自适应供电的非隔离降压型led驱动电路及工作方法
【专利摘要】本发明涉及一种自适应供电的非隔离降压型LED驱动电路及工作方法，包括：整流滤波电路、控制模块，该控制模块的供电端通过一电阻与整流电路的输出端相连；控制模块内设有一自适应供电电路，该自适应供电电路包括微处理器单元，降压单元，串联的若干PN结，模拟开关单元；降压单元的输出端与串联的若干PN结的输入端相连，且该输出端作为自适应供电电路的电压输出端；各PN结之间的设有节点，各节点分别与模拟开关单元的各开关输入端相连，该模拟开关单元的各开关输出端相连且通过一电阻接地；处理器单元供电端获取采样电压，该处理器单元的控制输出端分别与模拟开关单元的控制端相连。
【专利说明】自适应供电的非隔离降压型LED驱动电路及工作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种LED驱动电路，尤其涉及一种自适应供电的非隔离降压型LED驱 动电路及工作方法。
【背景技术】
[0002] 随着LED (Light-Emitting Diode)的工艺不断改进，LED作为照明光源已经呈现出 光效高、寿命长、响应快和环保等特点，已开始在多个照明领域取代传统光源。虽然单颗LED 的功率容量已达10W，但在需要大面积和高照度的照明场合，采用单颗LED的照明方案仍然 不能满足要求。为解决这一问题，常将LED采用并联、串联和混联的方式进行连接，通过非 隔离降压型LED驱动电路对LED进行驱动，传统的非隔离降压型LED驱动电路的供电端一 般与储能单元相连，以采集储能单元的输出电压。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种自适应供电的非隔离降压型LED驱动电路，该LED驱动 电路的供电部分更加优化，以适应外围电压波动，起到保护元器件的作用。
[0004] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种自适应供电的非隔离降压型LED驱动 电路，包括：整流滤波电路、设有开关管的控制模块，该控制模块的供电端通过一电阻与整 流电路的输出端相连；所述控制模块内设有一自适应供电电路，该自适应供电电路包括微 处理器单元，由第一、第二电阻串联构成降压单元，由若干串联的PN结所构成的PN结单元， 模拟开关单元；所述降压单元的输出端与PN结单元的输入端相连，且该输出端作为所述自 适应供电电路的电压输出端；所述各PN结之间设有节点，各节点分别与所述模拟开关单元 的各开关输入端相连，该模拟开关单元的各开关输出端相连，并通过一电阻接地；所述处理 器单元从所述供电端获取采样电压，该处理器单元的控制输出端分别与所述模拟开关单元 的控制端相连，即，根据所述采样电压值控制所述模拟开关单元打开或闭合相应开关，以增 加或减少串联的PN结，稳定所述自适应供电电路的输出电压。
[0005] 为了更好的优化电路，精简元器件，所述控制模块中的开关管的一端作为电压输 出端连接至储能单元的输入端，所述控制模块的电流采样端从储能单元中续流管的阴极获 取电流采样信号，通过判断该电流采样信号的大小以控制所述开关管的断开、导通或保持。
[0006] 进一步，所述控制模块还包括：比较单元，该比较单元包括：适于将电流采样信号 转为电压采样信号的采样电阻，该采样电阻的一端与所述电流采样端相连，其另一端接地， 所述采样电阻的一端还与滞回电压比较子单元相连，该滞回电压比较子单元适于通过其同 相端输入所述电压采样信号，所述滞回电压比较子单元的输出端通过一反相器与所述开关 管的控制端相连，该滞回电压比较子单元适于根据采样电压的变化控制所述开关管的断 开、导通或保持。
[0007] 进一步，所述滞回电压比较子单元包括：比较器，该比较器的反相端输入一基准电 压，所述电压采样信号通过输入电阻接入比较器的同相端，该同相端还与一反馈电阻的一 端相连，所述比较器的输出端与一输出电阻的一端相连，所述比较器的输出端还与所述反 馈电阻的另一端相连，所述输出电阻的另一端作为所述滞回电压比较子单元的输出端。
[0008] 为了解决上述技术问题，在上述技术方案的基础上，本发明还提供了一种自适应 供电的非隔离降压型LED驱动电路的工作方法，包括：所述处理器单元适于根据所述采样 电压值控制所述模拟开关单元打开或闭合相应开关，以增加或减少串联的PN结，稳定所述 自适应供电电路的输出电压；即，当所述采样电压值升高时，则减少串联的PN结；若当所述 采样电压值下降时，则增加串联的PN结。
[0009] 进一步，所述控制模块的电流采样端从储能单元中续流管的阴极获取电流采样信 号，通过判断该电流采样信号的大小以控制所述开关管的断开、导通或保持。
