CN103096589A

CN103096589A - 一种自带过压保护的ac led驱动电路及驱动方法

Info

Publication number: CN103096589A
Application number: CN2013100030430A
Authority: CN
Inventors: 关崇安
Original assignee: AD-TOYO LIGHTING (GUANGZHOU) Co Ltd
Current assignee: AD-TOYO LIGHTING (GUANGZHOU) Co Ltd
Priority date: 2013-01-04
Filing date: 2013-01-04
Publication date: 2013-05-08

Abstract

本发明涉及一种自带过压保护的AC LED驱动电路，包括一个整流桥，整流桥的两个输入端连接交流电压，还包括多个自控恒流电路和多个LED灯串，多个LED灯串依次串联；每个LED灯串的正极和整流桥的输出正端间连接有一个自控恒流电路，未与其它LED灯串的正极连接的LED灯串的负极连接到整流桥的输出负端。由于本发明不含有影响灯具寿命的电解电容，电路中的晶体管、MOS管和电阻等器件寿命达到甚至超过了LED的寿命，可确保灯具寿命达到5～7万小时，并且具有非常高的功率因数，有效减少了对电网的污染。当交流输入电压超过设定值后，恒流电路关断，降低流过LED的电流，确保LED和恒流电路不会过热损坏，进一步提高电路的可靠性。

Description

一种自带过压保护的AC LED驱动电路及驱动方法

技术领域

本发明涉及LED照明灯驱动电路设计领域，特别涉及一种自带过压保护的AC LED驱动电路及驱动方法。

背景技术

发光二极管(LED)固体光源具有发光效率高、环保、长寿命等优点，被誉为第五代照明光源。

由于LED具有只能正向导通的特点，因此现有的LED灯都需要由AC/DC电源变换器将交流电转换成直流电进行供电。随着LED灯具日益广泛的应用，使得谐波污染问题引起了人们越来越多的关注。

利用功率因数矫正技术可以使交流输入波形完全跟踪交流输入电压波形，使各次谐波满足规范要求。功率因数矫正电路分为有源和无源两类，无源功率因数矫正电路结构简单，但是体积较大、重量高，不适合在LED灯具中使用；而有源功率因数矫正电路属于高频开关变换，虽然体积小，但是电解电容的寿命限制了电路的寿命，无法和LED光源5万小时以上的寿命相匹配。

发明内容

本发明的目的在于对现有技术存在的问题加以解决，尤其是现有交流LED灯具功率因数低，无法大规模推广应用的现状。有必要提供一种长寿命、低成本、高可靠、节电效果好、自带过压保护的交流LED驱动电路及驱动方法。

为达到以上目的，本发明是采用如下技术方案予以实现的：

一种自带过压保护的AC LED驱动电路，包括一个整流桥，整流桥的两个输入端连接交流电压，还包括多个自控恒流电路和多个LED灯串，多个LED灯串依次串联；每个LED灯串的正极和整流桥的输出正端间连接有一个自控恒流电路，未与其它LED灯串的正极连接的LED灯串的负极连接到整流桥的输出负端。

所述自控恒流电路的个数与LED灯串的个数相等。

所述的每个LED灯串中的LED灯数目都相等。

所述自控恒流电路包括一个电压检测控制电路和一个恒流电路。

所述电压检测控制电路包括电压检测控制电路MOS管、第一分压电阻和第二分压电阻，两个分压电阻的一端同时连接电压检测控制电路MOS管的栅极，第一分压电阻的另一端连接整流桥的输出正端，第二分压电阻的另一端连接LED灯串的正端，电压检测控制电路MOS管的漏极连接恒流电路MOS管的栅极，电压检测控制电路MOS管的源极接LED灯串的正端。

所述恒流电路包括恒流电路MOS管、一个限流电阻、一个电流检测电阻和一个电压基准，恒流电路MOS管的漏极和限流电阻的一端连接整流桥的输出正端，恒流电路MOS管的源极和电流检测电阻的一端同时连接电压基准的参考端，电流检测电阻的另一端和电压基准的阳极连接到LED灯串的正端，恒流电路MOS管的栅极同时连接限流电阻的另一端、电压检测控制电路MOS管的漏极和电压基准的阳极。

