偿起始点电流变化缓慢,不会产生电流突变现象,进而有效抑制了电源自激。

本发明通过整流模块11整流输出线电压VAC至LED灯串10,之后通过采样模块12直接对线电压VAC进行采样,或者对经LED灯串10降压后的线电压VAC进行采样,即对LED灯串10下方进行电压采样得到采样电压VD,根据采样电压VD输出采样电流至延时补偿模块14,此时延时补偿模板并不实时输出对应的补偿电流,而是延时预设时间后再输出,由于延时作用,此时补偿电流将由零连续缓慢地增加,由于电流变化缓慢因此根据补偿电流对基准电压进行调制后输出的参考电压同样变化缓慢,使得恒流源模块15中采样电阻上的电压下降速度同样变缓,不会产生由于采样电阻上的电压突变引起的电源自激现象,有效提高了LED驱动电源的稳定性和可靠性。

优选地,所述延时补偿模块14用于根据所述采样电流在延时预设时间后输出连续变化、且斜率的绝对值小于预设阈值的补偿电流,与现有技术中同步产生补偿电流导致在补偿起始点电路中各节点电流电压发生突变不同的是,本实施例中延时补偿模块14将在采样电流输出的预设时间后再输出连续变化的,且斜率的绝对值小于预设阈值的补偿电流,具体实施时,所述延时补偿模块14包括RC延时电路,在RC延时电路的作用下,输出一连续缓慢变化的补偿电流,补偿电流的上升或下降速度即为补偿电流曲线的斜率,该斜率的绝对值小于预设阈值,即最大的上升或下降速度将小于预设阈值对应的速度,所述预设阈值为采样电流曲线对应的最大斜率,确保输出至恒流源模块15控制的参考电压不会产生突变,进而保证恒流源模块15中采样电阻上的电压不会产生突变,达到自激抑制的效果。

进一步地,以下具体实施例中以第二较佳实施例对所述延时补偿驱动电路的具体电路及其工作过程进行详细说明,请参阅图5和图6,其为本发明第二较佳实施例提供的两种具体应用实施例,所述采样模块12包括第一电阻R1和第一MOS管M1;所述第一电阻R1的一端为所述采样模块12的输入端,连接LED灯串10的负极,所述第一电阻R1的另一端连接第一MOS管M1的漏极;所述第一MOS管M1的栅极为所述采样模块12的输出端,连接第一MOS管M1的漏极和所述延时补偿模块14的第1端,所述第一MOS管M1的源极接地。通过由第一电阻R1和第一MOS管M1构成的采样电路采样LED灯串10负极的VD电压并输出采样电流IS,以用于后续延时补偿电路的补充电流输出。

具体地,本发明提供的第一实施例中,如图5所示,所述延时补偿模块14包括第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、电容C1和第二MOS管M2;所述第二电阻R2的一端为所述延时补偿模块14的第1端,连接所述采样模块12的输出端,所述第二电阻R2的另一端连接电容C1的一端和第二MOS管M2的栅极;所述第二MOS管M2的漏极为所述延时补偿模块14的第3端,连接所述恒流源模块15的控制端、第三电阻R3的一端和第四电阻R4的一端;所述第三电阻R3的另一端为所述延时补偿模块14的第2端,连接所述基准电压模块13;所述电容C1的另一端、第二MOS管M2的源极和第四电阻R4的另一端均接地。

本实施例中,延时补充模块中的第二电阻R2和电容C1构成RC延时电路,补偿电流IC为流过第二MOS管M2漏极的电流,由于第二MOS管M2与第一MOS管M1的栅极之间存在RC延时,因此第二MOS管M2的栅极电压会晚于第一MOS管M1的栅极电压,从而使得第二MOS管M2产生的补偿电流IC晚于第一MOS管M1的采样电流IS,进而达到延时输出的效果,本实施例中延时预设时间的范围可通过调节第二电阻R2和电容C1的阻值和容值设置,该预设时间的范围为优选100us-500us,具体可根据实际需求进行调节。

本发明提供的第二实施例中,如图6所示,所述延时补偿模块14包括第三电阻R3、第四电阻R4、电容C1和第二MOS管M2;所述第二MOS管M2的源极为所述延时补偿模块14的第1端,连接所述采样模块12的输出端,所述第二MOS管M2的漏极为所述延时补偿模块14的第3端,连接所述电容C1的一端、第三电阻R3的一端、第四电阻R4的一端和所述恒流源模块15的控制端;所述第三电阻R3的另一端为所述延时补偿模块14的第2端,连接所述基准电压模块13;所述电容C1的另一端、第二MOS管M2的源极和第四电阻R4的另一端均接地。

本实施例中,延时补充模块中的第四电阻R4和电容C1构成RC延时电路,补偿电流IC为流过第二MOS管M2漏极和电容C1的电流,由于流过第二MOS管M2的电流完全镜像第一MOS管M1的采样电流IS,而补偿电流IC还包含了电容C1的电流,在电容C1和第四电阻R4的延时作用下,同样使得补偿电流IC会晚于第一MOS管M1的采样电流IS,进而达到延时输出的效果,本实施例中延时预设时间的范围可通过调节第四电阻R4和电容C1的阻值和容值设置,该预设时间的范围为优选100us-500us,具体可根据实际需求进行调节。

