一种线性led驱动电路及方法_2

文档序号:9931797阅读:来源:国知局
端连接于所述恒流控制管Q8、另一端接地GND,用于将所述恒流控 制管Q8输出的电流转换为采样电压V cs;
[0061] 控制驱动模块22,连接于所述恒流控制管Q8的两端,用于检测所述LED灯串输出 端及所述恒流控制管Q8输出端的电压,并输出各开关管及所述恒流控制管Q8的控制信号。
[0062] 如图2所示,所述电压输入模块21包括交流电源211、保险丝F1及整流单元212。
[0063] 具体地,在本实施例中,所述交流电源211输出电压为正弦电压,所述交流电源 211的一端连接于所述整流单元212,另一端经过所述保险丝F1连接至所述整流单元212。 所述保险丝F1连接于所述交流电源211与所述整流模块212之间,用于保护所述电压输入 模块21 ;所述整流单元212包括并联的两组二极管组,各二极管组包括串联的两个二极管, 所述交流电源211经由所述保险丝F1连接于各二极管组的两个二极管之间。如图2所述, 二极管D1与二极管D3串联,二极管D2与二极管D4串联,一端接地、另一端作为所述电压 输入模块的输出端,所述二极管D1与所述二极管D3之间作为所述整流模块212的输入端、 连接所述交流电源211,所述二极管D2与所述二极管D4之间作为所述整流模块212的另一 输入端、连接所述保险丝F1后连接至所述交流电源211。所述电压输入模块21的输出电压 为正弦电压整流后的整流电压V IN,即为正弦电压的绝对值。
[0064] 如图2所示,所述LED灯串连接于所述电压输入模块21,作为负载,所述LED灯串 包括第一数量n个灯段,各灯段串联连接,且各灯段中LED的数量呈二进制增长。
[0065] 具体地,在本实施例中,所述LED灯段的数量第一数量n设定为7,各灯段中LED的 数量随电位升高呈二进制递增,且第k个灯段中包含LED的数量为2 k 1个,其中,1 < k < n。 第一灯段LED1连接于所述恒流控制管Q8的输入端,包括2°个LED ;第二灯段LED2连接于 所述第一灯段LED1,包括21个LED ;第三灯段LED3连接于所述第二灯段LED2,包括2 2个 LED ;第四灯段LED4连接于所述第三灯段LED3,包括23个LED ;第五灯段LED5连接于所述 第四灯段LED4,包括24个LED ;第六灯段LED6连接于所述第五灯段LED5,包括2 5个LED,第 七灯段LED7连接于所述第六灯段LED6与所述电压输入模块21之间,包括26个LED。
[0066] 如图2所示,所述第一数量n个开关管并联于各灯段,整体表现为各开关管的串 联,用于通过各开关管的导通和关断实现所述LED灯串中被点亮的LED数量的调整。
[0067] 具体地,在本实施例中,所述第一数量n设定为7,各开关管为高压开关管。7个高 压开关管分别并联于各灯段的两端。第一开关管Q1并联于所述第一灯段LED1的输出端S1 及输入端S2 ;第二开关管Q2并联于所述第二灯段LED2的输出端S2及输入端S3 ;第三开 关管Q3并联于所述第三灯段LED3的输出端S3及输入端S4 ;第四开关管Q4并联于所述第 四灯段LED4的输出端S4及输入端S5 ;第五开关管Q5并联于所述第五灯段LED5的输出端 S5及输入端S6 ;第六开关管Q6并联于所述第六灯段LED6的输出端S6及输入端S7 ;第七 开关管Q7并联于所述第七灯段LED7的输出端S7及输入端HV。由于各开关管为高压管,因 此比较耐压,可以控制更多LED段数及数量,在整个输入电压的范围内实现高效率。
[0068] 如图2所示,所述恒流控制管Q8,连接于所述LED灯串的输出端,用于调节电流实 现恒流输出。
[0069] 具体地,所述恒流控制管Q8可以是三极管等任何一种能实现恒流控制的器件,在 本实施例中,所述恒流控制管Q8为NM0S管。当所述控制驱动模块检测到通路中的电流过大 时,控制所述恒流控制管Q8的门电压减小以此减小通路中的电流;当所述控制驱动模块检 测到通路中的电流过小时,控制所述恒流控制管Q8的门电压增大以此增大通路中的电流; 通过所述恒流控制管Q8的门电压变化调节通路中的电流,使电流恒定。
[0070] 如图2所示,所述采样电阻Res的一端连接于所述恒流控制管Q8、另一端接地GND, 用于将所述恒流控制管Q8输出的电流转换为采样电压V cs。
[0071 ] 具体地,所述采样电阻Res将采样电流转化为采样电压V es,便于所述控制驱动模块 22处理。
[0072] 如图2所示,所述控制驱动模块22连接于所述恒流控制管Q8的两端,用于检测所 述LED灯串输出端及所述恒流控制管Q8输出端的电压,并输出各开关管及所述恒流控制管 Q8的控制信号。
[0073] 具体地,所述控制驱动模块22开关控制电路221以及比较电路222。
