CN102858067A - 一种串联开关控制的可变负载led驱动电路 - Google Patents

一种串联开关控制的可变负载led驱动电路 Download PDF

Info

Publication number
CN102858067A
CN102858067A CN2012103510011A CN201210351001A CN102858067A CN 102858067 A CN102858067 A CN 102858067A CN 2012103510011 A CN2012103510011 A CN 2012103510011A CN 201210351001 A CN201210351001 A CN 201210351001A CN 102858067 A CN102858067 A CN 102858067A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ledn
led
switch devices
rectifier bridge
negative pole
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2012103510011A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102858067B (zh
Inventor
吴永辉
吴洪江
高学邦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SHIJIAZHUANG DEVELOPMENT ZONE NORTH-CHIAN INTEGRATED CIRCUIT DESIGN Co Ltd
Original Assignee
SHIJIAZHUANG DEVELOPMENT ZONE NORTH-CHIAN INTEGRATED CIRCUIT DESIGN Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SHIJIAZHUANG DEVELOPMENT ZONE NORTH-CHIAN INTEGRATED CIRCUIT DESIGN Co Ltd filed Critical SHIJIAZHUANG DEVELOPMENT ZONE NORTH-CHIAN INTEGRATED CIRCUIT DESIGN Co Ltd
Priority to CN201210351001.1A priority Critical patent/CN102858067B/zh
Publication of CN102858067A publication Critical patent/CN102858067A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102858067B publication Critical patent/CN102858067B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Abstract

本发明公开了一种串联开关控制的可变负载LED驱动电路，涉及电子电路技术领域，LED1-LEDn依次串联连接，LED1的正极接整流桥IC1输出端的正极，LEDn负极的第一路接反馈模块FB的输入端，LEDn负极的第二路接整流桥IC1输出端的负极，串联开关控制模块C中的高压开关器件S1-Sn-1依次串联连接，高压开关器件Sn-1与LEDn-1并联，反馈模块FB的输出端与高压开关器件S1-Sn-1的控制端连接。所述LED驱动电路仅使用整流桥等少量外围电路，体积极小，成本低，可直接集成于载有LED串的灯板之上，无需电解电容，电路简单，使用寿命长。

