一种高功率因子的线性led驱动电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体照明驱动电路的技术领域，具体来说是一种高功率因子的线性LED驱动电路，主要应用于3W到18W功率范围内的景观照明，室内照明等半导体照明驱动的技术。
【背景技术】
[0002]LED光源是第四代照明光源，具有节能、环保、安全、寿命长等优点，已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。随着成本的逐渐降低LED照明将逐渐取代传统照明成为照明的主流灯具。目前LED照明方案主要通过整流器与电力网相接，在电网中会产生大量的电流谐波和无功功率而污染电网，成为电力公害，而且方案复杂，可靠性差。
【发明内容】
[0003]为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种提高照明系统的PFC因子，减少照明系统对电网的污染，同时降低成本，提高照明系统的可靠性，节能环保的高功率因子的线性LED驱动电路。
[0004]为实现上述目的，本发明采用的技术方案为:
[0005]一种高功率因子的线性LED驱动电路，其特征在于:所述高功率因子的线性LED驱动电路包括三个N型高压管，即第二 N型高压管MN2、N型高压管MN3、N型高压管MN4，第二N型高压管丽2的栅极、第三N型高压管丽3的栅极、第一比较器C0MP1的输出端、第二比较器C0MP2的输出端与控制逻辑电路Control Logic连接，第二 N型高压管丽2的漏极与第一发光二极管L1的阴极、第二发光二极管L2的阳极连接；第二 N型高压管MN2的源极与电阻R3的一端，电阻R3的另一端与地GND连接；第三N型高压管MN3的漏极与第二发光二极管L2的阴极、第三发光二极管L3的阳极连接，第三N型高压管MN3的源极、电阻R4的一端与第一比较器C0MP1的反向输入端连接，电阻R4的另一端与地GND连接；第四N型高压管MN4的漏极与第三发光二极管L3的阴极连接；第四N型高压管MN4的源极、电阻R5的一端、一跨导运算放大器0ΤΑ的反向输入端、第二比较器C0MP2的反向输入端连接，第四N型高压管MN4的栅极与跨导运算放大器0ΤΑ的输出端连接，跨导运算放大器0ΤΑ的正向输入端与基准电压Vrefl连接，第一比较器C0MP1的正向输入端、第二比较器C0MP2的正向输入端与基准电压Vref2连接，电阻R5的另一端与地GND连接，所述三个N型高压管、第一比较器、第二比较器和跨导运算放大器依据输入电压的高低来进行控制第一发光二极管、第二发光二极管和第三发光二极管的发光与不发光。
[0006]所述输入电压低压时，电流从N型高压管丽2和电阻R3流走，此时只有第一发光二极管L1发光，当输入电压升高时，有一部分电流从N型高压管MN3和电阻R4流走；当该电流增大到一定程度时，通过第一比较器和逻辑控制电路将N型高压管MN2关断，所有电流从N型高压管MN3和电阻R4流走，第一发光二极管和第二发光二极管发光；当输入电压继续升高，有一部分电流从N型高压管MN4和电阻R5流走，当该电流增大到一定程度时，通过第二比较器和逻辑控制电路将N型高压管丽3关断，所有电流从第四N型高压管MN4和电阻R5流走，第一发光二极管、第二发光二极管和第三发光二极管都发光；当输入电压再增大时，通过跨导运算放大器的钳位作用，从N型高压管MN4和电阻R5流走的电流恒定，当输入电压HV_IN由高变低时，从第四N型高压管MN4和电阻R5流走的电流开始减小，再通过第二比较器和逻辑控制电路将N型高压管MN3打开，第三发光二极管不发光；当输入电压继续变低时，通过第一比较器和逻辑控制电路将N型高压管MN2打开，第二发光二极管不发光，只有第一发光二极管发光。