一种电流控制电路的制作方法

本发明涉及电子电路领域，尤其涉及一种用于发光二极管(led)组件的驱动电路系统中的电流控制电路。

背景技术：

随着led照明的发展，led照明的调光技术也日新月异。因为很多家庭从白炽灯时代起已逐渐适应了调光照明，所以目前很多家庭都安装了采用可控硅调光开关进行调光的led照明系统。

为了使可控硅对所驱动的led进行线性调光，需要使可控硅维持在导通状态，即在led照明系统工作状态下，希望流经可控硅的工作电流始终大于该可控硅的维持电流。

图1示出了一种传统的可控硅调光驱动电路。如图1所示，由于各种类型的可控硅的维持电流不同，传统的可控硅调光驱动电路为了最大程度的适应多种类型的可控硅，通常需要设定较大的led组件的导通工作电流以使可控硅能够维持在导通状态。然而这样势必会因为led组件的导通工作电流设置过高而增加系统功耗。

此外，根据led的导通原理，只有在输入电压高于led的正向导通电压时，led才会导通。因此，为了使可控硅在较低的电源电压时仍然能导通，可减少第一led组件中led的数量，以使第一led组件的正向导通电压变小。但是当ac电压下降到低于第一led组件的正向导通电压时(比如第一led组件的导通电压为60v，当交流电压降低到60v以下时)，led通路仍然会关断，可控硅的工作电流将无法保持(即工作电流小于可控硅的维持电流)，可控硅不能正常工作，会导致出现闪灯状况。由于可控硅工作不正常， 也会影响可控硅的调光线性度。

并且，以上传统的可控硅调光驱动电路都采用设定led导通电流或导通电压的方式，很难适应维持电流不同的各种类型的可控硅。

技术实现要素：

技术问题

有鉴于此，本发明要解决的技术问题是，提供一种低功耗的、能适应各种类型可控硅的电流控制电路，避免出现闪灯状况。

解决方案

一方面，提出了一种电流控制电路，所述电流控制电路用于发光二极管led组件的驱动电路系统中，所述驱动电路系统包括电流模块202、整流器203和可控硅204，其中，可控硅204串联在交流电源与整流器203的输入端之间，整流器203对经由可控硅提供的输入交流电压进行整流并提供给led组件201的正极，电流模块202的输入端vin与led组件的负极连接以设定流经所述led组件的电流；所述电流控制电路包括：第一晶体管m1和晶体管控制电路(205)，所述第一晶体管m1的漏极连接led组件的所述正极，所述第一晶体管m1的栅极连接晶体管控制电路205的控制电压输出端，以根据该输出端提供的控制电压导通或关断，所述第一晶体管m1的漏极电流与流经led组件的电流确定针对所述晶体管控制电路205的反馈电压vbl,其中，在流经led组件的电流小于设定电流时，所述反馈电压使晶体管控制电路205控制所述第一晶体管导通2051，第一晶体管的漏极电流为可控硅提供补偿电流；在流经led组件的电流大于或等于设定电流时，所述反馈电压使晶体管控制电路205控制所述第一晶体管关断，其中，所述设定电流是根据可控硅的维持电流设定的。

在一个示例中，所述晶体管控制电路205包括：运算放大器op1(第一运 算放大器)、电阻器rbl(第一电阻器)和电阻器rcs(第二电阻器)，其中，所述运算放大器op1的同相输入端接收第一参考电压vref1，运算放大器op1的反相输入端与所述晶体管m1的源极连接，以接收所述反馈电压，运算放大器op1的输出端作为所述控制电压输出端2051，与所述晶体管m1的栅极连接；所述电阻器rbl的一端与所述晶体管m1的源极连接，电阻器rbl的另一端接地；所述电阻器rcs的一端与所述电流模块202的输出端连接，电阻器rcs的另一端与所述晶体管m1的源极连接。

在一个示例中，所述晶体管控制电路205包括：运算放大器op1(第一运算放大器)、电阻器rbl(第一电阻器)和电阻器rcs(第二电阻器)，其中，所述运算放大器op1的反相输入端接收第一参考电压vref1，运算放大器op1的输出端作为所述控制电压输出端2051，与所述晶体管m1的栅极连接；所述电阻器rcs的一端与所述电流模块202的输出端连接，电阻器rcs的另一端与所述电阻器rbl的一端连接，并与所述第一晶体管的源极连接；所述电阻器rbl的所述一端接地，所述电阻器rbl的另一端与所述运算放大器op1的同相输入端连接，以提供所述反馈电压。

