一种led线性驱动拓扑的制作方法
【专利摘要】本发明主要涉及LED线性驱动拓扑，包括串联的多级发光二极管D1、D2、……DN和多级电流调节支路DRI1、DRI2、……DRIN，任意一级发光二极管DK的阴极端和接地端之间都连接有一级电流调节支路DRIK。任意一级电流调节支路DRIK都包括串联在对应的一级发光二极管DK的阴极端和接地端之间的晶体管QK和感测电阻RK。定义每一级电流调节支路DRIK中晶体管QK和感测电阻RK互连的节点为检测节点NODEK，则每一级电流调节支路DRIK还包括反相端耦合到检测节点NODEK而输出端耦合到晶体管QK的控制端的一个第一运算放大器A1K。
【专利说明】
一种LED线性驱动拓扑
技术领域
[0001]本发明主要涉及照明电子设备，确切地说，提出了一种LED线性驱动拓扑和带有这种拓扑的LED照明灯具。
【背景技术】
[0002]随着能源的短缺和新技术的发展，冷光源LED的工作电压低和光效高被认为是照明的新光源。然而目前LED照明设备投有得到普及应用的关键问题有两个:一是价格偏高二是控制电路不稳定导致LED寿命大大降低。据统计目前LED白光照明灯具出现的失效故障，70 %左右是电源问题，20 %左右是线路和结构问题，只有不到10 %是LED单管的本身质量问题，所以电源管理方案的选择对于节能而言也举足轻重，这就要求在驱动设计中选择最合适的AC-DC驱动器。因此低成本的控制电路是LED普及的前提。
[0003]通常LED灯珠在使用时需要多颗灯珠串联或者并联起来才能工作，采用并联方式驱动多只LED虽然所需的电压较低，但由于每只LED的正向压降不同，使得每只LED的亮度不同，除非采用单独的调节的方式来保证每只LED有相同的亮度。所以并联方式要保证亮度均匀一致，实现起来比较复杂。而采用串联方式能够保证流过每只LED的电流相同，可使得LED的亮度基本一致，这是目前常用的结构。而当采用串联型的驱动方式时，如果串接的LED中一个或几个LED发生故障而断路(短路对电路影响较小可忽略)就会使电路发生断路而不能正常工作。为了避免此缺陷，可在每个LED两端反向并联一个稳压管，当某个LED灯珠发生断路时，其并联的稳压管投人工作，保证了串联灯珠电流不变。要注意的是，稳压管的稳压值要比LED的导通电压要高，否则并联的稳压管会分流掉一部分电流而使LED将变暗甚至不
[0004]由LED的电学特性可知，其平均正向电流随着正向电压的增大呈现大幅度的线性增长，LED在正向导通后其正向电压的细小变动将引起LED电流的很大变化，且电流对LED结温影响很大，过大的电流很容易导致LED灯珠结温升高而损坏。此外，由LED的光学特性可知随着正向电流的增加，LED光通量随之增大，即亮度增加。因此为了保持LED发光亮度的恒定，就要保证LED正向电流的稳定。因此设计合理的驱动电源对于LED照明灯具就显得十分重要。本文提出了一种LED线性恒流驱动电路，该电路具有成本低、结构简单并且效率高及体积小等特点，很适合做室内照明LED灯具的驱动电源。
【发明内容】
[0005]在一个实施例中，本发明披露了一种LED线性驱动拓扑，包括:串联的多级发光二极管D^Ds、……DN，在首个第一级发光二极管D1的阳极端提供一个输入电压Vin，自然数~>I;多级电流调节支路DRI1、DRI2、……DRIn，任意一级发光二极管Dk的阴极端和接地端之间都连接有一级所述电流调节支路DRIk，自然数K满足N多K多I;任意一级所述电流调节支路DRIk都包括串联在与其对应的一级发光二极管Dk的阴极端和接地端之间的一个晶体管Qk和一个感测电阻Rk;定义每一级所述电流调节支路DRIk中晶体管Qk和感测电阻Rk互连的一个节点为检测节点NODEk，则每一级所述电流调节支路DRIk还包括反相端親合到检测节点NODEk而输出端親合到晶体管Qk的控制端的一个第一运算放大器AI κ;其中最后一级电流调节支路DRIn的第一运算放大器AIn的正相端接收参考电压Vref而反相端耦合到检测节点NODEn;非最后一级电流调节支路DRIn的其他任意一级电流调节支路DRIk还包括:正相端接收分压器DIVk对参考电压Vref进行分压的分压值而反相端耦合到后一级电流调节支路DRIK+1的检测节点N0DEK+j^—个第二运算放大器Α2κ，第二运算放大器Α2κ的输出端耦合到第一运算放大器AU的正相端。
