一种宽输入电压的恒流明驱动电路及装置的制作方法

本实用新型属于电子电路技术领域，尤其涉及一种宽输入电压的恒流明驱动电路及装置。

背景技术：

作为一种新型绿色光源，LED灯具有亮度强、能耗低、寿命长等优势，因此被广泛应用于各个领域。由于LED灯具有固定的正向导通压降，只有达到LED灯的正向导通压降时，LED灯才能发光；而LED灯导通后，正向导通压降随着流过LED灯的电流变化不明显。为了保证LED灯能够正常稳定地工作，需要对流过LED的电流进行控制。LED线性恒流无电解方案由于具备简单的系统结构，而广泛被应用于中小功率LED线性恒流控制系统。目前，常见的LED线性恒流方案如图1和图2所示，LED线性恒流方案包括基准电压模块、输出电流控制模块、输出电流设定电阻以及LED灯组。输出电流控制模块通过基准电压模块提供的基准电压Vref、输出电流设定电阻Re，将输出电流恒定为Iout＝Vref/Re。该应用方案存在如下明显缺点：系统负载LED灯的数量严格决定于输入电压的大小，对应于不同的系统电压范围，输出电流大小不能相应改变，因此无法实现恒流明。

综上所述，现有LED线性恒流无电解方案不能满足宽电压输入、宽电压应用的需求，存在系统电压的变化会导致系统LED灯流明值的变化，进而影响系统效率的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种宽输入电压的恒流明驱动电路及装置，旨在解决现有LED线性恒流无电解方案不能满足宽电压输入、宽电压应用的需求，存在系统电压的变化会导致系统LED灯流明值的变化，进而影响系统效率的问题。

本实用新型第一方面提供了一种宽输入电压的恒流明驱动电路，与LED灯组相连接，所述LED灯组包括多个LED灯，所述恒流明驱动电路包括：

基准电压模块、输入电压检测模块、输出电流控制模块以及输出电流设定电阻；

所述输入电压检测模块的多个输入端分别接多个所述LED灯，所述输出电流控制模块的多个输入端分别接多个所述LED灯，所述输入电压检测模块的多个反馈端分别接所述输出电流控制模块的多个受控端，所述基准电压模块分别与所述输入电压检测的接收端以及所述输出电流控制模块的接收端相连接，所述输出电流设定电阻接所述输出电流控制模块的输出端；

所述基准电压模块用于对所述输出电流控制模块和所述输入电压检测模块提供基准电压；所述输入电压检测模块通过检测恒流输出端口的输入电压，并产生控制信号，以控制对应的所述恒流输出端口的开启与关闭；所述输出电流控制模块和所述输出电流设定电阻，用于针对所述输入电压的不同范围，并根据所述基准电压以及所述控制信号，产生对应的输出电流。

本实用新型第二方面提供了一种宽输入电压的恒流明驱动装置，包括LED灯组和恒流明驱动电路，所述LED灯组包括多个LED灯，所述恒流明驱动电路包括：

基准电压模块、输入电压检测模块、输出电流控制模块以及输出电流设定电阻；

所述输入电压检测模块的多个输入端分别接多个所述LED灯，所述输出电流控制模块的多个输入端分别接多个所述LED灯，所述输入电压检测模块的多个反馈端分别接所述输出电流控制模块的多个受控端，所述基准电压模块分别与所述输入电压检测的接收端以及所述输出电流控制模块的接收端相连接，所述输出电流设定电阻接所述输出电流控制模块的输出端；

所述基准电压模块用于对所述输出电流控制模块和所述输入电压检测模块提供基准电压；所述输入电压检测模块通过检测恒流输出端口的输入电压，并产生控制信号，以控制对应的所述恒流输出端口的开启与关闭；所述输出电流控制模块和所述输出电流设定电阻，用于针对所述输入电压的不同范围，并根据所述基准电压以及所述控制信号，产生对应的输出电流。

本实用新型提供的一种宽输入电压的恒流明驱动电路及装置，通过检测恒流输出端口的输入电压，并产生控制信号，以控制对应的所述恒流输出端口的开启与关闭；同时针对所述输入电压的不同范围，并根据基准电压以及所述控制信号，产生对应的输出电流。由此实现了恒流明驱动，即LED灯组的流明值不随系统电压的变化而变化，解决了现有LED线性恒流无电解方案不能满足宽电压输入、宽电压应用的需求，存在系统电压的变化会导致系统LED灯流明值的变化，进而影响系统效率的问题。