在一个示例中，所述晶体管控制电路205包括：运算放大器op1(第一运算放大器)、电阻器rbl(第一电阻器)和电阻器rcs(第二电阻器)，其中，所述运算放大器op1的反相输入端接收第一参考电压vref1，运算放大器op1的输出端作为所述控制电压输出端2051，与所述晶体管m1的栅极连接；所述电阻器rcs的一端与所述电流模块202的输出端连接，并与所述晶体管的源极连接；电阻器rcs的另一端与所述电阻器rbl的一端连接；所述电阻器rbl的所述一端接地，所述电阻器rbl的另一端与所述运算放大器op1的同相输入端连接，以提供所述反馈电压。

在一个示例中，所述电流模块包括：运算放大器op2(第二运算放大器)、晶体管m2(第二晶体管)，其中，所述运算放大器op2的同相输入端接收参 考电压vref2，运算放大器op2的反相输入端与所述晶体管m2的源极连接，运算放大器op2的输出端与所述晶体管m2的栅极连接；所述晶体管m2的漏极与所述电流模块202的输入端连接，晶体管m2的源极与所述电流模块202的输出端连接。

在一个示例中，当电阻器rbl的所述一端的电压vbl小于参考电压vref1时，所述晶体管m1导通；当电阻器rbl的所述一端的电压vbl大于参考电压vref1时，所述晶体管m1关断。

在一个示例中，当电阻器rbl的所述另一端的电压vbl大于参考电压vref1时，所述晶体管m1导通；当电阻器rbl的所述另一端的电压vbl小于参考电压vref1时，所述晶体管m1关断。

在一个示例中，当所述晶体管m1导通时，流经所述晶体管m1的电流i1随流经led组件的电流的变化反方向等量变化。

在一个示例中，所述驱动电路系统包括多个led组件以及分别为所述多个led组件设定导通电流的多个电流模块，各电流模块的输出端连接至公共输出端cs。

在一个示例中，所述设定电流ids为：ids＝∣vref1∣/rbl，其中，vref1为所述第一参考电压，rbl为所述第一电阻器rbl的电阻值。

有益效果

本发明实施例的电流控制电路在流经led组件的电流小于设定电流时，通过晶体管控制电路控制晶体管m1导通，使晶体管m1为驱动电路系统中的可控硅提供补偿电流，在流经led组件的电流大于或等于设定电流时，通过晶体管控制电路控制晶体管m1关断，不为可控硅提供补偿电流，以节省系统功耗。所述的设定电流可根据不同类型的可控硅的维持电流而设定。通过上述技术手段，使可控硅在整个交流周期内都维持在导通状态，避免了出现闪灯状况。而且，由于不需要设定较高的led导通电流，采用本发明的电流 控制电路可降低系统功耗。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本发明的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本发明的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本发明的原理。

图1示出了一种传统的可控硅调光驱动电路；

图2示出根据本发明一实施例的电流控制电路的结构图；

图3a与图3b示出图2所示的电流控制电路的电压电流工作时序图；

图4示出根据本发明的第一个变形例的电流控制电路的结构图；

图5示出根据本发明的第二个变形例的电流控制电路的结构图；

图6示出根据本发明的第三个变形例的电流控制电路的结构图；

图7a与图7b示出图6所示的电流控制电路的电压电流工作时序图；

图8示出根据本发明的第四个变形例的电流控制电路的结构图；

图9示出根据本发明的第五个变形例的电流控制电路的结构图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本发明的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以 实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。

图2示出根据本发明一实施例的电流控制电路的结构图，该电路用于led组件的驱动电路系统中。

如图2所示，驱动电路系统可包括电流模块202、整流器203和可控硅204，其中可控硅204串联在交流电源与整流器203的输入端之间，整流器203对经由可控硅提供的输入交流电压进行整流并提供给led组件201的正极，电流模块202的输入端vin与led组件的负极连接以设定流经所述led组件的电流i2。

在一个示例中，电流模块202可具有类似于图2所示的结构，其可由运算放大器op2(第二运算放大器)和晶体管m2(第二晶体管)构成，运算放大器op2的同相输入端接收第二参考电压vref2，运算放大器op2的反相输入端与晶体管m2的源极连接，运算放大器op2的输出端与晶体管m2的栅极连接；晶体管m2的漏极与电流模块202的输入端连接，晶体管m2的源极与电流模块202的输出端连接。晶体管m2例如为mos开关管，在图2中示例了晶体管m2为n型mos开关管，本领域技术人员应理解，也可以用其他类型的晶体管作为替代，起到同样的开关作用。电流模块202的具体结构根据实际需要可有不同的变形设计，本发明对此不作限制。