[0006]上述的LED线性驱动拓扑，任意电流调节支路DRIk中的该分压器DIVk包括连接在参考电压Vref和接地端一对分压电阻，所述分压值撷取自这一对分压电阻的互连节点处。
[0007]上述的LED线性驱动拓扑，该分压器DIVk中的一对分压电阻的电阻值可以相等或者是不相同(例如互连节点和Vref之间的分压电阻的电阻值是互连节点和接地端GND之间的另一个分压电阻的电阻值的若干倍)。
[0008]上述的LED线性驱动拓扑，任意一级电流调节支路DRIk的第二运算放大器Α2κ的输出端和反相端间连有第一电阻，第二运算放大器Α2κ的反相端还通过第二电阻耦合到后一级电流调节支路DRIim的检测节点N0DEk+1。
[0009]上述的LED线性驱动拓扑，其中电流调节支路DRIk中的第一电阻和第二电阻的电阻值相等。
[0010]上述的LED线性驱动拓扑，当多级发光二极管和多级电流调节支路各自的级数N不低于3时，在非最后一级电流调节支路DRIn和非倒数第二级电流调节支路DRIh的任意其他电流调节支路DRIk的第二运算放大器Α2κ的反相端和最后一级电流调节支路DRIn的检测节点NODEn之间还连有第三电阻。
[0011]上述的LED线性驱动拓扑，电流调节支路DRIk中的第一电阻和第二电阻及第三电阻的电阻值相等。
[0012]上述的LED线性驱动拓扑，设定任意一级电流调节支路DRIk的检测节点NODEk处的电压为VRk ;其中先行设定最后一级电流调节支路DRIN的检测节点NODEn处的电压为VRn ;则倒数第二级电流调节支路DRI^1的第二运算放大器Α2Ν-4Ι?出电压Vref—η限定:Vref—h =Vref-VRn ο
[0013]上述的LED线性驱动拓扑，当多级发光二极管和多级电流调节支路各自的级数N不低于3时，在非最后一级电流调节支路DRIn和非倒数第二级电流调节支路DRIh的任意其他电流调节支路DRIk的第二运算放大器Α2κ的输出电压Vref—κ限定:Vref—κ = Vref—VRn—VRk+i。
[0014]在一个实施例中，本发明披露了带有LED的灯具装置，包括上述任意一项所述的LED线性驱动拓扑。
[0015]在一个实施例中，本发明披露了一种针对上述的LED线性驱动拓扑的驱动方法，所述输入电压Vin为带有交流脉冲成分的电压，当多级发光二极管D^Ds、……Dn和多级电流调节支路DRI^DRL.、……DRIn各自的总级数N不低于3时:
[0016]在该驱动方法中:
[0017]非最后一级电流调节支路DRIn的其他所有电流调节支路DRI1JRI2……DRIn-!各自的晶体管Q1、Q2......Qn-1默认的初始状态设定为接通状态；一旦当最后一级电流调节支路
DRIn其晶体管接通开始运作，此时则倒数第二级电流调节支路DRIh的第二运算放大器A2n-1也开始运作；
[0018]需要侦测倒数第二级电流调节支路DRIn—!的检测节点NODEn—!#的电压VRn:
[0019]当侦测到电压VIV1大于一个预设阈值时，非最后一级电流调节支路DRIn和非倒数第二级电流调节支路DRlN-JWi意其他电流调节支路DRIk的晶体管Qk关断；
[0020]当侦测到电压VIV1在该预设阈值以下时，非最后一级电流调节支路DRIn和非倒数第二级电流调节支路DRlN-JWi意其他电流调节支路DRIk的晶体管Qk接通。
【附图说明】
[0021]阅读以下详细说明并参照以下附图之后，本发明的特征和优势将显而易见:
[0022]图1是线性LED驱动的基本原理。
[0023]图2是线性LED驱动的拓扑结构。
【具体实施方式】
[0024]参见图1，本申请的
【发明内容】
主要基于解决照明LED的线性驱动方案自检测转态切换的问题，并可以实现流经LED的总电流基本恒定的方案，藉此减少外部元器件和降低方案成本，同时还使得LED照明装置的加工和检修变得简单。参见图1中多段LED线性方案的基本原理图，以两段LED为例，发光二极管D11和D12串接，发光二极管D11的阴极和接地端之间串联有一个开关器件Mn和电阻Rci及Rc2，发光二极管Di2的阴极和接地端之间串联有一个开关器件M12和电阻Rc2，开关器件Mn和M12例如由基本的场效应管或双极晶体管等构成，它们的控制端受到未示意出来的驱动芯片的驱动而使开关可以在导通和关断之间切换或被钳制到进入线性区。根据线性基本原理，ACinput是常规的交流市电Vac经过例如桥式整流器10整流后的带有交流脉动成分的电压，ACinput加载到发光二极管D11的阳极。当带有交流成分的电压ACinput的值跌落到比较低时，仅仅只有开关器件Mn工作(Mi2截止)，发光二极管Dii发光(Di2断路)。随着带有交流成分的电压ACinput的值逐步升高，则导致开关器件Mn上承受的压降不断升高，它产生的热量也随之升高，直到当开关器件Mn上承受的压降上升达到一定值后，开关器件M12也开始导通进行工作，所以发光二极管D11和D12均会发光。
[0025]参见图1，按照相同的道理，当电压ACinput下降时，和以上这个过程相反，也即开关器件M12开始切换到关断状态，发光二极管D11被断开而不再发光，则此时仅仅只有开关器件Mn工作和发光二极管Dn发光。从而在电压ACinput的上升和下降之间的过程当中完成一个切换周期，所以图1所示的整个电路就以工频两倍的频率重复以上过程。
[0026]参见图2，先以三段LED为例(注意三段LED仅仅作为范例，而实际产品实质上不限制于三段)来阐释本发明提供的一种LED线性驱动拓扑的基本原理。该拓扑结构至少包括串联的多级发光二极管D1、D2、D3，任意后一级二极管的阳极连接到相邻的前一级二极管的阴极，因此将所有的二极管依次串接起来，且还在首个第一级发光二极管阳极端提供一个输入电压Vin(Vin可以是电压ACinput)。
[0027]该拓扑结构至少还包括多级电流调节支路DRIhDRI^DRI3,任意一级发光二极管的阴极端和接地端之间都连接有一级电流调节支路。例如第一级发光二极管D1的阴极端和接地端之间连接有第一级电流调节支路DRI1，第二级发光二极管出的阴极端和接地端之间连接有第二级电流调节支路DRI2,第三级发光二极管D3的阴极端和接地端之间连接有第二级电流调节支路dri3。
[0028]在该拓扑中，第一级电流调节支路DRI1包括串联在与其对应的第一级发光二极管D1的阴极端和接地端之间的一个晶体管&和一个感测电阻&，第二级电流调节支路DRI2包括串联在与其对应的第二级发光二极管出的阴极端和接地端之间的一个晶体管出和一个感测电阻R2,以及第三级电流调节支路DRI3包括串联在与其对应的第三级发光二极管D3的阴极端和接地端之间的一个晶体管Q3和一个感测电阻R3。
[0029]在该拓扑中，定义第一级电流调节支路DRI1中晶体管&和感测电阻R1互连的一个节点为检测节点NODEi，则该第一级电流调节支路DRII还包括反相端親合到该检测节点N0DE1而输出端耦合到晶体管&的控制端(如它的控制栅极)的一个第一运算放大器Au。定义第二级电流调节支路DRI冲晶体管出和感测电阻R2互连的一个节点为检测节点NODE2,则该第二级电流调节支路DRI2还包括反相端耦合到该检测节点NODE2而输出端耦合到晶体管Q2的控制端(如控制栅)的一个第一运算放大器A21。并且定义第三级电流调节支路DRI3中一个晶体管Q3和一个感测电阻R3互连的一个节点为检测节点NODE3,则第三级电流调节支路DRI3还包括反相端耦合到该检测节点NODE3而输出端耦合到晶体管Q3的控制端(如控制栅)的一个第一运算放大器A31。
[0030]注意这里晶体管可以是MOSFET，因此在第一级电流调节支路DRI!中晶体管Q1的源极端和感测电阻办互连的节点为检测节点NODE1，晶体管&的漏极连接到第一级二极管04勺阴极。第二级电流调节支路DRI2中晶体管出的源极端和感测电阻他互连的节点为检测节点NODE2,晶体管Q2的漏极连接到第二级二极管D2的阴极。第三级电流调节支路DRI3中晶体管Q3的源极端和感测电阻R3互连的节点为检测节点NODE3,晶体管Q3的漏极连接到第三级二极管D3的阴极。
[0031]在该拓扑中，最后一级电流调节支路DRI3的第一运算放大器A31的正相端接收参考电压Vref而反相端耦合到检测节点NODE3。
[0032]在该拓扑中，非最后一级电流调节支路DRI3的其他任意一级电流调节支路(例如第一级和第二级电流调节支路DRI2和DRI3)还各自包括有一个第二运算放大器，例如第一级电流调节支路DRI1包括一个第二运算放大器A12，第二级电流调节支路DRI2包括一个第二运算放大器A22。
[0033]在该拓扑中，第一级电流调节支路DRI1的第二运算放大器A12的正相端接收一个分压器DIVK含电阻R8和电阻R9)对参考电压Vref进行分压的分压值，分压值等于电阻R8和电阻R9之间互连的节点处的电压。第二运算放大器A12的反相端耦合到第一级电流调节支路DRI^后一级电流调节支路DRI2的检测节点NODE2,第二运算放大器A12的输出端耦合到第一级电流调节支路DRI1的第一运算放大器A11的正相端。
[0034]在该拓扑中，第二级电流调节支路DRI2的第二运算放大器A22的正相端接收一个分压器DIV2(含电阻R4和电阻R5)对参考电压Vref进行分压的分压值，分压值等于电阻R4和电阻R5之间互连的节点处的电压。第二运算放大器A22的反相端耦合到第二级电流调节支路DRI2的后一级电流调节支路DRI3的检测节点NODE3,第二运算放大器A22的输出端耦合到第二级电流调节支路DRI2的第一运算放大器A21的正相端。
[0035]在该拓扑中，最后一级即第三级电流调节支路DRI3的第一运算放大器A31的正相端直接接收参考电压Vref(不通过分压器分压)而它的反相端耦合到检测节点N0DE3。注意最后一级电流调节支路DRI3中并未设置任何一个第二运算放大器。
[0036]在该拓扑中，第一级电流调节支路DRI1的第二运算放大器A12的输出端和反相端间连有第一电阻R10，第二运算放大器A12的反相端还通过第二电阻R12耦合到第一级电流调节支路DRIj^后一级电流调节支路DRI2的检测节点N0DE2。
[0037]在该拓扑中，第二级电流调节支路DRI2的第二运算放大器A22的输出端和反相端间连有第一电阻R7，第二运算放大器A22的反相端还通过第二电阻R6耦合到第二级电流调节支路DRI2的后一级电流调节支路DRI3的检测节点N0DE3。
[0038]在该拓扑中，当多级数的LED发光二极管D1、D2、D3、……Dn和多级数的电流调节支路DRI^DRI^DRL.、……DRIn各自的总级数N不低于3时(我们仍然以附图2的级数为3作为范例)，在非最后一级电流调节支路(譬如第三级电流调节支路DRI3)和非倒数第二级电流调节支路(譬如第二级电流调节支路DRI2)的任意其他电流调节支路中(譬如第一级电流调节支路DRI1的第二运算放大器A12的反相端和最后一级电流调节支路DRI3的检测节点NODE3之间还连有第三电阻Rll。如果级数不限制于图示，仍然可以描述为:当多级发光二极管
D2……Dn和多级电流调节支路DRI^DRI2……DRIn各自的总级数N高于3时，在非最后一级电流调节支路DRIn和非倒数第二级电流调节支路DRlN-JWi意其他电流调节支路DRIK(K= 1、2……(N-2))的第二运算放大器的反相端和最后一级电流调节支路DRIn的检测节点NODEn之间还连有第三电阻，并且电流调节支路DRIk中的第一电阻和第二电阻及第三电阻的电阻值相等。
[0039]在该拓扑中，设任意一级电流调节支路DRIk的检测节点NODEk的电压为VRk;设最后一级电流调节支路DRIn的检测节点NODEn处的电压为VRn;则倒数第二级电流调节支路DRIn的第二运算放大器A2n-1输出电压Vref—N-1限定:Vref—N-1 = Vref—VRn。
[0040]在该拓扑中，当多级发光二极管和多级电流调节支路各自的级数N不低于3时，在非最后一级电流调节支路DRIn和非倒数第二级电流调节支路DRIn-J^任意其他电流调节支路DRIk的第二运算放大器Α2κ的输出电压Vref—κ限定:Vref—K = Vref—VRn—VRk+ι ο
[0041]为了解释以上内容，参见图2，仍然以级数为3作为范例。
[0042]在第一级电流调节支路DRI1*，流过晶体管Ql(如M0SFET)的电流被控制在检测节点NODE1的电压VR1比上Rl，等于VRi/Rl。在第二级电流调节支路DRI2中，流过晶体管Q2的电流被控制在检测节点NODE2的电压VR2比上R2，等于VR2/R2。在第三级电流调节支路DRI3中，及流过晶体管Q3的电流被控制在检测节点NODE3的电压值VR3比上R3，等于VR3/R3。晶体管Ql、Q2、Q3处是基本的线性驱动单元。当第二级电流调节支路DRI2中检测节点NODE2的电压VR2和第三级电流调节支路DRI3中检测节点NODE3的电压VR3趋于到达Vref时，电压VR2和电压VR3会反馈到第一级电流调节支路DRI1的第二运算放大器A12和第二级电流调节支路DRI2的第二运算放大器A22。
[0043]这种反馈对第二级电流调节支路DRI2的第二运算放大器A22造成的影响是:
[0044]第二运算放大器A22根据正相端和反相端的虚短/虚断概念，也即:
[0045 ] ( Vref*R5/(R4+R5)-VR3 )/R6=( Vref—A2_Vref*R5/ (R4+R5)) /R7。
[0046]所以第二运算放大器A22它的输出电压Vref—A2满足函数关系:
[0047 ] Vref_A2 = Vref*R5/ (R4+R5) + ( Vref*R5/ (R4+R5)-VR3) *R7/R6 ……〈I >。
[0048]这种反馈对第一级电流调节支路DRI1的第二运算放大器A12造成的影响是:
[0049]第二运算放大器A12根据正相端和反相端的虚短/虚断概念，按照相同的道理，所以第二运算放大器Ai2它的输出电压Vref—Al满足函数关系:
[0050]Vref_ai = Vref*R8/ (R8+R9) + ( Vref*R8/ (R9+R8)-VR2) *R 10/RI 2+Vref*R8/ (R8+R9) +(Vref*R8/(R9+R8)-VR3)*R10/R11……〈2>。
[0051]如果需要满足流经多级发光二极管D^Ds、……Dn的电流基本恒定，则需要限制第二级电流调节支路DRI2的第二运算放大器A22的输出电压Vref—A2 = VrEF-VR3，需要限制第一级电流调节支路DRI i的第二运算放大器A12的输出电压Vref—μ = Vref-VR3-VR2，根据这里VREF—A1与Vref—A2的等式和结合上文的式子〈1>及〈2>，计算出第二级电流调节支路DRI2中的R5 = R4，R6= R7，计算出第一级电流调节支路DRI1中的RlO = Rll = R12，以及R8 = 3*R9。满足这些条件时，AC_input产生的二极管电流基本丨旦定。
[0052]如果谐波失真THD低，只需要微调多级电流调节支路DRI^DRL.、……DRIn各自的感测电阻R1、R2、……Rn即可实现恒流目标。在图2的三段LED的范例中，如果谐波失真THD低只要改变感测电阻R1、R2和R3的值即可。
[0053]以三段LED为范例，本发明可以解决晶体管Ql和Q2在不加其他外部元器件的条件下，完成循环的转换:也即初始状态默认晶体管Ql和Q2导通，检测到晶体管Q2的源极端电压也即VR2大于预设的阈值时，晶体管Ql被关断，而一旦当晶体管Q2的源极端电压也即VR2低于或不超过阈值时，晶体管Ql被接。在转换过程中，整个LED串接的二极管回路中电流基本保持不变。因为输入的AC_INPUT是类似馒头半波，所以整个电路就一直在这种模式下循环。在点亮串接的LED之前会先行启动晶体管Q3，以便在晶体管Q3和电阻R3互连的节点NODE3处能够产生适当的电压，该电压会反馈给前级的电流调节支路中的第二运算放大器。
[0054]在以上拓扑的实际应用中，一般不会仅仅采用三段LED来制作照明电子装置，在更多时候，是采用数量远远超过3的多段LED灯珠，因此在了解本发明所阐释的三段LED的基础上，应该能够十分明确的获悉多段LED的实施手段，而且上文针对三段LED的阐释部分不应该构成多段LED的限制条件。
[0055]例如，我们假定一种LED线性驱动拓扑中采用了N段LED灯珠。
[0056]拓扑包括串联的多级发光二极管D^Ds、……Dn，在首个第一级发光二极管D1的阳极端提供一个输入电压VIN，自然数N>1，注意二极管D1S义为首个第一级发光二极管，而Dn定义为末尾的最后一级发光二极管，则任意后一级二极管的阳极端连接到与它相邻的前一级二极管的阴极端，从而将发光二极管D1、D2、……Dn全部串接起来。
[0057]拓扑包括多级电流调节支路DRI^DRL.、……DRIn，任意一级发光二极管Dk的阴极端和接地端GND之间都连接有一级电流调节支路DRIk，自然数K满足N多K多I，注意在本申请中，电流调节支路DRIi定义为首个第一级电流调节支路，而DRIn则定义为末尾的最后一级电流调节支路。
[0058]任意一级电流调节支路DRIk都包括串联在与其对应的一级发光二极管Dk的阴极端和接地端GND之间的一个晶体管Qk和一个感测电阻Rk。
[0059]定义每一级电流调节支路DRIk中晶体管Qk和感测电阻Rk互连的一个节点为检测节点NODEk，则每一级电流调节支路DRIk还包括反相端耦合到检测节点NODEk而输出端耦合到晶体管Qk的控制端的一个第一运算放大器Ak。
[0060]其中最后一级电流调节支路DRIn的第一运算放大器AIn的正相端接收参考电压Vref而反相端親合到检测节点NODEn。
[0061 ] 非最后一级电流调节支路DRIn的其他任意一级电流调节支路DRIk还包括一个第二运算放大器Α2κ:第二运算放大器Α2κ的正相端接收一个分压器DIVk对参考电压Vref进行分压的分压值，而第二运算放大器Α2κ的反相端耦合到后一级电流调节支路DRIK+1的检测节点NODEk+^，第二运算放大器Α2κ的输出端则耦合到电流调节支路DRIk中的第一运算放大器AU的正相端。这也意味着最后一级电流调节支路DRIn中并不需要一个第二运算放大器。
[0062]任意一级电流调节支路DRIk中的该分压器DIVk包括:连接在参考电压Vref和接地端GND之间的一对分压电阻，第二运算放大器Α2κ的正相端输入的分压值撷取自该分压器DIVk中这一对分压电阻的互连节点处的电压。
[0063]任意一级电流调节支路DRIk中的第二运算放大器Α2κ(如果它当中存在第二运算放大器的话)的输出端和反相端间连有第一电阻(类似图2中的R7)，第二运算放大器Α2κ的反相端还通过第二电阻(类似图2中的R6)耦合到电流调节支路DRIk的后一级电流调节支路DRIK+1的检测节点N0DEK+1。电流调节支路DRIk中的第一电阻和第二电阻(类似图2中的R6和R7)的电阻值相等。
[0064]当多级发光二极管D1-Dn和多级电流调节支路DRI1-DRIn各自的总级数N不低于3时(譬如图2的3级)，在非最后一级电流调节支路DRIn(譬如DRI3)和非倒数第二级电流调节支路DRIn—K譬如DRI2)的任意其他电流调节支路DRIk(譬如DRI1)的第二运算放大器Α2κ的反相端和最后一级电流调节支路DRIn(譬如DRI3)的检测节点NODEn之间还连有第三电阻(譬如Rll)。电流调节支路DRIk(譬如DRI1)中的第一电阻和第二电阻和第三电阻(类似图2中的RlO和R12及Rl I)的电阻值相等。
[0065]设任意一级电流调节支路DRIk的检测节点NODEk处的电压为VRK，设最后一级电流调节支路DRIn的检测节点NODEn处的电压为VRn，则倒数第二级电流调节支路DRIn—!的第二运算放大器Α2Ν-4Ι?出电压Vref—限定:Vref—H = Vref—VRn。譬如图2中倒数第二级电流调节支路DRI2的第二运算放大器A22输出电压Vref—A2 = Vref—VR3。
[0066]当多级发光二极管D1-Dn和多级电流调节支路DRI1-DRIn各自的级数N不低于3时，在非最后一级电流调节支路DRIn(譬如DRI3)和非倒数第二级电流调节支路DRIn—K譬如DRI2)的任意其他的电流调节支路DRIk的第二运算放大器Α2κ的输出电压Vref—κ限定为:Vref—κ= Vref—VRn—VRk+i。譬如电流调节支路DRIi的第二运算放大器A12的输出电压Vref—Al = Vref—VR3-VR2o
[0067]本发明还提供一种根据上文所言的LED线性驱动拓扑(要求多级发光二极管和多级电流调节支路各自的总级数N不低于3)的驱动方法:
[0068]非最后一级电流调节支路DRIn(譬如DRI3)的其他所有电流调节支路DRI^DRI2……DRIn—K譬如DRIfDRI2)各自的晶体管QhQ2……Qn-1(譬如Qi?Q2)默认的初始状态设定为接通状态；
[0069]侦测/检测倒数第二级电流调节支路DRIn—K譬如DRI2)的检测节点NODEn—K譬如NODE2)处的电压VRn(譬如VR2):
[0070 ] STEP 1、当侦测到电压VRn (譬如VR2)大于一个预设阈值时，非最后一级电流调节支路DRIn(譬如DRI3)和非倒数第二级电流调节支路DRIn—K譬如DRI2)的任意其他电流调节支路DRIk(譬如DRI1)的晶体管Qk(譬如Q1)关断；[0071 ] STEP2、当当侦测到电压VRn—!(譬如VR2)在该预设阈值以下时，非最后一级电流调节支路DRIn(譬如DRI3)和非倒数第二级电流调节支路DRIn—K譬如DRI2)的任意其他电流调节支路DRIk(譬如DRI1)的晶体管Qk(譬如Q1)接通。
[0072]所以整个拓扑/电路就一直在STEPl?STEP2?STEPl?STEP2……这种模式下循环。
[0073]以上，通过说明和附图，给出了【具体实施方式】的特定结构的典型实施例，上述发明提出了现有的较佳实施例，但这些内容并不作为局限。对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。
【主权项】
1.一种LED线性驱动拓扑，其特征在于，包括: 串联的多级发光二极管D1、D2、......Dn，在首个第一级发光二极管Di的阳极端提供一个输入电压Vin，自然数N>I; 多级电流调节支路DRI^DRL.、……DRIn，任意一级发光二极管Dk的阴极端和接地端之间都连接有一级所述电流调节支路DRIk，自然数K满足N多I; 任意一级所述电流调节支路DRIk都包括串联在与其对应的一级发光二极管Dk的阴极端和接地端之间的一个晶体管Qk和一个感测电阻Rk; 定义每一级所述电流调节支路DRIk中晶体管Qk和感测电阻Rk互连的一个节点为检测节点NODEk，则每一级所述电流调节支路DRIk还包括反相端耦合到检测节点NODEk而输出端耦合到晶体管Qk的控制端的一个第一运算放大器Ak; 其中最后一级电流调节支路DRIn的第一运算放大器AIn的正相端接收参考电压Vref而反相端耦合到检测节点NODEn ; 非最后一级电流调节支路DRIn的其他任意一级电流调节支路DRIk还包括:正相端接收分压器DIVk对参考电压Vref进行分压的分压值而反相端耦合到后一级电流调节支路DRIK+1的检测节点NODEk+^—个第二运算放大器Α2κ，第二运算放大器Α2κ的输出端耦合到第一运算放大器AU的正相端。2.根据权利要求1所述的LED线性驱动拓扑，其特征在于，任意电流调节支路DRIk中的该分压器DIVk包括连接在参考电压Vref和接地端间的一对分压电阻，所述分压值撷取自这一对分压电阻的互连节点处。3.根据权利要求1所述的LED线性驱动拓扑，其特征在于，任意一级电流调节支路DRIk的第二运算放大器Α2κ的输出端和反相端间连有第一电阻，第二运算放大器Α2κ的反相端还通过第二电阻耦合到后一级电流调节支路DRIim的检测节点N0DEk+1。4.根据权利要求3所述的LED线性驱动拓扑，其特征在于，电流调节支路DRIk中的第一电阻和第二电阻的电阻值相等。5.根据权利要求3所述的LED线性驱动拓扑，其特征在于，当多级发光二极管和多级电流调节支路各自的级数N不低于3时，在非最后一级电流调节支路DRIn和非倒数第二级电流调节支路01?1^的任意其他电流调节支路DRIk的第二运算放大器Α2κ的反相端和最后一级电流调节支路DRIn的检测节点NODEn之间还连有第三电阻。6.根据权利要求5所述的LED线性驱动拓扑，其特征在于，电流调节支路DRIk中的第一电阻和第二电阻及第三电阻的电阻值相等。7.根据权利要求1所述的LED线性驱动拓扑，其特征在于，设定任意一级电流调节支路DRIk的检测节点NODEk处的电压为VRk ;其中 设定最后一级电流调节支路DRIn的检测节点NODEn处的电压为VRn; 贝IJ倒数第二级电流调节支路DRIh的第二运算放大器Α2ν-^出电压Vref—h限定: V ref—N-1 = Vref- VRn ο8.根据权利要求7所述的LED线性驱动拓扑，其特征在于，当多级发光二极管和多级电流调节支路各自的级数N不低于3时，在非最后一级电流调节支路DRIn和非倒数第二级电流调节支路DRlN-JWi意其他电流调节支路DRIk的第二运算放大器Α2κ的输出电压VREF—K限定:Vref—κ=Vref—VRn—VRk+i ο9.一种带有LED灯珠的照明装置，其特征在于，包括根据权利要求1?8中任意一项所述的LED线性驱动拓扑。10.—种根据权利要求1?8中任意一项所述的LED线性驱动拓扑的驱动方法，其特征在于，所述输入电压Vin为带有交流脉冲成分的电压，当多级发光二极管和多级电流调节支路各自的总级数N不低于3时: 非最后一级电流调节支路DRIn的其他所有电流调节支路DRI^DRI2……DRIn-!各自的晶体管QhQ2......Qn-ι默认的初始状态设定为接通状态； 侦测倒数第二级电流调节支路DRIn—!的检测节点NODEn—^的电压VRn: 当侦测到电压VRh大于一个预设阈值时，非最后一级电流调节支路DRIn和非倒数第二级电流调节支路DRlN-JWi意其他电流调节支路DRIk的晶体管Qk关断； 当侦测到电压VRh在该预设阈值以下时，非最后一级电流调节支路DRIn和非倒数第二级电流调节支路DRlN-JWi意其他电流调节支路DRIk的晶体管Qk接通。
【文档编号】H05B33/08GK106028518SQ201610421615
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月14日
【发明人】许明伟, 高智浩
【申请人】上海芯迈科技有限公司