CN102695339A - 一种高效率、高功率因数的led驱动电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高效率、高功率因数的LED驱动电路，用以驱动一LED装置，其利用一LED电流检测电路与所述LED装置连接，用以产生表征所述LED装置的驱动电流和期望驱动电流之间误差的反馈信号；控制电路分别与所述LED电流检测电路和所述功率级电路连接，用以根据接收到的所述反馈信号以及所述功率开关管的漏源电压产生一控制信号；在每一开关周期内，当所述漏源电压到达谷底时，所述控制信号控制所述功率开关管开通，在经过所述反馈信号表征的一固定时间区间后，关断所述功率开关管，以保证所述LED装置的驱动电流恒定，并且保证所述LED驱动电路的平均输入电流跟随所述交流输入电压源。

Description

一种高效率、高功率因数的LED驱动电路
技术领域
本发明涉及电子技术领域，更具体的说，涉及一种应用于LED装置的驱动电路及其驱动方法。 
背景技术
随着照明行业的不断创新和迅速发展，加之节能和环保日益重要，LED照明作为一种革命性的节能照明技术，正在飞速发展。然而，由于LED灯的亮度与光输出强度参数相关，其与它的电流及正向压降成正比，并随温度变化而变化。因此，LED的驱动需要恒流电源，以保证LED使用的安全性，同时达到理想的发光强度。可见，选择正确的LED驱动至关重要。没有好的LED驱动电源的匹配，LED照明的优势无法得以体现。 
现有技术中，LED驱动电源多采用升压型转换方法。然而，基于降压型结构的驱动电源可以与很多环路控制结构进行很好的匹配，而且不用考虑稳定性的限制，滞回控制也适合在开关频率变换比较快和输入范围较小的情况下应用。这种特性刚好满足LED电源的要求。现有的降压型转换方法由于种种限制应用并不广泛。 
参考图1，所示为一种现有的采用降压转换的LED驱动电路，包括功率级电路、控制电路和驱动电路等。采用这种实现方法，为了给控制电路提供供电电源，额外设置了一辅助绕组104与功率级电路中的电感105耦合来获取电量，而增加了电感的体积，不符合当今小型化的需求。另外，由于功率级电路中的功率开关管101和控制电路103不是在同一电位上，因此功率开关管101的驱动器102需要采用浮驱动技术，增加了电路复杂度，成本也相对较高；并且，一般的浮驱动电路的损耗也比采用直接驱动方式的驱动电路的损耗大一些。 
参考图2，所示为另一种采用现有技术的降压转换的LED驱动电路，与图1所述的驱动电路结构不同的地方在于：其采用一单独的线性降压管201给所述控制电路提供供电电源。但是采用这种供电方法，线性稳压管的损耗会随着交流输入电源的变换而变化。对于输入电源电压较高的场合，线性稳压管的损耗也较大，并且是不可忽略的，使得驱动电路的转换效率较低。同时，由于采 样电阻203只能采样功率开关管204导通时的输出电感电流，使得控制电路202无法直接接收LED上的电流信号，因此LED电流的调整精度下降。尤其对于输入电压范围较宽，输出电感的电感量变化较大的场合，LED电流的调整精度会更差。 
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高效率、高功率因数的LED驱动电路，以解决功率开关管驱动电路复杂以及采样精度不准的问题。 
依据本发明一实施例的一种高效率、高功率因数的LED驱动电路，用以驱动一LED装置，包括一整流桥，其接收一交流输入电压源以获得第一输入电平和第二输入电平，其特征在于，所述LED驱动电路进一步包括控制电路、LED电流检测电路和功率级电路；其中， 
所述LED电流检测电路与所述LED装置连接，用以产生表征所述LED装置的驱动电流和期望驱动电流之间误差的反馈信号； 
所述功率级电路包括一功率开关管，所述功率开关管的第一功率端连接至第一输入电平，第二功率端连接至地； 
所述控制电路分别与所述LED电流检测电路和所述功率级电路连接，用以根据接收到的所述反馈信号以及所述功率开关管的漏源电压产生一控制信号； 
在每一开关周期内，当所述漏源电压到达谷底时，所述控制信号控制所述功率开关管开通，在经过所述反馈信号表征的一固定时间区间后，关断所述功率开关管，以保证所述LED装置的驱动电流恒定，并且保证所述LED驱动电路的平均输入电流跟随所述交流输入电压源。 
