一种线性全电压变频恒流电路及具有它的LED灯的制作方法

本发明涉及交流电源的输出控制电路领域，具体涉及一种线性全电压变频恒流电路及具有它的led灯。

背景技术：

led作为一种高效的新光源，由于具有寿命长，能耗低，节能环保，正广泛应用于各领域照明。使用单片机及嵌入式软件通过pwm和恒流驱动芯片来控制led灯具亮度的方式也逐渐得到推广。但是由于通常单片机的运行频率收到限制，而采用的pwm频率和调光精度受限于单片机的运行频率，即pwm频率乘以调光精度必须小于等于单片机运行频率。因此现有的使用单片机通过pwm和恒流驱动芯片来控制led灯具亮度的系统存在以下不足，首先是在灯具高亮度时存在频闪，肉眼可察觉并且会在数码影像设备上留下明显的亮暗交错条纹；其次是在低亮度变化时由于精度不够，会产生可察觉的亮度波动，影响亮度调整效果。也就是说，采用单片机及嵌入式软件对灯具调频的方式成本高，效果差，采用线性恒流驱动电源性价比高，但不能像开关电源那样实现110-220vac宽电压全球化通用，迫切需要加以改进。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供了一种线性全电压变频恒流电路及具有它的led灯。本发明采用两个开关恒流管，控制电容根据交流电压变化进行充放电切换，实现了90-300v交流全电压情况下自动变频且恒流的功能，且成本低，易于推广。在本发明的充放电电容充放电切换过程中，使得负载组件工作在开关线性恒流状态，大大改善了线路效率和输入功率因数。

为实现所述技术目的，本发明的技术方案是：一种线性全电压变频恒流电路，包括：

整流电路1，所述整流电路的输入端连接于市电；

负载组件2，包括至少一个负载，所述负载组件的输出端和所述整流电路的输出端连接；

两个对称设置的第一开关恒流管ic1和第二开关恒流管ic2；

所述第一开关恒流管ic1的s端和第二开关恒流管ic2的s端分别连接至负载组件的输入端；所述第一开关恒流管ic1的d端通过充放电电容c1连接至所述整流电路的输出端，所述第二开关恒流管ic2的d端连接至所述整流电路的输出端；所述第一开关恒流管ic1的cs端和第二开关恒流管ic2的cs端互相连接，并通过第三电阻r3接地。

