一种线性led驱动电路及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及LED驱动控制技术领域，特别是涉及一种线性LED驱动电路及方法。
【背景技术】
[0002] LED因具有效率高、寿命长、不易破损、开关速度高、可靠性高等传统光源不及的优 点，已被广泛应用于指示灯、显示器及照明领域。LED是一种低压直流条件下工作的半导体 器件，需要通过恒流控制满足照明应用。
[0003] 在线性LED驱动中整体的效率由LED导通电压与输入电压决定：
[0005] 如图1所示即为常见的线性LED驱动结构1，交流电源经过整流模块后提供输入电 压V IN，所述输入电压VIN经过多个串联的LED后连接到恒流控制管；所述恒流控制管位于芯 片内部（图中未显示），所述恒流控制管再经由所述芯片的5号端口（CS)连接到采样电阻 后连接到地，形成电源到地的通路。所述芯片的1~4号端口（D4~D1)与串联的LED连 接，用于控制各段LED的导通。
[0006] 由于所述芯片管脚是固定的，因此串联的LED的数量是也是固定的，在输入电压 VIN超过LED正向压降时多余的电压是由各段LED下方的恒流控制管承担的，V IN-\ED就是所 述恒流控制管上的电压，在下一段LED导通之前这部分电压会比较高，因此所述恒流控制 管需要承担比较高的电压，同时整体效率也不高。
[0007] 虽然可以通过增加 LED段数降低各段LED电压，从而降低段数切换前恒流控制管 上损耗的电压来提高一些效率，但是考虑实际应用情况中，串联的LED的段数比较少，每段 LED的数量比较多，导致各段LED的数量无法达到最小，因此，切换时所述恒流控制管承担 的电压仍然比较高，效率无法提至最高。并且由于串联的LED的段数限制，LED的颗数也被 限制，为了保证LED利用率，LED总的数量只能按典型输入电压设计，在高输入电压时这些 多余的压降就都施加在恒流控制管上，从而导致效率比较低，芯片容易发热及过温热保护。
[0008] 因此，如何提高LED驱动的整体效率是本领域技术人员亟待解决的问题。
【发明内容】
[0009] 鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种线性LED驱动电路及 方法，用于解决现有技术中LED驱动的整体效率低、功率因素低等问题。
[0010] 为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种线性LED驱动电路，所述线性 LED驱动电路至少包括：
[0011] 电压输入模块，用于提供输入电压；
[0012] LED灯串，连接于所述电压输入模块，所述LED灯串包括第一数量n个灯段，各灯段 串联连接，且各灯段中LED的数量呈二进制增长；
[0013] 第一数量n个开关管，各开关管并联于各灯段，用于通过各开关管的导通和关断 实现所述LED灯串中被点亮的LED数量的调整；
[0014] 恒流控制管，连接于所述LED灯串的输出端，用于调节电流实现恒流输出；
[0015] 采样电阻，用于将所述恒流控制管输出的电流转换为采样电压；
[0016] 控制驱动模块，连接于所述恒流控制管的两端，用于检测所述LED灯串输出端及 所述恒流控制管输出端的电压，并输出各开关管及所述恒流控制管的控制信号。
[0017] 优选地，各灯段依次连接，各灯段中LED的数量随电位升高而递增，且第k个灯段 中包含LED的数量为2 k 1个，其中，1彡k彡n。
[0018] 更优选地，还包括第二数量（n-1)个辅助开关管，各辅助开关管的一端连接各灯 段的输出端，另一端连接上一灯段的中心点，各灯段中心点将该灯段中的LED数目均分。
[0019] 更优选地，各辅助开关管的控制信号由与各该辅助开关管连接的两个相邻灯段两 端的开关管的控制信号共同决定，当下一灯段两端的开关管关断，上一灯段两端的开关管 导通时，该辅助开关管导通。
[0020] 优选地，所述控制驱动模块包括开关控制电路以及比较电路，所述开关控制电路 的输入端连接于所述LED灯串与所述恒流控制管之间，根据检测到的电压输出各开关管的 控制信号以实现不同数量的LED被点亮；所述比较电路连接于所述恒流控制管与所述采样 电阻之间，将所述恒流控制管与所述采样电阻之间的采样电压与参考电压比较，并输出所 述恒流控制管的控制电压以调节电流恒定。
[0021] 更优选地，所述比较电路的反向输入端连接所述采样电压、正向输入端连接所述 参考电压。
[0022] 更优选地，所述参考电压由所述开关控制电路提供。
[0023] 为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种线性LED驱动方法，所述线 性LED驱动方法至少包括：所述输入电压的上升阶段：开启电路，各开关管均导通，所述输 入电压上升，基于所述控制驱动模块检测所述恒流控制管输入端的电压，当所述恒流控制 管输入端的电压大于第一设定值时，调整各开关管点亮相应数量的LED，所述恒流控制管输 入端的电压下降；所述输入电压继续上升，所述恒流控制管输入端的电压继续上升，当所述 恒流控制管输入端的电压再次大于所述第一设定值时，再次调整各开关管点亮相应数量的 LED ;根据所述输入电压的变化依次调整各开关管点亮相应数量的LED，使所述恒流控制管 承受的电压不大于所述第一设定值；最小可调整的LED数量为1个LED ;
