专利名称：分段式任意波形电流控制的高压led灯珠驱动电源的制作方法
技术领域：
本发明涉及交流-直流(AC-DC)变换器，应用于高压LED灯珠驱动电源，尤其是一种分段式任意波形电流控制的高压LED灯珠驱动电源。
背景技术：
高压(小电流)LED灯珠效率优于传统低压(大电流)LED灯珠的主要原因是小电流、多晶粒的设计能均匀地将电流扩散开来，进而提升光萃取效率。目前，高压LED灯珠及其驱动电源已成为LED照明产业中的发展热点。就可行的高压LED灯珠驱动方案而言，目前业界普遍认为无铝电解电容、无电感的高压LED线性驱动方案是最佳方案，据报道已有相应的高压LED线性驱动芯片面市。但是，目前性能理想的高压LED线性驱动芯片价格过高，用来生产高压LED灯珠驱动电源及通用LED照明灯具会造成成本偏高，不利于技术的推广和普及。为解决现有高压LED线性驱动方案性能高但成本也高的不足，本发明提供一种低成本且高性能的分段式任意波形电流控制的高压LED灯珠驱动电源。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种分段式任意波形电流控制的高压LED灯珠驱动电源由整流电路I和多通道电流驱动电路2组成。整流电路I由电容Cl、电容C2、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4组成，电容Cl与交流电源vac并联，电容Cl的一端与二极管Dl的阳极以及二极管D2的阴极相连，电容Cl的另一端与二极管D3的阳极以及二极管D4的阴极相连，二极管Dl的阴极与二极管D3的阴极、电容C2的一端、整流电路I的输出电压vdc的正端以及高压LED灯珠的LED串Gl的阳极相连，二极管D2的阳极与二极管D4的阳极、电容C2的另一端、节点Gnd以及整流电路I的输出电压vdc的负端相连。 多通道电流驱动电路2由η个单通道电流驱动电路组成。作为优选的一种方案:单通道电流驱动电路2.j (j=l,…，n-1)由NPN型三极管Qj、n_j个NPN型三极管Qcj.j+1至Qcj.η、电阻Rj.1、电阻Rj.2、n-j个电阻Rcj.j+Ι至Rcj.η、稳压管Zj组成，电阻Rj.1的一端与整流电路I的输出电压vdc的正端以及高压LED灯珠的LED串Gl的阳极相连，电阻Rj.1的另一端与NPN型三极管Qj的基极、稳压管Zj的阴极以及NPN型三极管Qcj.j+Ι至Qcj.η的集电极相连，NPN型三极管Qj的集电极与高压LED灯珠的LED串Gj的阴极以及高压LED灯珠的LED串Gj+Ι的阳极相连，NPN型三极管Qj的发射极与电阻Rj.2的一端以及电压vrj的正端相连，电阻Rj.2的另一端与电压vrj的负端、稳压管Zj的阳极、NPN型三极管Qcj.j+Ι至Qcj.η的发射极以及节点Gnd相连，NPN型三极管Qcj.j+Ι至Qcj.η的基极分别与电阻Rcj.j+Ι至Rcj.η的一端相连，电阻Rcj.j+Ι至Rcj.η的另一端分别与单通道电流驱动电路2.j+Ι的电压vrj+Ι的正端至单通道电流驱动电路2.η的电压vrn的正端相连；单通道电流驱动电路2.η由NPN型三极管Qn、电阻Rn.1、电阻Rn.2、稳压管Zn组成，电阻Rn.1的一端与整流电路I的输出电压vdc的正端以及高压LED灯珠的LED串Gl的阳极相连，电阻Rn.1的另一端与NPN型三极管Qn的基极以及稳压管Zn的阴极相连，NPN型三极管Qn的集电极与高压LED灯珠的LED串Gn的阴极相连，NPN型三极管Qn的发射极与电阻Rn.2的一端以及电压vrn的正端相连，电阻Rn.2的另一端与电压vrn的负端、稳压管Zn的阳极以及节点Gnd相连。作为优选的另一种方案:单通道电流驱动电路2.j (j=l,…，n-1)由NPN型三极管Qj、NPN型三极管Qcj、n-j个二极管Dcj.j+Ι至Dcj.