专利名称：光源驱动电路和用于控制led光源的控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及光源驱动技术领域，尤其是涉及一种光源驱动电路和用于控制LED光源的控制器。
背景技术：
发光二极管(LED)可以用于很多应用，例如普通照明。LED相比传统光源，例如荧光灯和白炽灯，提供了一些优势。比如，LED具有显著的低功耗。不像传统光源，例如将相当大一部分加热金属灯丝的电流转化为足够高的温度从而发光的白炽灯，而LED几乎不发热，并使用少部分能量以产生相等流明的光。例如，在灯泡应用中，LED光源可以消耗低于7瓦以产生与白炽灯光源消耗大约60瓦相比相同的亮度。此外，LED的使用寿命可以达到超过50，000小时，这比白炽灯泡的平均寿命例如 5000小时和荧光灯的平均寿命例如15，000小时要长得多。此外，与白炽灯或荧光灯不同，LED不含汞或任意其他的有害物质，也不产生紫外(UV)线辐射。LED的使用大大改善了环境并节省能源。通常，AC/DC变换器将AC输入电压转换为DC电压，以驱动LED。图I说明了用于驱动光源,例如LED阵列108的典型驱动电路100的示例。光源驱动电路100包括桥式整流器104和与桥式整流器104耦合的电解电容CBlM，桥式整流器104用于将交流电压整流为整流后的交流电压，电解电容Cbim用于对整流后的交流电压进行滤波以产生基本恒定的直流电压Vin。光源驱动电路100还包括开关模式的DC/DC变换器122，该变换器122将直流电压Vin变换为电容116上的直流电压VOUT以驱动LED阵列108。在操作中，控制器118产生0N/0FF信号以交替地完全接通和断开开关106，从而控制用于LED阵列108的电力。但是，开关106的接通和断开会产生电磁干扰(EMI)噪音，从而需要电磁干扰滤波器130来抑制电力线上的噪音。进一步，开关模式的DC/DC变换器122通常包括例如电感112 (或变压器)以及电容116的体积较大的元件。EMI滤波器和电感(或变压器)以及电容通常尺寸较大，因此很难将这些元件放入现在常用的照明装置中。
发明内容
根据本发明的实施例提供了一种用于驱动光源，例如发光二极管(LED)光源的电路和用于控制LED光源的控制器。本发明提供了一种光源驱动电路，该光源驱动电路包括发光二极管(LED)光源；把交流电压转为直流电压的AC/DC变换器；以及DC/DC线性整流器，用于若指示所述直流电压的信号处于预设范围之内，则所述DC/DC线性整流器根据第一电压参考值调节流经所述LED光源的电流，若指示所述直流电压的所述信号超出所述预设范围，则所述DC/DC线性整流器根据第二电压参考值调节流经所述LED光源的电流，其中，所述第二电压参考值小于所述第一电压参考值。
本发明还提供了一种用于控制LED光源的控制器，所述LED光源接收直流电压，所述控制器包括与所述LED光源串联的开关和放大器。放大器用于若指示所述直流电压的信号处于预设范围之内，则所述放大器通过将指示流经所述LED光源的电流的监测信号与第一电压参考值进行比较以线性控制所述开关；若指示所述直流电压的所述信号超出所述预设范围，则所述放大器通过将所述监测信号与第二电压参考值进行比较以线性控制所述开关，且所述第二电压参考值小于所述第一次电压参考值。本发明还提供了一种用于控制LED光源的控制器，所述LED光源接收直流电压，所述LED光源包括第一部分LED和第二部分LED，其特征在于，若指示所述直流电压的信号位于预设范围内，则所述控制器导通第一部分LED并关闭第二部分LED ;若指示所述直流电压的所述信号超出所述预设范围，则所述控制器同时导通所述第一部分LED和所述第二部分LED。根据本发明的光源驱动电路能够适用于不同国家和地区的交流输入电压。此外，相比传统AC/DC变换器与开关模式DC/DC变换器配合工作，根据本发明的DC/DC线性整流 器不会产生电磁波干扰(EMI)噪音，从而也不需要电磁波干扰滤波器。另外，也不需要传统开关模式DC/DC变换器中的如电感等体积较大的电路元件。