进一步的，所述控制电路包括关断信号发生电路，开通信号发生电路和逻辑电路；其中， 
所述开通信号发生电路，用以检测所述漏源电压，当所述漏源电压到达谷底时，产生一开通信号； 
所述关断信号发生电路，用以接收所述反馈信号，在经过所述反馈信号表征的一固定时间区间后，产生一关断信号； 
所述逻辑电路，分别与所述开通信号发生电路和所述关断信号发生电路连 接，以根据接收到的所述开通信号和所述关断信号产生所述控制信号。 
优选的，所述关断信号发生电路在所述功率开关管导通时间区间内，将所述反馈信号与一斜坡信号进行比较，当所述斜坡信号到达所述反馈信号时，产生所述关断信号。 
优选的，当检测到所述漏源电压过零后的一预设延时时间后，产生所述开通信号。 
优选的，所述逻辑电路包括一RS触发器，其复位端接收所述关断信号，置位端接收所述开通信号，输出端的输出信号作为所述控制信号。 
优选的，所述功率级电路为降压型拓扑结构。 
优选的，LED驱动电路包括一由串联连接在所述功率级电路的电感和所述LED装置的公共连接点和地之间的二极管和电容组成的偏置电源发生电路，所述二极管和所述电容的公共连接点处的电压作为所述控制电路的偏置电源。 
优选的，所述功率级电路为升压-降压型拓扑结构。 
优选的，功率级电路中的输出二极管和所述LED装置的公共连接点处的电压作为所述控制电路的偏置电源。 
优选的，所述功率开关管为一由串联连接的第一功率开关管和第二功率开关管组成的复合功率开关管；其中，所述第一功率开关管的第一功率端为所述复合功率开关管的第一功率端，所述第二功率开关管的第二功率端为所述复合功率开关管的第二功率端，所述第二功率开关管的控制端为所述复合功率开关管的控制端；并且，所述第一功率开关管的控制端和所述第二功率开关管的第二功率端之间连接一电压基准源。 
采用本发明的LED驱动电路，至少可以达到以下有益效果： 
（1）可以根据输入电源和输出电压的关系，设置不同的外围电路，而配置为与应用场合匹配的不同的降压型驱动电路和升压-降压型驱动电路，从而可以应用于更多的场合； 
（2）由于功率开关管与控制电路共地，因此可以采用直接驱动方式来驱动功率开关管，减小了电路板的体积，降低了电路的成本；有利于降低驱动损耗，同时能较容易实现软开关的驱动，减少开关损耗； 
（3）控制电路能直接接收LED的驱动电流的反馈信息，从而提高了LED 电流的调制精度；并且保证平均输入电流能够跟随正弦波输入电压源，获得了一较高的功率因数； 
（4）控制电路中元器件的电源可以从功率级电路直接获取，不再需要复杂的磁性元件如变压器或者多绕组的电感以及功率开关管等器件，从而进一步降低了成本和功率损耗。 
附图说明
图1所示为采用现有技术的一种降压型LED驱动电路的原理图； 
图2所示为采用现有技术的另一种降压型LED驱动电路的原理图； 
图3A所示为依据本发明一实施例的LED驱动电路的原理框图； 
图3B所示为图3A所示的依据本发明实施例的LED驱动电路的工作波形图； 
图4所示为依据本发明一实施例的具有偏置电源的降压型LED驱动电路的原理框图； 
图5A所示为依据本发明另一实施例的具有复合功率开关管的降压型LED驱动电路的原理框图； 
图5B所示为图5A所示的依据本发明实施例的LED驱动电路的控制电路的工作波形图； 
图6所示为依据本发明一实施例的LED驱动电路的控制电路的原理框图； 
图7所示为依据本发明另一实施例的升压-降压型LED驱动电路的原理框图。 
具体实施方式
以下结合附图对本发明的几个优选实施例进行详细描述，但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3A，所示为依据本发明一实施例的LED驱动电路的原理框图。在该实施例中，正弦波交流输入电源AC经过整流桥和滤波电容C2后，转换为一 正弦半波直流输入电压Vin，其具有第一输入电平Vin +和第二输入电平Vin -。以功率级电路为降压型拓扑结构为例，功率开关管Q1、输出二极管D1、输出电感L1、输出电容C1构成一成降压型拓扑结构的功率级电路。当然输出电容C1并不是必须的，在某些应用场合，其可以省略。这里，以功率开关管Q1为N型功率MOSFET为例进行说明。功率开关管Q1的漏极连接至所述第一输入电平Vin +，源极连接至地；输出二极管D1连接在所述第二输入电平Vin -和功率开关管Q1的源极之间；输出电感L1连接在所述LED装置和所述第二输入电平之间；输出电容C1并联连接在所述LED装置和输出电感L1的公共连接点和功率开关管Q1的源极之间，以减小所述LED装置上的交流电流分量。 
