专利名称：适用于多路并联led的直流母线电压跟随型控制电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种适用于多路并联LED的直流母线电压跟随型控制电路。具体的说 应该是一种用于多路LED的电流独立控制时，使直流母线电压始终跟随LED最大压降的控 制电路。
背景技术：
对于LED多路恒流控制驱动器的应用，最常用的方案是恒压模块+多路并联的带 有恒流控制电路的LED灯串。由于每路LED灯串的压降不同，恒流控制电路的常用办法包括 线性调整，P丽斩波控制，非隔离DC-DC恒流电路(如BUCK电路)等来控制LED中的电流。 为了提高驱动器的整体效率，希望直流电压源输出电压Vo尽可能的接近LED的电压、，从 而使每一串LED中恒流控制电路的损耗尽可能小。 当恒流控制电路为线性调整管方式时， 一般通过采样线性调整管的压降，使Vo尽 可能的低，即保证具有最高电压降的LED灯串中的线性调整管接近饱和，从而使之损耗最 小，同时也保证其它并联LED灯串中线性调整管的损耗也尽可能的小，参照图1。但由于晶 体管处于临界饱和时，压降很低，一般只有O. 3V左右，因此，采样电路中二极管的压降变化 对于饱和电压采样电路和精度影响很大；为了保证有足够的裕量，常温时调整管的压降必 须足够高，才能保证高温时仍然线性调整管能够处于临界饱和，然常温时线性调整管的压 降越高，其损耗就越大。 如果恒流控制电路采用DC-DC模±央，替代线性调整管，则能够提高效率，即使Vo与 、压差较大，损耗也较小。若能够使Vo接近、，则DC-DC模块的效率能够更高，磁芯的体积 能够更小。 同时，如果采样并控制恒流控制电路两端的压降，则当电路处于P丽调光状态时， 恒流控制电路两端的电压处于脉冲状态，其检测电路复杂。
发明内容
本发明针对采样恒流控制电路两端压降的各种弊端，提出一种通用的低成本多路 恒流驱动控制电路，通过检测LED的压降来控制直流母线的电压，使之接近压降最高的LED 灯串的电压，在LED压差较小时，仍可保证较高的驱动电路效率。 解决上述问题采用的技术方案是适用于多路并联LED的直流母线电压跟随型控 制电路，包括一个直流输出电压源，直流输出电压控制电路和负载；所述的直流输出电压源 输出端接多路由恒流控制电路和LED灯串联而成的负载，其特征在于所述的直流输出电 压控制电路检测出多路负载中LED灯串的电压最高的一路，并将检测出的电压信号转换为 恒定的电流信号，该电流信号与LED压降的电压信号成特定的比例特性，然后通过电阻分 压后产生输出直流电压的基准信号Vor，传递到电压环的正向输入端作为基准信号，与电压 环的另一个输入端即输出电压采样信号Vos比较，并输出控制信号给直流输出电压源，使 其调整输出电压Vo。
本发明的适用于多路并联LED的直流母线电压跟随型控制电路，所述的多路负载 中LED灯串电压最大值的变化，通过直流输出电压控制电路，转化为电压环的基准的变化， 即可调整直流输出电压源的输出电压，使直流输出电压Vo始终与LED灯串电压最高的一路 负载电压很接近，从而可以使具有最高电压LED灯串中的恒流控制电路两端的电压值保持 恒定且接近于零，使其损耗最小化。 所述的恒流控制电路可以是恒流控制的线性调整管，也可以是开关模式的DC-DC，
还可以是P丽控制的开关管。 本发明的有益效果 1.简化了前级输出电压的控制方式。 2.能够适用于后级LED负载的各种恒流控制电路。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。 图1现有技术之一的电路框图。 图2现有技术之二的电路框图。 图3现有技术之三的电路框图。 图4现有技术之四的电路框图。 图5本发明的一种适用于多路并联LED的直流母线电压跟随型控制电路框图。 图6本发明的应用于线性调整管恒流控制的具体实施例。 图7本发明的应用于P丽开关管恒流控制的具体实施例。 图8本发明的应用于DC-DC模块恒流控制的具体实施例。
具体实施例 参照图l，现有技术一中，采样电流线性调节电路两端电压的最低值，并输出控制 信号给电压源，使其调整输出电压。 参照图2，现有技术二中，用数字处理方式实现采样和控制输出电压，这种方式精 确、可靠性高，但电路复杂，成本较高。 参照图3，现有技术三中，采样电流调节环两端的电压，并筛选出最小的电压值作 为反馈信号和电压基准信号一起输入给电压调节环，然后输出控制信号给主开关管的门 极。 参照图4，现有技术四中，采样运放IC的输出电压最高的一路，该电压信号最高的 那一路对应的LED压降也最高。 参照图5，本发明的一种适用于多路并联LED的直流母线电压跟随型控制电路框 图，所述的直流输出电压源的输入电压Vin，输出电压Vo，所述的直流输出电压控制电路包
