专利名称：一种串联开关控制的可变负载led驱动电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种串联开关控制的可变负载LED驱动电路。
背景技术：
发光二极管(LED)，因其具有发光效率高、寿命长、亮度高、节能、环保和耐用等特点被广泛应用在照明系统中。为了充分发挥其优势，并且与前代照明产品如白炽灯、节能灯管等充分兼容，需要配备体积小，寿命长，成本低，并直接以交流市电为电源的LED驱动电路，以最大限度发挥LED自身优势。目前，以交流市电为电源的LED驱动电路种类繁多，主要可以分为两大类。
第一类参考图2，是以成本低为主要优势的驱动电路，此类电路中不含有集成电路芯片。市电经过整流桥进行全波整流后，再通过一个很大的高压滤波电容C稳压，形成一个较稳定的电压，再通过限流电阻R直接驱动LED串结构。设交流市电有效值为Vr，则经过整流滤波后的较稳定电压V1可以表示为
V1 = ~J2 X Vr
LED串负载一般由η个LED串并联而成，每串LED由m个LED串联组成。如果设LED总电流为I1，则LED两端压降V2可以表示为
.I .
F2 = Fr ln(-+1)
* 'Mls .
其中Vt是热电压，室温下为26mV ；IS是二极管的饱和电流；电阻R的计算方法即为
其中V1为整流滤波后电压，V2为LED两端电压；这种驱动电路结构简单，不含集成电路芯片，所以成本较低，但是由于滤波电容C需要耐高压并且容值需求较高，所以选型必须为电解电容，寿命较短；而且由于滤波电容C的存在，使得整个电路的功率因数极低，一般不超过O. 6，对电网有较大污染；在驱动电压较低时，限流电阻R上的功耗也很大，发热的同时也耗费能源。第二类是带有控制芯片的各类AC-DC开关电源电路，具有代表性的是反激式AC-DC开关电源LED驱动电路，参考图3。控制IC兼顾开关器件和反馈调节功能，利用脉冲宽度调制、频率调制或者调周期等调制方式对输出电压进行反馈调节，稳定输出电流。变压器为隔离器件，为高压初次侧和低压二次侧提供隔离。此种电路优势在于效率高，由于隔离器件的存在其安全标准也较高，对输出电流的控制比较精确；但是因为外围器件较多，并且含有控制1C，电路成本很高，体积较大，功率因数也由于大的输入电容而不理想；要实现直流驱动也必须含有较大的电解电容，对使用寿命产生影响。综上所述，目前传统的LED驱动电路无法兼顾成本低，效率高，功率因数高，体积小等综合优势，有很大的改进空间。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种串联开关控制的可变负载LED驱动电路，具有功率因数高、成本低、体积小的特点。为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是一种串联开关控制的可变负载LED驱动电路，其特征在于LEDl-LEDn依次串联连接，LEDl的正极接整流桥ICl输出端的正极，LEDn负极的第一路接反馈模块FB的输入端，LEDn负极的第二路接整流桥ICl输出端的负极，串联开关控制模块C中的高压开关器件Sl-Sn-I依次串联连接，高压开关器件Sn-I与LEDn-I并联，反馈模块FB的输出端与高压开关器件Sl-Sn-I的控制端连接，η为大于I的自然数。采用上述技术方案所产生的有益效果在于所述LED驱动电路仅使用整流桥等少量外围电路,体积极小,成本低,可直接集成于载有LED串的灯板之上，无需电解电容，电路简单，使用寿命长；使用可变负载方法提高功率因数，使功率因数达到90%以上；此外，所述电路无明显功率消耗器件，效率较高。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。图I是本发明的电路原理框 图2是第一类现有技术的电路原理框 图3是第二类现有技术的电路原理框 图4是ILEDl的波形示意 图5是ILEDn-I的波形示意 图6是ILEDn的波形示意 图7是I1的波形不意 图8是Vin的波形示意图。
具体实施例方式如图I所示，一种串联开关控制的可变负载LED驱动电路，发光二极管LEDl-LEDn依次串联连接，LEDl的正极接整流桥ICl输出端的正极，LEDn负极的第一路接反馈模块FB的输入端，LEDn负极的第二路接整流桥ICl输出端的负极，串联开关控制模块C中的高压开关器件Sl-Sn-I依次串联连接，高压开关器件Sn-I与LEDn-I并联，反馈模块FB的输出端与高压开关器件Sl-Sn-I的控制端连接，反馈模块FB能够控制高压开关器件Sl-Sn-I的打开和关闭，η为大于I的自然数。反馈模块FB由一定大小的串联电阻构成，其工作原理是探测通过LED的电流，并将电流大小转换成电压信号，以控制高压开关器件。图4-8为相关电流和电压的波形示意图，交流市电经过整流桥整流后，得到全波整流的电压包络Vin ;设市电频率为f，则整流后包络频率为2f，下面取市电整流后电压Vin的一个周期进行分析