LED电流检测电路包括检测电阻306和误差放大器307；其中检测电阻306的一端与所述LED装置连接，公共连接点为A，另一端与功率开关管Q1的源极连接，公共连接点为B；误差放大器307的反相输入端连接至公共连接点B，同相输入端通过表征LED装置的期望驱动电流的电压基准源Vref连接至公共连接点A。由于检测电阻306直接与LED装置连接，因此可以直接获得精确的LED装置的驱动电流信息Vsense；误差放大器307将接收到的所述驱动电流信息Vsense和电压基准源Vref之间的误差进行放大以获得表征所述LED装置的当前驱动电流与期望驱动电流之间误差信息的反馈信号Verror。 
在该实施例中，控制电路301包括关断信号发生电路302，开通信号发生电路303和逻辑电路304。其中，开通信号发生电路303接收功率开关管Q1的漏源电压VDS，当漏源电压VDS到达谷底时，产生开通信号Son；关断信号发生电路302接收所述反馈信号Verror，并根据所述反馈信号Verror产生一具有固定时间区间的关断信号Soff；逻辑电路分别接收开通信号Son和关断信号Soff来产生控制信号Vctrl。 
驱动电路305接收所述控制信号Vctrl以相应的产生驱动信号VG来直接驱动功率开关管Q1。在该实施例中，由于功率开关管Q1的源极直接连接至地，并且和控制电路301共地，因此驱动信号VG可以直接驱动功率开关管Q1。 
以下结合图3B所示的图3A所示的依据本发明实施例的LED驱动电路的工作波形图来详细说明LED驱动电路的工作原理。 
图3A所示的依据本发明实施例的LED驱动电路工作在电感电流断续模式 （DCM）。在每一开关周期内，在功率开关管Q1的关断时间区间内（包括电感电流iL数值为零的时间区间），电感L1，功率开关管Q1的寄生电容以及线路阻抗发生谐振，因此功率开关管Q1的漏源电压VDS呈衰减的正弦波波形。通过开通信号发生电路303检测所述漏源电压VDS，以在漏源电压VDS的谷底处开通功率开关管，以将开关损耗减小至最小甚至是零，实现功率开关管Q1的软开关。 
然后，关断信号发生电路302根据接收到的反馈信号Verror在一定的固定时间区间后产生一关断信号Soff来关断所述功率开关管Q1。所述固定时间区间ton的长度由反馈信号来控制。由于反馈信号表征了LED驱动电路的当前驱动电流和期望输出电流之间的差值，因此通过反馈信号对固定时间区间的长度的调节，实现了功率开关管Q1的导通时间长度的控制，进而对LED驱动电路的驱动电流进行相应调节，使之与期望驱动电流保持一致。由于，在正弦半波输入电压Vin的线半周期内，反馈信号Verror基本保持不变，所以固定时间区间ton基本保持不变，即导通时间的长度基本不变。 
并且，由降压型功率级电路的工作原理可以得知，电感电流峰值ipk的数值可以表示为： 
i pk = V in - V LED L × t on - - - ( 1 )
其中，VLED表示LED装置的驱动电压即LED驱动电路的输出电压，L表示电感L1的电感值，ton表示每一开关周期内功率开关管Q1的导通时间长度。 
由于在正弦半波输入电压Vin的线周期内VLED基本不变，电感值L不变，导通时间长度ton不变，因此电感电流峰值ipk跟随正弦半波输入电压Vin，峰值包络线为一正弦波波形，因此，电感电流的平均值即输入电流iin与正弦半波输入电压Vin基本同相，图3A所示的LED驱动电路获得了一较高的功率因数。 
可见，采用图3A所示的依据本发明实施例的LED驱动电路，LED电流检测电路可以精确的检测所述LED装置的电流，从而获得一精确的表征当前驱动电流和期望驱动电流之间的误差的反馈信号Verror； 
控制电路根据所述反馈信号调节功率开关管的导通时间长度，使得所述LED装置的电流能够维持基本恒定，并且提高了控制精度；同时，实现了功率 因数校正，获得了一较高的功率因数；并且，功率开关管Q1采用直接驱动的方式，实现较简单、使得电路更加稳定，成本和驱动功耗也相对减小。 
本领域技术人员可以轻易得知，功率开关管Q1可以为不同类型的开关器件；LED电流检测电路也可以为其他合适形式的检测电路结构；输出电感L1也可以连接在所述LED装置和所述功率开关管的第二功率端之间；输出电容C1可以并联连接至所述输出回路等各种不同的连接方式。 
