专利名称：分段式线性恒流的led驱动电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及电力电子技术领域，特别地涉及一种分段式线性恒流的LED驱动电路。
背景技术：
针对小功率发光二极管LED照明驱动电路的应用，按驱动电路工作性质可分为:线性恒流驱动电路与开关驱动电路，线性恒流驱动电路中驱动电路的调整管工作在连续状态，开关驱动电路中的MOS管工作在高频开关状态。这些电路中，普遍用到电解电容用以平滑电压，电解电容的寿命与其工作温度呈指数相关关系，在75度时，电容量由于电解液的蒸发会逐渐下降，其寿命则仅为5000 10000小时。电解电容的短寿命与LED灯珠的长寿命之间有一个巨大的差距，削弱了 LED在照明应用中的优势，因而无电解电容LED驱动解决方案会成为LED驱动的发展趋势。线性恒流驱动电路的工作原理为，起恒流控制作用的调整管工作在线性区，流过调整管的电流变化是线性变化的，而不是工作在饱和和截止区的开关状态。以LM317为例的线性恒流源结构如图1所示，流经负载的电流经电流采样后，反馈给电流调整管，控制其导通阻抗，形成负反馈控制，当电流试图增加时，调整管阻抗变大，而负载和调整管的两端电压恒定，从而使电流减小维持恒定。LM317内部集成有1.25V的参考电压，如图1连接方式，通过负载的电流被控制在I = 1.25/R。开关驱动电路以图2的反激(Flyback)结构为例，MOS管工作在开关状态，一般其频率在几百KHz。当MOS管导通时，电流流经初级电感，电流线性上升，能量储存在电感中，二极管反向偏置，处于关断状态，电容为负载提供电流。在MOS管关断时，储存在电感中的能量经隔离变压器耦合到次边，二级管导通，电流流经负载。控制器根据电流反馈值动态控制MOS管的打开与关断，实现恒流控制。线性恒流驱动与开关驱动相比较，线性恒流驱动电路简单，需要的外围器件比开关驱动电路少，并且没有开关电源电路由于开关频繁开启和关断引起的EMI问题。但要求输入电压大于负载电压，在输入电压变化范围较大时，需要为线性恒流调整管预留足够的压降。由于调整管消耗的功率等于调整管两端的电压与流经电流的积，效率一般不会很高，远低于开关电路转换效率。并且由于消耗功率引起的热量，在调整管上需要加装散热片，影响成本和加大了占用的体积。开关电源电路转化效率较高可以做到90%左右，但其缺点在于工作在高频开关状态的MOS管会产生严重的电磁干扰，需要额外添加电磁滤波电路，而消除共模噪声的电感器成本较高，这增加了电路的成本和体积，额外的EMC电路又降低了转换电路的效率，实际使用时反激式开关电源效率约在85%左右。两种电路都需要使用电解电容，这都成为了驱动电路寿命的隐患。综上所述，现有LED驱动电路中，普通线性恒流驱动电路具有有线路简单，没有电磁辐射的优点，但存在转化效率不高、需要大面积散热器、电解电容的缺点。而开关电源驱动转换效率较高，同时存在产生电磁辐射、线路复杂、需要电解电容的问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种分段式线性恒流LED驱动电路，用于提供一种无需电解电容和电感、高效率、高功率因数、小体积的LED恒流驱动电路。依据本发明一实施例提供的一种分段式线性恒流的发光二极管LED驱动电路，用于对至少两段LED串进行恒流控制:包括整流桥电路和切换及恒流控制电路，所述整流桥电路用于接收交流输入电压，并将所述交流输入电压整流成直流电压；所述切换及恒流控制电路用于对每一所述LED串的电压和电流进行检测，相应的切换至恒流控制模式。优选地，所述切换及恒流控制电路进一步包括参考电压源单元、电压采样单元、电流采样单元、运算放大器和调整管，参考电压源单元用于产生恒定的参考电压；所述电压采样单元用于采样所述LED串的电压，并输出LED串电压信号；所述电流采样单元用于采样所述LED串的电流，并输出LED串电流信号；所述运算放大器用于接收所述LED串电流信号并输出控制信号；所述调整管用于根据所述控制信号调节所述LED串的电流，保持所述LED串的电流恒定。优选地，所述调整管是高压MOS管。依据本发明技术方案实现的分段式线性恒流LED驱动电路，具有以下有益效果:(I)提出了随输入电压变化而分别进行线性恒流的电路方法，不需要使用大容量电解电容以及变压器，实现了高功率因数、高效率以及恒流方式的LED驱动；(2)分段电压不是固定的，而是随串联LED的个数自动进行切换，提高了电路的冗余度及其LED的兼容性。