初始时刻Vin接近于零并上升，此时反馈模块FB检测到LED负载电流I1很小，即闭合所有高压开关器件SI, S2……Sn-U LED串中的LED2，LED3……LEDn完全短路，电路中只有LEDl接入，此时负载最小，使得负载电流I1随整流后电压Vin的升高快速上升；当反馈模块FB检测到I1到达门限值Ithl时，即打开高压开关器件SI，使LED2接入负载，此时共有LEDl和LED2接入负载，使负载变大，I1上升趋势受到抑制。随着Vin继续上升，I1继续升高，当反馈模块FB检测到I1到达门限值Ith2时，即打开高压开关器件S2，使LED3接入负载，此时有LEDl、LED2和LED3接入负载，I1的上升再次受到抑制；以此类推，随着Vin从最小值上升到最大值，反馈模块FB检测I1依次从小到大超过门限Ithl，Ith2，Ith3……Ithn-I，并依次打开高压开关器件SI，S2……Sn-I，当Vin到达最高点附近时所有的高压开关均打开，使所有LED全部接入负载，使I1保持基本恒定。当Vin从最高点开始下降时，LED电流I1也随之下降；当反馈模块FB检测到Il向下穿越门限值Ithn-I时，即闭合高压开关Sn-Ι，使LEDn被短路从负载中去除，从而减轻
负载，稳定I1 ;Ιι随着Vin下降会依次穿越门限Ithn-2......Ithl,而反馈模块FB也相应控
制高压开关器件Sn-2……SI闭合，以减小负载，当Vin下降至零附近时，所有高压开关SI， S2……Sn-I全部闭合，使只剩下LEDl接入负载，保持I1基本恒定。随着高压开关器件Sl-Sn-I依次闭合与打开，负载电流I1也会随着输入电压Vin呈现出包络状，一般，我们设定Vthl〈Vth2〈……〈Vthn-Ι，以保证负载电流I1随Vin包络变化，从而达到极高功率因数值；LED1由于始终接入负载端，其电流ILEDl=I1, LED2的电流则相比LEDl少了一定占空比，而LEDn由于接入负载的时间最短，其电流占空比也最小；各个LED电流的占空比均有不同，导致亮度不一，可以通过调整不同LED在灯板上的位置进行修正和圆润，使灯板在点亮时没有可见闪烁，其中Ithn-I和Vthn-I为一个设定值。所述LED驱动电路仅使用整流桥等少量外围电路,体积极小,成本低,可直接集成于载有LED串的灯板之上，无需电解电容，电路简单，使用寿命长；使用可变负载方法提高功率因数，使功率因数达到90%以上；此外，所述电路无明显功率消耗器件，效率较高。本文中应用了具体个例对本发明的原理及其实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用来帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
权利要求
1.一种串联开关控制的可变负载LED驱动电路，其特征在于LEDl-LEDn依次串联连接，LEDl的正极接整流桥ICl输出端的正极，LEDn负极的第一路接反馈模块FB的输入端，LEDn负极的第二路接整流桥ICl输出端的负极，串联开关控制模块C中的高压开关器件Sl-Sn-I依次串联连接，高压开关器件Sn-I与LEDn-I并联，反馈模块FB的输出端与高压开关器件Sl-Sn-I的控制端连接，n为大于I的自然数。
全文摘要
本发明公开了一种串联开关控制的可变负载LED驱动电路，涉及电子电路技术领域，LED1-LEDn依次串联连接，LED1的正极接整流桥IC1输出端的正极，LEDn负极的第一路接反馈模块FB的输入端，LEDn负极的第二路接整流桥IC1输出端的负极，串联开关控制模块C中的高压开关器件S1-Sn-1依次串联连接，高压开关器件Sn-1与LEDn-1并联，反馈模块FB的输出端与高压开关器件S1-Sn-1的控制端连接。所述LED驱动电路仅使用整流桥等少量外围电路，体积极小，成本低，可直接集成于载有LED串的灯板之上，无需电解电容，电路简单，使用寿命长。
文档编号H05B37/02GK102858067SQ20121035100
公开日2013年1月2日 申请日期2012年9月20日 优先权日2012年9月20日
发明者吴永辉, 吴洪江, 高学邦 申请人:石家庄开发区华北集成电路设计有限公司