进一步，所述整流电路的输出端连接设置输出电压检测电阻并接地；

输出电压检测电阻包括串联的第四电阻r4和第五电阻r5；

所述第二开关恒流管ic2的fb端连接至第四电阻r4和第五电阻r5之间。

进一步，所述第一开关恒流管ic1的d端和所述充放电电容c1之间连接有第一导向二极管d1。

进一步，

所述负载组件一端连接设置第二导向二极管d2；

第二导向二极管d2连接至所述充放电电容c1和第一导向二极管d1之间。

进一步，

当所述负载组件为一个负载时，所述负载组件的输入端为该负载的正端，所负载组件的输出端为该的负端；

当所述负载组件包括多个串联的负载时，所述负载组件的输入端为第一个负载的正端，所述负载组件的输出端为最后一个负载的负端。

进一步，所述输出电压检测电阻，

在整流电路输出电压从90v增大到140v的过程中时，将所述第二开关恒流管ic2的fb端电压钳位至低电平；

在整流电路输出电压增大到180v的过程中时，将所述第二开关恒流管ic2的fb端电压钳位至高电平。

进一步，在第二开关恒流管ic2的fb端电压为低电平时，所述第三电阻r3将第二开关恒流管的cs端电压钳位至高电平；

在第二开关恒流管ic2的fb端电压为高电平时，所述第三电阻r3将第二开关恒流管的cs端电压钳位至低电平。

作为本发明的一种优选的实施方案，基于上述内容，不同的是，所述第二导向二极管d2和所述充放电电容c1之间连接设置电压检测电阻并接地；

所述电压检测电阻包括串联的第一电阻r1和第二电阻r2；

所述第一开关恒流管ic1的fb端连接至第1电阻r1和第二电阻r2之间。

所述电压检测电阻，在第二导向二极管d2和所述充放电电容c1之间电压为240v时，将所述第一开关恒流管ic1的fb端电压钳位至高电平。在整流电路输出电压从240v增大到300v的过程中时，如图5所示，第一开关恒流管ic1的fb端为高电平，此时第一开关恒流管的cs端电压为0，第二开关恒流管的cs端电压不为0，故第一开关恒流管ic1处于断开状态，第二开关恒流管ic2处于恒流导通状态。充放电电容c1完全处于放电状态，充放电电容c1通过ic2的d-s端、负载组件、第二导向二极管d2组成的回路，对负载组件放电。需要说明的是，在电容放电至电压小于240v时，ic1和ic2的cs端电流会变化，使得两个开关恒流管的状态发生改变；同时，优选的，在整流电路输出电压增大至270v时，从图5中的led负载组件两端电压和电流波形可以看出，在图4中250h中的波形被分频为400hz。

一种led灯，包括上述一种线性全电压变频恒流电路，不同的而是，所述负载组件包括至少一个led灯。

本发明的有益效果在于：

本发明采用两个开关恒流管，控制电容根据交流电压变化进行充放电切换，实现了90-300v交流全电压情况下自动变频且恒流的功能，且成本低，易于推广。

在本发明的充放电电容充放电切换过程中，使得负载组件工作在开关线性恒流状态，大大改善了线路效率和输入功率因数。

附图说明

图1是本发明的线性全电压变频恒流电路原理图；

图2是本发明的输入电压在110v时的波形图；

图3是本发明的输入电压在150v时的波形图；

图4是本发明的输入电压在220v时的波形图；

图5是本发明的输入电压在270v时的波形图；

图6是本发明的开关恒流管的引脚结构图。

具体实施方式

下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。

需要说明的是，如图6所示，开关恒流管作为本发明技术领域内的人员来说，是一种公知常识，其包括s端、d端、cs端、fb端；且s端接地，fb端为高电平时d-s端处于截止(断开)状态，反之导通；cs端为低电平时，开关恒流管为开关状态(由fb端决定其状态)，反之为恒流状态。

一种线性全电压变频恒流电路，如图1所示，包括：

整流电路，所述整流电路的输入端连接于市电；

负载组件，包括至少一个负载，所述负载组件的输出端和所述整流电路的输出端连接；

两个对称设置的第一开关恒流管ic1和第二开关恒流管ic2；

所述第一开关恒流管ic1的s端和第二开关恒流管ic2的s端分别连接至负载组件的输入端；所述第一开关恒流管ic1的d端通过充放电电容c1连接至所述整流电路的输出端，所述第二开关恒流管ic2的d端连接至所述整流电路的输出端；所述第一开关恒流管ic1的cs端和第二开关恒流管ic2的cs端互相连接，并通过第三电阻r3接地。

进一步，所述整流电路的输出端连接设置输出电压检测电阻并接地；

输出电压检测电阻包括串联的第四电阻r4和第五电阻r5；

所述第二开关恒流管ic2的fb端连接至第四电阻r4和第五电阻r5之间。

进一步，所述第一开关恒流管ic1的d端和所述充放电电容c1之间连接有第一导向二极管d1。

进一步，

所述负载组件一端连接设置第二导向二极管d2；

第二导向二极管d2连接至所述充放电电容c1和第一导向二极管d1之间。

进一步，

当所述负载组件为一个负载时，所述负载组件的输入端为该负载的正端，所负载组件的输出端为该的负端；

当所述负载组件包括多个串联的负载时，所述负载组件的输入端为第一个负载的正端，所述负载组件的输出端为最后一个负载的负端。

进一步，所述输出电压检测电阻，

在整流电路输出电压从90v增大到140v的过程中时，将所述第二开关恒流管ic2的fb端电压钳位至低电平；如图2所示，在输入电压为90-140vac时，第二开关恒流管ic2的fb端电压小于低电平，此时第一和第二开关恒流管的cs端电压均为高电平状态，故开关恒流管ic1和ic2，均处于导通状态。整流电路的输出端电压分为两支路流入负载组件为负载供电，一支路通过ic2的d-s端流入负载组件，另一支路经过充放电电容c1和ic1流入负载组件，为负载组件供电的同时，对充放电电容充电；优选的，在整流电路输出电压增大至110v时，从图2中的led负载组件两端电压和电流波形可以看出，50hz的市电整流后为100hz，由于充电电容的充电，将整流后电压、电流滤波为矩形波。