参考图4，所示为依据本发明一实施例的具有偏置电源的降压型LED驱动电路的原理框图。在该实施例中，LED装置、电感L1和检测电阻306依次连接在第二输入电平Vin -和功率开关管Q1的源极之间。输出电容C1与LED装置并联连接。并且在图3A所示的降压型LED驱动电路的实施例的基础上，增加了偏置电源电路401。所述偏置电源提供电路401包括二极管D2和电容C3。其中，二极管D2的一端连接至所述LED装置和输出电感L1的公共连接点C，另一端连接电容C3的一端，电容C3的另一端连接至功率开关管Q1的源极；二极管D2和电容C3的公共连接点上的电压作为输入至所述控制电路301的偏置电源。在该实施例中，输出电容C1在某些场合中也可以省略。 
其余部分电路的工作方式和连接方式与图3A所示的降压型LED驱动电路相同，在此不再赘述。 
可见，采用图4所示的降压型LED驱动电路，不仅实现了对LED电流的精确检测，提高了电路的控制精度以及简化了功率开关管的驱动，降低了成本以及驱动损耗，并且获得了较高的功率因数；而且，通过二极管D2形成的二极管峰值整流电路，将LED的输出电压转换为控制电路301的偏置电源。显然，这样的供电方式，降低损耗的同时也降低了实现成本。 
当然,如果LED上的输出电压太高,控制电路301需要有降压的稳压器；如果LED上的输出电压太低，输出电感L1上需要加以辅助绕组来产生控制电路301的偏置电源；或者使用电荷泵技术来产生更高的电压来作为控制电路301的偏置电源。 
以上采用降压型拓扑结构的如图3A和图4所示的依据本发明实施例的LED驱动电路，由于功率开关管Q1的最高耐压为输入峰值电压，并且功率开关管Q1的峰值电流数值与所述LED装置的驱动电流基本相同，所以采用降压 型驱动电路，降低了电路的损耗，提高了电路的调整效率，并且降低了实现成本。 
以下结合具体实施例详细说明依据本发明的LED驱动电路的控制电路的实现方式。 
参考图5A，所示为依据本发明一实施例的LED驱动电路的控制电路的原理框图；所述控制电路包括关断信号发生电路512，开通信号发生电路513和逻辑电路511。结合图5B所示的图5A所示的依据本发明实施例的LED驱动电路的控制电路的工作波形图来详细说明依据本发明实施例的控制电路的工作原理。 
开通信号发生电路513用以在漏源电压VDS到达谷底的时刻产生开通信号Son。在该实施例中，在图4所示的LED驱动电路的基础上，开通信号发生电路513通过检测B点（功率开关管Q1和检测电阻306的公共连接点）和C点（LED装置和电感L1的公共连接点）之间的电压来检测漏源电压的谷底时刻。在功率开关管的关断时间区间内，C点的电压VC与漏源电压的波形相同，因此，通过对电压VC的检测可以实现对谷底时刻的检测。电阻506和电阻507串联连接在B点和C点之间，公共连接点为D点，以对电压VC进行分压以在D点获得分压电压VD，然后通过连接在D点和地之间的电容508进行滤波后传递至比较器509的同相输入端，比较器509的反相输入端连接至地。当分压电压VD为零时，比较器509的输出端的输出信号翻转，触发与之连接的延时单脉冲发生电路510产生一单脉冲信号来作为开通信号Son，通过设置延时单脉冲发生电路510的延时时间可以检测到电压VC的谷底时刻，即功率开关管的漏源电压的谷底时刻，实现了对功率开关管的准谐振驱动，最大程度的减小了开关损耗。 
关断信号发生电路512用以根据反馈信号在功率开关管导通一固定时间区间后产生一关断信号Soff。在该实施例中，在功率开关管的导通时间区间内，通过一持续上升的斜坡信号与所述反馈信号进行比较来产生所述关断信号。具体实现方式为：在电压源VCC和地之间设置串联连接的电流源501和电容502，开关管503与电容502并联连接，其开关状态由控制信号Vctrl的非信号进行控制。在功率开关管的导通时间区间内，开关管503断开，电流源501持续对电容502进行充电，公共连接点E处的斜坡电压Vramp呈斜坡状持续上升，并传递 至比较器504的同相输入端，反相输入端接收反馈信号Verror。在经过一固定时间区间ton后，斜坡电压上升至反馈信号Verror时，比较器504的输出端的输出信号翻转，触发与之连接的单脉冲发生电路505，从而在此时以产生一单脉冲信号即关断信号Soff。由于反馈信号Verror基本保持不变，所述固定时间区间ton基本不变，在每一开关周期内，功率开关管的导通时间维持基本恒定。 