[0010] 进一步，所述控制模块还包括：比较单元，该比较单元包括：适于将电流采样信号 转为电压采样信号的采样电阻，以及适于根据所述电压采样信号的变化控制开关管的断 开、导通或保持的滞回电压比较子单元；所述滞回电压比较子单元通过其同相端输入所述 电压采样信号，所述滞回电压比较子单元的输出端通过一反相器与所述开关管的控制端相 连。
[0011] 进一步，所述滞回电压比较子单元包括：比较器，该比较器的反相端输入一基准电 压，所述电压采样信号通过输入电阻接入比较器的同相端，该同相端还与一反馈电阻的一 端相连，所述比较器的输出端与一输出电阻的一端相连，所述比较器的输出端还与所述反 馈电阻的另一端相连，所述输出电阻的另一端作为所述滞回电压比较子单元的输出端；设 定所述滞回电压比较子单元的正向阈值电压、负向阈值电压；即，所述电压采样信号从负 向阈值电压开始升高时，所述滞回电压比较子单元输出低电平，控制开关管导通，当所述电 压采样信号超过正向阈值电压值时，该滞回电压比较子单元输出高电平，控制开关管关闭； 或，所述电压采样信号从正向阈值电压开始下降时，所述滞回电压比较子单元输出高电平， 控制开关管关断，当所述电压采样信号等于负向阈值电压值时，该滞回电压比较子单元输 出低电平，控制开关管导通。
[0012] 本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：（1)本发明通过微处理器单 元、串联的若干PN结、模拟开关单元配合构成自适应供电电路，该供电电路使控制模块可 接受的供电电压范围更大，在所述控制模块在构成非隔离降压型LED驱动电路时，无需过 多的考虑输入的电源电压问题，并且极大的优化了电路，节约了元器件；（2)通过滞回电压 比较子单元通过正向阈值电压、负向阈值电压实现了对开关管的控制，实现了对后续储能 单元的充放电；（3)通过滞回电压比较子单元使控制模块的结构得到精简，无需内部的脉 冲控制单元，亦可实现开关管的通断控制。
【专利附图】
【附图说明】
[0013] 为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据的具体实施例并结合附图， 对本发明作进一步详细的说明，其中
[0014] 图1为非隔离降压型LED驱动电路的原理框图一；
[0015] 图2为自适应供电电路的电路原理图；
[0016] 图3为非隔离降压型LED驱动电路的电路原理图二；
[0017] 图4为比较单元的电路原理图；
[0018] 图5为滞回电压比较子单元的波形图。
[0019] 其中，第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、电流采样信号Ics、电 压米样信号U es、米样电阻R11、比较器A1、基准电压UK、输入电阻R8、反馈电阻R9、输出电阻 R10、采样电阻R11、双向稳压管Z、正向阈值电压UTH1、负向阈值电压UTH2、续流管VD。
【具体实施方式】
[0020] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合【具体实施方式】并参 照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发 明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本 发明的概念。
[0021] 实施例1
[0022] 如图1和图2所示，一种自适应供电的非隔离降压型LED驱动电路，包括：整流滤 波电路、设有开关管的控制模块，该控制模块的供电端通过一电阻R与整流电路的输出端 相连；所述控制模块内设有一自适应供电电路，该自适应供电电路包括微处理器单元，由第 一、第二电阻串联构成降压单元，由若干串联的PN结所构成的PN结单元，模拟开关单元；所 述降压单元的输出端与PN结单元的输入端相连，且该输出端作为所述自适应供电电路的 电压输出端；所述各PN结之间的设有节点，各节点分别与所述模拟开关单元的各开关输入 端相连，该模拟开关单元的各开关输出端相连，且通过一电阻R6接地；所述处理器单元所 述供电端获取采样电压，该处理器单元的控制输出端分别与所述模拟开关单元的控制端相 连，即，根据所述采样电压值控制所述模拟开关单元打开或闭合相应开关，以增加或减少串 联的PN结，稳定所述自适应供电电路的输出电压。
[0023] 所述微处理器单元通过第三电阻R3和第四电阻R4构成的分压电路获得采样电 压。
[0024] 其中，PN结可以采用二极管来实现，例如硅管或锗管。
