一种基于LED灯模式自动切换的线性恒流控制电路的制作方法

本发明涉及led照明控制，尤其涉及一种基于led灯模式自动切换的线性恒流控制电路。

背景技术：

1、目前主流的驱动led恒流的电路分两种，具体如下：

2、方案(1)：采用线性恒流电路对led电路进行恒流驱动；

3、方案(2)：采用dc-dc恒流芯片对led电路进行恒流驱动。

4、其中，方案(1)中线性恒流电路需要电源电压vin比led串的压降vf_led略大，不可大太，因为超出电压需要通过串联在电路上的调整管和电阻等来调节，vin-vf_led的值越大，则串联在电路上的调整管和电阻的功耗就会越大，影响电路的效率及串联在电路上的调整管和电阻的可靠性；也不可小于led串的正向压降，因为当vin<vf_led时，led无法正常点亮。所以此类电路的特点是vin一般需要是固定的值(或变化不大)。

5、方案(2)中dcdc恒流芯片价格较贵、dc-dc电路会产生emc问题。

6、在车载4g摄像头内置的led补光电路应用中有两个特点：

7、1.电源输入需兼容车载的两种供电(12v或24v)；

8、2.4g摄像头会内置gps天线，此类产品对emc(电磁兼容)要求极高。

9、因此：

10、选择方案(1)时，由于车载供电电压分两种(12v或24v)，所以无法通过线性恒流电路来驱动led串来兼容车载的两种供电(12v或24v)；

11、选择方案(2)时，dc-dc恒流芯片会对4g摄像头中的gps信号等敏感信号造成干扰，且dcdc恒流芯片价格相对较高。

12、同时，在现有的串并控制电路中，如果更换了不同参数的led串后，由于vf值的变化，对于输入电压的切换时机也会有变化。由于切换时机的检测是通过检测输入电压来判断，这属于独立的一部分，所以在led串的参数发生变化时，则需重新找准切换时机，即更改检测电路的切换判断电压，二极管的反向击穿电压，电路缺乏灵活性。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于led灯模式自动切换的线性恒流控制电路，解决了现有的led恒流控制电路无法兼容车载的两种供电，或者存在信号干扰无法满足设备需求且成本较高，以及串并联切换灵活性差的技术问题。

2、为解决以上技术问题，本发明提供一种基于led灯模式自动切换的线性恒流控制电路，包括负载组件，以及与所述负载组件连接的串并联切换模块、电流切换模块、效率检测模块；所述负载组件至少包括第一负载、第二负载；所述第一负载的一端与电源输入端连接，另一端与所述串并联切换模块、效率检测模块连接；所述第二负载的一端通过所述串并联切换模块与电源输入端连接，另一端与所述电流切换模块连接；所述效率检测模块的检测端接入所述第一负载与所述串并联切换模块之间，输出端与所述串并联切换模块的控制端、电流切换模块的控制端连接，电源端与电源输入端连接；

3、所述效率检测模块用于采集电源电压和所述第一负载上的损耗电压，进而计算所述负载组件的工作效率，并根据所述工作效率驱动所述串并联切换模块、电流切换模块；

4、所述串并联切换模块用于在所述效率检测模块的驱动下，导通或关闭支路使得第一负载、第二负载并联或串联；

5、所述电流切换模块用于在所述效率检测模块的驱动下，保持或减小电路分压阻值使得驱动电流值保持恒流输出。

6、本基础方案对传统的led恒流控制电路进行改进，一方面设置接入第一负载与串并联切换模块之间的效率检测模块，在导通电源后，通过对第一负载上的损耗电压进行检测，根据损耗电压计算工作效率判断当前输入的电源电压值适合并联或串联第一负载、第二负载，进而驱动串并联切换模块导通或关闭支路使得第一负载、第二负载并联或串联，同时驱动电流切换模块保持或减小电路分压阻值使得驱动电流值保持恒流输出，通过电路中led(负载组件)的工作效率来自动调整led组的串并联方式，通用性强，可兼容led串的vf参数变化及电压范围的变化，且实现电路效率保持在80％以上；电路结构简单无信号干扰，装置成本低。

7、在进一步的实施方案中，所述效率检测模块包括比较器、第一电阻和第二电阻；所述第一电阻的一端作为电源端与电源输入端连接，另一端与所述比较器的同相输入端连接、还通过所述第二电阻接地；所述比较器的反相输入端作为检测端接入所述第一负载与所述串并联切换模块之间，输出端与所述串并联切换模块的控制端、电流切换模块的控制端连接；

