一种led驱动电路的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种LED驱动电路，包括直流变换单元、控制直流变换单元的控制驱动单元以及连接控制驱动单元的信号处理单元，直流变换单元输出电流驱动LED负载，直流变换单元具有电感，信号处理单元包括第一信号采样单元、第二信号采样单元、第三信号采样单元、逻辑运算单元以及比较器，第一信号、第二信号以及第三信号经过逻辑运算单元后形成参考信号，参考信号与直流变换单元的电感电流通过比较器的比较输出控制信号，参考信号的值为第一信号与第三信号的乘积除以第二信号的平方得到。
【专利说明】-种LED驱动电路
[0001]【【技术领域】】 本发明涉及一种LED驱动电路，尤其指一种恒流的LED驱动电路。
[0002] 【【背景技术】】 LED光源需要恒流驱动，以确保在不同输入电压和输出电压(相当于不同负载）情况下 光输出的一致性，同时也可保证LED光源不会因为过电流驱动导致的过热使光输出衰减， 缩短灯具寿命。现有技术中，恒流驱动电路的拓扑具有隔离拓扑结构和不隔离拓扑结构。 不隔离拓扑中，例如降压电路和升降压电路，由于LED负载和开关驱动并不共地，使得输出 电流采样非常困难；在升压电路中虽然LED负载和开关驱动是共地结构，可以方便进行LED 负载的电流反馈，然而，LED负载电流的采样需要在恒流驱动电路输出回路串联采样电阻， 增加采样电阻会增加电路的损耗，同时，还需要增加电流外环控制，包括基准源和运算放大 器，以输出电感电流峰值参考信号来设定峰值电流，使得恒流驱动电路控制非常复杂。而隔 离拓扑中，采样输出电流需要增加副边电流采样芯片以及相应芯片供电电路，输出电流信 号通过光耦反馈到原边控制芯片，电路结构也非常复杂且成本高，不利于缩小驱动电源体 积。现有技术中也没有一款通用的信号处理电路能够适合不同的拓扑实现输出恒流控制。
[0003] 另一方面，功率因数指标在LED驱动电路的性能上也越来越重要，许多国际标准 针对LED光源和LED灯具都明确功率因数的要求。因此，LED驱动电路中也常常加入功率 因数校正的功能。针对临界电流控制方式，传统的功率因数校正是迫使电感电流峰值跟随 输入电压正弦变化，这在升压电路中确实可以实现输入电流正弦变化，但是对降压电路和 升降压电路，电感电流峰值正弦变化却不等同于输入电流正弦变化，事实上输入电流并不 是正弦波，而是有一定的畸变，使得输入电流总谐波失真较高，无法做到真正的功率因数校 正。
[0004] 因此，为了克服上述缺陷，有必要提供一种改进的LED驱动电路。
[0005]【
【发明内容】
】 本发明的目的在于提供一种LED驱动电路。
[0006] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种LED驱动电路，包括直流变 换单元、控制所述直流变换单元的控制驱动单元以及连接所述控制驱动单元的信号处理单 元，所述直流变换单元输出电流驱动LED负载，所述直流变换单元具有电感，所述信号处理 单元包括第一信号采样单元、第二信号采样单元、第三信号采样单元、逻辑运算单元以及比 较器，所述第一信号采样单元采样到的信号为第一信号，所述第二信号采样单元采样到的 信号为第二信号，所述第三信号采样单元采样到的信号为第三信号，所述第一信号、第二信 号以及第三信号经过逻辑运算单元后形成参考信号，所述参考信号与直流变换单元的电感 电流通过比较器的比较输出控制信号，所述参考信号的值为第一信号与第三信号的乘积除 以第二信号的平方得到。
[0007] 优选地，所述第二信号为直流变量。
[0008] 优选地，所述第二信号采样单元包括滤波电路。
[0009] 优选地，所述第二信号采样单元以及第三信号采样单元采样所述LED驱动电路的 输入电压信号。