[0025] 所述自适应供电电路的作用是提供给控制模块中的其余各电路的供电电压，而对 于自适应供电电路本身的采用另外的独立供电电路，可采用稳压电路来实现；通过采用自 适应供电电路、独立供电电路两套供电电路，能有效的降低控制模块的故障率，且所述自适 应供电电路对电压的调节范围比独立供电电路的调节范围更大，更有利于控制模块中其余 各电路的稳定供电。
[0026] 对于模拟开关单元中的开关是通过内部mos管来实现的。
[0027] 如图3所示，所述控制模块的开关管的一端作为电压输出端连接至储能单元的输 入端，所述控制模块的电流采样端从储能单元中续流管VD的阴极获取电流采样信号。，通 过判断该电流采样信号I es的大小以控制所述开关管的断开、导通或保持。
[0028] 所示控制模块还包括：比较单元，该比较单元包括：适于将电流采样信号Ικ转为 电压米样信号U es的米样电阻R11,该米样电阻R11的一端与所述电流米样端相连，其另一 端接地；所述采样电阻R11的一端还与滞回电压比较子单元相连，该滞回电压比较子单元 适于通过其同相端输入所述电压采样信号U K，所述滞回电压比较子单元的输出端通过一反 相器与所述开关管的控制端相连，该滞回电压比较子单元适于根据采样电压的变化控制所 述开关管的断开、导通或保持。
[0029] 所述滞回电压比较子单元包括：比较器A1，该比较器A1的反相端输入一基准电压 UK，所述电压采样信号Ucs通过输入电阻接入比较器A1的同相端，该同相端还与一反馈电阻 R9的一端相连，所述比较器A1的输出端与一输出电阻R10的一端相连，所述比较器A1的输 出端还与所述反馈电阻R9的另一端相连，所述输出电阻R10的另一端作为所述滞回电压比 较子单元的输出端。
[0030] 实施例2
[0031] 在实施例1基础上，本发明还提供一种自适应供电的非隔离降压型LED驱动电路 的工作方法，包括：所述处理器单元适于根据所述采样电压值控制所述模拟开关单元打开 或闭合相应开关，以增加或减少串联的PN结，稳定所述自适应供电电路的输出电压；S卩，当 所述采样电压值升高时，则减少串联的PN结；若当所述采样电压值下降时，则增加串联的 PN结。
[0032] 所述控制模块的电流采样端从储能单元中续流管VD的阴极获取电流采样信号 1?，通过判断该电流采样信号1?的大小以控制所述开关管的断开、导通或保持。
[0033] 所述控制模块包括：适于将电流采样信号Ικ转为电压采样信号U的采样电阻，以 及适于根据所述电压采样信号的变化控制开关管的断开、导通或保持的滞回电压比较 子单元；所述滞回电压比较子单元通过其同相端输入所述电压采样信号，所述滞回电压比 较子单元的输出端通过一反相器与所述开关管的控制端相连。
[0034] 如图4所示，所述滞回电压比较子单元包括：比较器A1，该比较器A1的反相端输 入一基准电压U K，所述电压采样信号Ucs通过输入电阻R8接入比较器A1的同相端，该同相 端还与一反馈电阻R9的一端相连，所述比较器A1的输出端与一输出电阻R10的一端相连， 所述比较器A1的输出端还与所述反馈电阻R9的另一端相连，所述输出电阻R10的另一端 作为所述滞回电压比较子单元的输出端；设定所述滞回电压比较子单元的负向阈值电压 uTH2、正向阈值电压UTH1。
[0035] S卩，所述电压采样信号UK从负向阈值电压UTH2开始升高时，所述滞回电压比较子 单元输出低电平，控制开关管导通，当所述电压采样信号化超过正向阈值电压值时，该滞 回电压比较子单元输出高电平，控制开关管关闭；
[0036] 或，所述电压采样信号UK从正向阈值电压UTH1开始下降时，所述滞回电压比较子 单元输出高电平，控制开关管关断，当所述电压采样信号UCS等于负向阈值电压值时，该滞 回电压比较子单元输出低电平，控制开关管导通。
[0037] 正向阈值电压 =(1 + ^?'λ， DO DO
[0038] 负向阈值电压 =(1 + ') aV aV
[0039] 设U%取0,并设定合适的基准电压UK即能获得正向阈值电压UTH1和负向阈值电压 UTH2，如图5所示。
[0040] 其中，若开关管为三极管，则所述控制端为基极，若为M0S管，则所述控制端为G 极。
[0041] 应当理解的是，本发明的上述【具体实施方式】仅仅用于示例性说明或解释本发明的 原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何 修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨 在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修 改例。
【权利要求】