以下通过对本发明的一些实施例结合其附图的描述，可以进一步理解本发明的目的、具体结构特征和优点，其中相同的数字表示相同的部分，其中图I所示为一种传统的光源驱动电路的示例；图2所示为根据本发明一个实施例的光源驱动电路；图3所示为根据本发明另一个实施例的光源驱动电路；图4所示为根据本发明又一个实施例的光源驱动电路。
具体实施例方式以下将对本发明的实施例给出详细的参考。尽管本发明通过这些实施方式进行阐述和说明，但需要注意的是本发明并不仅仅只局限于这些实施方式。相反，本发明涵盖后附权利要求所定义的发明精神和发明范围内的所有替代物、变体和等同物。另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施方式
中给出了众多的具体细节。本领域技术人员将理解，没有这些具体细节，本发明同样可以实施。在另外一些实例中，对于大家熟知的方法、手续、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。根据本发明的实施例提供了用于驱动一个或多个光源，比如发光二极管(LED)光源的电路。根据本发明的光源驱动电路能够适用于不同国家和地区的交流输入电压。此外，相比传统AC/DC变换器与开关模式DC/DC变换器配合工作，根据本发明实施例的DC/DC线性整流器不会产生电磁波干扰(EMI)噪音，从而也不需要电磁波干扰滤波器。另外，也不需要传统开关模式DC/DC变换器中的如电感等体积较大的电路元件。图2所示为根据本发明一个实施例的光源驱动电路200。在图2的实施例中，光源驱动电路200包括接收交流输入电压并输出直流电压Vin的AC/DC变换器211，和接收直流电压Vin并控制流经光源的电流的DC/DC线性整流器213。作为示例，图2中的光源包括LED阵列210，该LED阵列210具有多个LED串。该光源可以为其他类型的光源。在图2的实施例中，AC/DC变换器211包括整流器(如包括4个二极管的桥式整流器204)和电容CB，用于将来自交流电源202的交流电压Vac变换为直流电压VIN。该直流电压Vin基本恒定。如果指示直流电压Vin的信号VSEN处于预设范围内，DC/DC线性整流器213可用来根据第一电压参考值调节流经LED阵列210的电流；如果指示直流电压Vin的信号VSEN超出预设范围，DC/DC线性整流器213可用来根据第二电压参考值调节流经LED阵列210的电流，其中第二电压参考值小于该第一电压参考值。在图2的实施例中，DC/DC线性整流器213包括与AC/DC变换器211耦合的比较器222和放大器206。比较器222将信号VSEN与预设参考信号REF2进行比较。放大器206根据第一电压参考值或第二电压参考值线性地控制与LED阵列210串联的开关Ql。具体而言，在图2的实施例中，比较器222通过第一分压器与AC/DC变换器211耦合。该第一分压器包括串联连接的电阻Rll和R12。比较器222的同相输入端接收来自第一分压器的信号VSEN。信号VSEN指示直流电压VIN。比较器222的反相输入端接收预设参考信号REF2。比较器222比较信号VSEN和预设参考信号REF2并产生输出信号以控制开 关Q2。开关Q2与第二分压器耦合。该第二分压器耦合在参考电压REFl和地之间，包括串联的电阻R13、R14和R15。在图2的实施例中，开关Q2耦合于电阻R15和地之间。放大器206的同相输入端与电阻R13、R14之间的普通节点耦合，用来接收电压参考信号ADJ。放大器206的反相输入端与电流监测器(如与LED阵列210串联的监测电阻Rs)耦合，用来接收指示流经LED阵列210的电流的监测信号220。放大器206比较监测信号220和电压参考信号ADJ，输出误差信号以线性地控制开关Ql。