CN103391666A - 高功率因数led驱动电路及led照明系统 - Google Patents

高功率因数led驱动电路及led照明系统 Download PDF

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孙海
顾奇龙
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无锡辐导微电子有限公司
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Abstract

本发明公开了一种LED驱动电路,其包括电压采样电路、输出电路、第一运算放大器和逻辑驱动电路。所述电压采样电路对输入电压进行采样得到反映输入电压的采样电压。所述输出电路包括有功率开关,该输出电路可以用于驱动若干个串联的LED,并提供反映流过所述LED的输出电流的反馈电压。第一运算放大器具有两个输入端和一个输出端,其中一个输入端接所述采样电压,另一个输入端接所述反馈电压。所述逻辑驱动电路根据所述第一运算放大器的输出端的输出来驱动所述功率开关的导通和截止。这样,可以迫使输出电流追踪输入电压的波形瞬时变化轨迹,并使输出电流和输入电压保持同相位,提高了功率因数。

Description

高功率因数LED驱动电路及LED照明系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电路设计领域,尤其涉及高功率因数的LED(light emitting diode,简称LED)驱动电路LED照明系统。
【背景技术】
[0002] 功率因数(Power Factor,简称PF),其是有功功率与视在功率的比值,其是电力系统的一个重要的技术数据,也是衡量电气设备效率高低的一个系数。功率因数低,说明电路用于交变磁场转换的无功功率大,从而降低了设备的利用率,增加了线路供电损失。因此,一般对电器设备的功率因数都有一定的标准要求。
[0003] 对于各种LED驱动电路来说,如果功率因数高,不但可以提高效率,同时可以降低电流的畸变,防止电磁干扰等,反之如果功率因数低,不但效率低,同时还可能导致较大的电流畸变,电磁干扰也较为严重。
[0004]目前现有LED驱动电路的功率因数一般都可以满足要求,但是功率因数还是较低。因此,有必要提出一种改进的高功率因数的LED驱动电路及LED照明系统。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题之一在于提供一种LED驱动电路,其具有较高的功率因数,从而可以提高效率。
[0006] 本发明要解决的技术问题之一在于提供一种LED照明系统,其具有较高的功率因数,从而可以提高效率。
[0007] 为了解决上述问题 ,根据本发明的一个方面,本发明提供了一种LED驱动电路,其包括:电压采样电路,用于对输入电压进行采样得到反映输入电压的采样电压;包括功率开关的输出电路,用于驱动若干个串联的LED,并提供反映流过所述LED的输出电流的反馈电压;第一运算放大器,其具有两个输入端和一个输出端,其中一个输入端接所述米样电压,另一个输入端接所述反馈电压;逻辑驱动电路,其根据所述第一运算放大器的输出端的输出来驱动所述功率开关的导通和截止。
[0008] 进一步的,所述电压采样电路包括串联在输入电压和地之间的第一电阻和第二电阻,两个电阻的中间节点提供的电压为所述采样电压。
[0009] 进一步的,所述输出电路还包括二级管、电感、电容和第三电阻,所述二极管的阴极接所述输入电压,电容的一端也接所述输入电压,电感的一端接所述电容的另一端,电感的另一端接所述二极管的阳极,所述功率开关的一个连接端接所述二极管的阳极,另一个连接端通过第三电阻接地,其中所述LED与所述电容并联,第三电阻上的压降就是所述反映流过所述LED的输出电流的反馈电压。
[0010] 进一步的,所述逻辑驱动电路的输出端连接所述功率开关的控制端。
[0011] 进一步的,所述LED驱动电路还包括有第二运算放大器,该第二运算放大器包括两个输入端和一个输出端,第二运算放大器的一个输入端接所述反馈电压,另一个输入端接参考电压,在所述采样电压小于所述参考电压时,所述逻辑驱动电路根据第一运算放大器的输出来驱动所述功率开关的导通和截止。
[0012] 更进一步的,在所述采样电压大于所述参考电压时,所述逻辑驱动电路根据第二运算放大器的输出来驱动所述功率开关的导通和截止。
[0013] 根据本发明的另一个方面,本发明提供了一种LED照明系统,其包括:若干个LED以及驱动所述LED的LED驱动电路。所述LED驱动电路包括:电压采样电路,用于对输入电压进行采样得到反映输入电压的采样电压;包括功率开关的输出电路,用于驱动若干个串联的LED,并提供反映流过所述LED的输出电流的反馈电压;第一运算放大器,其具有两个输入端和一个输出端,其中一个输入端接所述采样电压,另一个输入端接所述反馈电压;逻辑驱动电路,其根据所述第一运算放大器的输出端的输出来驱动所述功率开关的导通和截止。
[0014] 与现有技术相比,在本发明中通过将反映输入电压的采样电压和反映输出电流的反馈电压输入运算放大器的两个输入端,并基于所述运算放大器的输出来调控所述输出电流,从而迫使输出电流追踪输入电压的波形瞬时变化轨迹,并使输出电流和输入电压保持同相位,从而提高了功率因数。
[0015] 关于本发明的其他目的,特征以及优点,下面将结合附图在具体实施方式中详细描述。
【附图说明】
