一种主动式填谷电路模式的LED线性恒流驱动电路的制作方法

本发明涉及一种led驱动电路，特别是涉及一种主动式填谷电路模式的led线性恒流驱动电路。

背景技术：

led线性恒流驱动电路，以其方案简单、成本低廉、无高频变压器和无emc问题等优点得到越来越广泛的应用。

目前现有的led线性恒流驱动电路如图1所示，输入交流源连接到整流桥101的输入端，整流桥101输出正端接led灯串102的输入端，整流桥101的输出负端接地。恒流模块103由运算放大器104和nmos管105构成。led灯串102的输出端与nmos管105的漏极相连，nmos管105的栅极与运算放大器104的输出端相连，nmos管105的源极分别与电流采样电阻106一端及运算放大器104的负输入端相连，电流采样电阻106的另一端接地，运算放大器104的正输入端接基准电压vref。图2为电路的简化时序图。

假设整流之后的电压为vin，led灯串102两端的电压为vled，那么当vin大于vled时，有电流从led灯串102流过，并进入恒流模块103，并在电流采样电阻106上形成电压信号，运算放大器104通过比较正负输入端的信号，通过输出信号控制nmos管105的栅极，使得nmos管105的漏源极间电压动态调整，使得nmos管105源极的电压信号与基准电压vref相等，达到恒定流过led灯串102电流的目的。

那么，假设电流采样电阻106阻值为rcs，假设nmos管105的电为vds，那么vds＝vin-vled，nmos管105功耗为

假设vds＝vled的话，也就是输入电压vin与led灯串102两端电压vled的压差为整个驱动电路效率约为50％。由此可见，这种线性恒流模式下，输入电压vin与led灯串102两端电压vled之间压差越大，nmos管105的功耗越大，那么整个驱动电路效率越低。

如果增加led灯串102中led灯的数量，就会降低输入电压vin与led灯串102两端电压vled的压差，但是增加led灯串102中led灯的数量，会带来成本的增加，因此这不是一种提高效率的好方法。

因此，现有技术中存在的问题是当输入电压vin与led灯串102两端电压vled的压差较大时，如何提高整个led线性恒流驱动电路的效率。

技术实现要素：

发明目的：本发明的目的是提供一种不需要降低输入电压与led灯串102两端电压之间的压差，就能提高整个led线性恒流驱动电路效率的主动式填谷电路模式的led线性恒流驱动电路。

技术方案：本发明所述的主动式填谷电路模式的led线性恒流驱动电路，包括led灯串，直流电压输入led灯串的输入端，led灯串的输出端分别连接二极管d1的阳极和nmos管n1的漏极，二极管d1的阴极分别连接二极管d2的阳极和电容c1的一端，二极管d2的阴极连接led灯串的输入端，nmos管n1的栅极连接第一运算放大器o1的输出端，nmos管n1的源极分别连接第一运算放大器o1的反相输入端和电阻r1的一端，电容c1的另一端分别连接二极管d3的阳极和二极管d4的阴极，二极管d3的阴极连接nmos管n2的漏极，nmos管n2的栅极连接第二运算放大器o2的输出端，nmos管n2的源极分别连接第二运算放大器o2的反相输入端和电阻r1的一端，电阻r1的另一端和二极管d4的阳极均接地；第一运算放大器o1通过比较它的同相输入端电压和反相输入端电压，输出电压信号控制nmos管n1栅极的电压，动态调整nmos管n1漏极和源极之间的电压；第二运算放大器o2通过比较它的同相输入端电压和反相输入端电压，输出电压信号控制nmos管n2栅极的电压，动态调整nmos管n2漏极和源极之间的电压；此外，第二运算放大器o2同相输入端电压高于第一运算放大器o1同相输入端电压。

进一步，还包括整流桥，所述整流桥用于将交流电压整流成直流电压后给led灯串供电。

进一步，所述led灯串包括多个串联的发光二极管。

有益效果：本发明公开了一种主动式填谷电路模式的led线性恒流驱动电路，在一个工频周期内，可以先通过led灯串恒流对电容c1充电储能，然后再通过储存在电容c1里的能量恒流对led灯串放电，进而保证在直流输入电压与led灯串两端电压之间压差较大的情况下，提高了整个线性恒流驱动电路的效率，并且流过led灯串的电流具有更小的工频纹波。