操作中，在一个实施例里，如果光源驱动电路200接收第一交流输入电压VAa (如交流liov)，AC/DC变换器211产生直流电压VIN。直流电压Vin与交流输入电压Vaci的峰值电压Vpi近似相等。信号VSEN由第一分压器提供，电压值为VP1*R12/(R11+R12)且小于参考信号REF2的电压值。因此，比较器222的输出为第一状态(如低电平)，从而使开关Q2断开。如果开关Q2断开，电压参考信号ADJ的电压为第一电压参考值REF1*(R14+R15)/(R13+R14+R15)。放大器206线性地控制开关Ql以调节LED阵列210的电流，直到监测信号220的电压值与电压参考信号ADJ的电压值(第一电压参考值)基本相等。但是，在一个实施例中，如果光源驱动电路200接收第二交流输入电压VAe2 (如交流220V) ,AC/DC变换器211产生直流电压VIN。直流电压Vin与交流输入电压Vac2的峰值电压Vp2近似相等。信号VSEN由第一分压器提供，电压值为VP2*R12/(R11+R12)且大于参考信号REF2的电压值。因此，比较器222的输出为第二状态(如高电平)，从而使开关Q2接通。如果开关Q2接通，电压参考信号ADJ的电压为第二电压参考值REF1*R14/(R13+R14)。放大器206线性地控制开关Ql以调节LED阵列210的电流，直到监测信号220的电压值与电压参考信号ADJ的电压值(第二电压参考值)基本相等。如前所述，如果交流输入电压为VAa，指示该交流输入电压的信号VSEN处于预设范围内(比如信号VSEN的电压值小于参考信号REF2的电压值)，DC/DC线性整流器213根据第一电压参考值调节流经LED阵列210的电流。该第一电压参考值例如为电压参考信号ADJ的电压值REF1*(R14+R15)/(R13+R14+R15)。如果交流输入电压为Vac2，指示该交流输入电压的信号VSEN超出预设范围(比如信号VSEN的电压值大于参考信号REF2的电压值)，DC/DC线性整流器213根据第二电压参考值调节流经LED阵列210的电流。该第二电压参考值例如为电压参考信号ADJ的电压值REF1*R14/(R13+R14)。在一个实施例中，参考信号REF2的电压值大于VP1*R12/(R11+R12)且小于VP2*R12/(R11+R12)。因此，如果光源驱动电路200接收交流输入电压\C2,电压参考值会自动减小到REF1*R14/ (R13+R14)，从而LED阵列210的电力也随之减小，避免光源驱动电路200因为接收到相对较高的交流输入电压而损坏。图3所不为根据本发明一个实施例的光源驱动电路300。图3中与图2编号相同的部件具有类似的功能。与驱动电路200类似，光源驱动电路300包括用于比较信号VSEN和预设参考信号REF2的比较器222，和用于线性地控制与LED阵列210串联的开关Ql的放大器206。在图3的实施例中，信号VSEN指示由AC/DC变换器211产生的直流电压VIN。信号VSEN由第一分压器产生。该第一分压器包括串联的电阻Rll和R12。比较器222的输出与开关Q3耦合。开关Q3与第二分压器串联。在图3的实施例中，第二分压器耦合于参考信号REFl和地之间。第二分压器包括串联的电阻R23和R24。放大器206通过比较监测信号220和电压参考信号ADJ来线性地控制开关Ql。该监测信号220指示流经LED阵列210的电流。电压参考信号ADJ来自电阻R23和R24之间的普通节点。监测信号220来自 与LED阵列210串联的电流监测器，比如监测电阻Rs。操作中，在一个实施例里，如果光源驱动电路300接收第二交流输入电压\C2 (如交流220V)，AC/DC变换器211产生直流电压VIN，直流电压Vin与交流输入电压Vac2的峰值电压Vp2近似相等。由第一分压器提供的信号VSEN的电压值为VP2*R12/(R11+R12)，且大于参考信号REF2的电压值。