根据权利要求1或2所述高功率因子的线性LED驱动电路，其特征在于，所述跨导运算放大器包括5个P型MOS管，4个N型MOS管，其连接方式为:第一P型MOS管MP1的漏极、第二 P型MOS管MP2的源极与第三P型MOS管MP3的源极连接；第二P型MOS管MP2的漏极与第一 N型MOS管丽1的漏极、第一 N型MOS管丽1的栅极、第三N型MOS管丽3的栅极连接；第三P型MOS管MP3的漏极与第二 N型MOS管丽2的漏极、第二N型MOS管丽2的栅极、第四N型MOS管MN4的栅极连接；第四P型MOS管MP4的栅极、第四P型MOS管MP4的漏极、第五P型MOS管MP5的栅极与第三N型MOS管丽3的漏极连接?’第五P型MOS管MP5的漏极、第四N型MOS管MN4的漏极与该跨导运算放大器的输出端口 Vout连接；第一 P型M0S管MP1的栅极与偏置电压Vpb连接；第二 P型M0S管MP2的栅极与该跨导运算放大器的同向输入端口 VP连接；第三P型M0S管MP3的栅极与该跨导运算放大器的反向输入端口 VN连接。第一 P型M0S管MP1的源极、第四P型M0S管MP4的源极、第五P型M0S管MP5的源极与电源VDD连接。第一 N型M0S管丽1的源极、第二 N型M0S管MN2的源极、第三N型M0S管MN3的源极、第四N型M0S管MN4的源极与地GND连接。
[0007]所述比较器包括1个电流漏，5个P型M0S管和3个N型M0S管，其连接方式为:第零P型M0S管ΜΡ0的漏极、第零P型M0S管ΜΡ0的栅极、电流源I的输入端、第四P型M0S管MP4的栅极与第一 P型M0S管MP1的栅极连接；第一 P型M0S管MP1的漏极、第二 P型M0S管MP2的源极与第三P型M0S管MP3的源极连接；该运算放大器的同向输入端口 VP与第三P型M0S管MP3的栅极连接；该运算放大器的反向输入端口 VN与第二 P型M0S管MP2的栅极连接；第二 P型M0S管MP2的漏极、第零N型M0S管ΜΝ0的栅极、第零N型M0S管ΜΝ0的漏极与第一 N型M0S管丽1的栅极连接；第三P型M0S管MP3的漏极、第一 N型M0S管丽1的漏极与第二 N型M0S管丽2的栅极连接；第四P型M0S管MP4的漏极、第二 N型M0S管丽2的漏极与运放的输出端Vout连接。第零P型M0S管ΜΡ0的源极、第一 P型M0S管MP1的源极、第四P型M0S管MP4的源极与电源VDD连接。第零N型M0S管ΜΝ0的源极、第一 N型M0S管丽1的源极、第二 N型M0S管丽2的源极、电流源I的流出端与地GND连接。
[0008]所述高功率因子的线性LED驱动电路还包括集成在一起的高压启动电路,高压启动电路包括第一 N型高压管MN1和二极管D0，第一 N型高压管MN1的基极、电阻R1的一端与二极管D0的阴极连接，第一 N型高压管丽1的源极、阻R2的一端与输出端口 VDD连接，第一 N型高压管MN1的基极、电阻R1的一端以及第零二极管D0的阴极连接，第一 N型高压管丽1的源极、电阻R2 —端以及输出端口 VDD连接，第一 N型高压管丽1的漏极、电阻R1的另一端、第一发光二极管L1的阳极与电源HV_IN连接，第零二极管D0的阳极、电阻R2的另一端与地GND连接。
[0009]本发明与现有技术相比，具有如下优点:
[0010]1)本发明所述高压启动的在线线性LED驱动电路，为分段线性恒流技术，将照明系统的工作电流与线电压呈分段线性变化，从而提高了照明系统的功率因子PFC，本发明中同时提供了高于0.95的PFC因子，大于功率因子指标PFC的节能的指标值即功率因子PFC之0.7，故可以起到有效的节能效果，而且减少了照明系统对电网的污染。