图1是线性恒流驱动电路结构原理图；图2是开关驱动电路结构原理图；图3是本发明实施例一的分段式线性恒流LED驱动电路的原理图；图4是本发明实施例二的分段式线性恒流LED驱动电路的原理图；图5是本发明实施例二的分段式线性恒流LED驱动电路的应用实例电路图；图6是本发明实施例二的分段式线性恒流LED驱动电路的应用实例中电压与电流波形图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。
参考图3，所示为依据本发明的一种分段式线性恒流LED驱动电路的一实施例的原理框图，用于对至少两段LED串进行恒流控制，其特征在于:包括整流桥电路和切换及恒流控制电路，所述整流桥电路用于接收交流输入电压，并将所述交流输入电压整流成直流电压；所述切换及恒流控制电路用于对每一所述LED串的电压和电流进行检测，相应的切换至恒流控制模式。参考图4，所示为依据本发明的一种分段式线性恒流LED驱动电路的又一实施例的原理框图，用于对至少两段LED串进行恒流控制，包括整流桥电路和与每一 LED串相对应的切换及恒流控制电路，所述整流桥电路用于接收交流输入电压，并将所述交流输入电压整流成直流电压；所述切换及恒流控制电路用于对每一所述LED串的电压和电流进行检测，相应的切换至恒流控制模式。进一步的，所述切换及恒流控制电路进一步包括参考电压源单元、电压采样单元、电流采样单元、运算放大器和调整管，参考电压源单元用于产生恒定的参考电压；所述电压采样单元用于采样所述LED串的电压，并输出LED串电压信号；所述电流采样单元用于采样所述LED串的电流，并输出LED串电流信号；所述运算放大器用于接收所述LED串电流信号并输出控制信号；所述调整管用于根据所述控制信号调节所述LED串的电流，保持所述LED串的电流恒定。具体应用实例中，以对三段LED串进行线性恒流控制的LED串为例进行说明，本领域内的技术人员应该可以了解，此实例不对本发明造成限定。参考图5，所示为本发明实施例二的分段式线性恒流LED驱动电路的应用实例电路图，交流线电压AC通过Dl、D2、D3和D4组成的整流桥直接供电给LED串，LED串被分为三段与恒流控制电路相连接。以220V输入电压，电流在20mA时正向电压3.2V的LED灯珠为例，第一串为30个LED串联，第二串为30个LED串联，第三串为30个LED串联，这样第一串、第二串、第三串的正向电压分别为96V，其总串联电压为96X3 = 288V。流经LED的电流经RS1RS2RS3电流采样，反馈到运算放大器组成的控制单元，控制单元同时采集在三串LED上的两端电压，电压电流动态运算，输出控制量到MOS管基极。MOS管采用高压工艺，可耐电压600V，工作在线性工作区，其导通阻抗受控制器输出而控制。第一串、第二串、第三串LED灯珠在时域内根据输入电压的变化顺序切换导通，并恒流控制，如附表I所示。表I LED串和MOS管导通与关断表
权利要求
1.一种分段式线性恒流的发光二极管LED驱动电路，用于对至少两段LED串进行恒流控制，其特征在于:包括整流桥电路和切换及恒流控制电路， 所述整流桥电路用于接收交流输入电压，并将所述交流输入电压整流成直流电压；所述切换及恒流控制电路用于对每一所述LED串的电压和电流进行检测，相应的切换至恒流控制模式。
2.根据权利要求1所述的分段式线性恒流的LED驱动电路，其特征在于:所述切换及恒流控制电路进一步包括参考电压源单元、电压采样单元、电流采样单元、运算放大器和调整管， 参考电压源单元用于产生恒定的参考电压； 所述电压采样单元用于采样所述LED串的电压，并输出LED串电压信号； 所述电流采样单元用于采样所述LED串的电流，并输出LED串电流信号； 所述运算放大器用于接收所述LED串电流信号并输出控制信号； 所述调整管用于根据所述控制信号调节所述LED串的电流，保持所述LED串的电流恒定。
3.根据权利要求2所述的分段式线性恒流的LED驱动电路，其特征在于:所述调整管是闻压MOS管。
全文摘要
本发明实施例提供了一种分段式线性恒流LED驱动电路，用于提供一种无需电解电容和电感、高效率、高功率因数、小体积的LED恒流驱动电路。本发明实施例提供的一种分段式线性恒流的LED驱动电路用于对至少两段LED串进行恒流控制，包括整流桥电路和与每一LED串相对应的恒流控制电路，所述整流桥电路用于接收交流输入电压，并将所述交流输入电压整流成直流电压；所述恒流控制电路用于对所述LED串进行恒流控制。
文档编号H05B37/02GK103188848SQ20111045896
公开日2013年7月3日 申请日期2011年12月30日 优先权日2011年12月30日
发明者王钦恒 申请人:王钦恒