本发明涉及驱动电路领域，尤其涉及一种led线性驱动电路。
背景技术：
在现有的led线性驱动电路方案中，led线性驱动电路的输入电流大部分是由3～5段的方波电流叠加而成，造成的结果是电路功率因数偏低，谐波很难通过现有标准；现有的led线性驱动电路方案多是采用芯片封装，集成了功率mos管，并且led负载段数固定，造成功率mos管散热困难，或则需要多芯片并联使用，由于led负载段数固定会使得设计不够灵活，效率不高。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种led线性驱动电路。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种led线性驱动电路，用于驱动依次串联的n段led负载，所述第一段led负载的正极连接直流电压正极，所述第n-1段led负载的负极连接所述第n段led负载的正极；n≥2；其特征在于，所述led线性驱动电路包括：输入电压采样电路、误差放大电路、加法器电路、电流检测电路和负载切换电路；其中：
所述输入电压采样电路的第一输入端与第一段led负载的正极或者负极相连，所述输入电压采样电路的第一输出端与所述误差放大电路的第一输入端相连，所述输入电压采样电路的第二输出端接地；
所述误差放大电路的第二输入端与所述加法器电路的第一输出端相连，所述误差放大电路的第一输出端与所述负载切换电路的第一输入端相连；
所述加法器电路的第一输入端与所述电流检测电路的第一输出端相连，所述加法器电路的第二输入端与第n段led负载负极相连；
所述电流检测电路的第一输入端与所述负载切换电路的第一输出端相连，所述电流检测电路的第二输出端接地；
所述负载切换电路的第n输入端与第n-1段led负载的负极相连。
改进地，在所述led线性驱动电路中，所述输入电压采样电路包括：第四电阻和第五电阻；所述第四电阻的第一端连接所述输入电压采样电路的第一输入端，所述第四电阻的第二端连接所述输入电压采样电路的第一输出端；所述第五电阻的第一端连接所述输入电压采样电路的第一输出端，所述第五电阻的第二端接地。
改进地，在所述led线性驱动电路中，所述误差放大电路包括：第一三极管和第二三极管；所述第一三极管为pnp型三极管，所述第一三极管的基极与所述第二三极管的集电极相连，所述第一三极管的发射极与所述误差放大电路的第一输出端相连，所述第一三极管的集电极接地；
所述第二三极管为npn型三极管，所述第二三极管的基极与所述误差放大电路的第二输入端相连，所述第二三极管的发射极与误差放大电路的第一输入端相连。
改进地，在所述led线性驱动电路中，所述加法器电路包括：第六电阻和第七电阻；所述第六电阻的第一端与所述加法器电路的第一输入端相连，所述第六电阻的第二端与所述加法器电路的第一输出端相连；
所述第七电阻的第一端与所述加法器电路的第二输入端相连，所述第七电阻的第二端与所述加法器电路的第一输出端相连。
改进地，在所述led线性驱动电路中，所述电流检测电路包括：第四二极管、第八电阻和第九电阻；所述第四二极管和第九电阻并联，所述第四二极管的正极与所述电流检测电路的第一输入端相连，所述第四二极管的负极与所述第八电阻的第一端相连，所述第八电阻的第二端接地。
再改进，在所述led线性驱动电路中，所述负载切换电路包括：第一切换电路和第二切换电路；其中：
所述第一切换电路的第一输入端与所述负载切换电路的第三输入端相连，所述第一切换电路的第二输入端与与所述负载切换电路的第一输入端相连，所述第一切换电路的第三输入端与所述负载切换电路的第二输入端相连，所述第一切换电路的第一输出端与所述负载切换电路的第一输出端相连；
所述第二切换电路的第一输入端与所述负载切换电路的第四输入端相连，所述第二切换电路的第二输入端与所述负载切换电路的第一输入端相连，所述第二切换电路的第三输入端与所述负载切换电路的第三输入端相连，所述第二切换电路的第一输出端与所述负载切换电路的第一输出端相连。
进一步地，在所述led线性驱动电路中，所述第x切换电路包括：第x电阻rx、第x二极管dx、第xmos管mx和第x可控开关sx；x≥1；其中；