Description

一种串联开关控制的可变负载LED驱动电路
技术领域
本发明涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种串联开关控制的可变负载LED驱动电路。
背景技术
发光二极管（LED），因其具有发光效率高、寿命长、亮度高、节能、环保和耐用等特点被广泛应用在照明系统中。为了充分发挥其优势，并且与前代照明产品如白炽灯、节能灯管等充分兼容，需要配备体积小，寿命长，成本低，并直接以交流市电为电源的LED驱动电路，以最大限度发挥LED自身优势。目前，以交流市电为电源的LED驱动电路种类繁多，主要可以分为两大类。
第一类参考图2，是以成本低为主要优势的驱动电路，此类电路中不含有集成电路芯片。市电经过整流桥进行全波整流后，再通过一个很大的高压滤波电容C稳压，形成一个较稳定的电压，再通过限流电阻R直接驱动LED串结构。设交流市电有效值为Vr，则经过整流滤波后的较稳定电压V1可以表示为：
Figure 2012103510011100002DEST_PATH_IMAGE002
LED串负载一般由n个LED串并联而成，每串LED由m个LED串联组成。如果设LED总电流为I1，则LED两端压降V2可以表示为：
Figure 2012103510011100002DEST_PATH_IMAGE004
其中VT是热电压，室温下为26mV；IS是二极管的饱和电流；电阻R的计算方法即为：
Figure 2012103510011100002DEST_PATH_IMAGE006
其中V1为整流滤波后电压，V2为LED两端电压；这种驱动电路结构简单，不含集成电路芯片，所以成本较低，但是由于滤波电容C需要耐高压并且容值需求较高，所以选型必须为电解电容，寿命较短；而且由于滤波电容C的存在，使得整个电路的功率因数极低，一般不超过0.6，对电网有较大污染；在驱动电压较低时，限流电阻R上的功耗也很大，发热的同时也耗费能源。
第二类是带有控制芯片的各类AC-DC开关电源电路，具有代表性的是反激式AC-DC开关电源LED驱动电路，参考图3。控制IC兼顾开关器件和反馈调节功能，利用脉冲宽度调制、频率调制或者调周期等调制方式对输出电压进行反馈调节，稳定输出电流。变压器为隔离器件，为高压初次侧和低压二次侧提供隔离。此种电路优势在于效率高，由于隔离器件的存在其安全标准也较高，对输出电流的控制比较精确；但是因为外围器件较多，并且含有控制IC，电路成本很高，体积较大，功率因数也由于大的输入电容而不理想；要实现直流驱动也必须含有较大的电解电容，对使用寿命产生影响。综上所述，目前传统的LED驱动电路无法兼顾成本低，效率高，功率因数高，体积小等综合优势，有很大的改进空间。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种串联开关控制的可变负载LED驱动电路，具有功率因数高、成本低、体积小的特点。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种串联开关控制的可变负载LED驱动电路，其特征在于LED1-LEDn依次串联连接，LED1的正极接整流桥IC1输出端的正极，LEDn负极的第一路接反馈模块FB的输入端，LEDn负极的第二路接整流桥IC1输出端的负极，串联开关控制模块C中的高压开关器件S1-Sn-1依次串联连接，高压开关器件Sn-1与LEDn-1并联，反馈模块FB的输出端与高压开关器件S1-Sn-1的控制端连接，n为大于1的自然数。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：所述LED驱动电路仅使用整流桥等少量外围电路，体积极小，成本低，可直接集成于载有LED串的灯板之上，无需电解电容，电路简单，使用寿命长；使用可变负载方法提高功率因数，使功率因数达到90%以上；此外，所述电路无明显功率消耗器件，效率较高。 
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明的电路原理框图；
图2是第一类现有技术的电路原理框图；
图3是第二类现有技术的电路原理框图；
图4是ILED1的波形示意图；
图5是ILEDn-1的波形示意图；
图6是ILEDn的波形示意图；
图7是I1的波形示意图；
图8是Vin的波形示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种串联开关控制的可变负载LED驱动电路，发光二极管LED1-LEDn依次串联连接，LED1的正极接整流桥IC1输出端的正极，LEDn负极的第一路接反馈模块FB的输入端，LEDn负极的第二路接整流桥IC1输出端的负极，串联开关控制模块C中的高压开关器件S1-Sn-1依次串联连接，高压开关器件Sn-1与LEDn-1并联，反馈模块FB的输出端与高压开关器件S1-Sn-1的控制端连接，反馈模块FB能够控制高压开关器件S1-Sn-1的打开和关闭，n为大于1的自然数。反馈模块FB由一定大小的串联电阻构成，其工作原理是探测通过LED的电流，并将电流大小转换成电压信号，以控制高压开关器件。
图4-8为相关电流和电压的波形示意图，交流市电经过整流桥整流后，得到全波整流的电压包络Vin；设市电频率为f，则整流后包络频率为2f，下面取市电整流后电压Vin的一个周期进行分析：
初始时刻Vin接近于零并上升，此时反馈模块FB检测到LED负载电流I1很小，即闭合所有高压开关器件S1，S2……Sn-1，将LED串中的LED2，LED3……LEDn完全短路，电路中只有LED1接入，此时负载最小，使得负载电流I1随整流后电压Vin的升高快速上升；当反馈模块FB检测到I1到达门限值Ith1时，即打开高压开关器件S1，使LED2接入负载，此时共有LED1和LED2接入负载，使负载变大，I1上升趋势受到抑制。随着Vin继续上升，I1继续升高，当反馈模块FB检测到I1到达门限值Ith2时，即打开高压开关器件S2，使LED3接入负载，此时有LED1、LED2和LED3接入负载，I1的上升再次受到抑制；以此类推，随着Vin从最小值上升到最大值，反馈模块FB检测I1依次从小到大超过门限Ith1，Ith2，Ith3……Ithn-1，并依次打开高压开关器件S1，S2……Sn-1，当Vin到达最高点附近时所有的高压开关均打开，使所有LED全部接入负载，使I1保持基本恒定。
当Vin从最高点开始下降时，LED电流I1也随之下降；当反馈模块FB检测到I1向下穿越门限值Ithn-1时，即闭合高压开关Sn-1，使LEDn被短路从负载中去除，从而减轻负载，稳定I1；I1随着Vin下降会依次穿越门限Ithn-2……Ith1，而反馈模块FB也相应控制高压开关器件Sn-2……S1闭合，以减小负载，当Vin下降至零附近时，所有高压开关S1，S2……Sn-1全部闭合，使只剩下LED1接入负载，保持I1基本恒定。
随着高压开关器件S1-Sn-1依次闭合与打开，负载电流I1也会随着输入电压Vin呈现出包络状，一般，我们设定Vth1<Vth2<……<Vthn-1，以保证负载电流I1随Vin包络变化，从而达到极高功率因数值；LED1由于始终接入负载端，其电流ILED1=I1，LED2的电流则相比LED1少了一定占空比，而LEDn由于接入负载的时间最短，其电流占空比也最小；各个LED电流的占空比均有不同，导致亮度不一，可以通过调整不同LED在灯板上的位置进行修正和圆润，使灯板在点亮时没有可见闪烁，其中Ithn-1和Vthn-1为一个设定值。
所述LED驱动电路仅使用整流桥等少量外围电路，体积极小，成本低，可直接集成于载有LED串的灯板之上，无需电解电容，电路简单，使用寿命长；使用可变负载方法提高功率因数，使功率因数达到90%以上；此外，所述电路无明显功率消耗器件，效率较高。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及其实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用来帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。 

