专利名称：用于高压交流电源的交流led驱动电路的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种交流LED驱动电路，尤指一种既可于高压交流电源中使用，又能令晶体管保持在最大额定功率下的用于高压交流电源的交流LED驱动电路。
背景技术：
发光二极管(LED)为目前市面上常见的照明用具，相比于传统白炽灯泡更具有高发光效率及省电的特性；然而由于发光二极管本身仅能单向导通，故难以使用于传统交流电插座，为此业界便研发出一种交流LED驱动电路；请参照图5所示，该交流LED驱动电路是包含有:一整流单元20，其输入端连接一交流电源，并将交流电源转换为一脉动直流电源，并由输出端输出；一 LED单元21，包含多个LED光源，并电连接至所述整流单元20的输出端，使其构成一电源回路；一压控晶体管22，串接于所述电源回路中且具有一控制端，以调整电源回路的回路电流；一电流检测单元23，串接于所述电源回路中，以将所述电源回路的回路电流转换为对应的电压信号；—低频滤波器24，电连接于所述电流检测单元23，并根据该电流检测单元23所转换后的电压信号，输出一平均电压值；及
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一稳流控制单元25，其一输入端与所述低频滤波器24电连接，另一输入端则电连接一参考电压值，又其输出端则与所述压控晶体管22的控制端电连接；其中所述稳流控制单元25比较其输入端所接收的参考电压值与平均电压值的大小，并依据比较结果输出控制信号至该压控晶体管的控制端，令电源回路的回路电流维持稳定。由上述结构可知，所述交流LED驱动电路是以所述整流单元20将发光二极管本不适用的交流电源转换为脉动直流电源，并以所述电流检测单元23与所述低频滤波器24将总体流经LED单元回路电流的平均值检测出来，并以所述稳流控制单元24控制所述压控晶体管22所调整的回路电流，以供LED单元稳定发光。此外，由于该压控晶体管22串接于电源回路，令该压控晶体管22直接承受过高的功率，而导致该压控晶体管22发生过热的现象；故为了避免此现象，又于该压控晶体管22两端并联一分流电阻26 ;如图6及图7所示，虽然加入电阻可分担压控晶体管22的功率而减缓其热累积速度；但该分流电阻26却也限制压控晶体管26两端的最大工作电压。举例说明，假使回路电流为0.16安培，而该压控晶体管22最大额定功率为I瓦特时，其最大工作电压即被限制在25伏特；当欲提高压控晶体管22的工作电压使其超过25伏特时，流经该压控晶体管22上的电流即为零，使其进入截止状态而丧失原本稳流调节作用；对于此一交流LED驱动电路须使用在高电压的交流电源时，即无法正常驱动，有待进一步改善。
发明内容
有鉴于上述既有的交流LED驱动电路，无法再进一步使用在高电压交流电源的缺失；本发明主要目的是提供一种既可于高压交流电源中使用，又能令晶体管保持在最大额定功率下用于高压交流电源的交流LED驱动电路。欲达上述目的所使用的主要技术手段是令该用于高压交流电源的交流LED驱动电路包含有:一整流单元，其输入端连接一交流电源，并将交流电源转换为一脉动直流电源，并由输出端输出；一 LED单元，包含多个LED光源，并电连接至该整流单元的输出端，使其构成一电源回路；一压控晶体管，串接于该电源回路中且具有一控制端，以调整电源回路的回路电流；一电流检测单元，串接于该电源回路中，以将该电源回路的回路电流换为对应的电压信号；一低频滤波器，电连接于该电流检测单元，并根据该电流检测单元所转换后的电压信号，输出一平均电压值；—稳流控制单兀,其一输入端与该低频滤波器电连接，另一输入端则电连接一参考电压值，又其输出端则与该压控晶体管的控制端电连接；其中该稳流控制单元比较其输入端所接收的参考电压 值与平均电压值的大小，并依据比较结果输出控制信号至该压控晶体管的控制端，令电源回路的回路电流维持稳定 '及一分流单元，并联于该压控晶体管，并包含有一分流电阻及一串联分流电阻的限流晶体管；其中该限流晶体管的控制端连接于一固定控制电压，令流经该分流单元的电流小于该回路电流。由上述结构可知，由于该压控晶体管是用于稳定电源回路的回路电流，故该电流检测单元所转换后的电压信号即为定值，因此上述限流晶体管的源极端点电压也为定值；又因为该限流晶体管的控制端是连接于一固定控制电压，故该控制端与该限流晶体管的源极之间存在一固定偏压，以令流经该分流单元的电流小于该回路电流；此时若该压控晶体管两端的工作电压提升而令流经该分流电阻上的电流增加时，该限流晶体管会发挥限流的作用，不让其电流继续上升，进而保持该压控晶体管上的电流不会为零，以达到避免该压控晶体管进入截止状态，以此提高该压控晶体管的工作电压。