因此，比较器222的输出为第二状态(如高电平)，从而使开关Q2接通。如果开关Q2接通，电压参考信号ADJ的电压值为REF1*R24/(R23+R24)，即第一电压参考值。放大器206线性地控制开关Ql以调节LED阵列210的电流，直到监测信号220的电压值与电压参考信号ADJ的电压值基本相等。但是，在一个实施例中，如果光源驱动电路300接收第一交流输入电压VAa (如交流110V)，AC/DC变换器211产生直流电压Vin，直流电压Vin与交流输入电压VAa的峰值电压Vpi近似相等。由第一分压器提供的信号VSEN的电压值为VP1*R12/(R11+R12)，且小于参考信号REF2的电压值。因此，比较器222的输出为第一状态(如低电平)，从而使开关Q2断开。如果开关Q2断开，电压参考信号ADJ的电压值被上拉到REFl的电压，即第二电压参考值。在一个实施例中，放大器206输出高电平，完全接通开关Ql。如前所述，如果交流输入电压为VAe2，指示该交流输入电压的信号VSEN超出预设范围(比如信号VSEN的电压值大于参考信号REF2的电压值)，DC/DC线性整流器213根据第一电压参考值线性地控制开关Ql以调节流经LED阵列210的电流。该第一电压参考值例如为电压参考信号ADJ的电压值REF1*R24/(R23+R24)。在一个实施例中，如果交流输入电压为VAa，指示该交流输入电压的信号VSEN处于预设范围内(比如信号VSEN的电压值小于参考信号REF2的电压值)，DC/DC线性整流器213使得开关Ql完全接通，从而使LED阵列210上的电压最大。图4所示为根据本发明一个实施例的光源驱动电路400。图4中与图2、图3编号相同的部件具有类似的功能。在图4的实施例中，光源驱动电路400包括接收交流输入电压并输出直流电压Vin的AC/DC变换器211，和接收直流电压Vin并控制流经LED光源210的电流的DC/DC线性整流器413。在图4的实施例中，LED光源210包括第一部分LED 411和第二部分LED 412。第一部分LED 411包括与AC/DC变换器211耦合的多个LED串。第二部分LED 412包括与第一部分LED411的LED串串联耦合的多个LED串。AC/DC变换器211包括整流器(如包括4个二极管的桥式整流器204)和电容Cb，用于将来自交流电源202的交流电压Va。变换为基本恒定的直流电压VIN。在一个实施例中，若指示直流电压Vin的信号VSEN位于预设范围内(比如小于预设参考信号REF3)，DC/DC线性整流器413可用来导通LED光源的第一部分LED 411并关闭LED光源的第二部分LED 412 ;若指示直流电压Vin的信号VSEN超出预设范围内(比如大于预设参考信号REF3)，DC/DC线性整流器413可用来同时导通LED光源的第一部分LED 411和LED光源的第二部分LED 412。在图4的实施例中，DC/DC线性整流器413包括比较器430。比较器430与AC/DC变换器211耦合，比较信号VSEN和预设参考信号REF3。比较器430的反相输入端通过包括串联电阻R31、R32的分压器与AC/DC变换器211耦合，用来接收电阻R31、R32之间的普通节点上产生的信号VSEN。比较器430的同相输入端接收参考信号REF3。DC/DC线性整流器413还包括用于控制第一开关Q6的第一放大器410，和用于控制第二开关Q7的第二放大器 420。开关Q6耦合于LED阵列210的第一部分LED411和地之间。第二开关Q7耦合于LED阵列210的第二部分LED 412和地之间。在一个实施例中，开关Q6和Q7具有相反的导通状态，例如，开关Q6接通时开关Q7断开，反之亦然。此外，在图4的实施例中，DC/DC线性整流器413还包括一对具有相反的导通状态的开关Q4和Q5。例如，开关Q4接通时开关Q5断开，反之亦然。开关Q4耦合于开关Q6和地之间。开关Q5与开关Q4、Q7耦合，并与比较器430的输出端I禹合。