1. 一种自适应供电的非隔离降压型LED驱动电路，其特征在于包括：整流滤波电路、设 有开关管的控制模块，该控制模块的供电端通过一电阻与整流电路的输出端相连； 所述控制模块内设有一自适应供电电路，该自适应供电电路包括微处理器单元，由第 一、第二电阻串联构成降压单元，由若干串联的PN结所构成的PN结单元，模拟开关单元；所 述降压单元的输出端与PN结单元的输入端相连，且该输出端作为所述自适应供电电路的 电压输出端； 所述各PN结之间设有节点，各节点分别与所述模拟开关单元的各开关输入端相连，该 模拟开关单元的各开关输出端相连，并通过一电阻接地； 所述处理器单元从所述供电端获取采样电压，该处理器单元的控制输出端分别与所述 模拟开关单元的控制端相连，即，根据所述采样电压值控制所述模拟开关单元打开或闭合 相应开关，以增加或减少串联的PN结个数，稳定所述自适应供电电路的输出电压。
2. 根据权利要求1所述的非隔离降压型LED驱动电路，其特征在于，所述控制模块中的 开关管的一端作为电压输出端连接至储能单元的输入端，所述控制模块的电流采样端从储 能单元中续流管的阴极获取电流采样信号，通过判断该电流采样信号的大小以控制所述开 关管的断开、导通或保持。
3. 根据权利要求2所述的非隔离降压型LED驱动电路，其特征在于，所述控制模块还包 括：比较单元，该比较单元包括：适于将电流采样信号转为电压采样信号的采样电阻，该采 样电阻的一端与所述电流采样端相连，其另一端接地，所述采样电阻的一端还与滞回电压 比较子单元相连； 所述滞回电压比较子单元适于通过其同相端输入所述电压采样信号，该滞回电压比较 子单元的输出端通过一反相器与所述开关管的控制端相连，该滞回电压比较子单元适于根 据采样电压控制所述开关管的断开、导通或保持。
4. 根据权利要求3所述的非隔离降压型LED驱动电路，其特征在于，所述滞回电压比较 子单元包括：比较器，该比较器的反相端输入一基准电压，所述电压采样信号通过输入电阻 接入比较器的同相端，该同相端还与一反馈电阻的一端相连，所述比较器的输出端与一输 出电阻的一端相连，所述比较器的输出端还与所述反馈电阻的另一端相连，所述输出电阻 的另一端作为所述滞回电压比较子单元的输出端。
5. -种根据权利要求1所述的自适应供电的非隔离降压型LED驱动电路的工作方法， 其特征在于包括：所述处理器单元适于根据所述采样电压值控制所述模拟开关单元打开或 闭合相应开关，以增加或减少串联的PN结，稳定所述自适应供电电路的输出电压； 艮P，当所述采样电压值升高时，则减少串联的PN结；若当所述采样电压值下降时，则增 加串联的PN结。
6. -种根据权利要求5所述的非隔离降压型LED驱动电路的工作方法，其特征在于，所 述控制模块中的开关管的一端作为电压输出端连接至储能单元的输入端，所述控制模块的 电流采样端从储能单元中续流管的阴极获取电流采样信号，通过判断该电流采样信号的大 小以控制所述开关管的断开、导通或保持。
7. 根据权利要求6所述的非隔离降压型LED驱动电路的工作方法，其特征在于，所述控 制模块还包括：比较单元，该比较单元包括：适于将电流采样信号转为电压采样信号的采 样电阻，以及适于根据所述电压采样信号的变化控制开关管的断开、导通或保持的滞回电 压比较子单元； 所述滞回电压比较子单元通过其同相端输入所述电压采样信号，所述滞回电压比较子 单元的输出端通过一反相器与所述开关管的控制端相连。
8.根据权利要求7所述的非隔离降压型LED驱动电路的工作方法，其特征在于，所述滞 回电压比较子单元包括：比较器，该比较器的反相端输入一基准电压，所述电压采样信号通 过输入电阻接入比较器的同相端，该同相端还与一反馈电阻的一端相连，所述比较器的输 出端与一输出电阻的一端相连，所述比较器的输出端还与所述反馈电阻的另一端相连，所 述输出电阻的另一端作为所述滞回电压比较子单元的输出端； 设定所述滞回电压比较子单元的正向阈值电压、负向阈值电压； 艮P，所述电压采样信号从负向阈值电压开始升高时，所述滞回电压比较子单元输出低 电平，控制开关管导通，当所述电压采样信号超过正向阈值电压值时，该滞回电压比较子单 元输出高电平，控制开关管关闭； 或，所述电压采样信号从正向阈值电压开始下降时，所述滞回电压比较子单元输出高 电平，控制开关管关断，当所述电压采样信号等于负向阈值电压值时，该滞回电压比较子单 元输出低电平，控制开关管导通。
【文档编号】H05B37/02GK104053288SQ201410324566
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年7月8日 优先权日:2014年7月8日
【发明者】张永良, 唐振宇, 莫燕红 申请人:浙江大学常州工业技术研究院