在一个示例中，如图2所示，本实施例的电流控制电路主要包括：晶体管m1(第一晶体管)和晶体管控制电路205，晶体管m1的漏极连接led组件201的正极，晶体管m1的栅极连接晶体管控制电路205的控制电压输出端2051，以根据该输出端提供的控制电压导通或关断，晶体管m1的漏极电流i1与流经led组件的电流i2确定针对晶体管控制电路205的反馈电压vbl。

其中，在流经led组件的电流i2小于设定电流时，反馈电压使晶体管控制电路205控制晶体管m1导通，晶体管的漏极电流为可控硅提供补偿电流；

在流经led组件的电流i2大于或等于设定电流时，所述反馈电压使晶体管控制电路205控制晶体管m1关断。其中，所述设定电流可根据可控硅的维持电流设定。例如，可使设定电流大于可控硅的维持电流。

在一个示例中，如图2所示，晶体管控制电路205主要包括：运算放大器op1(第一运算放大器)、电阻器rbl(第一电阻器)和电阻器rcs(第二电阻器)，其中运算放大器op1的同相输入端接收第一参考电压vref1，运算放大器op1的反相输入端与晶体管m1的源极连接，运算放大器op1的输出端作为所述控制电压输出端2051，与晶体管m1的栅极连接。电阻器rbl的一端与晶体管m1的源极连接，电阻器rbl的另一端接地；电阻器rcs的一端与电流模块202的输出端连接，电阻器rcs的另一端与晶体管m1的源极连接。

需要说明的是，图2电路结构图中的整流器可采用半波整流器、全波整流器或桥式整流器，本发明对此不作限制。此外，图2电路结构图中的点划虚线是电路封装方式的一种示例，点划虚线内部代表集成在单个芯片上的电路元件，沿点划虚线上的圆圈vin、gnd、blcs、cs等代表芯片管脚。本领域技术人员应理解，图2以及其他附图中示出的封装方式仅为示例，实践中可根据需要来进行封装，例如电容器rbl和电阻器rcs也可与运算放大器op1等封装在同一芯片内，本发明对此不作限制。

图3a与图3b示出了图2所示的电流控制电路的电压电流工作时序图。现以图2所示实施例为例，结合图3a与图3b来说明本发明实施例的电流控制电路的工作原理。

如图2所示，系统内部设定参考电压vref1和vref2，电压关系为vref2>vref1>0,可通过设定参考电压vref1和电阻器rbl的阻值来确定设定电流ids

ids＝∣vref1∣/rbl(1)

在系统上电时，整流器203对交流电压vac进行全波整流，并产生输出 电压v1，如图3a所示，在系统上电时(t＝0)，电压v1为0，不足以使led组件201导通，此时流经led组件的电流i2为0，管脚blcs处的反馈电压vbl为0电位，运算放大器op1输出高电平，晶体管m1开始导通，参考电压vref1、运算放大器op1、晶体管m1和电阻器rbl构成回路p1，当电压v1进一步上升但不足以导通led组件201时(t1时间段)，由于运算放大器op1的作用使晶体管m1的漏极电流i1上升，管脚blcs处的反馈电压vbl上升到参考电压vref1，由于此时段led组件201未导通，电阻器rcs一端的电压vcs＝vbl＝vref1<vref2，晶体管m2虽然导通，但流经led组件201的电流i2为0，流经电阻器rcs的电流ics＝i2＝0。因此，此时段流经电阻器rbl的电流ibl(即流经可控硅的电流)与流经晶体管m1的漏极电流i1相等，电流的大小为：ibl＝i1＝vref1/rbl＝ids。如图3a，可见，当流经led组件的电流i2小于设定电流ids时，晶体管m1的漏极电流i1为可控硅提供补偿电流。

如图3a所示，随着电压v1的升高(t2时间段)，使led组件201导通，参考电压vref2、运算放大器op2、晶体管m2和电阻器rcs构成回路p2，由于运算放大器op2的作用，使流经led组件的电流i2(也是流经晶体管m2的电流，也是流经电阻器rcs的电流)上升，同时由于运算放大器op1的作用，流经晶体管m1的漏极电流i1随着电流i2等量减少。由于此时，流经的电阻器rbl的电流ibl为流经晶体管m1的漏极电流i1与流经led组件201的电流i2之和，电流ibl流经电阻器rbl的而产生反馈电压vbl。在t2时间段，电流i2的大小与所设置的参考电压vref2有关，如果设置为t2时间段流经led组件201的电流i2大于或等于设定电流ids，则反馈电压vbl大于或等于参考电压vref1，运算放大器op1输出低电平，晶体管m1关断，晶体管m1的漏极电流i1为零。如果设定为t2时间段流经led组件201的电流i2小于设定电流ids，则反馈电压vbl会跟随参考电压vref1，运算放大器op1依然输出高电平，晶体管m1依然导通，晶体管m1的漏极电流i1依然为可控硅提供补偿电流。