[0010] 优选地，所述直流变换单元包括降压电路，所述第一信号采样单元、第二信号采样 单元以及第三信号采样单元皆采样所述LED驱动电路的输入电压信号。
[0011] 优选地，所述第一信号采样单元与第三信号采样单元相同，第一信号与第三信号 为相同的信号。
[0012] 优选地，所述直流变换单元包括升压电路，所述第一信号采样单元采集所述LED 驱动电路的输出电压信号，所述第一信号为输出电压信号。
[0013] 优选地，所述直流变换单元包括升降压电路，所述第一信号采样单元采集所述LED 驱动电路的输入输出电压之和，所述第一信号为输入输出电压和信号。
[0014] 优选地，所述信号处理单元还包括两个除法运算器以及一个乘法运算器，所述第 一信号采样单元和第二信号采样单元分别连接所述第一除法运算器，使得所述第一信号与 第二信号输入第一除法运算器，所述第二信号采样单元和第三信号采样单元分别连接所述 第二除法运算器，使得所述第二信号与第三信号输入第二除法运算器，所述第一除法运算 器与第二除法运算器的输出端分别连接乘法运算器的输入端，所述乘法运算器的输出端连 接所述比较器的第一输入端。
[0015] 优选地，所述信号处理单元还包括两个限幅电路，所述限幅电路分别位于所述除 法运算器与所述乘法运算器之间。
[0016] 优选地，所述信号处理单元还包括软启动电路，所述软启动电路位于所述乘法运 算器与所述比较器之间。
[0017] 优选地，所述信号处理单元还包括平方倒数运算器以及乘法运算器，所述第二信 号采样单元连接所述平方倒数运算器的输入端，所述第二信号通过所述平方倒数运算器后 输出第二信号平方的倒数，所述平方倒数运算器的输出端连接所述乘法运算器，所述第一 信号采样单元和第三信号采样单元分别连接所述乘法运算器的输入端，第二信号平方的倒 数、第一信号以及第三信号通过乘法运算器相乘，所述乘法运算器的输出端连接所述比较 器的第一输入端。
[0018] 优选地，所述信号处理单元还包括两个限幅电路，所述限幅电路分别位于所述除 法运算器与所述乘法运算器之间。
[0019] 优选地，所述信号处理单元还包括软启动电路，所述软启动电路位于所述乘法运 算器与所述比较器之间。
[0020] 优选地，所述LED驱动电路还包括连接所述直流变换单元的开关元件，所述信号 处理单元输出关断信号，所述关断信号控制所述开关元件的关断。
[0021] 相较于现有技术，本发明LED驱动电路有以下优点：通过简单的电路即可实现输 出恒流和功率因数校正，电路控制部分可以通用不同拓扑结构，且由于无需采样输出电流， 能够减少电路的损耗。
[0022] 【【专利附图】
【附图说明】】 图1为本发明LED驱动电路的示意图。
[0023] 图2为本发明LED驱动电路的第一较佳实施例的电路图。
[0024] 图3为本发明LED驱动电路的逻辑运算单元的另一实施方式的示意图。
[0025] 图4为本发明LED驱动电路的第二较佳实施例的电路图。
[0026] 图5为本发明LED驱动电路的第三较佳实施例的电路图。
[0027] 图6为本发明LED驱动电路的具有限幅电路的逻辑运算单元的示意图。
[0028] 图7为本发明LED驱动电路的具有限幅电路的另一实施方式的逻辑运算单元的示 意图。
[0029] 图8为本发明LED驱动电路的具有限幅电路和软启动电路的逻辑运算单元的示意 图。