η、电阻Rj.1、电阻Rj.2、电阻Rcj、稳压管Zj组成，电阻Rj.1的一端与整流电路I的输出电压vdc的正端以及高压LED灯珠的LED串Gl的阳极相连，电阻Rj.1的另一端与NPN型三极管Qj的基极、稳压管Zj的阴极以及NPN型三极管Qcj的集电极相连，NPN型三极管Qj的集电极与高压LED灯珠的LED串Gj的阴极以及高压LED灯珠的LED串Gj+Ι的阳极相连，NPN型三极管Qj的发射极与电阻Rj.2的一端以及电压vrj的正端相连，电阻Rj.2的另一端与电压vrj的负端、稳压管Zj的阳极、NPN型三极管Qcj的发射极以及节点Gnd相连，NPN型三极管Qcj的基极与电阻Rcj的一端相连，电阻Rcj的另一端与二极管Dcj.j+Ι至Dcj.η的阴极相连,二极管Dcj.j+Ι至Dcj.η的阳极分别与单通道电流驱动电路2.j+Ι的电压vrj+Ι的正端至单通道电流驱动电路2.η的电压vrn的正端相连；单通道电流驱动电路2.η由NPN型三极管Qn、电阻Rn.1、电阻Rn.2、稳压管Zn组成，电阻Rn.1的一端与整流电路I的输出电压vdc的正端以及高压LED灯珠的LED串Gl的阳极相连，电阻Rn.1的另一端与NPN型三极管Qn的基极以及稳压管Zn的阴极相连，NPN型三极管Qn的集电极与高压LED灯珠的LED串Gn的阴极相连，NPN型三极管Qn的发射极与电阻Rn.2的一端以及电压vrn的正端相连，电阻Rn.2的另一端与电压vrn的负端、稳压管Zn的阳极以及节点Gnd相连。进一步，作为优选的一种方案:所述单通道电流驱动电路2.k (k=l,…，η)还包括过压保护电路，所述过压保护电路由电阻Rvk.1、电阻Rvk.2、电阻Rvk.3、NPN型三极管Qvk组成，电阻Rvk.1的一端与NPN型三极管Qk的集电极相连，电阻Rvk.1的另一端与电阻Rvk.2的一端以及电阻Rvk.3的一端相连，电阻Rvk.2的另一端与节点Gnd以及NPN型三极管Qvk的发射极相连，电阻R vk.3的另一端与NPN型三极管Qvk的基极相连，NPN型三极管Qvk的集电极与NPN型三极管Qk的基极相连。或者，作为优选的另一种方案:所述单通道电流驱动电路2.k (k=l，...，!!)还包括PWM调光电路，所述PWM调光电路由NPN型三极管Qsk和电阻Rsk组成，NPN型三极管Qsk的集电极与NPN型三极管Qk的基极相连，NPN型三极管Qsk的基极与电阻Rsk的一端相连，电阻Rsk的另一端与脉冲电压源vpwm的正端相连，NPN型三极管Qsk的发射极与节点Gnd以及脉冲电压源vpwm的负端相连。本发明的技术构思为:仅采用二极管、稳压管、三极管、电阻、非电解电容制成一种低成本且高性能的分段式任意波形电流控制的高压LED灯珠驱动电源(如图1和图2所示)。分段式任意波形电流控制的高压LED灯珠驱动电源由整流电路I和多通道电流驱动电路2组成，多通道电流驱动电路2又由η个单通道电流驱动电路组成。一种单通道电流驱动电路2.j (j=l,...，n-1)由 NPN 型三极管 Qj、n_j 个 NPN 型三极管 Qcj.j+Ι 至 Qcj.η、电阻 Rj.1、电阻Rj.2、n_j个电阻Rcj.j+Ι至Rcj.η、稳压管Zj组成，其特征如下:电阻Rj.1的一端与整流电路I的输出电压vdc的正端以及高压LED灯珠的LED串Gl的阳极相连，电阻Rj.1的另一端与NPN型三极管Qj的基极、稳压管Zj的阴极、NPN型三极管Qcj.j+Ι至Qcj.η的集电极相连，NPN型三极管Qj的集电极与高压LED灯珠的LED串Gj的阴极以及高压LED灯珠的LED串Gj+Ι的阳极相连，NPN型三极管Qj的发射极与电阻Rj.2的一端以及电压vrj的正端相连，电阻Rj.2的另一端与电压vrj的负端、稳压管Zj的阳极、NPN型三极管Qcj.j+Ι至Qcj.η的发射极以及节点Gnd相连,NPN型三极管Qcj.j+Ι至Qcj.η的基极分别与电阻Rcj.j+Ι至Rcj.η的一端相连，电阻Rcj.j+Ι至Rcj.