一种自带过压保护的AC LED驱动电路的驱动方法，包括：

步骤1：将输入的正弦交流电整流为全波，获取全波峰值电压；

步骤2：将LED灯串组分成N个依次串联的LED灯串，计算每个LED灯串的阈值，从整流桥的输出负端开始，将串联的LED灯串依次定义为第n个LED灯串，n为1到N之间的一个自然数，将第n个LED灯串的正端与整流桥的输入正端之间的自控恒流电路定义为第n个自控恒流电路，所有的自控恒流电路的初始状态均为导通状态；

步骤3：设定第n个自控恒流电路的电压检测值；

步骤4：随着全波电压的升高，当第n个自控恒流电路检测恒流电路压降达到其电压检测值以上时，第n个自控恒流电路处于关断状态；

步骤5：随着全波电压的降低，当第n个自控恒流电路检测恒流电路压降达到其电压检测值以下时，第n个自控恒流电路处于导通状态；

步骤6：当电压达到谷底，又开始上升时，则返回步骤4。

所述步骤3中的自控恒流电路的电压检测值的大小等于第n个LED灯串的阈值。

一种自带过压保护的AC LED驱动电路的过压保护方法，设置自控恒流电路中的分压电阻的阻值来设定过压保护点，正常工作状态时，输入电压的峰值始终小于过压保护点，自控恒流电路处于导通状态，输入电压大于过压保护点时，自控恒流电路关断。

与现有技术相比，本发明通过n个自控恒流电路检测LED灯串两端的电压，确定工作模式。由于本发明不含有影响灯具寿命的电解电容，电路中的晶体管、MOS管和电阻等器件寿命达到甚至超过了LED的寿命，可确保灯具寿命达到5～7万小时，并且具有非常高的功率因数，有效减少了对电网的污染。当交流输入电压超过设定值后，恒流电路关断，降低流过LED的电流，确保LED和恒流电路不会过热损坏，提高了电路的可靠性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1的一个具体电路原理图。

图3为图1的另一个具体电路原理图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明的内容做进一步详细说明，但本发明的实际制作结构并不仅限于下述的实施例，本发明的具体结构如图1所示。

实施例1

如图2所示，设计电路由整流桥、自控恒流电路、多组串联的LED（图示为3组，每组20只）组成。

3组LED灯串全部串联使用，3个自控恒流电路分别接在灯串正端、1/3处和2/3处。BD1为整流桥，将220V/50Hz交流输入整流为100Hz全波。电阻R1、电阻R2、电阻R7、电阻R8和MOS管V1、MOS管V2以及电压基准U1构成自控恒流电路1，电阻R3、电阻R4、电阻R9、电阻R10和MOS管V3、MOS管V4以及电压基准U2构成自控恒流电路2，电阻R5、电阻R6、电阻R11、电阻R12和MOS管V5、MOS管V6以及电压基准U3构成自控恒流电路3。设单颗LED的阈值电压为2.5V，则20个LED的阈值为20×2.5=50V，该阈值为自控恒流电路的电压检测值，40个LED的阈值为40×2.5=100V，60个LED的阈值为60×2.5=150V；另，设过压保护点为330V。

当整流后的全波电压低于100V时，MOS管V1关断，MOS管V2导通，仅接入第1组LED灯串工作，工作电流由恒流电路1设定。

当全波电压高于100V、小于150V时，自控恒流电路1检测恒流电路1压降达到电压检测值50V时，自控恒流电路1中的MOS管V1立即导通，将MOS管V2关断，恒流电路1关断，同时MOS管V3保持关断，MOS管V4导通，仅接入第1组和第2组的LED灯串导通工作，工作电流由恒流电路2设定。

当全波电压大于150V小于过压值(330V)时，自控恒流电路2检测恒流电路2压降达到电压检测值50V时，自控恒流电路2中的MOS管V3立即导通，将MOS管V4关断，自控恒流电路2关断，同时自控恒流电路1保持关断状态，MOS管V5关断，MOS管V6导通，所有的LED灯串导通工作，工作电流由恒流电路3设定。

随着全波电压的降低，当全波电压小于150V、高于100V时，自控恒流电路2检测自身压降小于设定值50V，自控恒流电路2中的MOS管V3立即关断，将MOS管V4导通，自控恒流电路2导通工作，工作电流由恒流电路2设定；