附图说明

图1为现有技术中的led线性恒流驱动电路；

图2为图1所示电路的简化时序图；

图3为本发明具体实施方式中的led线性恒流驱动电路；

图4为图3所示电路工作在阶段一时的电流路径；

图5为图3所示电路工作在阶段二时的电流路径。

图6为图3所示电路工作时的简化时序图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明的技术方案作进一步的介绍。

本具体实施方式公开了一种主动式填谷电路模式的led线性恒流驱动电路，如图3所示，包括整流桥201、led灯串202和恒流模块203，led灯串202包括多个串联的发光二极管，恒流模块203包括nmos管n1、第一运算放大器o1、nmos管n2和第二运算放大器o2。整流桥201的交流输入端接交流电源，直流输出端的正端连接led灯串202的输入端，led灯串202的输出端分别连接二极管d1的阳极和nmos管n1的漏极，二极管d1的阴极分别连接二极管d2的阳极和电容c1的一端，二极管d2的阴极连接led灯串202的输入端，nmos管n1的栅极连接第一运算放大器o1的输出端，nmos管n1的源极分别连接第一运算放大器o1的反相输入端和采样电阻r1的一端，电容c1的另一端分别连接二极管d3的阳极和二极管d4的阴极，二极管d3的阴极连接nmos管n2的漏极，nmos管n2的栅极连接第二运算放大器o2的输出端，nmos管n2的源极分别连接第二运算放大器o2的反相输入端和采样电阻r1的一端，采样电阻r1的另一端和二极管d4的阳极均接地。第一运算放大器o1的同相输入端输入第一基准电压vref1，第二运算放大器o2的同相输入端输入第二基准电压vref2，且vref2>vref1。

当led线性恒流驱动电路工作在阶段一时，如图4所示，电流通过led灯串202进入电容c1，从电容c1流出后经过二极管d3进入nmos管n2的漏极，从nmos管n2的源极流出后经过采样电阻r1到地，并在采样电阻r1的一端形成电压信号vcs2。第二运算放大器o1通过比较同相输入端和反相输入端电压后，通过输出信号控制nmos管n2的栅极，从而使得vcs2＝vref2，达到恒流的目的。由于vref2>vref1，那么第一运算放大器o1反相输入端电压大于同相输入端电压，输出信号为低电平，nmos管n1处于截止状态，没有电流流过。在阶段一中，一方面电流流过led灯串202，另一方面对电容c1进行充电储能，vin＝vled+vbulk，vbulk为电容c1的电压，vled为led灯串202两端的电压。在nmos管n2上并没有太多损耗，因此，在阶段一中，线性恒流驱动电路的效率接近100％。

当led线性恒流驱动电路工作在阶段二时，如图5所示，电容c1放电形成电流，电流流过二极管d2后进入led灯串202，从led灯串202流出后流入nmos管n1的漏极，从nmos管n1的源极流出后，经过采样电阻r1到地，并在采样电阻r1的一端形成电压信号vcs1。电流从采样电阻r1的另一端流出，经过二极管d4流回电容c1的另一端。第一运算放大器o1通过比较同相输入端和反相输入端的电压后，通过输出信号控制nmos管n1的栅极，从而使得vcs1＝vref1，达到恒流的目的。由于二极管d3的反向阻断，并没有电流反向流过nmos管n2。在阶段二中，假设nmos管n1的漏源电压为vds1，那么vbulk＝vled+vds1。假设vbulk＝2*vled，那么vin＝3*vled，vds1＝vled。那么在阶段二中nmos管n1的功耗等于led灯串202的功率，也即线性恒流驱动电路的效率为50％。

因此，综合阶段一和阶段二即使整流桥201输出的直流电压vin与led灯串202两端的电压vled之间的压差为时，整个线性恒流驱动电路的效率也大于50％。可见，相比于现有技术，本具体实施方式在不需要降低直流电压vin与led灯串202两端电压vled之间的压差的情况下，能够提高电路效率。

如图6所示，在整个工频周期内都有电流流过led灯串202，因此相比于现有技术，本具体实施方式具有更小的工频纹波。