η的另一端分别与单通道电流驱动电路2.j+Ι的电压vrj+Ι的正端至单通道电流驱动电路2.η的电压vrn的正端相连。另一种单通道电流驱动电路2.j (j=l,...，n_l)由NPN型三极管Qj、NPN型三极管Qcj、n-j个二极管Dcj.j+Ι至Dcj.η、电阻Rj.1、电阻Rj.2、电阻Rcj、稳压管Zj组成，其特征如下:电阻Rj.1的一端与整流电路I的输出电压vdc的正端以及高压LED灯珠的LED串Gl的阳极相连，电阻Rj.1的另一端与NPN型三极管Qj的基极、稳压管Zj的阴极以及NPN型三极管Qcj的集电极相连，NPN型三极管Qj的集电极与高压LED灯珠的LED串Gj的阴极以及高压LED灯珠的LED串Gj+Ι的阳极相连，NPN型三极管Qj的发射极与电阻Rj.2的一端以及电压vrj的正端相连，电阻Rj.2的另一端与电压vrj的负端、稳压管Zj的阳极、NPN型三极管Qcj的发射极以及节点Gnd相连，NPN型三极管Qcj的基极与电阻Rcj的一端相连，电阻Rcj的另一端与二极管Dcj.j+Ι至Dcj.η的阴极相连,二极管Dcj.j+Ι至Dcj.η的阳极分别与单通道电流驱动电路2.j+Ι的电压vrj+Ι的正端至单通道电流驱动电路2.η的电压vrn的正端相连。一种单通道电流驱动电路2.η由NPN型三极管Qn、电阻Rn.1、电阻Rn.2、稳压管Zn组成，其特征如下:电阻Rn.1的一端与整流电路I的输出电压vdc的正端以及高压LED灯珠的LED串Gl的阳极相连，电阻Rn.1的另一端与NPN型三极管Qn的基极以及稳压管Zn的阴极相连，NPN型三极管Qn的集电极与高压LED灯珠的LED串Gn的阴极相连，NPN型三极管Qn的发射极与电阻Rn.2的一端以及电压vrn的正端相连，电阻Rn.2的另一端与电压vrn的负端、稳压管Zn的阳极以及节点Gnd相连。为获得过压保护功能 ，在单通道电流驱动电路2.k (k=l,…，η)中可增加过压保护电路，由电阻Rvk.1、电阻Rvk.2、电阻Rvk.3、NPN型三极管Qvk组成(见图1和图2)。为获得PWM调光功能，在单通道电流驱动电路2.k (k=l，...，!!)中可增加PWM调光电路，由NPN型三极管Qsk和电阻Rsk组成(见图1和图2)。本发明的有益效果主要表现在:本发明提出的分段式任意波形电流控制的高压LED灯珠驱动电源具有电路结构简单、成本低、可根据实际需要实现任意波形的LED驱动电流的优点，非常适合小功率(数瓦级)的高压LED灯珠通用照明应用。
图1是分段式任意波形电流控制的高压LED灯珠驱动电源实施例1的电路图。图2是分段式任意波形电流控制的高压LED灯珠驱动电源实施例2的电路图。图3是分段式任意波形电流控制的高压LED灯珠驱动电源实施例1和实施例2在非PWM调光条件下正常工作的理想波形图。 图4是分段式任意波形电流控制的高压LED灯珠驱动电源实施例1和实施例2在非PWM调光条件下过压保护时的理想波形图。
图5是分段式任意波形电流控制的高压LED灯珠驱动电源实施例1和实施例2在PWM调光条件下正常工作的理想波形图。图6是分段式任意波形电流控制的高压LED灯珠驱动电源实施例1和实施例2在PWM调光条件下过压保护时的理想波形图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步描述。实施例1参照图1、图3、图4、图5、图6，分段式任意波形电流控制的高压LED灯珠驱动电源实施例1由整流电路I和多通道电流驱动电路2组成。整流电路I由电容Cl、电容C2、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4组成，电容Cl与交流电源vac并联，电容Cl的一端与二极管Dl的阳极以及二极管D2的阴极相连，电容Cl的另一端与二极管D3的阳极以及二极管D4的阴极相连，二极管Dl的阴极与二极管D3的阴极、电容C2的一端、整流电路I的输出电压vdc的正端以及高压LED灯珠的LED串Gl的阳极相连，二极管D2的阳极与二极管D4的阳极、电容C2的另一端、节点Gnd以及整流电路I的输出电压vdc的负端相连。