操作中，如果指示直流电压Vin的信号VSEN超出预设范围(比如信号VSEN大于预设参考信号REF3)，比较器430的输出为第一状态(如低电平)，从而使开关Q5断开。此时开关Q4接通，放大器410的输出被连接到地，开关Q6断开。放大器420通过比较监测信号220和电压参考信号REF4，线性地控制开关Q7以调节流经LED阵列210的第一部分LED411和第二部分LED 412的电流。其中，监测信号220指示流经LED阵列210的第一部分LED 411和第二部分LED 412的电流。但是，如果指示直流电压Vin的信号VSEN位于预设范围内(比如信号VSEN小于预设参考信号REF3)，比较器430的输出为第二状态(如高电平)，从而使开关Q5接通。此时开关Q4断开，放大器420的输出被连接到地，开关Q7断开，从而使LED阵列210的第二部分LED 412关闭。放大器410通过比较监测信号220和电压参考信号REF4，线性地控制开关Q6以调节流经LED阵列210的第一部分LED 411的电流。此时监测信号220指示流经LED阵列210的第一部分LED 411的电流。如前所述，如果交流输入电压\c相对较高，使得信号VSEN大于预设参考信号REF3，LED阵列210的第一部分LED 411和第二部分LED 412均导通，并根据电压参考信号例如REF4来调节流经LED阵列210的电流。如果交流输入电压Va。相对较低，使得信号VSEN小于预设参考信号REF3，仅对LED阵列210中的部分LED供电(如对第一部分LED 411供电而把第二部分LED 412关闭)。因此，根据电压参考信号REF4调节流经第一部分LED 411的电流。换言之，AC/DC变换器211接收的交流输入电压Va。的大小决定了供电(例如，至额定功率)的LED的数量。在图2、图3和图4的实施例中，LED阵列210与AC/DC变换器211耦合，DC/DC线性整流器213、313和413耦合于LED阵列210和地之间。但是，在其他的实施例中，DC/DC线性整流器213、313和413可以与AC/DC变换器211耦合，而LED阵列210耦合于DC/DC线性整流器213、313、413与地之间。因此，根据本发明的实施例提供了用于驱动一个或多个光源(如LED光源)的电路。相比传统光源驱动电路需要包括体积较大的电感、电容和开关元器件的开关模式DC/DC变换器，根据本发明的光源驱动电路利用DC/DC线性整流器来调节光源的电流。另外，根据本发明实施例的DC/DC线性整流器不产生电磁干扰(EMI)噪音，因此不需要电磁干扰滤波器。此外，根据本发明的光源驱动电路可以适用于不同国家和地区的不同的交流输入电压。在此使用之措辞和表达都是用于说明而非限制，使用这些措辞和表达并不将在此图示和描述的特性之任何等同物(或部分等同物)排除在发明范围之外，在权利要求 的范围内可能存在各种修改。其它的修改、变体和替换物也可能存在。因此，权利要求旨在涵盖所有此类等同物。
权利要求
1.ー种光源驱动电路，其特征在于，所述光源驱动电路包括 发光二极管LED光源； 把交流电压转为直流电压的AC/DC变换器；以及 DC/DC线性整流器，用于若指示所述直流电压的信号处于预设范围之内，则所述DC/DC线性整流器根据第一电压參考值调节流经所述LED光源的电流，若指示所述直流电压的所述信号超出所述预设范围，则所述DC/DC线性整流器根据第二电压參考值调节流经所述LED光源的电流，其中，所述第二电压參考值小于所述第一电压參考值。
2.根据权利要求I所述的光源驱动电路，其特征在于，所述DC/DC线性整流器包括与所述LED光源串联的开关，所述光源驱动电路线性地控制所述开关。
3.根据权利要求2所述的光源驱动电路，其特征在于，所述DC/DC线性整流器还包括放大器，用于若指示所述直流电压的所述信号处于所述预设范围之内，则所述放大器将指示所述电流的监测信号与所述第一电压參考值进行比较；若指示所述直流电压的所述信号超出所述预设范围，则所述放大器将所述监测信号与所述第二电压參考值进行比较。