所述第x电阻rx的第一端与所述第xmos管mx的栅极相连，所述第x电阻rx的第二端与所述第xmos管mx的漏极相连；
所述第x二极管的正极dx与所述第xmos管mx的栅极相连，所述第x二极管dx的负极与所述第x切换电路的第二输入端相连；
所述第xmos管mx的栅极与所述第x可控开关sx的一端相连，所述第xmos管mx的漏极与所述第x切换电路的第三输入端相连，所述第xmos管mx的源极与所述第x切换电路的第一输出端相连；
所述第x可控开关sx的另一端与所述第x切换电路的第一输出端相连，所述第x可控开关sx的开关控制端的正极与所述第x切换电路的第一输入端相连，所述第x可控开关sx的开关控制端的负极与所述第x切换电路的第一输出端相连。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
首先，本发明所提供的led线性驱动电路能使输入电流波形基本跟随输入电压呈现正弦波，使得电路中的输入电流波形更为容易地通过现有标准；
其次，在本发明所提供的led线性驱动电路中，mos管使用分立器件，通过将各mos管以并列方式放置在pcb上，使得mos管的位置放置更加灵活，有效地提高了mos管的散热性能和可靠性；
再次，本发明led线性驱动电路中的电流检测电路包括有第八电阻和第九电阻，通过设置第四二极管，以抵消误差放大电路中三极管q2的be结电压，使得电流波形更加接近输入电压采样电路的输出电压；而通过设置第九电阻，以进一步调整电流波形更加接近输入电压采样电路的输出电压，从而使得电路实现高pf和低谐波；
最后，本发明所提供的led线性驱动电路可以根据系统效率要求，随意使用1至多段的led负载，并且所使用led负载的段数越多，效率越高。
附图说明
图1为本实施例中led线性驱动电路的示意图；
图2是本实施例中的输入电压采样电路的示意图；
图3是本实施例中的误差放大电路的示意图；
图4是本实施例中的加法器电路的示意图；
图5是本实施例中的电流检测电路的示意图；
图6是本实施例中的负载切换电路的示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，本实施例中的led线性驱动电路，用于驱动依次串联的n段led负载，这n段led负载分别为led1、led2、led3和ledn；n≥2；标号11为交流电源和整流桥电路，标号12为led负载电路，该led线性驱动电路10包括：输入电压采样电路101、误差放大电路102、加法器电路103、电流检测电路104和负载切换电路105；其中：
输入电压采样电路101的第一输入端与led1负载的正极或者负极相连，输入电压采样电路101的第一输出端与误差放大电路102的第一输入端相连，输入电压采样电路101的第二输出端接地；由此，实现用于获得输入电压的形状和大小，作为误差放大电路102的反向输入端；
误差放大电路102的第二输入端与加法器电路103的第一输出端相连，误差放大电路102的第一输出端与负载切换电路105的第一输入端相连；由此，实现用于控制led负载电流的大小和形状，以获得一定值的形状接近正选波的输入电流；
加法器电路103的第一输入端与电流检测电路104的第一输出端相连，加法器电路103的第二输入端与ledn负载的负极相连；由此，实现用于产生一个包含led负载电流的大小和输入电压大小之和的电压，以抵消输入电压变化引起的输入功率变化，基本实现恒定的输入功率或则输入电流；
电流检测电路104的第一输入端与负载切换电路105的第一输出端相连，电流检测电路104的第二输出端接地；由此，实现用于将led负载电流转变为一定比率的电压信号；
负载切换电路105的第二输入端与led1负载的负极相连，负载切换电路105的第三输入端与led2负载的负极相连，依次类推，负载切换电路105的第n输入端与ledn负载的负极相连。由此，实现用于切换led的负载数量，以保证电压一定的情况下有足够多的led被点亮，从而获得较高的电源效率。
市电电压经过整流桥电路11后产生一个正弦波的绝对值波形，该波形经过输入电压采样电路101，在输入电压采样电路101的第一输出端产生一个一定值的正弦波的绝对值波形，误差放大电路102反向参考电压。
当电压由0v逐渐升高到大于led1负载的开通电压时，负载切换电路105的内部控制电路使得其第二输入端到第一输出端之间的mos管被开通，mos管也可以在电压达到led1负载的开通电压之前被开通，此时led1负载上产生电流，该电流流经电流检测电路104再回到地线，在电流检测电路104的第一输出端产生一个一定值的电压，该电压经过加法器电路103到达误差放大电路102的第二输入端；如果该电压大于输入电压采样电路101的输出电压，则负载切换电路105内部的mos管栅极电压被误差放大电路102的第一输出端拉低，反之则被拉高，故该电路能使得流过led负载的电流波形与输入电压波形一致；
当电压继续升高到大于led1负载的电压加上led1负载的电压时，负载切换电路105使得其第三输入端到第一输出端之间的mos管被开通，同时负载切换电路105第二输入端到第一输出端之间的mos管被关闭，测试led1负载和led2负载产生电流，电流波形同上述一样处于受控状态；依次类推，直到ledn负载被开通；
当输入电压下降时，针对ledn负载～led1负载，则从ledn负载开始被反方向依次关闭，完成一个工作周期。
当输入电压有效值增加时，输入电压采样电路101输出的电压也增加，如果不加控制，输入功率也将随着增加，故需要加入补偿电路。具体地，针对输入电压采样电路101输出的电压控制则通过加法器电路103来实现。在本实施例中，加法器电路103的第二输入端与ledn负载的负极相连，该加法器电路103的第二输入端也可以与任何能反应输入电压有效值的变化的节点相连。当输入电压有效值增加时，ledn负载的负极电压上的有效值也随着增加，使得加法器电路103的第二输入端的电压也增加，故加法器电路103的第一输出端的电压也增加，使得误差放大电路102的第二输入端(正向)电压增加；对于误差放大电路102来说，如果其正向和反向电压增加相同的幅值，其输出不变，即led负载电流不变；如果其正向增加幅值大于反向，led负载电流输出变小，合理调整两者的幅值可以使得该电路处于恒流或则恒功率状态。
图2是本实施例中输入电压采样电路101的示意图。在图2中，电阻r4的第一端连接输入电压采样电路101的第一输入端，电阻r4的第二端连接输入电压采样电路101的第一输出端；电阻r5的第一端连接输入电压采样电路101的第一输出端，电阻r5的第二端接地。经过电阻r4，r5的分压来获得一定值输入电压，一方面提供参考的电流波形，一方面提供电流的幅值参考。
图3是本实施例中误差放大电路102的示意图。在图3中，误差放大电路102包括三极管q1和三极管q2，三极管q1为pnp型三极管，该三极管q1的基极与三极管q2的集电极相连，三极管q1的发射极与误差放大电路102的第一输出端相连，三极管q1的集电极接地；三极管q2为npn型三极管，该三极管q2的基极与误差放大电路102的第二输入端相连，三极管q2的发射极与误差放大电路102的第一输入端相连。
当led输出电流大于设定值时，三极管q2的be极的驱动电流会增加，该电流被三极管q2放大并用来驱动三极管q1的be极，使得三极管q1的集电极电流也增加，从而使得负载切换电路105内部mos管的驱动电压下降，达到使led输出电流下降的效果，反之依然，最终使得led输出电流与电压采样电路101的采样电压一致。
图4是本实施例中加法器电路103的示意图。在图4中，加法器电路103包括电阻r6和电阻r7，电阻r6的第一端与加法器电路103的第一输入端相连，电阻r6的第二端与加法器电路103的第一输出端相连；电阻r7的第一端与加法器电路103的第二输入端相连，电阻r7的第二端与加法器电路103的第一输出端相连。
由于电阻r6和电阻r7的阻值远大于电流检测电路104的内阻，故可近似把电流检测电路104的输出当做一个电压源，加法器的输出可近似为电流检测电路104的输出电压加上一定比率的ledn负载负极电压，比率为r6/(r6+r7)。
图5是本实施例中电流检测电路104的示意图。在图5中，电流检测电路104包括第四二极管d4、第八电阻r8和第九电阻r9；第四二极管d4和第九电阻r9并联；
第四二极管d4的正极与电流检测电路104的第一输入端相连，第四二极管d4的负极与电阻r8的第一端相连；电阻r8的第二端接地。
电阻r8是电流采样电阻，第四二极管d4是为了抵消误差放大电路102中三极管q2的be结电压，使得电流波形更加接近输入电压采样电路101的输出电压；电阻r9作为辅助，进一步调整电流波形更加接近输入电压采样电路101的输出电压，从而使得电路实现高pf和低谐波。
图6是本实施例中负载切换电路105的示意图。负载切换电路105包括有：第一切换电路1051、第二切换电路1052、第三切换电路1053，依次类推，直到第n切换电路105n；n为需要的切换电路数量，数量越多系统效率越高。其中：
第一切换电路1051的第一输入端与负载切换电路105的第三输入端相连，第一切换电路1051的第二输入端与负载切换电路105的第一输入端相连，第一切换电路1051的第三输入端与负载切换电路105的第二输入端相连，第一切换电路1051的第一输出端与负载切换电路105的第一输出端相连；
第二切换电路1052的第一输入端与负载切换电路105的第四输入端相连，第二切换电路1052的第二输入端与负载切换电路105的第一输入端相连，第二切换电路1052的第三输入端与负载切换电路105的第三输入端相连，第二切换电路1052的第一输出端与负载切换电路105的第一输出端相连；第三切换电路11053的连接方式依次类推；第n切换电路105n的第一输入端与负载切换电路105的第n输入端相连，第n切换电路105n的第二输入端与负载切换电路105的第一输入端相连，第n切换电路105n的第三输入端与负载切换电路105的第n输入端相连，第n切换电路105n的第一输出端与负载切换电路105的第一输出端相连。
对于第一切换电路1051～第n切换电路105n的任一个切换电路105x来说，第n切换电路105n包括：第x电阻rx，第x二极管dx、第xmos管mx和第x可控开关。为表述方便，这里的编号x表示第x切换电路105x，1≤x≤n；
第x电阻rx一端与第xmos管mx的栅极相连，另一端与第xmos管mx的漏极相连；第x二极管dx的正极与第xmos管mx的栅极相连，第x二极管dx的负极与第x切换电路105x的第二输入端相连；
第xmos管mx的栅极与可控开关sx的开关一端相连，第xmos管mx的漏极与第x切换电路105x的第三输入端相连，第xmos管mx的源极与第x切换电路105x的第一输出端相连；可控开关sx的开关另一端与第x切换电路105x的第一输出端相连，可控开关sx开关控制端的正极与第x切换电路105x的第一输入端相连，可控开关sx开关控制端的负极与第x切换电路105x的第一输出端相连。
第x电阻rx的作用是，提供一个开通第xmos管mx的电压，该电压需要在该mos管的漏极出现电压之时或则之前提供，也就是输入电压等于led1+led2+ledm的正向电压之和之时或则之前，第xmos管要处于开通状态，其供电连接的位置并不局限于该第xmos管的漏极，也可以是第xmos管的漏极或其其他任何电压高于第xmos管的漏极的节点。同时第xmos管的漏极出现电压之时会通过可控开关sx-1将第x-1mos管的栅极拉低，即关闭第x-1mos管；由于各mos管的栅极通过二极管dx连接到同一点，一路mos管栅极电压拉低不会影响其他mos管的开通。这样就可以在电压升高时切换led负载，使得尽量多的led负载处于导通状态，即提高了系统效率；当电压下降时则反向运行。
每一个可控开关sx的控制信号从mos管mx+1的漏极上取信号，但最后一个可控开关sn是从mos管mn上获取信号，该信号的作用并不是为了切换led负载，而是为了实现输入电压过压保护，当输入电压过高时可以使得电路处于保护状态，即mos管mn关闭，整个电路没有输出。
尽管以上详细地描述了本发明的优选实施例，但是应该清楚地理解，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。