括电阻R1、R2、R3、R4、R5，电容C，集成运放IC，三极管Ql和Q2，和二极管D1、D2、 ......Dn，
所述的直流输出电压源的输出负端为地，其输出正端接电阻R4的一端，以及PNP型三极管 Ql和Q2的发射极，三极管Ql和Q2的基极相连并连接到电阻R3的一端和三极管Q2的集电 极，三极管Q1的集电极接电阻R1的一端，电阻R1的另一端接电阻R2的一端和集成运放IC 的正向输入端，其反向输入端接电阻R4的另一端，以及电容C和电阻R5的一端，集成运放IC的输出端接电容C的另一端，并输出控制信号给直流输出电压源，电阻R5和电阻R2的 另一端均接地，电阻R3的另一端接二极管D1，D2，……，Dn的阳极，二极管Dl，D2，……Dn 的阴极分别接各路LED负载的负端和恒流控制电路的一端，恒流控制电路的另一端接地。
在图5所述的电路中，二极管D1，D2，……，Dn检测出各路负载中LED灯压降最高 的一路，并将该信号转换为电阻R3的电流信号，电阻R3上的电流信号与LED压降最高的电 压信号成高精度比例特性，通过三极管Ql和Q2的镜像电流作用，转换为电阻Rl和电阻R2 的电流信号，经电阻Rl和电阻R2的分压之后，作为电压环的基准信号Vor输入到集成运放 IC的正向输入端，与反向输入端的输出电压采样信号Vos比较，并输出控制信号给直流输 出电压源，使其调整输出电压。 参照图6，本发明的应用于线性调整管恒流控制的具体实施例，与图5不同的是， 将恒流控制电路具体化为用线性调整管进行恒流控制，所述的N路恒流控制电路均相同， 每路恒流控制电路都包括一个M0S管Sr (其中r表示第r路恒流控制电路，1《r《n，下 同)，集成运放ICr，电容Cr，采样电阻Rsr，所述的开关管Sr的漏极接对应的第r路LED负 载的负端，其源极接采样电阻Rsr的一端，电容Cr的一端，和集成运放ICr的反向输入端， 采样电阻Rsr的另一端接地，集成运放ICr的正向输入端为电流基准信号Ir，其输出端接电 容C的另一端和开关管Sr的门极。 参照图7，本发明的应用于P丽开关管恒流控制的具体实施例，与图6不同的是，恒 流控制电路为用P丽开关管进行恒流控制，所述的N路恒流控制电路均相同，每路恒流控制 电路都包括一个MOS管Sr，集成运放IClr，比较器IC2r，电容Clr和C2r，电阻Rlr，采样电 阻Rsr，所述的开关管Sr的漏极接对应的第r路LED负载的负端，其源极接采样电阻Rsr的 一端和电阻Rlr的一端，电阻Rlr的另一端接电容Clr的一端，电容C2r的一端和集成运放 IClr的反向输入端，采样电阻Rsr的另一端和电容Clr的另一端接地，集成运放IClr的正 向输入端为电流基准信号Ir，其输出端接电容C2r的另一端和比较器IC2r的正向输入端， 比较器IC2r的反向输入端接三角波信号，其输出端接开关管Sr的门极。
参照图8，本发明的应用于DC-DC模块恒流控制的具体实施例，与图6不同的是，恒 流控制电路为用DC-DC模块进行恒流控制，所述的N路恒流控制电路相同均为BUCK电路， 每路恒流控制电路都包括一个MOS管Sr，电感Lr，二极管Dlr，集成运放IClr，比较器IC2r， 所述的二极管Dlr的阴极接直流输出电压源的输出正端，其阳极接电感Lr的一端和开关管 Sr的漏极，开关管Sr的源极接地，电感Lr的另一端接对应的第r路LED负载的负端，并同 时作为电流采样信号Is的采样端接集成运放IClr的反向输入端，集成运放IClr的正向输 入端为电流基准信号Ir，其输出端接比较器IC2r的正向输入端，比较器IC2r的反向输入端 接三角波信号，比较器IC2r的输出端接开关管Sr的门极。 最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限 于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导 出或联想到的所有变形，均应认为是发明的保护范围。
权利要求
适用于多路并联LED的直流母线电压跟随型控制电路，包括一个直流输出电压源，直流输出电压控制电路和负载；所述的直流输出电压源输出端接多路由恒流控制电路和LED灯串联而成的负载，其特征在于所述的直流输出电压控制电路检测出多路负载中LED灯串的电压最高的一路，并将检测出的电压信号转换为恒定的电流信号，该电流信号与LED压降的电压信号成特定的比例特性，然后通过电阻分压后产生输出直流电压的基准信号Vor，传递到电压环的正向输入端作为基准信号，与电压环的另一个输入端即输出电压采样信号Vos比较，并输出控制信号给直流输出电压源，使其调整输出电压Vo。