[0024] 所述输入电压的下降阶段：所述输入电压下降，基于所述控制驱动模块检测所述 恒流控制管输入端的电压，当所述恒流控制管输入端的电压小于第二设定值时，调整各开 关管熄灭相应数量的LED，所述恒流控制管输入端的电压上升；所述输入电压继续下降，所 述恒流控制管输入端的电压继续下降，当所述恒流控制管输入端的电压再次小于所述第二 设定值时，再次调整各开关管熄灭相应数量的LED ;根据所述输入电压的变化依次调整各 开关管熄灭相应数量的LED，使所述恒流控制管承受的电压不小于所述第二设定值；最小 可调整的LED数量为1个LED。
[0025] 优选地，所述一设定值为\ED+VRES，所述第二设定值为V RES，其中，\ED为单个LED的 正向导通压降、VREe为所述恒流控制管正常工作时所述恒流控制管与所述采样电阻上的最 小电压之和。
[0026] 优选地，当与各辅助开关管连接的两个相邻灯段中下一灯段两端的开关管关断， 上一灯段两端的开关管导通时，该辅助开关管导通，可实现LED的串并联，在相同输入电压 的条件下，提高LED的利用率。
[0027] 优选地，所述输入电压与各开关管的控制信号有一一对应关系，可利用此关系对 电流进行单独控制，以实现一定电压范围内恒功率输出。
[0028] 如上所述，本发明的线性LED驱动电路及方法，具有以下有益效果：
[0029] 本发明的线性LED驱动电路及方法采用二进制数量的LED分段方式，开关管与各 段LED并联，通过各开关管的导通和关断使得每次调整的LED个数最少为1个，因此恒流控 制管上的电压可以降到最低，在整个输入电压范围内实现高输出效率、高功率因数及低输 入谐波；另外本发明的线性LED驱动电路及方法利用辅助开关管对LED进行串并联可以大 大提高LED的利用率。
【附图说明】
[0030] 图1显示为现有技术中的线性LED驱动结构示意图。
[0031] 图2显不为本发明的线性LED驱动电路的实施例一不意图。
[0032] 图3显示为本发明的线性LED驱动电路的输入电压与输入电流的波形示意图。
[0033] 图4显不为本发明的线性LED驱动电路的实施例二不意图。
[0034] 元件标号说明
[0035] 1 线性LED驱动结构
[0036] 2 线性LED驱动电路
[0037] 21 电压输入模块
[0038] 211 交流电源
[0039] 212 整流模块
[0040] 22 控制驱动模块
[0041] 221 开关控制电路
[0042] 222 比较电路
[0043] Q1~Q7 第一开关管~第七开关管
[0044] Q8 恒流控制管
[0045] LED1~LED7第一灯段~第七灯段
[0046] Ql_l~Q6_l第一辅助开关管~第六辅助开关管
[0047] VIN 输入电压
[0048] VTH1 第一设定电压
[0049] VTH2 第二设定电压
[0050] Vref 参考电压
[0051] Vcs 采样电压
【具体实施方式】
[0052] 以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书 所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实 施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离 本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0053] 请参阅图2~图4。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明 本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数 目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其 组件布局型态也可能更为复杂。
[0054] 实施例一
[0055] 如图2所示，本发明提供一种线性LED驱动电路2,所述线性LED驱动电路2至少 包括：
[0056] 电压输入模块21，用于提供输入电压VIN;
[0057] LED灯串，连接于所述电压输入模块21，所述LED灯串包括第一数量n个灯段，各 灯段串联连接，且各灯段中LED的数量呈二进制增长；
[0058] 第一数量n个开关管，各开关管并联于各灯段，用于通过各开关管的导通和关断 实现所述LED灯串中被点亮的LED数量的调整；
[0059] 恒流控制管Q8,连接于所述LED灯串的输出端，用于调节电流实现恒流输出；
[0060] 采样电阻Res，一