[0074] 所述开关控制电路221的输入端连接于所述LED灯串与所述恒流控制管Q8之间, 即S1端,并根据检测到的S1端的电压与第一设定值V TH1及第二设定值V TH2比较,输出各开 关管的控制信号以实现不同数量的LED被点亮。所述第一开关管Q1的控制信号为K1 ;所 述第二开关管Q2的控制信号为K2 ;所述第三开关管Q3的控制信号为K3 ;所述第四开关管 Q4的控制信号为K4 ;所述第五开关管Q5的控制信号为K5 ;所述第六开关管Q6的控制信号 为K6 ;所述第七开关管Q7的控制信号为K7。各开关管的控制信号K7K6K5K4K3K2K1与对应 被点亮LED的数量的关系如下表所示,其中,1表示开关管关断、0表示开关管导通:
[0075]
[0076] 需要根据输入电压逐个点亮LED时,将所述第一设定值VTH1设定为V _+VRE(;,其中, \ED为单个LED的正向导通压降,V REe为所述恒流控制管Q8正常工作时所述恒流控制管Q8 与所述采样电阻Res上的最小电压之和。V ^是根据所述恒流控制管Q8能正常工作的最小 电压范围定义的,包括所述恒流控制管Q8能正常工作的最小电压以及此时所述采样电阻 Rcs上的电压,假设将V RE(;定义为2V,当Vds+V es>2V时,所述恒流控制管Q8能恒定调节电流, 当Vds+Ves〈2V时,所述恒流控制管Q8就无法恒定电流,输出电流会减小,说明所述恒流控制 管Q8进入无法恒定电流的范围。为了避免所述恒流控制管Q8能正常工作的最小电压时出 现LED数目变化的震荡,V REG#略设高一点。
[0077] 在开始时,各开关管的控制信号K7K6K5K4K3K2K1为0000000,各开关管均导通,各 LED均熄灭,随所述输入电压VIN的增大,S1端电压VdS+Vcs>V TH1 ( = \ED+VRE(;)时,此时系统 调整多点亮1个LED,所述开关控制电路221输出各开关管的控制信号为0000001,所述第 一开关管Q1关断,其余开关管均导通,此时只有所述第一灯段LED1中的1个LED被点亮,S1 端电压Vds+Vcs下降,变为Vds+Vcs>V RE(;,此时所述恒流控制管Q8正常工作,即能恒定调节 电流,系统的效率大大提高:
。随着所述输入电压VIN的不断上升,当 S1端的电压再次大于所述第一设定值VTH1时,所述开关控制电路221输出各开关管的控制 信号为0000010,所述第二开关管Q2关断,其余开关管均导通,此时只有所述第二灯段LED2 中的2个LED被点亮,S1端电压下降,此时所述恒流控制管Q8正常工作。所述输入电压VIN 不断增大,所述开关控制电路221输出各开关管的控制信号逐一增加被点亮的LED数量,控 制信号如上表所示。
[0078] 考虑到从0000000到1111111的变化需要很多步,当所述输入电压VIN有很大跳变 时调整会比较慢,因此当S1端的电压比较高时,控制信号可以相应的做加2,加4,加8…的 加法,可以大大缩短响应的时间,所述第一设定值乂^可设定为p*V_+V REe,其中,p为每一次 需要调整的LED数量,可取值1、2、3、4…。同时,该方法可以减少LED分段的数目。
[0079] 同理,在所述输入电压VIN的下降阶段,第二设定值V-为V REe,所述输入电压VIN下 降时,S1端电压下降,当S1端电压Vds+V es〈VREe,如果此时系统仍然导通同样多的LED,所述 恒流控制管Q8就会进入无法调整电流的区间,输出电流就会下降,因此,所述开关控制电 路221控制各开关管做相应调整,系统熄灭一个LED,S1端电压Vds+V es上升,变为V RE(;+\ED, 所述恒流控制管Q8又能够恒定电流。
[0080] 所述比较电路222连接于所述恒流控制管Q8与所述采样电阻Res之间,将所述恒 流控制管Q8与所述采样电阻Rc S之间的采样电压V es与参考电压Vref比较,并输出所述恒 流控制管Q8的控制电压以调节电流恒定。如图2所示,在本实施例中,所述比较电路222的 反向输入端连接所述采样电压V es、正向输入端连接所述参考电压Vref,所述参考电压Vref 由所述开关控制电路221提供。
[0081 ] 如图2所示,在本实施例中,还包括连接于电压输入模块21的输入电阻RIN以及连 接于所述输入电阻RIN与地GND之间的电容C,所述输入电阻R IN的输出电压VCC作为所述 控制驱动模块22的电源。所述控制驱动模块22的电源也可以通过外部电源提供。
[0082] 本发明的线性LED驱动电路2输出电压调整的范围是127*\ED,\ED为单个LED的 正向导通压降,通常\ ED在3. 3V左右,因此输出电压的范围是0~419. IV,可以覆盖0~ 300Vac的输入电压范围。在这个范围里所述恒流控制管Q8上的压降可以控制在l*VtED左 右,相对总输入电压而言损耗非常小,因此整体的效率可以做到很高。
[0083] 在实际应用时,输入电压一般最高只有264Vac,因此可以将所述第七灯段LED7不 用,而是外接一个固定个数的LED (q个),这样可以减少芯片内部的开关管数目,输出电压 的调整范围是q*VtED~(q+63)*V tED,q可以自
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