多通道电流驱动电路2由η个单通道电流驱动电路组成。单通道电流驱动电路2.j(j=l，...，n-1)由NPN型三极管Qj、n-j个NPN型三极管Qcj.j+Ι至Qcj.n、电阻Rj.1、电阻Rj.2,n-j个电阻Rcj.j+Ι至Rcj.η、稳压管Zj组成，电阻Rj.1的一端与整流电路I的输出电压vdc的正端以及高压LED灯珠的LED串Gl的阳极相连，电阻Rj.1的另一端与NPN型三极管Qj的基极、稳压管Zj的阴极、NPN型三极管Qcj.j+Ι至Qcj.n的集电极相连，NPN型三极管Qj的集电极与高压LED灯珠的LED串Gj的阴极、高压LED灯珠的LED串Gj+1的阳极相连，NPN型三极管Qj的发射极与电阻Rj.2的一端以及电压vrj的正端相连，电阻Rj.2的另一端与电压vrj的负端、稳压管Zj的阳极、NPN型三极管Qcj.j+1至Qcj.n的发射极以及节点Gnd相连，NPN型三极管Qcj.j+1至Qcj.η的基极分别与电阻Rcj.j+1至Rcj.η的一端相连，电阻Rcj.j+Ι至Rcj.η的另一端分别与单通道电流驱动电路2.j+1的电压vr j+1的正端至单通道电流驱动电路2.η的电压vrn的正端相连；单通道电流驱动电路2.η由NPN型三极管Qn、电阻Rn.1、电阻Rn.2、稳压管Zn组成，电阻Rn.1的一端与整流电路I的输出电压vdc的正端以及高压LED灯珠的LED串Gl的阳极相连，电阻Rn.1的另一端与NPN型三极管Qn的基极以及稳压管Zn的阴极相连，NPN型三极管Qn的集电极与高压LED灯珠的LED串Gn的阴极相连，NPN型三极管Qn的发射极与电阻Rn.2的一端以及电压vrn的正端相连，电阻Rn.2的另一端与电压vrn的负端、稳压管Zn的阳极以及节点Gnd相连。单通道电流驱动电路2.k (k=l，...，!!)还包括过压保护电路，由电阻Rvk.1、电阻Rvk.2、电阻Rvk.3,NPN型三极管Qvk组成，电阻Rvk.1的一端与NPN型三极管Qk的集电极相连，电阻Rvk.1的另一端与电阻Rvk.2的一端以及电阻Rvk.3的一端相连，电阻Rvk.2的另一端与节点Gnd以及NPN型三极管Qvk的发射极相连，电阻Rvk.3的另一端与NPN型三极管Qvk的基极相连，NPN型三极管Qvk的集电极与NPN型三极管Qk的基极相连。单通道电流驱动电路2.k (k=l,…，η)还包括PWM调光电路，由NPN型三极管Qsk和电阻Rsk组成，NPN型三极管Qsk的集电极与NPN型三极管Qk的基极相连，NPN型三极管Qsk的基极与电阻Rsk的一端相连，电阻Rsk的另一端与脉冲电压源vpwm的正端相连,NPN型三极管Qsk的发射极与节点Gnd以及脉冲电压源vpwm的负端相连。 图3是分段式任意波形电流控制的高压LED灯珠驱动电源实施例1在非PWM调光条件下正常工作的理想波形图。图4是分段式任意波形电流控制的高压LED灯珠驱动电源实施例1在非PWM调光条件下过压保护时的理想波形图。图5是分段式任意波形电流控制的高压LED灯珠驱动电源实施例1在PWM调光条件下正常工作的理想波形图。图6是分段式任意波形电流控制的高压LED灯珠驱动电源实施例1在PWM调光条件下过压保护时的理想波形图。已知整流电路I的输出电压为vdc，NPN型三极管Qk (k=l,…，η)的基射极导通压降为Vbek，Qk的集电极对节点Gnd的电压为vck，Qk的直流电流增益为β k，电阻Rk.2两端电压为vrk，稳压管Zk的反向导通压降为Vzk，LED串Gk的导通压降为Vk，LED串Gk的工作电压为vk，高压LED灯珠的总工作电压为vLED。