当全波电压小于100V时，自控恒流电路1检测自身压降小于设定值50V，恒流电路1导通工作，工作电流由恒流电路1设定；

只有当全波电压高于设定的过压保护点（330V）时，自控恒流电路的3中的MOS管V5导通，将MOS管V6关断，恒流电路3关断，停止工作，降低流过LED灯串的电流，保护LED灯串和恒流电路不会过热损坏。

实施例2

如图3所示，另一种可提高的交流LED灯功率因数的驱动电路，与实施例1不同的地方是MOS管V1、MOS管V2、MOS管V3、MOS管V4、MOS管V5、MOS管V6和电压基准U1、电压基准U2、电压基准U3均可由三极管替代。本实施例的工作原理与实施例1相同，在此不再赘述。

本发明通过控制LED灯串的导通数量，并分段限制流过LED灯串的电流，可以矫正输入电流波形，达到功率因数矫正的目的。采用本发明的自带过压保护的交流LED驱动电路，功率因数大幅提高至0.97~0.99左右。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种自带过压保护的AC LED驱动电路，包括一个整流桥，整流桥的两个输入端连接交流电压，其特征在于，还包括多个自控恒流电路和多个LED灯串，多个LED灯串依次串联；每个LED灯串的正极和整流桥的输出正端间连接有一个自控恒流电路，未与其它LED灯串的正极连接的LED灯串的负极连接到整流桥的输出负端。

2.根据权利要求1所述的自带过压保护的AC LED驱动电路，其特征在于：所述自控恒流电路的个数与LED灯串的个数相等。

3.根据权利要求1所述的自带过压保护的AC LED驱动电路，其特征在于：所述的每个LED灯串中的LED灯数目都相等。

4.根据权利要求1所述的自带过压保护的AC LED驱动电路，其特征在于：所述自控恒流电路包括一个电压检测控制电路和一个恒流电路。

5.根据权利要求4所述的自带过压保护的AC LED驱动电路，其特征在于：所述电压检测控制电路包括电压检测控制电路MOS管、第一分压电阻和第二分压电阻，两个分压电阻的一端同时连接电压检测控制电路MOS管的栅极，第一分压电阻的另一端连接整流桥的输出正端，第二分压电阻的另一端连接LED灯串的正端，电压检测控制电路MOS管的漏极连接恒流电路MOS管的栅极，电压检测控制电路MOS管的源极连接LED灯串的正端。

6.根据权利要求4所述的自带过压保护的AC LED驱动电路，其特征在于：所述恒流电路包括恒流电路MOS管、一个限流电阻、一个电流检测电阻和一个电压基准，恒流电路MOS管的漏极和限流电阻的一端连接整流桥的输出正端，恒流电路MOS管的源极和电流检测电阻的一端同时连接电压基准的参考端，电流检测电阻的另一端和电压基准的阳极连接到LED灯串的正端，恒流电路MOS管的栅极同时连接限流电阻的另一端、电压检测控制电路MOS管的漏极和电压基准的阳极。

7.一种根据权利要求1所述的自带过压保护的AC LED驱动电路的驱动方法，其特征在于，包括：

步骤3：设定第n个自控恒流电路的电压检测值；

步骤4：随着全波电压的升高，当第n个自控恒流电路检测到恒流电路压降大于等于其电压检测值时，第n个自控恒流电路处于关断状态；

步骤5：随着全波电压的降低，当第n个自控恒流电路检测到恒流电路压降小于等于其电压检测值时，第n个自控恒流电路处于导通状态；

步骤6：当电压达到谷底，又开始上升时，则返回步骤4。

8.根据权利要求7所述自带过压保护的AC LED驱动电路的驱动方法，其特征在于：所述步骤3中的自控恒流电路的电压检测值的大小等于第n个LED灯串的阈值。

9.一种根据权利要求1所述的自带过压保护的AC LED驱动电路的过压保护方法，其特征在于：设置自控恒流电路中的分压电阻的阻值来设定过压保护点，正常工作状态时，输入电压的峰值始终小于过压保护点，自控恒流电路处于导通状态，输入电压大于过压保护点时，自控恒流电路关断。