CN103533721B - 脉冲式电流led驱动电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种脉冲式电流LED驱动电路,所述脉冲式电流LED驱动电路包括交流电源、整流电路、采样电路、比较电路、信号处理电路、反馈补偿电路、开关管和负载。本发明提供的脉冲式电流LED驱动电路在现有LED驱动电路的信号处理电路中增加了滤波电路,电路设计简单,占用体积小,制造成本低,在不增加电路复杂性、体积及成本的基础上通过其信号处理电路解决了其EMC较差的问题。

Description

脉冲式电流LED驱动电路
技术领域
[0001] 本发明涉及电路设计领域,尤其涉及一种脉冲式电流LED驱动电路。
背景技术
[0002] 在开关电源中,例如现有的脉冲式电流LED (发光二极管,简称LED)驱动电路,当功率开关管开通或关断时,功率开关管两端的电压变化速率以及流过功率开关管的电流变化速率很快,这会导致开关电源的电磁兼容性(ELECTRO MAGNETIC COMPATIBILITY,简称EMC)较差。改善EMC的传统方法是在电路中增加EMC滤波器,但这样的设计会导致电路复杂、体积大以及成本高等问题的产生。
[0003] 图1给出了一种LED驱动电路,其包括交流电源、整流电路、第一电阻、第二电阻、比较电路、反馈补偿电路、驱动电路、开关管和负载(即发光二极管组合和与之并联的稳压电容),所述交流电源用于产生交流输入电压Vin’给所述整流电路的输入端,所述整流电路的输入端接入所述交流输入电压Vin’,并通过其输出端输出经过整流后得到的直流输入电压vg’,所述第一电阻与第二电阻对所述直流输入电压进行采样,并输出经过采样后得到的直流采样电压vgl’,所述比较电路的输入端接入所述直流采样电压vgl’,并产生一比较信号给所述驱动电路,所述反馈补偿电路用于采样流过所述开关管的电流,并通过补偿运算产生一补偿信号给所述驱动电路,所述驱动电路接收所述比较信号和补偿信号并对其进行处理以产生一驱动信号ves’给所述开关管,所述开关管的栅极接收所述驱动信号ves’,其漏极接入所述直流输入电压Vg’,其源极在与一采样电阻串联连接后接入所述负载的一端,所述负载的另一端接地,当所述驱动信号Ves’为有效时,所述开关管开通,产生漏源电流iDS ’驱动所述负载。
[0004] 该LED驱动电路的工作波形如图2所示,分别是整流后的直流输入电压N:的波形,开关管的驱动信号ves’的波形,开关管的漏源电流iDS’的波形,流过发光二极管组的脉冲电流的波形。由于开关管的驱动信号Ves’的波形的变化速率较快,使得该驱动电路中流过发光二极管组的脉冲电流瞬时脉冲较大,存在EMC较差的问题。
发明内容
[0005] 本发明提供一种脉冲式电流LED驱动电路,以在不增加电路复杂性、体积及成本的基础上解决其EMC较差的问题。
[0006] 为解决上述技术问题,本发明提供一种脉冲式电流LED驱动电路,其包括交流电源、整流电路、采样电路、比较电路、信号处理电路、反馈补偿电路、开关管和负载,
[0007] 交流电源,其用于产生交流输入电压给所述整流电路的输入端;
[0008] 整流电路,其输入端接入所述交流输入电压,并通过其输出端输出经过整流后得到的直流输入电压;
[0009] 采样电路,其输入端接入所述直流输入电压,并通过其输出端输出经过采样后得到的直流采样电压;
[0010] 比较电路,其输入端接入所述直流采样电压,并产生第一比较信号给所述信号处理电路;
[0011] 反馈补偿电路,其用于采样流过所述开关管的电流,并通过补偿运算产生一补偿信号给所述信号处理电路;
[0012] 信号处理电路,其接收所述第一比较信号及补偿信号,并产生一开通信号给所述开关管,所述信号处理电路通过其中的滤波电路使所述开通信号的上升沿与下降沿平缓;