在该实施例中，逻辑电路为一RS触发器511，置位端与所述开通信号发生电路513连接，以接收开通信号Son；复位端与所述关断信号发生电路512连接，以接收关断信号Soff，输出端Q的输出信号作为控制信号Vctrl来控制功率开关管的开关动作。当所述开通信号Son有效时，控制信号Vctrl导通功率开关管，经过一固定时间区间后，所述关断信号Soff变为有效，控制信号Vctrl关断功率开关管，从而功率开关管周期性的导通和关断，以对LED驱动电路的驱动电流进行调节，使之与期望驱动电流保持一致；并且保证输入电流与正弦波输入电压同相。 
基于本发明的基本原理和公开的实施例的教导，本领域技术人员可以得知，开通信号发生电路和关断信号发生电路可以为其他任何合适形式的电路结构，例如开通信号发生电路的采样电压可以直接为功率开关管的漏源电压，也可以如图5A所示的实施例通过表征所述漏源电压的其他信号；谷底时刻检测方法可以为任何已知的或者改进的检测方法。 
对于输入电压较高的应用场合，采用单一的功率开关管可能不能满足高耐压的要求。因此，此时需要采用由两个串联连接的功率开关管组成复合功率开关管的实现方式。参考图6，所示为依据本发明另一实施例的具有复合功率开关管的降压型LED驱动电路的原理框图。 
以下以降压型LED驱动电路为例，详细说明采用图6所示的具有复合功率开关管的LED驱动电路的工作原理。 
在该实施例中，交流输入电源AC经过整流桥和滤波电容C2后，转换为一正弦半波输入电压Vin，其具有第一输入电平Vin +和第二输入电平Vin -。 
串联连接的上功率开关管602和下功率开关管603、输出二极管611、输出电容614、输出电感612一起组成一降压型拓扑结构。这里以功率开关管602和603为N型MOSFET为例。功率开关管602和603,以及启动电路601组 成一复合的高压功率开关管。上功率开关管602的源极连接下功率开关管603的漏极，上功率开关管602的漏极连接第一输入电平Vin +，下功率开关管603的源极连接至地。 
启动电路601包括稳压管604、电阻617和电容618。其中，电阻617的一端连接至第一输入电平Vin +，另一端连稳压管604的一端,稳压管604的另一端连接下功率开关管603的源极。公共连接点E处的电压相当于一基准电压Vref2，保护下功率开关管603不会承受很高的电压，上功率开关管602的最高耐压可降为输入电源VIN和基准电压Vref2之差。电容618和稳压管604并联，以降低基准电压Vref2的AC阻抗。通过这种连接方式，下功率开关管603上的耐压不超过基准电压Vref2,上功率开关管602上的耐压降为输入电压峰值VINPK和基准电压Vref2之差。 
输出二极管611连接在第二输入电平Vin -和下功率开关管603的源极之间；输出电感612和LED装置615串联连接在第二输入电平Vin -和下功率开关管603的源极之间，以减小LED装置615上的交流电流；输出电容614并联连接在所述LED装置615的两端，以进一步减小LED装置615上的交流电流。 
LED电流检测电路的检测电阻306串联在LED装置615和输出电感612组成的输出回路上以精确获取所述LED装置的电流信息Vsense，通过误差放大器307与基准电压源Vref进行误差运算，以获得反馈信号Verror，并且直接连接至控制电路301的反馈输入端。 
控制电路的实现原理与图3A和图4所示的实施例相同，在此不再赘述。 
优选的，可以在下功率开关管603的漏极和公共连接点E之间进一步连接一二极管621，吸收漏感尖峰并进行箝位。 
当系统上电时，正弦半波直流输入电压Vin通过电阻617和输出回路（输出电感612，检测电阻306和LED装置615)对电容618进行充电，公共连接点E处的电压逐渐上升至稳压管604的箝位电压Vref2，从而系统开始工作。并且将下功率开关管603的漏源极电压箝位至电压Vref2左右。控制电路301的启动电流由E端处的基准电压Vref2经过电阻622获得。当电容620上的电压达到最低启动电压后，控制电路301开始工作，产生驱动信号来驱动功率开关管603的导通和截止，从而产生足够大的输出电流来驱动LED装置615。 