其电路工作原理具体如下:(I)非PWM调光条件下的正常工作(即脉冲电压源vpwm输出为O且检测电压vck.Rvk.2/ (Rvk.1+Rvk.2)小于NPN型三极管Qvk的基射极导通压降):当O ^ vdc〈Vl时，LED串Gl至Gn均截止、不被点亮。当Vl < vdc〈Vl+V2时，LED串Gl导通、被点亮，但LED串G2至 Gn 均截止、不被点亮，LED 串 Gl 的工作电流 il= (Vzl-Vbel).β I/(R1.2+β 1.RL 2), LED串Gl的工作电压vl=Vl,高压LED灯珠的总工作电压vLED=vdc。当Vl+…+Vm ^ vdc〈Vl+...+Vm+l(m=2, ".，η-1)时，LED串Gl至Gm导通、被点亮，LED串Gm+1至Gn均截止、不被点亮，因电压vrm im.Rm.2)大于NPN型三极管Qcl.m至Qcm-l.m的基射极导通压降，Qcl.m至Qcm-l.m均导通，导致NPN型三极管Ql至Qm-1均截止，LED串Gl至Gm的工作电流均为im= (Vzm-Vbem).β m/ (Rm.2+ β m.Rm.2), LED 串 Gl 至 Gm 的工作电压分别为 Vl 至 Vm,高压LED灯珠的总工作电压vLED=vdc。当vdc彡Vl+…+Vn时,LED串Gl至Gn导通、被点亮，因电压vrn in.Rn.2)大于NPN型三极管Qcl.η至Qcn-1.η的基射极导通压降，Qcl.η至Qcn-1.η均导通，导致NPN型三极管Ql至Qn-1均截止，LED串Gl至Gn的工作电流均为in= (Vzn-Vben).β n/ (Rn. 2+ β η.Rn.2)，LED 串 Gl 至 Gn 的工作电压分别为 Vl 至 Vn,高压LED灯珠的总工作电压VLED=Vl+…+Vn。(2)非PWM调光条件下的过压保护工作(即脉冲电压源vpwm输出为O且检测电压vck *Rvk.2/ (Rvk.1+Rvk.2)等于或大于NPN型三极管Qvk的基射极导通压降):因输入电压vac或整流电压vdc过压,会造成检测电压vck.Rvk.2/ (Rvk.1+Rvk.2)等于或大于Qvk的基射极导通压降，导致Qvk导通，NPN型三极管Qk截止，令LED串Gl至Gk的工作电流ik=0。其余的工作状态与非PWM调光条件下的正常工作状态相同。(3) PWM调光条件下的正常工作(即脉冲电压源vpwm输出为脉冲且检测电压vck *Rvk.2/ (Rvk.1+Rvk.2)小于NPN型三极管Qvk的基射极导通压降):当脉冲电压源vpwm输出的脉冲为高电平时，NPN型三极管Qsl至Qsn导通，导致NPN型三极管Ql至Qn截止，令LED串Gl至Gn全不被点亮。当脉冲电压源vpwm输出的脉冲为低电平时，其工作状态与非PWM调光条件下的正常工作状态相同。(4) PWM调光条件下的过压保护工作(即脉冲电压源vpwm输出为脉冲且检测电压vck.Rvk.2/ (Rvk.1+Rvk.2)等于或大于NPN型三极管Qvk的基射极导通压降):当脉冲电压源vpwm输出的脉冲为高电平时，NPN型三极管Qsl至Qsn导通，导致NPN型三极管Ql至Qn截止，令LED串Gl至Gn全不被点亮。当脉冲电压源vpwm输出的脉冲为低电平时，其工作状态与非PWM调光条件下的过压保护工作状态相同。实施例2参照图2、图3、图4、图5、图6，分段式任意波形电流控制的高压LED灯珠驱动电源实施例2由整流电路I和多通道电流驱动电路2组成。整流电路I由电容Cl、电容C2、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4组成，电容Cl与交流电源vac并联，电容Cl的一端与二极管Dl的阳极以及二极管D2的阴极相连，电容Cl的另一端与二极管D3的阳极以及二极管D4的阴极相连，二极管Dl的阴极与二极管D3的阴极、电容C2的一端、整流电路I的输出电压vdc的正端以及高压LED灯珠的LED串Gl的阳极相连，二极管D2的阳极与二极管D4的阳极、电容C2的另一端、节点Gnd以及整流电路I的输出电压vdc的负端相连。