图1为本发明实施例用于高压交流电源的交流LED驱动电路的电路图；图2为本发明实施例包含有分压器的电路图；图3为本发明实施例压控晶体管与分流电阻功率分配的曲线图；图4为本发明实施例压控晶体管与分流电阻的功率与温度关系的曲线图；图5为现有交流LED驱动电路的电路图；图6为现有交流LED驱动电路压控晶体管与分流电阻功率分配的曲线图；图7为现有交流LED驱动电路压控晶体管与分流电阻的功率与温度关系的曲线图。附图标记10整流单元；11LED单元；12压控晶体管；13电流检测单元；14低频滤波器；15稳流控制单元；16分流单元；161分流电阻；162限流晶体管；17分压器；171分压电阻；172滤波电容；20整流单元；21LED单元；22压控晶体管；23电流检测单元；24低频滤波器；25稳流控制单元；26分流电阻。
具体实施例方式本发明提供一种既可于高压交流电源中使用，又能令晶体管保持在最大额定功率下的用于高压交流电源的交流LED驱动电路。请参照图1所示，上述的用于高压交流电源的交流LED驱动电路包含有:一整流单元10，其输入端连接于一交流电源，并将交流电源转换为一脉动直流电源后由其输出端输出；其中该整流单元10可为一全波整流电路或一半波整流电路，而于本实施例中，其为一全波整流电路；一 LED单元11，连接至该整流单元10的输出端构成一个电源回路；其包含有多个LED光源，可相互并联或串联或并串联，如此该整流单元10所输出的脉动直流电源即能推动该LED单元11点亮；一压控晶体管12，串接于该LED单元11及该整流单元10的电源回路上，其具有一控制端用于调整流电源回路上的电流。该压控晶体管12可为金属氧化物半导体场效晶体管或接面场效晶体管；于本实施例中，其为一金属氧化物半导体场效晶体管，其栅极为控制端，其漏极与源极串接于电源回路中，并以栅极与源极两端之控制电压调整漏极与源极两端间的回路电流Mos ；—电流检测单元13，与该压控晶体管12串接，并一同串接于该LED单元11及该整流单元10所构成的电源回路上；在本实施例中，该电流检测单元13为一检测电阻131，以将该电源回路上的回路电流检出成一反应回路电流的电压信号；一低频滤波器14，其输入端连接于该压控晶体管12与该电流检测单元13的串联节点，并接收该电流检测单元13反应回路电流的电压信号，而输出端则输出一个反应回路电流的平均值的平均电压。该低频滤波器14可由电容、电感所构成之模拟滤波器或由数字电路所构成之数字滤波器，而本实施例中其为一数字滤波器，该数字滤波器为一降频滤波器(Down-sampling Filter),是将其所接受的电压信号经取样(Oversampling)及信号转换后实时输出一平均电压，用以立即反应电源回路上的回路电流的平均值；—稳流控制单元15，其输入端连接于该低频滤波器14的输出端，而输出端连接于该压控晶体管12的控制 端，且有一可供参考值电压输入的输入端，并以该低频滤波器14所转换后的反应电源回路的平均回路电流的平均电压，与输入端所接收的参考值电压作比较；若平均值电压大于参考值电压则该稳流控制单元输出一控制信号至压控晶体管12的控制端，用以将回路电源调低；反之若平均值电压小于参考值电压则该稳流控制单元也输出一控制信号至压控晶体管12的控制端，用以将回路电源调高；以此令电源回路中的回路电流趋于稳定 '及一分流单元16，并联于该压控晶体管12，并包含有一分流电阻161及一串联分流电阻161的限流晶体管162 ;其中该限流晶体管162的控制端连接于一固定控制电压(Vg)；此外，请参照图2所示，该分流单元16进一步包含有一分压器17，该分压器17用以产生固定控制电压(Vg)，并具有两串接上、下电阻171及一滤波电容172，其中该滤波电容172并联于下电阻171 ;于本实施例中该分压器17连接于该整流单元10的输出端，并将其脉动直流电源转换为稳定直流电源后分压，该分压电压即为该固定控制电压(Vg);此外，该分压器17连接至该整流单元10的输出端仅为一例示，也可连接至其它电源或外部电源。由上述结构可知，由于本发明的压控晶体管12维持电源回路的回路电流使之稳定，故该电流检测单元13所转换后的电压信号必经常保持定值，也因此上述限流晶体管162的源极端点电压也为定值；又因为该限流晶体管162的控制端(栅极)连接于上述固定控制电压(Vg)，故该控制端与该限流晶体管162的源极之间即形成一固定偏压。由于该限流晶体管162的栅极及源极间有固定偏压，故只要该限流晶体管162的漏极与源极之间电压大于上述的固定偏压，则该限流晶体管162便会进入定电流区工作；正因如此，当本发明连接至高压交流电源时，会使得该压控晶体管12两端的工作电压提升，进而让该限流晶体管162的漏极与源极之间电压大于上述的固定偏压，故该限流晶体管162即进入定电流区工作，使得流经该分流单元16的电流限制在回路电流以下，让该压控晶体管12仍维持在工作区，而不进入截止；并且利用上述原理，使流经该压控晶体管12的电流远小于流经该分流单元16的电流，故当该压控晶体管12两端工作电压上升时，其工作功率会依此跟着缓慢上升并保持在最大工作功率以下使其不至于过热，进而能够加大其工作电压的范围。请参照图3 所示，再者，举目前常见的使用情形为例，令电源回路需稳定工作于