[0013] 开关管,其栅极接收所述开通信号,其漏极接入所述直流输入电压,其源极与一采样电阻的一端连接,所述采样电阻的另一端接入所述负载的一端,所述负载的另一端接地,当所述开通信号为有效时,所述开关管开通,产生漏源电流驱动所述负载。
[0014] 进一步的,所述采样电路包括第一电阻和第二电阻,所述第一电阻的一端接入所述直流输入电压,所述第一电阻的另一端接入所述比较电路的输入端,所述第二电阻的一端与所述第一电阻的另一端连接,所述第二电阻的另一端接入所述采样电阻的另一端,所述第一电阻的另一端输出所述直流米样电压。
[0015] 进一步的,所述比较电路包括第一比较器,所述第一比较器的反相输入端接入所述直流采样电压,其同相输入端接入第一基准电压,所述第一比较器的输出端产生所述第一比较信号给所述信号处理电路。
[0016] 进一步的,所述反馈补偿电路包括跨导运算放大器和补偿电容,所述采样电阻的一端输出一开关管采样电压,所述跨导运算放大器的反相输入端接入所述开关管采样电压,其同相输入端接入第二基准电压,所述跨导运算放大器经过运算后通过其输出端输出一电流信号,所述补偿电容的一端接入所述电流信号,其另一端接地,所述电流信号对所述补偿电容进行充电后,所述补偿电容产生所述补偿信号给所述信号处理电路。
[0017] 进一步的,所述信号处理电路包括直流电压源、第一开关、第二开关、第三开关、非门和滤波电路,所述直流电压源、第一开关、第三开关和第二开关依次串联连接,所述第一开关接收所述第一比较信号,当所述第一比较信号为有效时,所述第一开关开通,所述第一比较信号通过所述非门输出一互补比较信号,所述第二开关接收所述互补比较信号,当所述互补比较信号为有效时,所述第二开关开通,所述第三开关接收所述补偿信号,当所述补偿信号有效时,所述第三开关开通,所述第二开关的两端接入所述滤波电路,当所述第一开关和第三开关均开通,且第二开关关断时,所述滤波电路接收所述直流电压源输出的直流电压,并产生所述开通信号给所述开关管。
[0018] 进一步的,所述滤波电路包括滤波电阻和滤波电容,所述第二开关与所述第三开关连接的公共端与所述滤波电阻的一端连接,所述滤波电阻的另一端与所述滤波电容的一端连接,所述滤波电容的另一端与所述第二开关的另一端连接,所述开关管的栅极与所述滤波电容的一端连接,所述滤波电容的另一端还与所述采样电阻的另一端连接。
[0019] 进一步的,所述脉冲式电流LED驱动电路还包括开关管状态判断电路和放电电路,所述开关管状态判断电路用于监测所述开关管的状态,并产生第二比较信号给所述放电电路,所述放电电路接收所述第二比较信号,当所述开关管处于饱和状态时,所述第二比较信号为有效,所述放电电路产生一调节信号以拉低所述开通信号。
[0020] 进一步的,所述开关管状态判断电路包括减法电路和第二比较器,所述减法电路分别接入所述开通信号和所述直流输入电压,并在对所述开通信号和直流输入电压进行差值计算后,输出一差值电压,所述第二比较器的反相输入端接入所述差值电压,其同相输入端接入所述开关管的开启电压,其输出端产生所述第二比较信号给所述放电电路。
[0021] 进一步的,所述减法电路包括运算放大器、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第六电阻,
[0022] 所述第三电阻的一端与所述运算放大器的同相输入端连接,其另一端与所述采样电阻的另一端连接;
[0023] 所述第四电阻的一端与所述运算放大器的同相输入端连接,其另一端与所述运算放大器的输出端连接;
[0024] 所述第五电阻的一端与所述运算放大器的反相输入端连接,其另一端接入所述开通信号;
[0025] 所述第六电阻的一端与所述运算放大器的反相输入端连接,其另一端与所述运算放大器的输出端连接;