单通道电流驱动电路2.j (j=l,…，n-1)由NPN型三极管Qj、NPN型三极管Qcj、n-j个二极管Dcj.j+Ι至Dcj.η、电阻Rj.1、电阻Rj.2、电阻Rcj、稳压管Zj组成，电阻Rj.1的一端与整流电路I的输出电压vdc的正端以及高压LED灯珠的LED串Gl的阳极相连，电阻Rj.1的另一端与NPN型三极管Qj的基极、稳压管Zj的阴极以及NPN型三极管Qcj的集电极相连，NPN型三极管Qj的集电极与高压LED灯珠的LED串Gj的阴极以及高压LED灯珠的LED串Gj+Ι的阳极相连，NPN型三极管Qj的发射极与电阻Rj.2的一端以及电压vrj的正端相连，电阻Rj.2的另一端与电压vrj的负端、稳压管Zj的阳极、NPN型三极管Qcj的发射极以及节点Gnd相连，NPN型三极管Qcj的基极与电阻Rcj的一端相连，电阻Rcj的另一端与二极管Dcj.j+Ι至Dcj.η的阴极相连,二极管Dcj.j+Ι至Dcj.η的阳极分别与单通道电流驱动电路2.j+Ι的电压vrj+Ι的正端至单通道电流驱动电路2.η的电压vrn的正端相连；单通道电流驱动电路2.η由NPN型三极管Qn、电阻Rn.1、电阻Rn.2、稳压管Zn组成，电阻Rn.1的一端与整流电路I的输出电压vdc的正端以及高压LED灯珠的LED串Gl的阳极相连，电阻Rn.1的另一端与NPN型三极管Qn的基极以及稳压管Zn的阴极相连，NPN型三极管Qn的集电极与高压LED灯珠的LED串Gn的阴极相连，NPN型三极管Qn的发射极与电阻Rn.2的一端以及电压vrn的正端相连，电阻Rn.2的另一端与电压vrn的负端、稳压管Zn的阳极以及节点Gnd相连。本实施例的其他电路结构与实施例1相同。图3是分段式任意波形电流控制的高压LED灯珠驱动电源实施例2在非PWM调光条件下正常工作的理想波形图。图4是分段式任意波形电流控制的高压LED灯珠驱动电源实施例2在非PWM调光条件下过压保护时的理想波形图。图5是分段式任意波形电流控制的高压LED灯珠驱动电源实施例2在PWM调光条件下正常工作的理想波形图。图6是分段式任意波形电流控制的高压LED灯珠驱动电源实施例2在PWM调光条件下过压保护时的理想波形图。其电路工作原理与实施例1相似，具体如下:(1)非PWM调 光条件下的正常工作(即脉冲电压源vpwm输出为O且检测电压vck.Rvk.2/ (Rvk.1+Rvk.2)小于NPN型三极管Qvk的基射极导通压降):当O ^ vdc〈Vl时，LED串Gl至Gn均截止、不被点亮。当Vl < vdc〈Vl+V2时，LED串Gl导通、被点亮，但LED串G2至 Gn 均截止、不被点亮，LED 串 Gl 的工作电流 il= (Vzl-Vbel).β I/(R1.2+β 1.RL 2), LED串Gl的工作电压vl=Vl,高压LED灯珠的总工作电压vLED=vdc。当Vl+…+Vm ^ vdc〈Vl+...+Vm+1 (m=2,…，n_l)时，LED串Gl至Gm导通、被点亮，LED串Gm+1至Gn均截止、被点亮，因电压vrm im.Rm.2)大于二极管Del.m至Dcm-1.m的正向导通压降与NPN型三极管Qcl至Qcm-1的基射极导通压降之和，Del.m至Dcm-1.m均导通，Qcl至Qcm-1均导通，NPN型三极管Ql至Qm-1均截止，LED串Gl至Gm的工作电流均为im= (Vzm-Vbem).β m/(Rm.2+^m*Rm.2), LED串Gl至Gm的工作电压分别为Vl至Vm，高压LED灯珠的总工作电压vLED=vdco 当 vdc ^ Vl+...+Vn 时,LED 串 Gl 至 Gn 导通、被点亮，因电压 vrn in Rn.2)大于二极管Del.η至Dcn-1.η的正向导通压降与NPN型三极管Qcl至Qcn-1的基射极导通压降之和，Del.