[0030] 【【具体实施方式】】 请参照图1所示，本发明一种LED驱动电路，包括直流变换单元、控制直流变换单元的 控制驱动单元以及连接控制驱动单元的信号处理单元，直流变换单元输出电流驱动LED负 载，直流变换单元具有电感，信号处理单元包括第一信号采样单元、第二信号采样单元、第 三信号采样单元、逻辑运算单元以及比较器，第一信号采样单元采样到的信号为第一信号， 第二信号采样单元采样到的信号为第二信号，第三信号采样单元采样到的信号为第三信 号，第一信号、第二信号以及第三信号经过逻辑运算单元后形成参考信号，参考信号与直流 变换单元的电感电流通过比较器的比较输出控制信号，参考信号的值为第一信号与第三信 号的乘积除以第二信号的平方得到。本发明对第一信号、第二信号以及第三信号进行逻辑 运算，得到第一信号与第二信号的乘积除以第二信号的平方作为参考信号。该参考信号作 为电感电流峰值的参考值连接到比较器。比较器的另一个输入则是电感电流峰值采样，当 电感电流峰值超过参考值时比较器翻转，从而输出控制信号至控制驱动单元，以控制直流 变换单元的关断。本发明的信号处理单元对信号处理的方式，使得第一信号、第二信号以及 第三信号的采样电路能够更简单，并且控制LED驱动电路恒流输出的同时还能够对输入电 流的进行功率因数校正。
[0031] 具体地，当直流变换单元为降压电路时，第一信号、第二信号、第三信号皆为采样 到的LED驱动电路输入电压信号。当直流变换单元为升压电路、升压降压电路等等电路时， 第二信号采样单元、第三信号采样单元都采样LED驱动电路的输入电压信号，第一信号采 样单元根据不同的拓扑采样不同的信号。同时，无论针对哪种拓扑，第二信号皆为直流信 号。本发明中，采用在第二信号采样单元加入滤波电路的方式将第二信号采样单元采样到 的输入电压转化为直流信号，其他实施例中，也可以采用其他方法得到直流的第二信号。
[0032] 请参照图2所示，本发明第一实施例的LED驱动电路1包括直流变换单元10、控制 直流变换单元10的控制驱动单元(未标号）以及连接控制驱动单元的信号处理单元11，直 流变换单元10输出电流驱动LED负载，直流变换单元10具有电感L。直流变换单元10包 括二极管D、电感L以及输出电容C。信号处理单兀11包括第一信号米样单兀(未标号)、第 二信号采样单元(未标号)、第三信号采样单元(未标号)、逻辑运算单元110以及比较器112。 第一信号采样单元采样到的信号为第一信号A，第二信号采样单元采样到的信号为第二信 号B，第三信号采样单元采样到的信号为第三信号C。第一信号A、第二信号B以及第三信号 C经过逻辑运算单元110后形成参考信号。参考信号是由第一信号A与第三信号C的乘积 再除以第二信号B的平方得到的。参考信号与直流变换单元10的电感电流信号通过比较 器112的比较输出控制信号。控制信号输入控制驱动单元，控制直流变换单元10的关断， 从而控制直流变换单元10恒流输出以及调节直流变换单元10的功率因数。本实施例中， 逻辑运算单元110包括两个除法运算器1101U102以及一个乘法运算器1103。第一信号 采样单元和第二信号采样单元分别连接第一除法运算器1101，使得第一信号A与第二信号B输入第一除法运算器1101。第二信号采样单元和第三信号采样单元分别连接第二除法运 算器1102,使得第二信号B与第三信号C输入第二除法运算器1102。第一除法运算器1101 与第二除法运算器1102的输出端分别连接乘法运算器1103的输入端。乘法运算器1103 的输出端连接比较器112的第一输入端(未标号)。其他实施例中，实现第一信号A、第二信 号B以及第三信号C的处理也可以采用其他逻辑运算器。例如，参照图3所示，信号处理单 元410包括平方倒数运算器4101和乘法运算器4102。其中第二信号采样单元连接平方倒 数运算器4101的输入端，平方倒数运算器4101的输出端连接乘法运算器4102,第一信号采 样单元和第三信号采样单元分别连接乘法运算器4102,第一信号A、第三信号C以及第二信 号B的倒数的平方通过乘法运算器4102做乘法运算，从而得到第一信号A与第三信号C的 乘积与第二信号B的平方相除得到的信号。