下面，分别对t2时间段流经led组件的电流i2大于或等于设定电流ids的情况和流经led组件的电流i2小于设定电流ids的情况进行说明。

如果流经led组件的电流i2大于或等于设定电流ids，如图3b，随着电压v1的升高(t2时间段)，使led组件201导通，当晶体管m1的漏极电流i1降低到0后，此时管脚blcs处的反馈电压vbl＝i2*rbl≥vref1，运算放大器op1输出低电平，使晶体管m1关断。管脚cs处电阻器rcs一端的电压vcs跟随参考电压vref2，流经led组件的电流i2＝ics＝vref2/(rcs+rbl)，此时，由于电流i1为0，使得流经的电阻器rbl的电流ibl＝i2＝ics，同理当电压v1进入下降周期，进入t3时间段，当电流i2下降到小于设定电流ids时，晶体管m1再次打开，在电流i1上升到电流i1＝vref1/rbl＝ids之前，电流i1随着电流i2的减少等量的增加。

如果t2时间段流经led组件的电流i2小于设定电流ids，晶体管m1依然导通，晶体管m1的漏极电流i1依然为可控硅提供补偿电流。如图3a，随着电压v1的升高(t2时间段)，使led组件201导通，管脚cs处电阻器rcs一端的电压vcs跟随参考电压vref2，此时，反馈电压vbl会跟随参考电压vref1。因此流经led组件的电流i2＝ics＝(vref2-vref1)/rcs,流经的电阻器rbl的电流ibl为流经晶体管m1的漏极电流i1与流经led组件201的电流i2之和(即ibl＝i1+i2)，同理当电压v1进入下降周期时(t3时间段)，电流i1随着电流i2的减少等量的增加。

在一个示例中，图4示出了根据本发明的第一个变形例的电流控制电路的结构图。与图2所示的实施例不同的是，晶体管控制电路205包括的运算放大器op1的反相输入端接收第一参考电压vref1，电阻器rbl一端接地，电阻器rbl的另一端与运算放大器op1的同相输入端连接。系统内部设定参考电压vref1与参考电压vref2，电压关系为vref2>0>vref1。当管脚blcs处的电阻器rbl的所述另一端的反馈电压vbl大于参考电压vref1时，运算放大器 op1输出高电平，晶体管m1导通；当所述反馈电压vbl小于或等于参考电压vref1时，晶体管m1关断。

图4所示的变形例的工作原理与图2所示的实施例基本相同，都可实现当晶体管m1导通时，流经晶体管m1的电流i1随流经led组件的电流i2的变化反方向等量变化。为了简明起见，这里不再赘述。

在一个示例中，图5示出了根据本发明的第二个变形例的电流控制电路的结构图。与图2所示的实施例不同的是，晶体管控制电路205包括的运算放大器op1的反相输入端接收第一参考电压vref1，电阻器rbl一端接地，电阻器rbl的另一端与运算放大器op1的同相输入端连接，晶体管m1的源极连接至公共输出端cs。系统内部设定参考电压vref1与参考电压vref2，电压关系为vref2>0>vref1。当管脚blcs处的电阻器rbl的所述另一端的反馈电压vbl大于参考电压vref1时，运算放大器op1输出高电平，晶体管m1导通；当所述反馈电压vbl小于或等于参考电压vref1时，晶体管m1关断。

图5所示的变形例的工作原理与图2所示的实施例基本相同，都可实现当晶体管m1导通时，流经晶体管m1的电流i1随流经led组件的电流i2的变化反方向等量变化。为了简明起见，这里不再赘述。

在一个示例中，图6示出了根据本发明的第三个变形例的电流控制电路的结构图。与图2所示实施例不同的是，图2示出了led组件和相应的电流模块分别为一个，而图6示出了出了led组件和相应的电流模块分别为多个，例如为4个或根据需要的其他任意数量。

图6所示的变形例中，系统内部设定参考电压vref1、vref2、vref3、vref4和vref5，电压关系为vref5>vref4>vref3>vref2>vref1>0，各电流模块的输出端连接至公共输出端cs。

当电压v1较小，不足以使第一led组件导通时，各电流模块中的晶体管m2、m3、m4、m5均导通，但是由于电压v1小于第一led组件导通电压， 所以并无电流从四个晶体管中通过。随着电压v1的升高，使第一led组件导通时，第一led组件与晶体管m2形成电流通路，流经电阻器rcs的电流等于流经led组件的电流i2，电压vcs跟随电压vref2；当电压v1进一步升高，使第二led组件导通时，晶体管m3与第一、第二led组件形成电流通路，流经电阻器rcs的电流等于流经led组件的电流i3，如果电流i3大于设定电流ids，管脚cs处电阻器rcs一端的电压vcs随i3的上升而上升，由于流经晶体管m1的漏极电流i1随着电流i3的增加等量的减少，当漏极电流i1降低到0后，i3接着上升，此时管脚blcs处的反馈电压vbl＝i2*rbl>vref1，由于运算放大器op1的作用，运算放大器op1输出低电平，使晶体管m1关断。电压vcs跟随vref3，因为vref3>vref2，所以晶体管m2关断；当电压v1进一步升高，使第三led组件导通时，晶体管m4与第一、第二、第三led组件形成电流通路，流经电阻器rcs的电流等于流经led组件的电流i4，电压vcs跟随vref4，因为vref4>vref3，所以晶体管m3关断；当电压v1进一步升高，使第四led组件导通时，晶体管m5与第一、第二、第三、第四led组件形成电流通路，流经电阻器rcs的电流等于流经led组件的电流i5，电压vcs跟随vref5，因为vref5>vref4，所以晶体管m4此时关断。当电压v1下降时，以上过程正好相反。

换言之，图2的实施例示出了电流控制电路为单段led组件提供的电流控制电路，而图6的变形例示出了电流控制电路为多段led组件(4段led组件)提供的电流控制电路的示例，图6所示变形例的工作原理与图2所示实施例基本相同，为简明起见，这里不再赘述。

图7a与图7b示出了图6所示的电流控制电路的电压电流工作时序图，如果第一组led组件导通时流经led组件的电流i2小于设定电流ids、第一组和第二组led组件导通时流经led组件的电流i3大于设定电流ids，电流控制电路的电压电流工作时序如图7a所示；如果第一组led组件导通时流经led组 件的电流i2大于设定电流ids，电流控制电路的电压电流工作时序如图7b所示。

图7a与图7b示出了图6所示的电流控制电路的电压电流工作时序图与图3a与图3b示出了图2所示的电流控制电路的电压电流工作时序图原理基本相同，为简明起见，这里不再赘述。

在一个示例中，图8示出了根据本发明的第四个变形例的电流控制电路的结构图。图4的实施例示出了电流控制电路为单段led组件提供的电流控制电路，而图8的变形例示出了电流控制电路为多段led组件(4段led组件)提供的电流控制电路的示例，图8所示变形例的工作原理与图4及图6所示实施例基本相同，为简明起见，这里不再赘述

在一个示例中，图9示出了根据本发明的第五个变形例的电流控制电路的结构图。图5的实施例示出了电流控制电路为单段led组件提供的电流控制电路，而图9的变形例示出了电流控制电路为多段led组件(4段led组件)提供的电流控制电路的示例，图9所示变形例的工作原理与图5及图6所示实施例基本相同，为简明起见，这里不再赘述

基于以上，本发明实施例的电流控制电路在流经led组件的电流小于设定电流时，通过晶体管控制电路控制晶体管m1导通，使晶体管m1为驱动电路系统中的可控硅提供补偿电流，在流经led组件的电流大于或等于设定电流时，通过晶体管控制电路控制晶体管m1关断，不为可控硅提供补偿电流，以节省系统功耗。所述的设定电流可根据不同类型的可控硅的维持电流而设定。通过上述技术手段，使可控硅在整个交流周期内都维持在导通状态，能正常工作，避免出现闪灯状况。由于不需要设定较高的led导通电流，采用本发明的电流控制电路可降低系统功耗。

进一步地，本发明实施例的电流控制电路在第一晶体管导通的情况下，为可控硅提供的补偿电流i1(不产生亮度)能够随着流经led组件的导通电 流的增大而相应的减小。在满足led照明系统工作电流大于或等于可控硅的维持电流这一可控硅正常工作的基本要求的同时，也最大限度的减小了系统无用功耗，提升了用电效率。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。