>VTH2，所述恒流控制管Q8正常工作，恒流输出；所述输入电压V IN继续 下降，当S1端的电压再次小于所述第二设定值VTHJt，所述开关控制电路221输出各开关管 的控制信号K7K6K5K4K3K2K1为111 1101，所述第二开关管Q2导通，其余开关管关断，所述第 二灯段LED2被熄灭，共125个LED被点亮，S1端的电压上升，Vds+V cs= V in-125*\ed>VTH2， 所述恒流控制管Q8正常工作，恒流输出；依次类推，每次增加1个LED被熄灭。
[0099] 具体地，如图4所示，各开关管Q1~Q7均关断，各灯段LED1~LED7均被点亮， 各辅助开关管Ql_l~Q6_l均关断，所述电压输入模块21输出输入电压V IN，所述输入电压 VIN为正弦电压整流后的整流电压，即为正弦电压的绝对值。所述输入电压V IN从峰值开始 下降，所述开关控制电路221对S1端的电压进行检测。随着所述输入电压VIN的不断下降， S1端的电压也不断下降，当Vds+Ves〈VT，t，所述开关控制电路221输出各开关管的控制信 号K7K6K5K4K3K2K1为1111110,所述第一开关管Q1导通，其余开关管仍然关断，所述第一 灯段LED1被熄灭，共126个LED被点亮，S1端的电压上升，Vds+V es= V IN-126VtED>VTH2，所述 恒流控制管Q8正常工作，恒流输出；所述输入电压V IN继续下降，当S1端的电压再次小于 所述第二设定值VTH2时，所述开关控制电路221输出各开关管的控制信号K7K6K5K4K3K2K1 为111 1101，所述第二开关管Q2导通，其余开关管关断，所述第一辅助开关管Ql_l导通，则 所述第一灯段LED1及所述第三灯段LED3~第七灯段LED7均被点亮，所述第二灯段LED2 中第二部分LED2_2经所述第一辅助开关管Ql_l与所述第一灯段LED1并联而导通，仍然有 126个LED被点亮，S1端的电压上升，Vds+V es= V IN-126*\ED>VTH2，所述恒流控制管Q8正常 工作，恒流输出。在相同输入电压V IN及相同设定值V TH1的情况下，电路中点亮的LED的数量 增加，LED的利用率大大提高。仅当辅助开关管的控制信号Jx满足条件：= ， x为1、2、3、4、5、6时可实现LED的串并联，提高LED的利用率。
[0100] 本发明的线性LED驱动电路及方法采用高压开关管与被控制的LED并联，所有LED 工作时都串联在一起，由最下方的调整管控制电流，部分LED在调整时会由内部控制电路 选择性的短路掉；LED采用二进制数目的分段方式，进行动态的LED导通数量控制，使得每 次LED切换时可以调整LED的数目为最小（1个LED)，从而实现整个输入电压范围内LED导 通数量的调整与高输出效率；恒流控制管可根据实际承担的电压做动态的内部算法调整， 提高对输入电压的响应速度；在调整LED数目时，各级电流可以通过内部简单的算法，实现 恒流、恒功率等多种功能；本发明的线性LED驱动电路及方法可以实现整个电压范围的高 功率因数与低谐波电流；还可有效的改善输入电压过零时的交越失真，增加导通角；通过 特定LED串并联的结构可以提高LED利用率。
[0101] 综上所述，本发明提供一种线性LED驱动电路，包括：提供输入电压的电压输入模 块；连接于所述电压输入模块的LED灯串，作为负载，所述LED灯串以二进制数目分段；并 联于各灯段的开关管，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；连接于所述LED灯串的输出端的恒流控制管，用于调节电流实现恒流输出；连 接于所述恒流控制管的采样电阻，用于将电流转换为采样电压；连接于所述恒流控制管两 端的控制驱动模块，用于检测所述LED灯串输出端及所述恒流控制管输出端的电压，并输 出各开关管及所述恒流控制管的控制信号。本发明的线性LED驱动方法通过检测恒流控制 管输入端的电压来调整被点亮的LED的数量，以此降低所述恒流控制管上的电压，在整个 输入电压范围内实现高输出效率、高功率因数及低输入谐波；还可通过LED的串并联提高 LED的利用率。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。 [0102] 上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟 悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因 此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完 成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
【主权项】