进一步地,本发明提供的两种实施例中,在得到采样电流后,则通过第三电阻R3和第四电阻R4对基准电压模块13输出的基准电压进行调制后输出参考电压VIP至恒流源模块15的控制端,以控制所述恒流源模块15对所述LED灯串10进行恒流驱动,实现延时且连续变化的线电压补偿驱动,具体所述基准电压可由恒压源直接提供或者分压提供。

进一步地,所述恒流源模块15包括运算放大器A1、第三MOS管M3和第五电阻R5;所述运算放大器A1的同相输入端为所述恒流源模块15的控制端,连接所述补偿模块的第3端,所述运算放大器A1的反相输入端连接第三MOS管M3的源极和四五电阻的一端,所述运算放大器A1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10的负极;所述第五电阻R5的另一端接地。其中第五电阻R5为恒压源模块中的采样电阻,所述运算放大器A1将补偿电压VIP与由采样电阻采集的电压VCS的压差放大以驱动第三MOS管M3,实现恒流驱动。

所述第一MOS管M1、第二MOS管M2和第三MOS管M3均为NMOS管。

为更好地理解本发明提供的延时补偿驱动电路的驱动过程及效果,以下结合图5和图7,以第一实施例对本发明提供的延时补偿驱动电路的工作原理进行解释说明:

整流桥对输入交流电进行整流后输出线电压VAC至LED灯串10,线电压VAC经过LED灯串10降压,通过由第一电阻R1和第一MOS管M1构成的采样电路采样LED灯串10负极的VD电压并输出采样电流IS,由于第二MOS管M2与第一MOS管M1的栅极之间存在RC延时,因此第二MOS管M2的栅极电压会晚于第一MOS管M1的栅极电压,从而使得第二MOS管M2产生的补偿电流IC晚于第一MOS管M1的采样电流IS,根据延时输出的采样电流IS输出调制后的参考电压VIP至运算放大器A1的同相输入端,运算放大器A1将补偿电压VIP与由采样电阻采集的电压VCS的压差放大以驱动第三MOS管M3,实现延时补偿恒流驱动。

该过程中,请参阅图7提供的电压电流仿真波形图。,当VAC电压上升至预设电压(即图7中的A点)之前时,LED灯串10负极处的电压即VD电压较小,采样电流IS此时可忽略不计,则延时后得到的补偿电流IC也为零,VCS电压逐渐上升;

当VAC电压上升至预设电压时,采样电流IS不可忽略,但由于RC延时电路的延时作用,此时的补偿电流IC仍然为零;

当VAC电压继续上升时,采样电流IS同样逐渐增加,由于延时作用,补偿电流IC将在预设时间后由零开始缓慢增加(如图7中IC电流虚线所示),具体补偿电流的起始点,即延时的时间可通过调节RC延时电路参数改变,同时优于电流变化缓慢,此时参考电压VIP的下降速度变缓(如图7中VIP电压虚线所示),VCS电压的下降速度同样变缓(如图7中VCS电压虚线所示),不会发生电压电流突变的现象,因此电路中寄生的电感并不会使得电源在A处产生自激,有效实现电源自激抑制,提高LED驱动电源的稳定性。

相应地,本发明还提供一种延时补偿驱动方法,如图8所示,所述延时补偿驱动方法包括如下步骤:

S100、由采样模块对经LED灯串降压后的线电压进行采样,并根据采样电压输出采样电流;

S200、延时补偿模块根据所述采样电流在延时预设时间后输出连续变化的补偿电流,并根据所述补偿电流对基准电压模块输出的基准电压进行调制后输出参考电压至恒流源模块;

S300、所述恒流源模块对所述LED灯串进行恒流驱动。

所述步骤S200中具体包括:延时补偿模块根据所述采样电流在延时预设时间后输出连续变化、且斜率的绝对值小于预设阈值的补偿电流。具体请参阅上述产品对应的实施例。

本发明还相应提供一种LED驱动装置,包括外壳,所述外壳内设置有PCB板,所述PCB板上设置有如上所述的延时补偿驱动电路,由于上文已对所述延时补偿驱动电路进行了详细介绍,此处不再详述。

综上所述,本发明提供的LED驱动装置及延时补偿驱动电路、驱动方法中,所述延时补偿驱动电路与LED灯串连接,包括用于对输入交流电进行整流后输出线电压至LED灯串的整流模块,还包括采样模块、基准电压模块、延时补偿模块和恒流源模块;由采样模块对线电压进行采样,并根据采样电压输出采样电流,延时补偿模块根据所述采样电流在延时预设时间后输出连续变化的补偿电流,并根据所述补偿电流对基准电压模块输出的基准电压进行调制后输出参考电压至恒流源模块,控制所述恒流源模块对所述LED灯串进行恒流驱动。通过延时补偿方式使得在输出采样电流后延时预设时间再输出连续变化的补偿电流,延时作用使得电流变化缓慢不会出现电流突变,有效抑制了电源自激现象,提高LED驱动的稳定性和安全性。

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。

再多了解一些
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