η至Dcn-1.η均导通,Qcl至Qcn-1均导通,导致NPN型三极管Ql至Qn-1均截止，LED 串 Gl 至 Gn 的工作电流均为 in= (Vzn-Vben).β n/(Rn.2+β η.Rn.2)，LED 串 Gl至Gn的工作电压分别为Vl至Vn，高压LED灯珠的总工作电压vLED=Vl+…+Vn。(2)非PWM调光条件下的过压保护工作(即脉冲电压源vpwm输出为O且检测电压vck.Rvk.2/ (Rvk.1+Rvk.2)等于或大于NPN型三极管Qvk的基射极导通压降):因输入电压vac或整流vdc过压,会造成检测电压vck *Rvk.2/ (Rvk.1+Rvk.2)等于或大于Qvk的基射极导通压降，导致Qvk导通，NPN型三极管Qk截止，令LED串Gl至Gk的工作电流ik=0。其余的工作状态与非PWM调光条件下的正常工作状态相同。(3) PWM调光条件下的正常工作(即脉冲电压源vpwm输出为脉冲且检测电压vck *Rvk.2/ (Rvk.1+Rvk.2)小于NPN型三极管Qvk的基射极导通压降):当脉冲电压源vpwm输出的脉冲为高电平时，NPN型三极管Qsl至Qsn导通，导致NPN型三极管Ql至Qn截止，令LED串Gl至Gn全不被点亮。当脉冲电压源vpwm输出的脉冲为低电平时，其工作状态与非PWM调光条件下的正常工作状态相同。(4) PWM调光条件下的过压保护工作(即脉冲电压源vpwm输出为脉冲且检测电压vck.Rvk.2/ (Rvk.1+Rvk.2)等于或大于NPN型三极管Qvk的基射极导通压降):当脉冲电压源vpwm输出的脉冲为高电平时，NPN型三极管Qsl至Qsn导通，导致NPN型三极管Ql至Qn截止，令LED串Gl至Gn全不被点亮。当脉冲电压源vpwm输出的脉冲为低电平时，其工作状态与非PWM调光条件下的 过压保护工作状态相同。本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围的不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
权利要求
1.一种分段式任意波形电流控制的高压LED灯珠驱动电源，由整流电路I和多通道电流驱动电路2组成，所述多通道电流驱动电路2又由η个单通道电流驱动电路组成，其特征在于:所述单通道电流驱动电路2.j (j=l,…，n-1)由NPN型三极管Qj、n_j个NPN型三极管Qcj.j+Ι至Qcj.η、电阻Rj.1、电阻Rj.2、n_j个电阻Rcj.j+Ι至Rcj.η、稳压管Zj组成，电阻Rj.1的一端与整流电路I的输出电压vdc的正端以及高压LED灯珠的LED串Gl的阳极相连，电阻Rj.1的另一端与NPN型三极管Qj的基极、稳压管Zj的阴极以及NPN型三极管Qcj.j+Ι至Qcj.η的集电极相连，NPN型三极管Qj的集电极与高压LED灯珠的LED串Gj的阴极以及高压LED灯珠的LED串Gj+Ι的阳极相连，NPN型三极管Qj的发射极与电阻Rj.2的一端以及电压vrj的正端相连，电阻Rj.2的另一端与电压vrj的负端、稳压管Zj的阳极、NPN型三极管Qcj.j+Ι至Qcj.η的发射极以及节点Gnd相连，NPN型三极管Qcj.j+1至Qcj.η的基极分别与电阻Rcj.j+Ι至Rcj.η的一端相连，电阻Rcj.j+Ι至Rcj.η的另一端分别与单通道电流驱动电路2.j+Ι的电压vrj+Ι的正端至单通道电流驱动电路2.η的电压vrn的正端相连； 所述单通道电流驱动电路2.η由NPN型三极管Qn、电阻Rn.1、电阻Rn.2、稳压管Zn组成，电阻Rn.1的一端与整流电路I的输出电压vdc的正端以及高压LED灯珠的LED串Gl的阳极相连，电阻Rn.1的另一端与NPN型三极管Qn的基极以及稳压管Zn的阴极相连，NPN型三极管Qn的集电极与高压LED灯珠的LED串Gn的阴极相连，NPN型三极管Qn的发射极与电阻Rn.2的一端以及电压vrn的正端相连，电阻Rn.2的另一端与电压vrn的负端、稳压管Zn的阳极以及节点Gnd相连。