[0016] 结合参考附图及接下来的详细描述,本发明将更容易理解,其中同样的附图标记对应同样的结构部件,其中:
[0017] 图1为本发明中的LED驱动电路在一个实施例中的电路示意图;
[0018] 图2为本发明中的LED驱动电路在另一个实施例中的电路示意图。
【具体实施方式】
[0019] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,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。
[0020] 此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指与实施例相关的特定特征、结构或特性至少可包含于本发明至少一个实现方式中。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非必须都指同一个实施例,也不必须是与其他实施例互相排斥的单独或选择实施例。在本发明中的“连接”、“接”、“相接”等表示电性连接的词均表示直接或间接的电性连接。[0021 ] 图1为本发明中的LED驱动电路在一个实施例中的电路示意图。所述LED驱动电路包括电压采样电路110、控制驱动电路120和输出电路130。
[0022] 所述电压采样电路110用于对输入电压Vin进行采样得到反映输入电压Vin的采样电压VD,并将其提供给所述控制驱动电路120。在一个实施例中,所述电压采样电路110包括串联在输入电压Vin和地之间的电阻Rl和电阻R2,两个电阻的中间节点提供的电压为米样电压Vd。
[0023] 所述输出电路130包括二级管Dl、电感L1、电容Cl、功率开关丽I和电阻R3。所述二极管Dl的阴极接所述输入电压Vin,电容Cl的一端也接所述输入电压Vin,电感LI的一端接所述电容Cl的另一端,电感LI的另一端接所述二极管Dl的阳极,所述功率开关MNl的一个连接端接所述二极管Dl的阳极,另一个连接端通过所述电阻R3接地。
[0024] 若干个串联的发光二极管LEDl至LEDn与所述电容Cl并联,所述输出电路130为串联的发光二极管LEDl至LEDn提供驱动电流,n为大于等于I的自然数。在所述功率开关丽I导通时,电流回路接通,从各个发光二极管LEDl至LEDn上流过的电流(输出电流lout)通过所述功率开关丽I流至地,在所述功率开关丽I截止时,电流回路截止,各个发光二极管LEDl至LEDn上不会有电流流过,这样通过控制所述功率开关MNl的导通和截止可以控制流过所述发光二极管LEDl至LEDn的电流,进而控制发光二极管的亮度。
[0025] 所述电阻R3上的电压可以反映流过所述LEDl至LEDn的输出电流,因此可以将其电压作为反馈电压Vfb提供给控制驱动电路120。
[0026] 所述控制驱动电路120包括运算放大器121和逻辑驱动电路122。所述运算放大器121的一个输入端接所述采样电压VD,另一个输入端接所述反馈电压VFB。所述逻辑驱动电路122的输入端接所述运算放大器121的输出端,其输出端接所述功率开关MNl的控制端,其可以根据所述运算放大器121的输出来驱动所述功率开关MNl的导通和截止。所述运算放大器121可以使得其一个输入端的反馈电压Vfb收敛于其另一个输入端的采样电压VD。这样,所述逻辑驱动电路120通过控制所述功率开关MNl的导通和截止可以使得反馈电压Vfb追踪输入电压Vin的波形瞬时变化轨迹,并使得两者的相位保持一致,进而使得输出电流1ut追踪与输入电压Vin的波形瞬时变化轨迹,并使输出电流1ut和输入电压Vin保持同相位,这样可以使LED驱动电路整体呈纯电阻性。
[0027] 在一个实施例中,所述功率开关MNl为高压NMOS (N-channel Metal OxideSemiconductor)晶体管。
[0028] 本发明中的LED驱动电路的功率因数可以高达95 %或以上,可以极大的提高效率,同时可以降低电流的畸变,防止电磁干扰等。
[0029] 所述LED驱动电路与其驱动的发光二极管LEDl至LEDn —起形成本发明中的LED照明系统。
[0030] 图2为本发明中的LED驱动电路在另一个实施例中的电路示意图。图2中的LED驱动电路与图1中的LED驱动电路的不同之处在于:图2中的LED驱动电路中的控制驱动电路120包括有两个运算放大器121和123。其中运算放大器121与图1中的连接方式相同,其一个输入端接米样电压Vd,另一个输入端接反馈电压Vfb,运算放大器123的一个输入端接反馈电压VFB,另一个输入端接参考电压VKEF。
[0031] 在所述采样电压Vd小于所述参考电压Vkef时,所述逻辑驱动电路122根据所述运算放大器121的输出来驱动所述功率开关MNl的导通和截止。在所述采样电压Vd大于所述参考电压Vkef时,所述逻辑驱动电路122根据所述运算放大器123的输出来驱动所述功率开关MNl的导通和截止,此时所述反馈电压Vkef将不再跟踪运算放大器121的正输入端的输入电压的波形瞬时变化。在一个实施例中,所述采样电压Vd的峰值通常小于等于所述参考电压,比如所述参考电压等于250mv。
[0032] 上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是,熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地,本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。