Claims (1)

1.一种串联开关控制的可变负载LED驱动电路，其特征在于LED1-LEDn依次串联连接，LED1的正极接整流桥IC1输出端的正极，LEDn负极的第一路接反馈模块FB的输入端，LEDn负极的第二路接整流桥IC1输出端的负极，串联开关控制模块C中的高压开关器件S1-Sn-1依次串联连接，高压开关器件Sn-1与LEDn-1并联，反馈模块FB的输出端与高压开关器件S1-Sn-1的控制端连接，n为大于1的自然数。
CN201210351001.1A 2012-09-20 2012-09-20 一种串联开关控制的可变负载led驱动电路 Active CN102858067B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210351001.1A CN102858067B (zh) 2012-09-20 2012-09-20 一种串联开关控制的可变负载led驱动电路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210351001.1A CN102858067B (zh) 2012-09-20 2012-09-20 一种串联开关控制的可变负载led驱动电路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102858067A true CN102858067A (zh) 2013-01-02
CN102858067B CN102858067B (zh) 2016-05-04

Family

ID=47404158

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210351001.1A Active CN102858067B (zh) 2012-09-20 2012-09-20 一种串联开关控制的可变负载led驱动电路

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102858067B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103037579A (zh) * 2012-12-14 2013-04-10 西安吉成光电有限公司 基于串联开关控制的led驱动电路
CN103561526A (zh) * 2013-11-15 2014-02-05 易美芯光（北京）科技有限公司 一种开关管分离式led驱动电路结构

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1632112A2 (en) * 2003-06-30 2006-03-08 Mattel, Inc. INCREMENTAL COLOR BLENDING ILLUMINATION SYSTEM USING LEDs
CN201663727U (zh) * 2009-12-18 2010-12-01 国琏电子（上海）有限公司 旁路保护电路及使用其的发光二极管驱动装置
CN102209415A (zh) * 2011-05-30 2011-10-05 桂林源通网络软件有限公司朝阳路分公司 Led交流直接供电电路
CN202424102U (zh) * 2011-11-25 2012-09-05 中国科学院广州电子技术研究所 短路保护电路
CN102665353A (zh) * 2012-05-17 2012-09-12 张从峰 多开关恒流驱动器