4.根据权利要求3所述的光源驱动电路，其特征在于，所述DC/DC线性整流器还包括比较器，用于将指示所述直流电压的所述信号与预设參考信号进行比较，所述DC/DC线性整流器根据所述比较器的输出调节流经所述LED光源的电流。
5.—种用于控制发光二极管LED光源的控制器，所述LED光源接收直流电压，其特征在于，所述控制器包括 与所述LED光源串联的开关； 放大器，用于若指示所述直流电压的信号处于预设范围之内，则所述放大器通过将指示流经所述LED光源的电流的监测信号与第一电压參考值进行比较以线性控制所述开关；若指示所述直流电压的所述信号超出所述预设范围，则所述放大器通过将所述监测信号与第二电压參考值进行比较以线性控制所述开关，且所述第二电压參考值小于所述第一电压參考值。
6.根据权利要求5所述的控制器，其特征在于，所述控制器还包括比较器，用于将指示所述直流电压的所述信号与预设參考信号进行比较，所述控制器根据所述比较器的输出调节流经所述LED光源的所述电流。
7.根据权利要求6所述的控制器，其特征在于，若指示所述直流电压的所述信号小于所述预设參考信号，则所述放大器将所述监测信号与所述第一电压參考值进行比较；若指示所述直流电压的所述信号大于所述预设參考信号，则所述放大器将所述监测信号与所述第二电压參考值进行比较。
8.一种用于控制发光二极管LED光源的控制器，所述LED光源接收直流电压，所述LED光源包括第一部分LED和第二部分LED，其特征在于，若指示所述直流电压的信号位于预设范围内，则所述控制器导通第一部分LED并关闭第二部分LED ;若指示所述直流电压的所述信号超出所述预设范围，则所述控制器同时导通所述第一部分LED和所述第二部分LED。
9.根据权利要求8所述的控制器，其特征在于，所述控制器还包括 与所述第一部分LED耦合的第一开关； 与所述第二部分LED耦合的第二开关； 若指示所述直流电压的所述信号位于所述预设范围内，则所述控制器线性地控制所述第一开关且断开所述第二开关， 若指示所述直流电压的所述信号超出所述预设范围，则所述控制器断开所述第一开关并线性地控制所述第二开关。
10.根据权利要求9所述的控制器，其特征在于，所述控制器还包括比较器，用于将指示所述直流电压的所述信号与预设參考信号进行比较，所述控制器根据所述比较器的输出控制所述第一开关和所述第二开关。
11.根据权利要求9所述的控制器，其特征在干，所述控制器还包括放大器，用于通过比较指示流经所述第一部分LED的电流的监测信号和电压參考值，以线性地控制所述第一开关。
12.根据权利要求9所述的控制器，其特征在干，所述控制器还包括放大器，用于通过将指示流经所述第一部分LED和所述第二部分LED的电流的监测信号与电压參考值进行比较，以线性地控制所述第二开关。
全文摘要
本发明公开了一种光源驱动电路和用于控制LED光源的控制器。该光源驱动电路包括AC/DC变换器和DC/DC线性整流器。AC/DC变换器把输入的交流电压转为直流电压。如果指示该直流电压的监测信号处于预设范围之内，则DC/DC线性整流器根据第一电压参考值调节流经光源的电流。如果指示该直流电压的监测信号超出预设范围，则DC/DC线性整流器根据第二电压参考值调节流经光源的电流。根据本发明的光源驱动电路能够适用于不同国家和地区的交流输入电压。此外，本发明的DC/DC线性整流器不会产生电磁波干扰(EMI)噪音，从而也不需要电磁波干扰滤波器。另外，也不需要传统开关模式DC/DC变换器中的如电感等体积较大的电路元件。
文档编号H05B37/02GK102685973SQ20111035674
公开日2012年9月19日 申请日期2011年11月11日 优先权日2010年12月14日
发明者杜珣弤, 林永霖 申请人:凹凸电子(武汉)有限公司