0.16安培，又令分流电阻则为160 Ω，并设定该压控晶体管12必须承受至35伏特的高电压，且假定其所能承受的最大额定功率为I瓦特；此时当压控晶体管12工作电压上升至21伏特时，该分流单元16就会将流经该分流单元16的电流限制在0.14安培，并使该压控晶体管12维持在0.02安培的工作电流上；如此，即可使该压控晶体管的工作功率为保持在最大额定功率I瓦特之下，并且又能将其工作电压自21伏特加大至35伏特，进而达到加大工作电压的目的，也能使本发明用于更高压的交流电源中，而不会过热。请参照图4所示,假设温度系数为50degree°C /ff ;图中呈现使用及不使用分流单元16前、后该压控晶体管12所操作的温度变化曲线。如图4所示，加入分流单元16后于总体功率上升时，该压控晶体管12本身的温度均能保持在80°C以下，而未加入该分流单元16则轻易的突破100°C甚至超过150°C。综合上述说明得知，本发明实施例确实可使用在高电压的交流电源中，不仅能令晶体管保持在工作状态而不至于截止，还能令晶体管其工作功率不大于最大额定功率而不至于过热。
权利要求
1.一种用于高压交流电源的交流LED驱动电路，其特征在于，所述交流LED驱动电路包括: 一整流单元，其输入端连接一交流电源，并将交流电源转换为一脉动直流电源，并由输出端输出； 一 LED单元，包含多个LED光源，并电连接至所述整流单元的输出端，使其构成一电源回路； 一压控晶体管，串接于所述电源回路中且具有一控制端，以调整电源回路的回路电流； 一电流检测单 元，串接于所述电源回路中，以将所述电源回路的回路电流换为对应的电压信号； 一低频滤波器，电连接于所述电流检测单元，并根据所述电流检测单元所转换后的电压信号，输出一平均电压值； 一稳流控制单元，其一输入端与所述低频滤波器电连接，另一输入端则电连接一参考电压值，其输出端则与所述压控晶体管的控制端电连接；其中所述稳流控制单元比较其输入端所接收的参考电压值与平均电压值的大小，并依据比较结果输出控制信号至所述压控晶体管的控制端，令电源回路的回路电流维持稳定；及 一分流单元，并联于所述压控晶体管，并包括一分流电阻及一串联分流电阻的限流晶体管；其中所述限流晶体管的控制端是连接于一固定控制电压，令流经所述分流单元的电流小于所述回路电流。
2.根据权利要求1所述的用于高压交流电源的交流LED驱动电路，其特征在于，所述分流单元进一步包括一分压器，所述分压器用以产生所述固定控制电压。
3.根据权利要求1或2所述的用于高压交流电源的交流LED驱动电路，其特征在于，所述电流检测单元通过一检测电阻将电源回路上的回路电流检出成一反应回路电流的电压信号。
4.根据权利要求1或2所述的用于高压交流电源的交流LED驱动电路，其特征在于，所述低频滤波器为一模拟滤波器。
5.根据权利要求3所述的用于高压交流电源的交流LED驱动电路，其特征在于，所述低频滤波器为一模拟滤波器。
6.根据权利要求1或2所述的用于高压交流电源的交流LED驱动电路，其特征在于，所述低频滤波器为一数字滤波器。
7.根据权利要求3所述的用于高压交流电源的交流LED驱动电路，其特征在于，所述低频滤波器为一数字滤波器。
8.根据权利要求6所述的用于高压交流电源的交流LED驱动电路，其特征在于，所述数字滤波器为一降频滤波器。
9.根据权利要求1或2所述用于高压交流电源的交流LED驱动电路，其特征在于，所述压控晶体管是一金属氧化物半导体场效晶体管，其漏极与源极串接在所述电源回路中，其栅极为其控制端。
10.根据权利要求3所述的用于高压交流电源的交流LED驱动电路，其特征在于，所述该压控晶体管是一金属氧化物半导体场效晶体管，其漏极与源极串接在所述电源回路中，其栅极为其 控制端。
全文摘要
本发明为一种用于高压交流电源的交流LED驱动电路，包含有一整流单元、一LED单元、一压控晶体管、一电流检测单元及一稳流控制单元的电源回路，以及并联于该压控晶体管上的一分流单元；本发明是利用该分流单元上的限流晶体管限制流经该分流单元的电流使其小于回路电流，并使得流经该压控晶体管上的电流不会因其工作电压上升而降到零值导致截止；此外，当用于高压交流电源下，该压控晶体管的最大工作电压能相应提高，且确保其工作在最大额定功率下，而不会过热。
文档编号H05B37/02GK103249216SQ20131001282
公开日2013年8月14日 申请日期2013年1月14日 优先权日2012年2月6日
发明者潘政宏 申请人:朗捷科技股份有限公司