Claims (7)

1.一种LED驱动电路,其特征在于,其包括: 电压采样电路,用于对输入电压进行采样得到反映输入电压的采样电压; 包括功率开关的输出电路,用于驱动若干个串联的LED,并提供反映流过所述LED的输出电流的反馈电压; 第一运算放大器,其具有两个输入端和一个输出端,其中一个输入端接所述米样电压,另一个输入端接所述反馈电压; 逻辑驱动电路,其根据所述第一运算放大器的输出端的输出来驱动所述功率开关的导通和截止。
2.根据权利要求1所述的LED驱动电路,其特征在于,所述电压采样电路包括串联在输入电压和地之间的第一电阻和第二电阻,两个电阻的中间节点提供的电压为所述采样电压。
3.根据权利要求1所述的LED驱动电路,其特征在于,所述输出电路还包括二级管、电感、电容和第三电阻,所述二极管的阴极接所述输入电压,电容的一端也接所述输入电压,电感的一端接所述电容的另一端,电感的另一端接所述二极管的阳极,所述功率开关的一个连接端接所述二极管的阳极,另一个连接端通过第三电阻接地,其中所述LED与所述电容并联,第三电阻上的压降就是所述反映流过所述LED的输出电流的反馈电压。
4.根据权利要求1所述的LED驱动电路,其特征在于,所述逻辑驱动电路的输出端连接所述功率开关的控制端。
5.根据权利要求1-4任一所述的LED驱动电路,其特征在于,其还包括有第二运算放大器,该第二运算放大器包括两个输入端和一个输出端, 第二运算放大器的一个输入端接所述反馈电压,另一个输入端接参考电压,在所述采样电压小于所述参考电压时,所述逻辑驱动电路根据第一运算放大器的输出来驱动所述功率开关的导通和截止。
6.根据权利要求5所述的LED驱动电路,其特征在于,在所述采样电压大于所述参考电压时,所述逻辑驱动电路根据第二运算放大器的输出来驱动所述功率开关的导通和截止。
7.—种LED照明系统,其包括有若干个LED,其特征在于,其还包括有如权利要求1_6任一所述的LED驱动电路。
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