2. 如权利要求1所述的适用于多路并联LED的直流母线电压跟随型控制电路，其特征 在于所述的所述的直流输出电压控制电路包括电阻Rl、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电容C、集成运放IC、PNP型三极管Q1、PNP型三极管Q2、和二极管Dl、二极管D2........二极管Dn，所述的直流输出电压源的输出负端为地，其输出正端接电阻R4的一端、以及三极 管Ql和三极管Q2的发射极，三极管Ql和三极管Q2的基极相连并连接到电阻R3的一端和 三极管Q2的集电极，三极管Ql的集电极接电阻Rl的一端，电阻Rl的另一端接电阻R2的 一端和集成运放IC的正向输入端，其反向输入端接电阻R4的另一端、以及电容C和电阻R5 的一端，集成运放IC的输出端接电容C的另一端，并输出控制信号给直流输出电压源，电阻R5和电阻R2的另一端均接地，电阻R3的另一端接二极管Dl、二极管D2，......， 二极管Dn的阳极，二极管Dl， 二极管D2，......， 二极管Dn的阴极分别接各路LED负载的负端和恒流控制电路的一端，恒流控制电路的另一端接地，其中n表示负载的路数。
3. 如权利要求1或2所述的适用于多路并联LED的直流母线电压跟随型控制电路，其 特征在于每路恒流控制电路都包括M0S管Sr、集成运放ICr、电容Cr和采样电阻Rsr，所述 的开关管Sr的漏极接对应的第r路LED负载的负端，其源极接采样电阻Rsr的一端，电容 Cr的一端，和集成运放ICr的反向输入端，采样电阻Rsr的另一端接地，集成运放ICr的正 向输入端为电流基准信号Ir，其输出端接电容C的另一端和开关管Sr的门极，其中r表示 第r路恒流控制电路，r = 1，2，......， n。
4. 如权利要求1或2所述的适用于多路并联LED的直流母线电压跟随型控制电路，其 特征在于每路恒流控制电路都包括M0S管Sr、集成运放IClr、比较器IC2r、电容Clr、电容 C2r、电阻Rlr和采样电阻Rsr，所述的开关管Sr的漏极接对应的第r路LED负载的负端，其 源极接采样电阻Rsr的一端和电阻Rlr的一端，电阻Rlr的另一端接电容Clr的一端、电容 C2r的一端和集成运放IClr的反向输入端，采样电阻Rsr的另一端和电容Clr的另一端接 地，集成运放IClr的正向输入端为电流基准信号Ir，其输出端接电容C2r的另一端和比较 器IC2r的正向输入端，比较器IC2r的反向输入端接三角波信号，其输出端接开关管Sr的 门极，其中r表示第r路恒流控制电路，r = 1，2，......， n。
5. 如权利要求1或2所述的适用于多路并联LED的直流母线电压跟随型控制电路，其 特征在于每路恒流控制电路都包括一个MOS管Sr、电感Lr、二极管Dlr、集成运放IClr和 比较器IC2r，所述的二极管Dlr的阴极接直流输出电压源的输出正端，其阳极接电感Lr的 一端和开关管Sr的漏极，开关管Sr的源极接地，电感Lr的另一端接对应的第r路LED负 载的负端，并同时作为电流采样信号Is的采样端接集成运放IClr的反向输入端，集成运放 IClr的正向输入端为电流基准信号Ir，其输出端接比较器IC2r的正向输入端，比较器IC2r 的反向输入端接三角波信号，比较器IC2r的输出端接开关管Sr的门极，其中r表示第r路恒流控制电路，r = 1，2，......，nt
全文摘要
本发明公开了一种适用于多路并联LED的直流母线电压跟随型控制电路，包括一个直流输出电压源，直流输出电压控制电路和负载；所述的直流输出电压源输出端接多路由恒流控制电路和LED灯串联而成的负载，其特征在于所述的直流输出电压控制电路检测出多路负载中LED灯串的电压最高的一路，并将检测出的电压信号转换为恒定的电流信号，该电流信号与LED压降的电压信号成特定的比例特性，然后通过电阻分压后产生输出直流电压的基准信号Vor，传递到电压环的正向输入端作为基准信号，与电压环的另一个输入端即输出电压采样信号Vos比较，并输出控制信号给直流输出电压源，使其调整输出电压Vo。本发明结构简单，适用于各种恒流控制电路。
文档编号H05B37/02GK101754541SQ20101011706
公开日2010年6月23日 申请日期2010年1月27日 优先权日2010年1月27日
发明者任丽君, 吴新科, 姚晓莉, 葛良安 申请人:英飞特电子(杭州)有限公司