[0011]2)本发明同时内部集成高压启动电路，大大减小了系统的器件开销。
[0012]总之，本发明系统方案简单，可靠性高，可大大降低了系统的成本，而且降低了照明系统对电网的污染，提高了照明系统的可靠性，节能环保。
【附图说明】
[0013]图1为本发明高功率因子的线性LED驱动电路的电路结构图；
[0014]图2为本发明跨导运算放大器电路的电路结构图结构图；
[0015]图3为本发明比较器电路的电路结构图结构图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图对本发明详细描述。
[0017]如图1所示，本发明LED照明驱动电路，包括4个N型高压管，5个电阻，1个齐纳二极管，3个高压发光二极管，2个比较器，1个跨导运算放大器，1个控制逻辑电路，发光二极管的个数也可以根据实际情况进行设计。
[0018]第一 N型高压管MN1的基极、电阻R1的一端与第零二极管D0的阴极连接；第一 N型高压管丽1的源极、电阻R2 —端与输出端口 VDD连接；第二 N型高压管丽2的栅极、第三N型高压管丽3的栅极、第一比较器C0MP1的输出端、第二比较器C0MP2的输出端与控制逻辑电路Control Logic连接；第二 N型高压管MN2的漏极与第一发光二极管L1的阴极、第二发光二极管L2的阳极连接；第二 N型高压管MN2的源极与电阻R3的一端连接；第三N型高压管MN3的漏极与第二发光二极管L2的阴极、第三发光二极管L3的阳极连接；第三N型高压管丽3的源极、电阻R4的一端与第一比较器C0MP1的反向输入端连接；第四N型高压管MN4的漏极与第三发光二极管L3的阴极连接；第四N型高压管MN4的源极、电阻R5的一端、跨导运算放大器0ΤΑ的反向输入端、第二比较器C0MP2的反向输入端连接；第四N型高压管MN4的栅极与跨导运算放大器0ΤΑ的输出端连接；跨导运算放大器0ΤΑ的正向输入端与基准电压Vrefl连接；第一比较器C0MP1的正向输入端、第二比较器C0MP2的正向输入端与基准电压Vref2连接。
[0019]图1中的高压启动电路，包括第一 N型高压管丽1和二极管D0，第一 N型高压管丽1的基极、电阻R1的一端与二极管D0的阴极连接，第一 N型高压管丽1的源极、阻R2的一端与输出端口 VDD连接，第一 N型高压管丽1的基极、电阻R1的一端以及第零二极管D0的阴极连接，第一 N型高压管丽1的源极、电阻R2 —端以及输出端口 VDD连接，第一 N型高压管丽1的漏极、电阻R1的另一端、第一发光二极管L1的阳极与电源HV_IN连接，第零二极管D0的阳极、电阻R2的另一端与地GND连接。
[0020]下面是控制原理:在本发明采用分段线性恒流技术，分为三段，从成本以及综合性方面考虑，设计为三段，当然如果不计成本，也可以多段设计，以满足其它方面的需求，如四段、五段等等。
[0021]该电路左边部分为HV Start-up电路，其将高压输入HV_IN转换为低压电源VDD ；在右边部分中，三个高压管初始状态都为导通状态，当输入电压HV_IN较低时，电流从第二N型高压管MN2和电阻R3流走，此时只有第一发光二极管L1发光；当输入电压HV_IN升高时，有一部分电流从第三N型高压管MN3和电阻R4流走，当该电流增大到一定程度时，通过第一比较器C0MP1和逻辑控制电路Control Logic将第二 N型高压管MN2关断，所有电流从第三N型高压管MN3和电阻R4流走，第一发光二极管L1和第二发光二极管L2发光；当输入电压HV_IN继续升高，有一部分电流从第四N型高压管MN4和电阻R5流走，当该电流增大到一定程度时，通过第二比较器C0MP2和逻辑控制电路Co