二极管609、滤波电容610组成偏置电源提供电路。其中，二极管609的一端连接至所述LED装置615和输出电感612的公共连接点，另一端和滤波电容610的一端的公共连接点为F端，滤波电容610的另一端连接至地；二极管609和滤波电容610的公共连接点F端上的电压经过电阻619和电容620的再次滤波，而作为输入至控制电路301的偏置电源BIAS。 
当下功率开关管603导通时，上功率开关管602的源极连接至地，栅极接收基准电压Vref2，功率开关管602随之导通；当功率开关管603截止时，功率开关管603随之截止。从而，上功率开关管602和下功率开关管603根据所述控制电路301输出的控制信号进行相应的开关动作。 
采用图6所示的依据本发明的LED驱动电路，复合功率开关管增强了电路的耐压性能。上功率开关管和下功率开关管可以为不同类型的开关器件。偏置电源的提供方式并不限于图示公开的方法，基于本发明原理的偏置电源提供方法均适用于本发明的LED驱动电路。 
尽管以上详细介绍了依据本发明的不同实施例的降压型LED驱动电路，但是本领域技术人员可以轻易得知，依据本发明实施例的LED驱动电路中的控制电路通过设置不同的外围电路，如功率级电路以及电流检测电路，而配置为与应用场合匹配的降压型驱动电路和升压-降压型驱动电路。 
以下结合具体实施例详细说明采用本发明实施例的升压-降压型LED驱动电路。 
参考图7，所示为依据本发明的升压-降压型LED驱动电路的一实施例的原理框图。在该实施例中，交流输入电源AC经过整流桥和滤波电容C2后，转换为一直流电源Vin，其具有第一输入电平Vin +和第二输入电平Vin -。 
功率开关管Q1’、输出二极管D1’、输出电感L1’、输出电容C1’构成一升压-降压型拓扑结构的功率级电路。这里，以功率开关管Q1’为N型的功率MOSFET为例进行说明，功率开关管Q1’的漏极连接至所述第一输入电平，源极连接至控制电路401的地；输出电感L1’连接在所述第二输入电平和功率开关管Q1’的源极之间；输出二极管D1’连接在所述LED装置和所述第二输入电平之间；输出电容C1’并联连接在LED和检测电阻306组成的输出回路的两端。 
由于检测电阻306直接串联连接在所述LED装置和功率开关管Q1’的源极 之间，所以控制电路301可以精确地获取所述LED装置的电流信息。 
控制电路301和LED电流检测电路的工作原理同图3A和图4所示的实施例基本相同。根据本发明的教导，本领域技术人员可以轻易得知，功率开关管Q1’可以为不同类型的开关器件；输出电容C1’可以并联连接至所述输出回路等各种不同的连接方式。 
控制电路301的偏置电源BIAS可以由所述输出二极管D1’和所述LED装置的公共连接点上的电压直接提供。当然,如果LED上的输出电压太高,控制电路401需要有降压的稳压器；如果LED上的输出电压太低，输出电感L1’上需要加以辅助绕组来产生控制电路401的偏置电源。这些技术都属于本领域技术人员的常识，在此不再赘述。 
对升压-降压型LED驱动电路而言，由于输入平均电流Iin没有死角，升压-降压型LED驱动电路会取得更好的功率因数。同时，输出电压对功率因数的影响较小,升压-降压型LED驱动电路可以使用于任意的输出电压和输入电压组合。相比于降压型LED驱动电路，在同样的输入输出条件下，采用升压-降压型LED驱动的实现方式，其中功率开关管和输出二极管需承受输入峰值电压和输出电压的总和，因而功率开关管需要有更好的耐压性能。 
可见，采用图7所示的升压-降压型LED驱动电路，不仅实现了对LED电流的精确检测，提高了电路的转换精度以及简化了功率开关管的驱动，降低了成本以及驱动损耗；而且，可以直接将LED的输出电压转换为控制电路301的偏置电源。显然，这样的供电方式，降低损耗的同时也降低了实现成本。并且，升压-降压型LED驱动电路具有较高的功率因数。 
综上所述，依据本发明实施例的LED驱动电路，其对功率开关管采用直接驱动的方式，简化了功率开关管的驱动电路，减小了功率损耗；控制电路的电源可以由功率级电路直接提供，不再需要额外的附加的电路结构，节省了面积，成本，同时也减小了由附加的电路结构引起的功率损耗；同时，直接采样LED装置的驱动电流信息，提高了LED驱动电路输出的驱动电流的调节精度，并且，对驱动电流的控制方式保证了平均输入电流能够跟随正弦波交流输入电源，获得了较高的功率因数。 