[0033] 第一实施例中，直流变换单元10包括降压电路，第一信号采样单元、第二信号采 样单元以及第三信号采样单元都连接LED驱动电路1的输入端，以采样LED驱动电路1的 输入电压Vin。第一信号A、第二信号B、第三信号C皆为米样到的LED驱动电路1输入电压 信号。其中，第一信号采样单元与第三信号采样单元相同，采样相同的信号得到第一信号A 和第三信号C，然后分别输入第一除法运算器1101和第二除法运算器1102。第二信号采样 单元与第一、第三信号采样单元之间具有分压电阻R2。第一信号采样单元和第三信号采样 单元具有分压电阻R3,第二信号采样单元包括串联连接的分压电阻Rl、R2和R3以及滤波 电路113。滤波电路113包括电阻R4和滤波电容C1。分压电阻R3-端接地。第二信号采 样单元一端连接LED驱动电路1的输入端，另一端分别连接第一除法运算器1101和第二除 法运算器1102的第二信号输入端(未标号)。第一除法运算器1101还具有第一信号输入端 (未标号)，第二除法运算器1102还具有第三信号输入端(未标号)，第一信号输入端和第二 信号输入端都连接于分压电阻R2与分压电阻R3之间。第一除法运算器1101和第二除法 运算器1102还分别具有第二信号输入端(未标号)，第一除法运算器1101和第二除法运算 器1102的第二信号输入端通过滤波电路113后，连接于分压电阻R2和分压电阻R3之间。 其他实施例中，第二信号采样单元也可以不具有分压电阻Rl、R2,分压电阻Rl、R2、R3的设 置可根据需要改变。这样，采样到的第一信号A为LED驱动电路2的输入电压信号，第二信 号B为LED驱动电路2的输入电压信号通过滤波电路113得到的直流信号，第三信号C为 LED驱动电路1的输入电压信号。
[0034] LED驱动电路1还包括控制直流变换单元10关断和导通的开关元件Q，信号处理 单元11还包括采样电阻Rs，本实施例中，采样电阻Rs-端连接开关元件Q，另一端接地。比 较器112的第一输入端(未标号)连接参考信号，第二输入端(未标号)连接于米样电阻Rs与 开关元件Q之间，使得电感电流信号输入第二输入端，从而控制直流变换单元10的电感电 流峰值。本实施例中，比较器112的第一输入端为比较器112的负极，第二输入端为比较器 112的正极。其他实施例中，也可以将比较器112的第一输入端设置为正极，第二输入端设 置为负极，即参考信号输入比较器112的正极，电感电流信号输入比较器112的负极。
[0035] 本实施例中，输入电压Vin经过分压电阻R1、R2和R3进行分压，其中电阻R2和电 阻R3之间的电压反馈为第一信号A和第三信号C。由于输入电压Vin为正弦变化的信号， 因此第一信号A和第三信号C也是相应正弦变化。电阻R1和电阻R2之间的电压经过电阻 R4和电容Cl进行滤波，把平均值反馈为第二信号B。电阻R4和电容Cl参数选取的原则是 既不影响电阻Rl、R2和R3的分压，同时滤波带宽非常小，如20Hz，只把直流信号反馈为第 二信号B即可。第二信号B是直流变量。第一信号A和第二信号B的比值以及第三信号C 和第二信号B的比值经过乘法运算器1103后得到电感电流峰值的参考信号，其表达式为：
【权利要求】
1. 一种LED驱动电路，包括直流变换单元、控制所述直流变换单元的控制驱动单元以 及连接所述控制驱动单元的信号处理单元，所述直流变换单元输出电流驱动LED负载，所 述直流变换单元具有电感，其特征在于，所述信号处理单元包括第一信号采样单元、第二信 号采样单元、第三信号采样单元、逻辑运算单元以及比较器，所述第一信号采样单元采样到 的信号为第一信号，所述第二信号采样单元采样到的信号为第二信号，所述第三信号采样 单元采样到的信号为第三信号，所述第一信号、第二信号以及第三信号经过逻辑运算单元 后形成参考信号，所述参考信号与直流变换单元的电感电流通过比较器的比较输出控制信 号，所述参考信号的值为第一信号与第三信号的乘积除以第二信号的平方得到。
2. 如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述第二信号为直流变量。
3. 如权利要求2所述LED驱动电路，其特征在于，所述第二信号采样单元包括滤波电 路。
4. 如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述第二信号采样单元以及第三信 号米样单兀米样所述LED驱动电路的输入电压信号。
5. 如权利要求4所述的LED驱动电路，其特征在于，所述直流变换单元包括降压电路， 所述第一信号采样单元、第二信号采样单元以及第三信号采样单元皆采样所述LED驱动电 路的输入电压信号。
6. 如权利要求5所述的LED驱动电路，其特征在于，所述第一信号采样单元与第三信号 米样单兀相同，第一信号与第三信号为相同的信号。
7. 如权利要求4所述的LED驱动电路，其特征在于，所述直流变换单元包括升压电路， 所述第一信号采样单元采集所述LED驱动电路的输出电压信号，所述第一信号为输出电压 信号。
8. 如权利要求4所述的LED驱动电路，其特征在于，所述直流变换单元包括升降压电 路，所述第一信号采样单元采集所述LED驱动电路的输入输出电压之和，所述第一信号为 输入输出电压和信号。
9. 如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述信号处理单元还包括两个除法 运算器以及一个乘法运算器，所述第一信号采样单元和第二信号采样单元分别连接所述第 一除法运算器，使得所述第一信号与第二信号输入第一除法运算器，所述第二信号采样单 元和第三信号采样单元分别连接所述第二除法运算器，使得所述第二信号与第三信号输入 第二除法运算器，所述第一除法运算器与第二除法运算器的输出端分别连接乘法运算器的 输入端，所述乘法运算器的输出端连接所述比较器的第一输入端。
10. 如权利要求9所述的LED驱动电路，其特征在于，所述信号处理单元还包括两个限 幅电路，所述限幅电路分别位于所述除法运算器与所述乘法运算器之间。
11. 如权利要求10所述的LED驱动电路，其特征在于，所述信号处理单元还包括软启动 电路，所述软启动电路位于所述乘法运算器与所述比较器之间。
12. 如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述信号处理单元还包括平方倒 数运算器以及乘法运算器，所述第二信号采样单元连接所述平方倒数运算器的输入端，所 述第二信号通过所述平方倒数运算器后输出第二信号平方的倒数，所述平方倒数运算器的 输出端连接所述乘法运算器，所述第一信号采样单元和第三信号采样单元分别连接所述乘 法运算器的输入端，第二信号平方的倒数、第一信号以及第三信号通过乘法运算器相乘，所 述乘法运算器的输出端连接所述比较器的第一输入端。
13. 如权利要求12所述的LED驱动电路，其特征在于，所述信号处理单元还包括两个限 幅电路，所述限幅电路分别位于所述除法运算器与所述乘法运算器之间。
14. 如权利要求13所述的LED驱动电路，其特征在于，所述信号处理单元还包括软启动 电路，所述软启动电路位于所述乘法运算器与所述比较器之间。
15. 如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述LED驱动电路还包括连接所 述直流变换单元的开关元件，所述信号处理单元输出关断信号，所述关断信号控制所述开 关元件的关断。
【文档编号】H05B37/02GK104519617SQ201310460468
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2013年9月29日 优先权日:2013年9月29日
【发明者】文威 申请人:欧普照明股份有限公司