附图说明

图1是现有技术提供的一种LED线性恒流方案的模块结构示意图。

图2是现有技术提供的另一种LED线性恒流方案的模块结构示意图。

图3是本实用新型提供的一种宽输入电压的恒流明驱动电路的模块结构示意图。

图4是本实用新型提供的一种宽输入电压的恒流明驱动电路中输出电流控制模块和输出电流设定电阻的示例电路图。

图5是本实用新型提供的一种宽输入电压的恒流明驱动电路中输入电压检测模块的示例电路图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

上述的一种宽输入电压的恒流明驱动电路及装置，输入电压检测模块通过检测恒流输出端口的输入电压后产生控制信号，并控制对应恒流输出端口的开启与否；输出电流控制模块根据不同的输入电压范围，产生对应的输出电流，从而实现恒流明，即LED灯组的流明值不会随系统电压的变化而变化，旨在解决现有技术存在的系统电压的变化会导致系统LED灯的流明值的变化，进而影响系统效率的问题。

图3示出了本实用新型提供的一种宽输入电压的恒流明驱动电路的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

上述一种宽输入电压的恒流明驱动电路，与LED灯组100相连接，该LED灯组包括多个LED灯，该恒流明驱动电路包括基准电压模块300、输入电压检测模块400、输出电流控制模块200以及输出电流设定电阻500。

输入电压检测模块400的多个输入端分别接多个LED灯，输出电流控制模块200的多个输入端分别接多个LED灯，输入电压检测模块400的多个反馈端分别接输出电流控制模块200的多个受控端，基准电压模块300分别与输入电压检测400的接收端以及输出电流控制模块200的接收端相连接，输出电流设定电阻500接输出电流控制模块200的输出端。

基准电压模块300用于对输出电流控制模块200和输入电压检测模块400提供基准电压；输入电压检测模块400通过检测恒流输出端口的输入电压，并产生控制信号，以控制对应的恒流输出端口的开启与关闭；输出电流控制模块200和输出电流设定电阻500，用于针对输入电压的不同范围，并根据基准电压以及控制信号，产生对应的输出电流。

作为本实用新型一实施例，上述基准电压模块300包括第一发送端、第二发送端、第三发送端以及第四发送端；

所述第一发送端和所述第二发送端接输出电流控制模块200，所述第三发送端和所述第四发送端接输入电压检测模块400。当然，基准电压模块300也可包括不止四个发送端，其发送端的数量可根据具体需求进行设置。并且，基准电压模块300对输出电流控制模块200和输入电压检测模块400提供的基准电压可以是相同的，也可以是不同的。当然，所述发送端的数量最少为4个，但不限于4个。

作为本实用新型一实施例，上述输入电压检测模块400具有m个输入端(m为不小于2的自然数)和m个输出端,以及相对应的m个基准电压接收端。例如：输入电压检测模块400的第一输入端与第一串LED灯组的输出端以及第二串LED灯组的输入端连接，输入电压检测模块400的第二输入端与第二串LED灯组的输出端以及第三串LED灯组的输入端连接，输入电压检测模块400的第一接收端与基准电压模块300的第三发送端连接，输入电压检测模块400的第二接收端与基准电压模块300的第四端连接……所述输入电压检测模块400的第一反馈端与输出电流控制模块200的第一受控端连接，输入电压检测模块400的第二反馈端与输出电流控制模块200的第二受控端连接……。输入电压检测模块400检测恒流输出端口的输入电压并产生控制信号，以控制对应恒流输出端口的开启与否。对应于第一段输入电压，则输出电流控制模块200的第一段开启，其余各段关闭；对应于第二段输入电压，则输出电流控制模块200的第二段开启，其余各段关闭……对应于第c段输入电压，则输出电流控制模块200的第c段开启，其余各段关闭；其中，第(c-1)段输入电压的上限值为Vc-1，第c段输入电压的上限值为Vc，且Vc-Vc-1＞xVLED(c为不小于2的自然数，x为不小于1的自然数，VLED为LED灯的导通压降)。