1. 一种线性LED驱动电路，其特征在于，所述线性LED驱动电路至少包括： 电压输入模块，用于提供输入电压； LED灯串，连接于所述电压输入模块，所述LED灯串包括第一数量η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； 第一数量η个开关管，各开关管并联于各灯段，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； 恒流控制管，连接于所述LED灯串的输出端，用于调节电流实现恒流输出； 采样电阻，用于将所述恒流控制管输出的电流转换为采样电压； 控制驱动模块，连接于所述恒流控制管的两端，用于检测所述LED灯串输出端及所述 恒流控制管输出端的电压，并输出各开关管及所述恒流控制管的控制信号。2. 根据权利要求1所述的线性LED驱动电路，其特征在于：各灯段依次连接，各灯段中 LED的数量随电位升高而递增，且第k个灯段中包含LED的数量为2k-l个，其中，1 < k < η。3. 根据权利要求2所述的线性LED驱动电路，其特征在于：还包括第二数量（η-1)个 辅助开关管，各辅助开关管的一端连接各灯段的输出端，另一端连接上一灯段的中心点，各 灯段中心点将该灯段中的LED数目均分。4. 根据权利要求3所述的线性LED驱动电路，其特征在于：各辅助开关管的控制信号 由与各该辅助开关管连接的两个相邻灯段两端的开关管的控制信号共同决定，当下一灯段 两端的开关管关断，上一灯段两端的开关管导通时，该辅助开关管导通。5. 根据权利要求1所述的线性LED驱动电路，其特征在于：所述控制驱动模块包括开 关控制电路以及比较电路，所述开关控制电路的输入端连接于所述LED灯串与所述恒流控 制管之间，根据检测到的电压输出各开关管的控制信号以实现不同数量的LED被点亮；所 述比较电路连接于所述恒流控制管与所述采样电阻之间，将所述恒流控制管与所述采样电 阻之间的采样电压与参考电压比较，并输出所述恒流控制管的控制电压以调节电流恒定。6. 根据权利要求5所述的线性LED驱动电路，其特征在于：所述比较电路的反向输入 端连接所述采样电压、正向输入端连接所述参考电压。7. 根据权利要求5所述的线性LED驱动电路，其特征在于：所述参考电压由所述开关 控制电路提供。8. 如权利要求1~7任意一项所述的线性LED驱动电路的驱动方法，其特征在于，所述 驱动方法至少包括： 所述输入电压的上升阶段：开启电路，各开关管均导通，所述输入电压上升，基于所述 控制驱动模块检测所述恒流控制管输入端的电压，当所述恒流控制管输入端的电压大于第 一设定值时，调整各开关管点亮相应数量的LED，所述恒流控制管输入端的电压下降；所述 输入电压继续上升，所述恒流控制管输入端的电压继续上升，当所述恒流控制管输入端的 电压再次大于所述第一设定值时，再次调整各开关管点亮相应数量的LED ;根据所述输入 电压的变化依次调整各开关管点亮相应数量的LED，使所述恒流控制管承受的电压不大于 所述第一设定值；最小可调整的LED数量为1个LED ; 所述输入电压的下降阶段：所述输入电压下降，基于所述控制驱动模块检测所述恒流 控制管输入端的电压，当所述恒流控制管输入端的电压小于第二设定值时，调整各开关管 熄灭相应数量的LED，所述恒流控制管输入端的电压上升；所述输入电压继续下降，所述恒 流控制管输入端的电压继续下降，当所述恒流控制管输入端的电压再次小于所述第二设定 值时，再次调整各开关管熄灭相应数量的LED ;根据所述输入电压的变化依次调整各开关 管熄灭相应数量的LED，使所述恒流控制管承受的电压不小于所述第二设定值；最小可调 整的LED数量为1个LED。9. 根据权利要求8所述的线性LED驱动方法，其特征在于：所述一设定值为V _+VRE(；， 所述第二设定值为VRE(；，其中，\ED为单个LED的正向导通压降、V RE(；S所述恒流控制管正常 工作时所述恒流控制管与所述采样电阻上的最小电压之和。10. 根据权利要求8所述的线性LED驱动方法，其特征在于：当与各辅助开关管连接的 两个相邻灯段中下一灯段两端的开关管关断，上一灯段两端的开关管导通时，该辅助开关 管导通，可实现LED的串并联，在相同输入电压的条件下，提高LED的利用率。11. 根据权利要求8所述的线性LED驱动方法，其特征在于：所述输入电压与各开关管 的控制信号有一一对应关系，可利用此关系对电流进行单独控制，以实现一定电压范围内 恒功率输出。
【专利摘要】本发明提供一种线性LED驱动电路及方法，包括：电压输入模块；作为负载的LED灯串；并联于所述LED灯串中各灯段的开关管，用于调整LED的数量；连接于所述LED灯串的恒流控制管，用于调节电流实现恒流输出；连接于所述恒流控制管的采样电阻，用于将电流转换为采样电压；连接于所述恒流控制管两端的控制驱动模块，用于检测所述LED灯串输出端及所述恒流控制管输出端的电压，并输出各开关管及所述恒流控制管的控制信号。本发明通过检测恒流控制管输入端的电压来调整被点亮的LED的数量，以此降低所述恒流控制管上的电压，在整个输入电压范围内实现高输出效率、高功率因数及低输入谐波；还可通过LED的串并联提高LED的利用率。
【IPC分类】H05B37/02
【公开号】CN105722287
【申请号】CN201410738266
【发明人】刘军, 吴泉清, 尤勇, 李国成, 许林海, 王玉洁
【申请人】华润矽威科技（上海）有限公司
【公开日】2016年6月29日
【申请日】2014年12月5日