8、所述第一电阻和所述第二电阻串联形成分压回路，所述分压回路用于设定所述比较器的切换基准电压，即设定损耗效率的基准值；

9、所述比较器用于采集所述第一负载上的损耗电压，并与所述切换基准电压进行对比，进而根据对比结果输出并联信号或串联信号。

10、本方案以比较器为核心进行效率检测，一方面利用第一电阻和第二电阻串联形成分压回路，设定损耗效率的基准值(即设置最佳串并联的切换时机)，利用分压可兼容不同的电源电压输入的功率检测；另一方面将检测端(反相输入端)接在第一负载的输出端(第一负载与串并联切换模块之间)，时刻检测电路的损耗效率，输入比较器进行效率对比，进而输出并联信号或串联信号(高电平或低电平)进行串并联控制。由于采用工作效率的检测，可兼容输入的电源电压和负载组件的参数变化，而无需因输入电压范围的变化和led灯组的参数变化，而修改电路参数，使整个电路的通用性更强。

11、在进一步的实施方案中，所述电流切换模块包括第一开关模块、分流电路和第一分压电阻；所述第一开关模块的使能端与主控制器连接，输入端与所述负载组件、串并联切换模块连接，输出端与所述分流电路、第一分压电阻连接；所述分流电路的控制端与所述效率检测模块连接；

12、所述第一开关模块在主控制器的控制下导通电路，使得所述负载组件通电；

13、所述分流电路在获取到所述并联信号时导通，进而与所述第一分压电阻并联，减小电路分压阻值，进行电流分流保持恒流输出；在获取所述串联信号时截止，保持电路分压阻值以保持恒流输出。

14、在进一步的实施方案中，所述第一开关模块包括第一开关管、第二开关管和第三电阻，当所述第一开关管、第二开关管均为npn型三极管时：

15、所述第一开关管的集电极与所述负载组件、串并联切换模块连接，基极通过所述第三电阻作为使能端与所述主控制器连接，发射极通过所述第一分压电阻接地、还与所述分流电路连接；所述第二开关管的基极与所述第一开关管的发射极连接，集电极与所述第一开关管的基极连接，发射极接地。

16、本方案利用组合开关管(第一开关管、第二开关管)进行电路通断控制，工作寿命长、安全可靠、没有机械磨损、开关速度快、体积小。

17、在进一步的实施方案中，所述分流电路包括第三开关管、第四电阻、第五电阻和第二分压电阻，当所述第三开关管为n沟道mos管时：

18、所述第三开关管的栅极与通过所述第四电阻与所述效率检测模块的输出端连接，源极接地，漏极通过所述第二分压电阻与所述第一开关模块连接；所述第五电阻的一端与所述三开关管的栅极连接，另一端接地。

19、本方案设置与第一分压电阻并联的分流电路，第三开关管与第二分压电阻串联，在接收到并联信号或串联信号时，控制开关管导通或截止，在电源电压为12v时，将第二分压电阻与第一分压电阻并联，减小电路分压阻值使得驱动电流值保持恒流输出。

20、在进一步的实施方案中，所述串并联切换模块包括第二开关电路和第三开关电路，所述第二开关电路串联在所述第二负载与电源输入端之间，控制端与所述效率检测模块的输出端连接；所述第三开关电路与所述第一负载的输出端、第二负载的输入端、电流切换模块连接，其控制端与所述效率检测模块连接；

21、当接收到所述并联信号/串联信号时，所述第二开关电路导通/关断所述第二负载与电源输入端之间的回路；同时所述第三开关电路导通/关断所述第一负载与所述电流切换模块之间的回路，使得所述第一负载、第二负载并联/串联。

22、在进一步的实施方案中，所述第二开关电路包括第四开关管、第五开关管、第六电阻～第十电阻，当所述第四开关管为p沟道mos管、第五开关管为npn型三极管时：

23、所述第四开关管的栅极通过第七电阻与所述第五开关管的集电极连接，源极与电源输入端连接，漏极与所述第二负载连接；所述六电阻的两端与所述第四开关管的栅极、源极连接；所述第五开关管的发射极接地，基极通过第八电阻、第九电阻与电源输入端连接；所述第十电阻的两端与所述第五开关管的发射极和基极连接；所述效率检测模块的输出端接入所述第八电阻、第九电阻之间。

24、本方案利用组合开关管(第四开关管、第五开关管)进行第二负载的电源输入控制，利用第五开关管获取效率检测模块输出的并联信号或串联信号，进而通过第四开关管导通或切断电源电压直接输入第二负载，实现第一负载与第二负载的并联或串联。

25、在进一步的实施方案中，所述第三开关电路包括第一二极管和第六开关管，当所述第六开关管为n沟道mos管时：

26、所述第六开关管的漏极与所述第一负载的输出端、所述效率检测模块的输入端连接，栅极作为控制端与所述效率检测模块的输出端连接，源极与所述第二负载的输出端、电流切换模块连接；所述第一二极管的正极与所述第六开关管的漏极连接，负极与所述第二负载的输入端连接。

27、本方案在第一负载和第二负载之间连接第一二极管，建立单向串联回路，将第六开关管接入第一负载的输出端与电流切换模块之间，根据并联信号或串联信号导通或截止，实现第一负载与第二负载的并联或串联。

28、在进一步的实施方案中，所述第一负载包括依次串联的保护电阻和若干个led负载，所述第一负载、第二负载结构相同。