在整流电路输出电压增大到180v的过程中时，将所述第二开关恒流管ic2的fb端电压钳位至高电平。如图3所示，在输入电压为140-180vac时，第二开关恒流管ic2的fb端电压处于高低电平之间，此时第一和第二开关恒流管的cs端电压均处于高低电平之间，故开关恒流管ic1和ic2为恒流导通状态，也就是说充放电电容处于充电和放电的切换状态。整流电路的输出端电压分为两支路流入负载组件为负载供电，一支路通过ic2的d-s端流入负载组件，另一支路经过充放电电容c1和ic1流入负载组件，为负载组件供电且对充放电电容充电；随着输入电压的增大，在cs端电压的限流作用下，充电电流不断减小，且减小到一定值后，充放电电容c1通过ic2的d-s端、负载组件、第二导向二极管d2组成的回路，对负载组件放电，完成充/放电的切换；优选的，在整流电路输出电压增大至150v时，从图3中的led负载组件两端电压和电流波形可以看出，在图2中100hz的波形被分频为200hz。

在整流电路输出电压增大到240v的过程中时，如图4所示，在输入电压为180-240vac时，第二开关恒流管ic2的fb端电压处于高电平状态，此时第一和第二开关恒流管的cs端电压均在0v和低电平之间，故开关恒流管ic1和ic2仍处于恒流导通状态，不同的是充放电电容处于放电和充电的切换状态：充放电电容c1通过ic2的d-s端、负载组件、第二导向二极管d2组成的回路，对负载组件放电；随着输入电压的增大，在cs端电压的限流作用下，放电流不断减小，且减小到一定值后，整流电路对充放电电容充电；同时，优选的，在整流电路输出电压增大至220v时，从图4中的led负载组件两端电压和电流波形可以看出，在图3中200hz中的波形被分频为250hz。

进一步，在第二开关恒流管ic2的fb端电压为低电平时，所述第三电阻r3将第二开关恒流管的cs端电压钳位至高电平；

在第二开关恒流管ic2的fb端电压为高电平时，所述第三电阻r3将第二开关恒流管的cs端电压钳位至低电平。

作为本发明的一种优选的实施方案，基于上述内容，不同的是，所述第二导向二极管d2和所述充放电电容c1之间连接设置电压检测电阻并接地；

所述电压检测电阻包括串联的第一电阻r1和第二电阻r2；

所述第一开关恒流管ic1的fb端连接至第1电阻r1和第二电阻r2之间。

所述电压检测电阻，在第二导向二极管d2和所述充放电电容c1之间电压为240v时，将所述第一开关恒流管ic1的fb端电压钳位至高电平。在整流电路输出电压从240v增大到300v的过程中时，如图4所示，第一开关恒流管ic1的fb端电压大于高电平，此时第一开关恒流管的cs端电压为0，第二开关恒流管的cs端电压不为0，故第一开关恒流管ic1处于断开状态，第二开关恒流管ic2处于恒流导通状态，充放电电容c1完全处于放电状态：通过ic2的d-s端、负载组件、第二导向二极管d2组成的回路，对负载组件放电。需要说明的是，在电容放电至电压小于240v时，ic1和ic2的cs端电流会变化，使得两个开关恒流管的状态发生改变；同时，优选的，在整流电路输出电压增大至270v时，从图5中的led负载组件两端电压和电流波形可以看出，在图4中250hz的波形被分频为400hz。

一种led灯，包括上述一种线性全电压变频恒流电路，不同的而是，所述负载组件包括至少一个led灯。

对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。