作为本实用新型一实施例，上述输出电流控制模块200具有a个控制输入端(a为不小于2的自然数)、a个基准输入端、a个输出端以及相对应的a个电流设定输出端。输出电流控制模块200的第一输入端与第一串LED灯组的输出端以及第二串LED灯组的输入端连接，输出电流控制模块200的第二输入端与第二串LED灯组的输出端以及第三串LED灯组的输入端连接，输出电流控制模块200的第一接收端与基准电压模块300的第一发送端连接，输出电流控制模块200的第二接收端与基准电压模块300的第二发送端连接……输出电流控制模块200的第一输出端接输出电流设定电阻500的第一输入端，输出电流控制模块200的第二输出端接输出电流设定电阻500的第二输入端，输出电流设定电阻500的输出端接地……。当系统电压达到第一串所有LED灯的正向导通电压之和时，与第一串LED灯组的输出端连接的输出电流控制模块200的第一段导通，输出电流控制模块200和输出电流设定电阻500，通过基准电压模块300提供的电压基准以及输入电压检测模块400提供的控制信号，产生相应的输出电流当系统的输入电压达到前两串所有LED灯的正向导通电压之和时，与第二串LED灯组的输出端连接的输出电流控制模块200的第二段导通，同时关闭第一输出端口，输出电流控制模块200和输出电流设定电阻500，通过基准电压模块300提供的电压基准以及输入电压检测模块400提供的控制信号，产生相应的输出电流……输出电流控制模块200的第b段(b为不小于1的自然数)导通时的情况以此类推。

图4示出了本实用新型提供的一种宽输入电压的恒流明驱动电路中输出电流控制模块和输出电流设定电阻的示例电路，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

作为本实用新型一实施例，上述输出电流控制模块200包括第一运算放大器A1、第二运算放大器A2、第一开关管M1以及第二开关管M2。

第一运算放大器A1的正相输入端接基准电压模块300的第一发送端，第一运算放大器A1的输出端接第一开关管M1的受控端，第一开关管M1的输入端为输出电流控制模块200的第一输入端，第一运算放大器A1的反相输入端与第一开关管M1的输出端共接并作为输出电流控制模块200的第一输出端；第二运算放大器A2的正相输入端接基准电压模块300的第二发送端，第二运算放大器A2的输出端接第二开关管M2的受控端，第二开关管M2的输入端为输出电流控制模块200的第二输入端，第二运算放大器A2的反相输入端与第二开关管M2的输出端共接并作为输出电流控制模块200的第二输出端。当然，运算放大器的数量至少为2个，但不限于2个；开关管的数量至少为2个，但不限于2个。

当然，输出电流控制模块200可包括c个运算放大器、c个N沟道的MOS管(c为不小于2的自然数，且与上述恒流段数相等)。第一运算放大器A1的工作与否由输入电压检测模块400的第一反馈端控制，第一运算放大器A1的同相输入端接基准电压模块300的第一发送端，第一运算放大器A1的反相输入端接MOS管M1的源极，第一运算放大器A1的输出端接MOS管M1的栅极；MOS管M1的漏极作为输出电流控制模块200的输入端OUT1，MOS管M1的源极作为输出电流控制模块200的输出端；第二运算放大器A2的工作与否由输入电压检测模块400的第二反馈端控制，第二运算放大器A2的同相输入端接基准电压模块300的第二发送端，第二运算放大器A2的反相输入端接MOS管M2的源极，第二运算放大器A2的输出端接MOS管M2的栅极；MOS管M2的漏极作为输出电流控制模块200的输入端OUT2，MOS管M2的源极作为输出电流控制模块200的输出端……运算放大器Ac的工作与否由输入电压检测模块400的反馈端c控制，运算放大器Ac的同相输入端接基准电压模块300的第c发送端，运算放大器Ac的反相输入端接MOS管Mc的源极，运算放大器Ac的输出端接MOS管Mc的栅极；MOS管Mc的漏极作为输出电流控制模块200的输入端OUTc,MOS管Mc的源极作为输出电流控制模块200的输出端。

具体地，上述第一开关管M1为N型场效应管或者三极管；

N型场效应管的栅极、漏极以及源极分别为第一开关管M1的受控端、输入端以及输出端；

三极管的基极、集电极以及发射极分别为第一开关管M1的受控端、输入端以及输出端。

具体地，上述第二开关管M2为N型场效应管或者三极管；

N型场效应管的栅极、漏极以及源极分别为第二开关管M2的受控端、输入端以及输出端；

三极管的基极、集电极以及发射极分别为第二开关管M2的受控端、输入端以及输出端。

作为本实用新型一实施例，上述输出电流设定电阻500包括第一限流电阻R5和第二限流电阻R6，

第一限流电阻R5的第一端与第二限流电阻R6的第一端以及输出电流控制模块200的第一输出端共接，第二限流电阻R6的第二端接输出电流控制模块200的第二输出端，第一限流电阻R5的第二端接地。

图5示出了本实用新型提供的一种宽输入电压的恒流明驱动电路中输入电压检测模块的示例电路，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