[0026] 所述运算放大器的同相输入端还接入所述直流输入电压,所述运算放大器比较所述开通信号和所述直流输入电压的大小,并通过其输出端输出所述差值电压。
[0027] 进一步的,所述放电电路包括直流电流源、第四开关和放电电容,
[0028] 所述直流电流源的负极与所述第四开关的一端连接,其正极与所述放电电容的负极连接,所述放电电容的正极与所述第四开关的另一端连接,所述放电电容的负极接入所述开通信号,所述第四开关接收所述第二比较信号,当所述第二比较信号为有效时,所述第四开关开通,所述直流电流源为所述放电电容放电,所述放电电容即产生所述调节信号以拉低所述开通信号。
[0029] 进一步的,所述负载包括由若干串联连接的发光二极管组成的发光二极管组和与所述发光二极管组并联的稳压电容,所述发光二极管组和稳压电容的一公共端与所述采样电阻的另一端连接,其另一公共端接地。
[0030] 与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
[0031] 本发明提供的脉冲式电流LED驱动电路通过交流电源产生交流输入电压给整流电路的输入端,所述整流电路的输入端接入所述交流输入电压,并通过其输出端输出经过整流后得到的直流输入电压,通过采样电路的输入端接入所述直流输入电压,并通过其输出端输出经过采样后得到的直流采样电压,通过比较电路的输入端接入所述直流采样电压,并产生第一比较信号给信号处理电路,通过反馈补偿电路采样流过开关管的电流,并通过补偿运算产生一补偿信号给所述信号处理电路,所述信号处理电路接收所述第一比较信号及补偿信号,并产生一开通信号给所述开关管,所述信号处理电路通过其中的滤波电路使所述开通信号的上升沿与下降沿平缓,当所述开通信号为有效时,所述开关管开通,产生漏源电流驱动负载。该脉冲式电流LED驱动电路只在现有LED驱动电路的基础上做了些微的改变,电路设计简单,占用体积小,制造成本低,在不增加电路复杂性、体积及成本的基础上通过其信号处理电路解决了其EMC较差的问题。
附图说明
[0032] 下面结合附图对本发明作进一步说明:
[0033] 图1为现有技术中LED驱动电路的电路结构图;
[0034] 图2为现有技术中LED驱动电路的工作波形图;
[0035] 图3为本发明实施例提供的脉冲式电流LED驱动电路的简易示意图;
[0036] 图4为本发明实施例一提供的脉冲式电流LED驱动电路的具体电路结构图;
[0037] 图5为本发明实施例一提供的脉冲式电流LED驱动电路的工作波形图;
[0038] 图6为本发明实施例二提供的脉冲式电流LED驱动电路的具体电路结构图;
[0039] 图7为本发明实施例二提供的脉冲式电流LED驱动电路的工作波形图。
[0040] 在图1至图7中,
[0041] vin’、vin:交流输入电压;v /、vg:直流输入电压;v gl’、vgl:直流采样电压;v es’:驱动ί目号;ves:开通ί目号;i DS,:漏源电流;iDS:漏源电流;Q m:开关管;V。。:直流电压源;Cl:补偿电容;C2:放电电容;Cf:滤波电容;C j稳压电容;R1:第一电阻;R2:第二电阻;R3:第三电阻;R4:第四电阻;R5:第五电阻;R6:第六电阻;Rf:滤波电阻;RS:采样电阻;A1:第一比较器;A2:第二比较器;A3:运算放大器;Gm:跨导运算放大器;S1:第一开关;S2:第二开关;S3:第三开关;S4:第四开关;IS:直流电流源第一基准电压;vMf2:第二基准电压;vth:开启电压;v s:开关管米样电压。
具体实施方式
[0042] 以下结合附图和具体实施例对本发明提出的脉冲式电流LED驱动电路作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书,本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是,附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率,仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
[0043] 本发明的核心思想在于,提供一种脉冲式电流LED驱动电路,其通过交流电源产生交流输入电压给整流电路的输入端,所述整流电路的输入端接入所述交流输入电压,并通过其输出端输出经过整流后得到的直流输入电压,通过采样电路的输入端接入所述直流输入电压,并通过其输出端输出经过采样后得到的直流采样电压,通过比较电路的输入端接入所述直流采样电压,并产生第一比较信号给信号处理电路,通过反馈补偿电路采样流过开关管的电流,并通过补偿运算产生一补偿信号给所述信号处理电路,所述信号处理电路接收所述第一比较信号及补偿信号,并产生一开通信号给所述开关管,所述信号处理电路通过其中的滤波电路使所述开通信号的上升沿与下降沿平缓,当所述开通信号为有效时,所述开关管开通,产生漏源电流驱动负载。该脉冲式电流LED驱动电路只在现有LED驱动电路的基础上做了些微的改变,电路设计较为简单,占用体积小,制造成本低,在不增加电路复杂性、体积及成本的基础上通过其信号处理电路解决了其EMC较差的问题。
[0044] 请参考图3至图7,图3为本发明实施例提供的脉冲式电流LED驱动电路的简易示意图;图4为本发明实施例一提供的脉冲式电流LED驱动电路的具体电路结构图;图5为本发明实施例一提供的脉冲式电流LED驱动电路的工作波形图;图6为本发明实施例二提供的脉冲式电流LED驱动电路的具体电路结构图;图7为本发明实施例二提供的脉冲式电流LED驱动电路的工作波形图。
[0045] 实施例一
[0046] 如图3所示,本发明实施例提供一种脉冲式电流LED驱动电路,其包括交流电源、整流电路、采样电路、比较电路、信号处理电路、反馈补偿电路、开关管0>和负载,
[0047] 交流电源,其用于产生交流输入电压Vin给所述整流电路的输入端;
[0048] 整流电路,其输入端接入所述交流输入电压vin,并通过其输出端输出经过整流后得到的直流输入电压Vg;
[0049] 采样电路,其输入端接入所述直流输入电压Vg,并通过其输出端输出经过采样后得到的直流采样电压Vgl;
[0050] 比较电路,其输入端接入所述直流采样电压Vgl,并产生第一比较信号给所述信号处理电路;
[0051 ] 反馈补偿电路,其用于采样流过所述开关管(^的电流,并通过补偿运算产生一补偿信号给所述信号处理电路;
[0052] 信号处理电路,其接收所述第一比较信号及补偿信号,并产生一开通信号Ves给所述开关管Qm,所述开通信号ves的上升沿与下降沿平缓;
[0053] 开关管Qm,其栅极接收所述开通信号ves,其漏极接入所述直流输入电压 ',其源极与一采样电阻Rs的一端连接,所述采样电阻R 3的另一端接入所述负载的一端,所述负载的另一端接地,当所述开通信号V(;sS有效时,所述开关管Qm开通,产生漏源电流i:«驱动所述负载。
[0054] 具体的,如图4所示,所述采样电路包括第一电阻Rl和第二电阻R2,所述第一电阻Rl的一端接入所述直流输入电压Vg,所述比较电路的输入端接入所述第一电阻Rl的另一端,所述第二电阻R2的一端与所述第一电阻Rl的另一端连接,所述第二电阻R2的另一端与所述采样电阻&的另一端,所述第一电阻Rl的另一端输出所述直流采样电压V gl。
[0055] 进一步的,所述比较电路包括第一比较器Al,所述第一比较器Al的反相输入端接入所述直流采样电压Vgl,其同相输入端接入第一基准电压Vrefl,所述第一比较器的输出端产生所述第一比较信号给所述信号处理电路。
[0056] 进一步的,所述反馈补偿电路包括跨导运算放大器Gm和补偿电容Cl,所述采样电阻艮的一端输出一开关管采样电压V s,所述跨导运算放大器Gm的反相输入端接入所述开关管采样电压Vs,其同相输入端接入第二基准电压vMf2,所述跨导运算放大器GmS过运算后通过其输出端输出一电流信号,所述补偿电容Cl的一端接入所述电流信号,其另一端接地,所述电流信号对所述补偿电容Cl进行充电后,所述补偿电容Cl产生所述补偿信号给所述信号处理电路。
[0057] 进一步的,所述信号处理电路包括直流电压源Vcc、第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、非门和滤波电路,所述直流电压源Vcc、第一开关S1、第三开关S3和第二开关S2依次串联连接,所述第一开关SI接收所述第一比较信号,当所述第一比较信号为有效时,所述第一开关SI开通,所述第一比较信号通过所述非门输出一互补比较信号,所述第二开关S2接收所述互补比较信号,当所述互补比较信号为有效时,所述第二开关S2开通,所述第三开关S3接收所述补偿信号,当所述补偿信号有效时,所述第三开关S3开通,所述第二开关S2的两端接入所述滤波电路,当所述第一开关SI和第三开关S3均开通,且第二开关S2关断时,所述滤波电路接收所述直流电压源Vcc输出的直流电压,并产生所述开通信号Ves给所述开关管Q m。
[0058] 进一步的,所述滤波电路包括滤波电阻Rf和滤波电容Cf,所述第二开关S2与所述第三开关S3连接的公共端与所述滤波电阻Rf的一端连接,所述滤波电阻Rf的另一端与所述滤波电容Cf的一端(即正极)连接,所述滤波电容C {的另一端(即负极)与所述第二开关S2的另一端连接,所述开关管Qm的栅极与所述滤波电容C f的一端连接,所述滤波电容C f的另一端还与所述采样电阻艮的另一端连接。
[0059] 进一步的,所述负载包括由若干串联连接的发光二极管组成的发光二极管组和与所述发光二极管组并联的稳压电容Q,所述发光二极管组和稳压电容Q的一公共端与所述采样电阻艮的另一端连接,其另一公共端接地。
[0060] 下面结合图3至图5详细描述本发明实施例提供的脉冲式电流LED驱动电路的工作流程。
[0061] 交流电源输出的交流输入电压Vin在经过整流电路(在本实施例中,所述整流电路为全波整流电路)整流后,得到直流输入电压vg,该直流输入电压Vg作用于所述开关管Q „>的漏极,使所述开关管Qm在开通后便能立即产生漏源电流i DS;
[0062] 第一电阻Rl及第二电阻R2对所述直流输入电压^进行采样,并将得到的直流采样电压Vgl接入第一比较器Al的反相输入端,在直流输入电压Vg的一个输入周期内,当其下降沿的电压值下降到第一基准电压Vrefl时,即t0时刻,第一比较器Al便输出高电平使信号处理电路中的第一开关SI导通;
[0063] 反馈补偿电路中跨导运算放大器Gm的反相输入端接入从开关管Q m的源极处采样而来的开关管采样信号Vs,此刻该采样信号Vs小于第二基准电压VMf2 (在本实施例中,所述第二基准电压'#2表征所述开关管Q Jl源电流i:«平均值的电压),所述跨导运算放大器G m输出的电流信号给补偿电容Cl充电后输出高电平,使所述信号处理电路中的第三开关S3导通;
[0064] 与此同时,由于互补比较信号是与第一比较信号互补的,因此第二开关S2接收到低电平而断开,直流电压源Vcc输出的电压信号得以经过滤波电阻&直接作用于滤波电容Cf上,以产生开通信号V es给所述开关管Q m,由于滤波电容Cf需要充电,因此该开通信号V GS的电压会平缓上升,而得到开通信号^^的开关管1会产生漏源电流i DS,以驱动发光二极管工作;