依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节， 也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。例如本发明的实施例都使用N型功率MOSFET管，本发明的原理也可以应用于其他类型的功率器件，例如P型的功率MOSFET管或者功率NPN管或者功率PNP管，本说明书就不具体叙述所有的实施例。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。 

Claims (10)

1.一种高效率、高功率因数的LED驱动电路，用以驱动一LED装置，包括一整流桥，其接收一交流输入电压源以获得第一输入电平和第二输入电平，其特征在于，所述LED驱动电路进一步包括控制电路、LED电流检测电路和功率级电路；其中，
所述LED电流检测电路与所述LED装置连接，用以产生表征所述LED装置的驱动电流和期望驱动电流之间误差的反馈信号；
所述功率级电路包括一功率开关管，所述功率开关管的第一功率端连接至第一输入电平，第二功率端连接至地；
所述控制电路分别与所述LED电流检测电路和所述功率级电路连接，用以根据接收到的所述反馈信号以及所述功率开关管的漏源电压产生一控制信号；
在每一开关周期内，当所述漏源电压到达谷底时，所述控制信号控制所述功率开关管开通，在经过所述反馈信号表征的一固定时间区间后，关断所述功率开关管，以保证所述LED装置的驱动电流恒定，并且保证所述LED驱动电路的平均输入电流跟随所述交流输入电压源。
2.根据权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述控制电路包括关断信号发生电路，开通信号发生电路和逻辑电路；其中，
所述开通信号发生电路，用以检测所述漏源电压，当所述漏源电压到达谷底时，产生一开通信号；
所述关断信号发生电路，用以接收所述反馈信号，在经过所述反馈信号表征的一固定时间区间后，产生一关断信号；
所述逻辑电路，分别与所述开通信号发生电路和所述关断信号发生电路连接，以根据接收到的所述开通信号和所述关断信号产生所述控制信号。
3.根据权利要求2所述的LED驱动电路，其特征在于，所述关断信号发生电路在所述功率开关管导通时间区间内，将所述反馈信号与一斜坡信号进行比较，当所述斜坡信号到达所述反馈信号时，产生所述关断信号。
4.根据权利要求2所述的LED驱动电路，其特征在于，当检测到所述漏源电压过零后的一预设延时时间后，产生所述开通信号。
5.根据权利要求2所述的LED驱动电路，其特征在于，所述逻辑电路包括一RS触发器，其复位端接收所述关断信号，置位端接收所述开通信号，输出端的输出信号作为所述控制信号。
6.根据权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述功率级电路为降压型拓扑结构。
7.根据权利要求6所述的LED驱动电路，其特征在于，包括一由串联连接在所述功率级电路的电感和所述LED装置的公共连接点和地之间的二极管和电容组成的偏置电源发生电路，所述二极管和所述电容的公共连接点处的电压作为所述控制电路的偏置电源。
8.根据权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述功率级电路为升压-降压型拓扑结构。
9.根据权利要求8所述的LED驱动电路，其特征在于，所述功率级电路中的输出二极管和所述LED装置的公共连接点处的电压作为所述控制电路的偏置电源。
10.根据权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述功率开关管为一由串联连接的第一功率开关管和第二功率开关管组成的复合功率开关管；其中，所述第一功率开关管的第一功率端为所述复合功率开关管的第一功率端，所述第二功率开关管的第二功率端为所述复合功率开关管的第二功率端，所述第二功率开关管的控制端为所述复合功率开关管的控制端；并且，所述第一功率开关管的控制端和所述第二功率开关管的第二功率端之间连接一电压基准源。
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