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1632112A2 (en) * 2003-06-30 2006-03-08 Mattel, Inc. INCREMENTAL COLOR BLENDING ILLUMINATION SYSTEM USING LEDs
CN201663727U (zh) * 2009-12-18 2010-12-01 国琏电子（上海）有限公司 旁路保护电路及使用其的发光二极管驱动装置
CN102209415A (zh) * 2011-05-30 2011-10-05 桂林源通网络软件有限公司朝阳路分公司 Led交流直接供电电路
CN202424102U (zh) * 2011-11-25 2012-09-05 中国科学院广州电子技术研究所 短路保护电路
CN102665353A (zh) * 2012-05-17 2012-09-12 张从峰 多开关恒流驱动器

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103037579A (zh) * 2012-12-14 2013-04-10 西安吉成光电有限公司 基于串联开关控制的led驱动电路
CN103561526A (zh) * 2013-11-15 2014-02-05 易美芯光（北京）科技有限公司 一种开关管分离式led驱动电路结构
CN103561526B (zh) * 2013-11-15 2016-05-04 易美芯光（北京）科技有限公司 一种开关管分离式led驱动电路结构

Also Published As

Publication number Publication date
CN102858067B (zh) 2016-05-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104427688B (zh) Led交流驱动电路
CN102695330B (zh) 发光元件电源供应电路、发光元件驱动电路及其控制方法
CN107155238B (zh) 一种多路输出led恒流驱动电路及驱动方法
CN103025018B (zh) 利用并联高压mos管控制的led驱动电路
CN101527983B (zh) 基于电流型电荷泵的白光led照明驱动电路
CN201657400U (zh) 一种led调光控制器
CN102045928A (zh) 一种led灯可调光电源
CN103442504A (zh) 基于pwm调光模式的led恒流驱动电路
CN102858068B (zh) 一种并联开关控制的可变负载led驱动电路
CN101841951B (zh) Led驱动电路
CN202918541U (zh) 一种兼容日光灯镇流器的led驱动电路
CN202385328U (zh) 交流led照明灯电容变压短路保护电路
CN102469668B (zh) 匹配电子变压器的led电源电路
CN103596327B (zh) 非隔离型led驱动电路
CN102858067B (zh) 一种串联开关控制的可变负载led驱动电路
CN202425146U (zh) 一种led照明装置驱动电路
CN103025017B (zh) 基于并联开关控制的led驱动电路
CN201937905U (zh) 一种led灯可调光电源
CN102791063A (zh) 一种自调压led智能模块
CN202841636U (zh) 等占空比led脉动驱动电源电路
CN103298188A (zh) 无电容无电感的led驱动方法
CN210351737U (zh) 一种led路灯驱动电路
CN202310223U (zh) 一种取样电压稳定的led恒流驱动电源
CN202135359U (zh) 具有过压保护功能的led节能灯控制电路
CN201398253Y (zh) 基于电流型电荷泵的白光led照明驱动电路

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C53 Correction of patent of invention or patent application
CB02 Change of applicant information

Address after: 050200 No. 21 Changsheng street, Luquan Economic Development Zone, Shijiazhuang, Hebei, Luquan

Applicant after: HEBEI XINHUA INTEGRATED CIRCUIT CO., LTD.

Address before: 050051 Shijiazhuang cooperation Road, Hebei, No. 113

Applicant before: Shijiazhuang Development Zone North-Chian Integrated Circuit Design Co., Ltd.

COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: APPLICANT; FROM: SHIJIAZHUANG DEVELOPMENT ZONE NORTH-CHIAN INTEGRATED CIRCUIT DESIGN CO., LTD. TO: HEBEI XINHUABEI INTEGRATED CIRCUIT CO., LTD.

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant