一种基于交流电供电的线性led驱动电路的制作方法
【专利摘要】本发明涉及电子电路技术，具体的说是涉及一种基于交流电供电的线性LED驱动电路。本发明的线性LED驱动电路，包括整流桥电路和多个LED模块，其特征在于，还包括采样电路、逻辑控制电路和多个恒流模块；所述整流桥电路与采样电路、LED模块和恒流模块连接，所述采样电路与逻辑控制电路连接，所述逻辑控制电路分别与每个恒流模块连接，所述恒流模块与LED模块数量相等且依次对应相连接。本发明的有益效果为，能有效提高电能转化效率，实现LED电流恒流和LED平均功率恒定，还可根据需求，调节LED数目，设定LED灯具功率。本发明尤其适用于线性LED驱动。
【专利说明】—种基于交流电供电的线性LED驱动电路
【技术领域】
[0001]本发明涉及电子电路技术，具体的说是涉及一种基于交流电供电的线性LED驱动电路。
【背景技术】
[0002]目前，在LED驱动电路设计领域中，LED的驱动方式包括线性驱动和开关电源驱动。开关电源驱动作为传统的驱动方式，其缺点较多，相比之下线性驱动方式具有结构简单，电磁干扰EMI小等优势，但同时也存在效率低、调节性差等问题。在只有一个LED支路的情况下，在交流供电的情况下由于电压变化范围较大导致效率较低。因此，采用多支路LED串联的方式，根据供电电压的变化，将不同数目的LED与供电系统串联，从而提高效率。采用多支路LED串联的方式也存在缺陷，LED灯珠数目随着供电电压的改变而改变，从而会导致LED的平均发光强度发生变化，灯具明暗发生变化，长期将影响视力健康。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的，就是针对上述基于交流电供电的LED存在的问题，提出一种基于交流电供电的线性LED驱动电路。
[0004]如图1所示，本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是:一种基于交流电供电的线性LED驱动电路，包括整流桥电路和多个LED模块，其特征在于，还包括采样电路、逻辑控制电路和多个恒流模块；所述整流桥电路与采样电路、LED模块和恒流模块连接，所述采样电路与逻辑控制电路连接，所述逻辑控制电路分别与每个恒流模块连接，所述恒流模块与LED模块数量相等且依次对应相连接；其中，
[0005]整流桥电路用于接收交流电，并将交流电整流成直流电后供采样电路、LED模块和恒流模块使用；
[0006]采样电路用于对整流桥电路整流后输出的电流进行采样，并将采样电流信号发送到逻辑控制电路；
[0007]逻辑控制电路根据采样电流信号，输出控制信号控制恒流模块；
[0008]恒流模块根据逻辑控制电路的信号，调节LED模块的电流，使LED模块的电流保持恒定。
[0009]如图2所示，所述恒流模块包括基准电压单元、LED电流采样单元、运算放大器和调整管；所述LED电流采样单元与LED模块连接，所述基准电压单元和LED电流采样单元连接运算放大器的输入端，运算放大器的输出端连接调整管，所述调整管连接LED模块；其中，
[0010]基准电压单元用于产生恒定的参考电压，并输入到运算放大器的一个输入端；
[0011]LED电流采样单元用于采集LED模块的电流，并以电压形式反馈输入到运算放大器的另一个输入端；
[0012]运算放大器用于接收参考电压和采样电压，输出电压控制信号到调整管；[0013]调整管根据运算放大器的控制信号调整LED模块的电流，保持LED模块的电流恒定。
[0014]如图3所示，所述采样电路为电阻分压电路，包括相连接的第一电阻Rl和第二电阻R2 ;第一电阻Rl的一端连接整流桥电路的一个输出端，第二电阻R2的一端连接整流桥电路的另一个输出端端，第一电阻Rl和第二电阻R2的连接端作为采样电路的输出端与逻辑控制电路连接；如图4所示，所述逻辑控制电路包括第一比较器、第二比较器、第三比较器、第四比较器、第一非门、第二非门、第三非门、第一与门、第二与门和第三与门，采样电路的输出端分别与第一比较器、第二比较器、第三比较器和第四比较器的正向输入端连接，第一比较器、第二比较器、第三比较器和第四比较器的反向输入端分别连接基准电压，第一比较器的输出端连接第一与门的一个输入端、第二比较器的输入端连接第一非门的输入端和第二与门的一个输入端，第一非门的输出端连接第一与门的另一个输入端，第三比较器的输出端连接第二非门的输入端和第三与门的一个输入端，第二非门的输出端连接第二与门的另一个输入端，第四比较器的输出端连接第三非门的输入端，第三非门的输出端连接第三与门的另一个输入端，第一与门的输出端、第二与门的输出端、第三与门的输出端和第四比较器的输出端输出的信号组成逻辑控制电路的输出信号。
[0015]具体的，所述的调整管可以是晶体管、MOS管、IGBT等器件。
[0016]具体的，所述运输放大器都是带有使能端的低失调高增益的运算放大器。
[0017]进一步的，所述比较器可以由运算放大器实现。
[0018]本发明的有益效果为，能有效提高电能转化效率，实现LED电流恒流和LED平均功率恒定,还可根据需求,调节LED数目，设定LED灯具功率。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本发明的驱动电路的原理示意框图；
[0020]图2是本发明的驱动电路的另一种原理示意框图；
[0021]图3是本发明的采样电路的具体电路示意图；
[0022]图4是本发明的采样电路和逻辑控制电路的具体电路示意图；
[0023]图5是本发明采样电路与基准电压比较输出波形；
[0024]图6是本发明逻辑控制电路输出波形；
[0025]图7是本发明实施例1的具体电路示意图；
[0026]图8是本发明实施例2的具体电路示意图；
[0027]图9是本发明的一种带使能端的运算放大器电路原理示意图；
[0028]图10是本发明的输入与输出波形示意图。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图和实施例，详细描述本发明的技术方案:
[0030]本发明的驱动电路，主要为通过采样电路采集整流桥输出电流，通过逻辑控制电路判断整流桥输出电流是否产生变化，在电流发生变化时通过恒流模块对LED模块的电流进行实时调节，实现LED模块电流的恒定。
[0031]图3是本发明给出的采样电路的一种具体实施例，利用电阻分压网络进行采样。[0032]图4给出了本发明采样电路与逻辑电路连接的一种具体实施例，采样电压输入到比较器的同相端，比较器的反相端输入设定好的基准电压。附图5是采样电压与基准电压的比较波形以及输出波形。
[0033]图6是逻辑电路的输出波形。逻辑电路输出接到恒流网络中运算放大器的使能端，所述运算放大器使能端高电平有效，用来控制恒流网络的开启与关闭。
[0034]实施例1:
[0035]如图7所示，本例中LED模块包括4条LED支路，每条LED支路包括3个LED灯珠，比较器全部采用运算放大器，具体的工作原理为:
[0036]交流正弦波AC经过整流桥整流，变成直流。在电压为零时，4个LED模块没有电流，流经采样电阻Rs的电流为零，采样电阻上的电压为零，反馈到4个运算放大器的负输入端的电压为零。采样电路设置的分压模块，采样电压为0，Ml、M2、M3、M4输出均为低电平。Ml、M2、M3、M4分别接到支路一到支路四的运算放大器的使能端，强制运算放大器的输出为低电平，4个MOS管M1M2…M4处于截止状态。持续时间为
[0037]t0=acsin(Vl/Vmax)/(2*pi*f)
[0038]Vl是使第一个LED模块的3个二极管导通的电压，Vmax是整流后的直流电压最大值，f=100Hzo
[0039]在电压上升到可以使第一个LED模块的3个二极管导通的电压时VI，LED模块I导通，通过设定VBIASl。使
[0040]VBIASKVl/(R1+R2) *R2〈VBIAS2〈VBIAS3〈VBIAS4。
`[0041]Ml输出为高电平。M2、M3、M4输出为低电平。Ml是第一支路的运算放大器工作，输出到MlMOS管的栅极为高电平，恒流模块I开启。其他路的恒流模块仍然关闭。输入电压继续增大，由于运放的嵌位作用，电流恒定在I1=VREF1/Rs。通过LED模块I的电流为VREFl/Rs。持续时间为
[0042]tl=acsin (V2/Vmax) / (2*pi*f)_to
[0043]V2是使第一个LED模块和第二个LED模块的6个二极管导通的电压，Vmax是整流后的直流电压最大值，f=100Hz。
[0044]当供电电压大于V2时，通过设定
[0045]VBIAS1<VBIAS2<V2/(R1+R2)*R2〈VBIAS3〈VBIAS4
[0046]M2输出为高电平、M1、M3、M4输出低电平。恒流模块2导通，恒流模块1、恒流模块
3、恒流模块4关闭。通过LED模块1、LED模块2的电流为I2=VREF2/Rs。供电电压继续增大，
[0047]由于运放的嵌位作用，电流恒定在VREF2/RS。持续时间
[0048]t2=acsin(V3/Vmax)/(2*pi*f)-tl-tO
[0049]V3是使第一个LED模块、第二个LED模块、第三个LED模块的9个二极管导通的电压，Vmax是整流后的直流电压最大值，f=100Hz。
[0050]供电电压继续增大，当达到V3时，设定
[0051 ] VBIAS1<VBIAS2<VBIAS3<V3/(R1+R2)*R2〈VBIAS4
[0052]M3输出高电平。M1、M2、M4输出低电平。恒流模块3导通，其他恒流模块关闭。通过LED模块1、LED模块2、LED模块3的电流为I3=VREF3/Rs。供电电压继续增大，由于运放的嵌位作用，电流恒定在VREF3/RS。持续时间
[0053]t3=acsin(V3/Vmax)/(2*pi*f)-tl-t0_t2。
[0054]当供电电压大于V4时，设定
[0055]VBIAS1<VBIAS2<VBIAS3<VBIAS4<V4/(R1+R2)*R2
[0056]V4是使第一个LED模块、第二个LED模块、第三个LED模块、第四个LED模块的12个二极管导通的电压，Vmax是整流后的直流电压最大值，f=100Hz。
[0057]M4输出高电平，Ml、M2、M3输出低电平。恒流模块4导通，其他恒流模块关闭。通过LED模块1、LED模块2、LED模块3、LED模块4的电流I4=VREF4/Rs。供电电压继续增大，由于运放的嵌位作用，电流恒定在VREF4/RS。持续时间
[0058]t4=T-tO-tl-t2-t3
[0059]分时间阶段的电功Wl=Vl*Il*tl, W2=V2*I2*t2, W3=V3*I3*t3.W4=V4*I4*t4。设置W1=W2=W3=W4。就可以保证LED发光的亮度恒定。通过设定VREF1、VREF2、VREF3、VREF4的值来调节电流，实现LED发光亮度恒定。
[0060]实施例2:
[0061]如图8所示，本例基本结构和原理与实施例1相同，不同的是本例设定运算放大器同相端输入的基准电压相等，利用运放的嵌位作用，来保证LED灯珠恒定电流。
[0062]如图9所示，是本发明中的一种带使能端的低失调高增益的运算放大器，可以用作比较器的使用。
[0063]如图10所示，是本发明中整流后波形与比较电压的波形图。
【权利要求】
1.一种基于交流电供电的线性LED驱动电路，包括整流桥电路和多个LED模块，其特征在于，还包括采样电路、逻辑控制电路和多个恒流模块；所述整流桥电路与采样电路、LED模块和恒流模块连接，所述采样电路与逻辑控制电路连接，所述逻辑控制电路分别与每个恒流模块连接，所述恒流模块与LED模块数量相等且依次对应相连接；其中， 整流桥电路用于接收交流电，并将交流电整流成直流电后供采样电路、LED模块和恒流模块使用； 采样电路用于对整流桥电路整流后输出的电流进行采样，并将采样电流信号发送到逻辑控制电路； 逻辑控制电路根据采样电流信号，输出控制信号控制恒流模块； 恒流模块根据逻辑控制电路的信号，调节LED模块的电流，使LED模块的电流保持恒定。
2.根据权利要求1所述的一种基于交流电供电的线性LED驱动电路，其特征在于，所述恒流模块包括基准电压单元、LED电流采样单元、运算放大器和调整管；所述LED电流采样单元与LED模块连接，所述基准电压单元和LED电流采样单元连接运算放大器的输入端，运算放大器的输出端连接调整管，所述调整管连接LED模块；其中， 基准电压单元用于产生恒定的参考电压，并输入到运算放大器的一个输入端； LED电流采样单元用于采集LED模块的电流，并以电压形式反馈输入到运算放大器的另一个输入端； 运算放大器用于接收参考电压和采样电压，输出电压控制信号到调整管； 调整管根据运算放大器的控制信号调整LED模块的电流，保持LED模块的电流恒定。
3.根据权利要求1所述的一种基于交流电供电的线性LED驱动电路，其特征在于，所述采样电路为电阻分压电路，包括相连接的第一电阻Rl和第二电阻R2 ;第一电阻Rl的一端连接整流桥电路的一个输出端，第二电阻R2的一端连接整流桥电路的另一个输出端端，第一电阻Rl和第二电阻R2的连接端作为采样电路的输出端与逻辑控制电路连接；所述逻辑控制电路包括第一比较器、第二比较器、第三比较器、第四比较器、第一非门、第二非门、第三非门、第一与门、第二与门和第三与门，采样电路的输出端分别与第一比较器、第二比较器、第三比较器和第四比较器的正向输入端连接，第一比较器、第二比较器、第三比较器和第四比较器的反向输入端分别连接基准电压，第一比较器的输出端连接第一与门的一个输入端、第二比较器的输入端连接第一非门的输入端和第二与门的一个输入端，第一非门的输出端连接第一与门的另一个输入端，第三比较器的输出端连接第二非门的输入端和第三与门的一个输入端，第二非门的输出端连接第二与门的另一个输入端，第四比较器的输出端连接第三非门的输入端，第三非门的输出端连接第三与门的另一个输入端，第一与门的输出端、第二与门的输出端、第三与门的输出端和第四比较器的输出端输出的信号组成逻辑控制电路的输出信号。
【文档编号】H05B37/02GK103702495SQ201410024201
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2014年1月20日 优先权日:2014年1月20日
【发明者】李泽宏, 张建刚, 李蜀一, 刘建, 弋才敏, 肖诩, 汪榕 申请人:电子科技大学