作为本实用新型一实施例，上述输入电压检测模块400包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第三运算放大器A3以及第四运算放大器A4。

第一电阻R1的第一端接LED灯组100，第一电阻R1的第二端与第二电阻R2的第一端以及第三运算放大器A3的正相输入端共接，第二电阻R2的第二端接地，第三运算放大器A3的输出端接输出电流控制模块200，第三运算放大器A3的反相输入端接基准电压模块300的第三发送端；第三电阻R3的第一端接LED灯组100，第三电阻R3的第二端与第四电阻R4的第一端以及第四运算放大器A4的正相输入端共接，第四电阻R4的第二端接地，第四运算放大器A4的输出端接输出电流控制模块200，第四运算放大器A4的反相输入端接基准电压模块300的第四发送端。

当然，上述输入电压检测模块包括m个比较器(m为不小于2的自然数)和2m个电阻。第一电阻R1的第一端与第一串LED灯组的输出端以及第二串LED灯组的输入端连接，第一电阻R1的第二端与第三运算放大器A3的同相输入端以及第二电阻R2的第一端连接，第三运算放大器A3的反相输入端与基准电压模块300的第三发送端连接，第三运算放大器A3的输出端与输出电流控制模块200的第一受控端连接，第二电阻R2的第二端接地；第三电阻R3的第一端与第二串LED灯组的输出端以及第三串LED灯组的输入端连接，第三电阻R3的第二端与第四运算比较器A4的同相输入端以及第四电阻R4的第一端连接，第四运算比较器A4的反相输入端与基准电压模块300的第四发送端连接，第四运算比较器A4的输出端与输出电流控制模块200的第二受控端连接，第四电阻R4的第二端接地……依次类推。

具体地，对应于第一段输入电压V1，第三运算放大器A3的同相输入端的电压为第三运算放大器A3的同相输入端的电压不小于反相输入端的电压，即第三运算放大器A3的输出信号EN1为高电平，使输出电流控制模块200的第一段开启。此时，第四运算比较器A4的同相输入端的电压小于反相输入端的电压，输出信号EN2为低电平，使输出电流控制模块200的第二段关闭。

本实用新型还提供了一种宽输入电压的恒流明驱动装置，包括LED灯组和恒流明驱动电路，LED灯组包括多个LED灯，该恒流明驱动电路如上述所述。

以下结合图3-图5对上述一种宽输入电压的恒流明驱动电路及装置的工作原理进行描述如下：

上述输出电流控制模块200和第一限流电阻R5，通过基准电压模块300提供的电压基准Vref1以及输入电压检测模块400提供的控制信号，产生的输出电流为：

对应于第二段输入电压V2，OUT1端口与OUT2端口的电压差为：

ΔVout＝Vout1-Vout2≥VLED

其中，VLED为LED灯组的导通压降。此时，第三运算放大器A3中的使能信号使第三运算放大器A3不工作。第四运算放大器A4的同相输入端的电压为第四运算放大器A4的同相输入端的电压不小于反相输入端的电压，即第四运算放大器A4的输出信号EN2为高电平，使输出电流控制模块200的第二段开启。由于输出电流控制模块200的第一段、第二段的基准电压满足Vref2＞Vref1，所以此时输出电流控制模块200的第一段关闭。

输出电流控制模块200、第一限流电阻R5以及第二限流电阻R6，通过基准电压模块300提供的电压基准Vref2以及输入电压检测模块400提供的控制信号，产生的输出电流为：

为了保持恒流明，则

假设第一限流电阻R5和第二限流电阻R6满足如下关系：

R2＝nR1

节点A的电压为：

所以，基准电压Vref1、Vref2应满足如下关系：

为了保证Vref2＞Vref1，有：

即

综上所述，对应于不同的系统电压范围，输出电流会相应改变，使系统LED灯组的流明值保持恒定，从而实现宽电压输入、宽电压应用恒流明驱动。

综上，本实用新型实施例提供的一种宽输入电压的恒流明驱动电路及装置，通过检测恒流输出端口的输入电压，并产生控制信号，以控制对应的所述恒流输出端口的开启与关闭；同时针对所述输入电压的不同范围，并根据基准电压以及所述控制信号，产生对应的输出电流。由此实现了恒流明驱动，即LED灯组的流明值不随输入电压的变化而变化，解决了现有LED线性恒流无电解方案不能满足宽电压输入、宽电压应用的需求，存在系统电压的变化会导致系统LED灯流明值的变化，进而影响系统效率的问题。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。