2.如权利要求1所述的驱动电源，其特征在于:单通道电流驱动电路2.j(j=l,…，n-1)中的n-j个NPN型三极管Qcj.j+Ι至Qcj.η和η-j个电阻Rcj.j+Ι至Rcj.η可由NPN型三极管Qcj、n-j个二极管Dcj.j+Ι至Dcj.η以及电阻Rcj代替,所述单通道电流驱动电路2.j(j=l，...，n-l)由NPN型三极管Qj、NPN型三极管Qcj、n_j个二极管Dcj.j+Ι至Dcj.η、电阻Rj.1、电阻Rj.2、电阻Rcj、稳压管Zj组成，电阻Rj.1的一端与整流电路I的输出电压vdc的正端以及高压LED灯珠的LED串Gl的阳极相连，电阻Rj.1的另一端与NPN型三极管Qj的基极、稳压管Zj 的阴极以及NPN型三极管Qcj的集电极相连，NPN型三极管Qj的集电极与高压LED灯珠的LED串Gj的阴极以及高压LED灯珠的LED串Gj+Ι的阳极相连，NPN型三极管Qj的发射极与电阻Rj.2的一端以及电压vrj的正端相连，电阻Rj.2的另一端与电压vr j的负端、稳压管Zj的阳极、NPN型三极管Qcj的发射极以及节点Gnd相连，NPN型三极管Qcj的基极与电阻Rcj的一端相连，电阻Rcj的另一端与二极管Dcj.j+Ι至Dcj.η的阴极相连，二极管Dcj.j+Ι至Dcj.η的阳极分别与单通道电流驱动电路2.j+Ι的电压vrj+1的正端至单通道电流驱动电路2.η的电压vrn的正端相连。
3.如权利要求1和2之一所述的驱动电源，其特征在于:所述单通道电流驱动电路 (k=l,…，η)还包括过压保护电路，所述过压保护电路由电阻Rvk.1、电阻Rvk.2、电阻Rvk.3、NPN型三极管Qvk组成，电阻Rvk.1的一端与NPN型三极管Qk的集电极相连，电阻Rvk.1的另一端与电阻Rvk.2的一端以及电阻Rvk.3的一端相连，电阻Rvk.2的另一端与节点Gnd以及NPN型三极管Qvk的发射极相连，电阻Rvk.3的另一端与NPN型三极管Qvk的基极相连，NPN型三极管Qvk的集电极与NPN型三极管Qk的基极相连。
4.如权利要求1和2之一所述的驱动电源，其特征在于:所述单通道电流驱动电路2.k(k=l，…，n)还包括PWM调光电路，所述PWM调光电路由NPN型三极管Qsk和电阻Rsk组成，NPN型三极管Qsk的集电极与NPN型三极管Qk的基极相连，NPN型三极管Qsk的基极与电阻Rsk的一端相连，电阻Rsk的另一端与脉冲电压源vpwm的正端相连,NPN型三极管Qsk的发射极与节点Gnd以及 脉冲电压源vpwm的负端相连。
全文摘要
一种分段式任意波形电流控制的高压LED灯珠驱动电源由整流电路1和多通道电流驱动电路2组成。所述多通道电流驱动电路2又由n个单通道电流驱动电路组成。一种可选的单通道电流驱动电路2.j(j=1,…,n)由NPN型三极管Qj、n-j个NPN型三极管Qcj.j+1至Qcj.n、电阻Rj.1、电阻Rj.2、n-j个电阻Rcj.j+1至Rcj.n、稳压管Zj组成。另一种可选的单通道电流驱动电路2.j由NPN型三极管Qj、NPN型三极管Qcj、n-j个二极管Dcj.j+1至Dcj.n、电阻Rj.1、电阻Rj.2、电阻Rcj、稳压管Zj组成。单通道电流驱动电路2.n由NPN型三极管Qn、电阻Rn.1、电阻Rn.2、稳压管Zn组成。本发明电路结构简单、成本低、可根据实际需要实现任意波形的LED驱动电流，适合小功率(数瓦级)的高压LED灯珠通用照明应用。
文档编号H05B37/02GK103108456SQ20131001707
公开日2013年5月15日 申请日期2013年1月16日 优先权日2013年1月16日
发明者应时彦, 陈怡 , 贾立新, 施朝霞, 尹德强 申请人:嵊州市明升照明电子有限公司, 浙江工业大学