[0065] 当所述直流输入电压Vg的第一个下降沿的电压值下降到O时,即tl时刻,漏源电流iDS也为0,发光二极管组由稳压电容的供能而继续工作,开通信号ves的电压则继续上升直至达到开关管Qm处于饱和状态时的工作电压;
[0066] 当所述直流输入电压^的第一个上升沿开始上升时,即t2时刻,由于开通信号ves未消失且已达到开关管Qm饱和时的工作电压,因此漏源电流i DS会突然上升,通过采样电阻Rs的采样,使开关管采样电压V s上升并超过第二基准电压V Mf2,从而使所述补偿信号为无效,此时第三开关S3断开,滤波电容(^开始放电,开通信号V es的电压会平缓下降,漏源电流iDS在持续增加一段时间后随该开通信号ves的减弱而减小,直至当所述直流输入电压V g第一个上升沿的电压值大于第一基准电压vMfl时,即t4时刻,第一比较信号为无效,第一开关SI断开,同时第二开关S2导通,迅速将开通信号ves的电压拉至0,漏源电流i DS随之消失,补偿信号重新为有效时,第三开关S3再次导通。
[0067] 由图5可知所述开关管Q1Jf通信号V es的上升沿及下降沿平缓,这使得开关管Qm的脉冲电流波形都较为缓和,在不明显增加电路复杂性、体积及成本的基础上改善了该脉冲式电流LED驱动电路的EMC。
[0068] 实施例二
[0069] 本实施例中的脉冲式电流LED驱动电路与实施例一中的相比,其增加了开关管状态判断电路和放电电路,其余电路结构均与实施例一中的相同,在此便不再赘述。
[0070] 如图6所示,进一步的,所述脉冲式电流LED驱动电路还包括开关管状态判断电路和放电电路,所述开关管状态判断电路用于监测所述开关管9„>的状态,即当漏源电流i把达到峰值时,所述开关管Qm处于饱和状态,并产生第二比较信号给所述放电电路,所述放电电路接收所述第二比较信号,当所述电流iDS达到峰值时,所述第二比较信号为有效,所述放电电路产生一调节信号以拉低所述开通信号Ves的电压。
[0071] 进一步的,所述开关管状态判断电路包括减法电路和第二比较器A2,所述减法电路分别接入所述开通信号Ves和所述直流输入电压V g,并在对所述开通信号Ves和直流输入电压^进行差值计算后,输出一差值电压,所述第二比较器A2的反相输入端接入所述差值电压,其同相输入端接入所述开关管Qm的开启电压V th,其输出端产生所述第二比较信号给所述放电电路。
[0072] 进一步的,所述减法电路包括运算放大器A3、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6,
[0073] 所述第三电阻R3的一端与所述运算放大器A3的同相输入端连接,其另一端与所述采样电阻艮的另一端连接;
[0074] 所述第四电阻R4的一端与所述运算放大器A3的同相输入端连接,其另一端与所述运算放大器A3的输出端连接;
[0075] 所述第五电阻R5的一端与所述运算放大器A3的反相输入端连接,其另一端接入所述开通信号Ves;
[0076] 所述第六电阻R6的一端与所述运算放大器A3的反相输入端连接,其另一端与所述运算放大器A3的输出端连接;
[0077] 所述运算放大器A3的同相输入端还接入所述直流输入电压vg,所述运算放大器A3比较所述开通信号ves和所述直流输入电压V g的大小,并通过其输出端输出所述差值电压。
[0078] 进一步的,所述放电电路包括直流电流源Is、第四开关S4和放电电容C2,所述直流电流源13的负极与所述第四开关S4的一端连接,其正极与所述放电电容C2的负极连接,所述放电电容C2的正极与所述第四开关S4的另一端连接,所述放电电容C2的负极接入所述开通信号ves,所述第四开关S4接收所述第二比较信号,当所述第二比较信号为有效时,所述第四开关S4开通,所述直流电流源13为所述放电电容C2放电,所述放电电容C2即产生所述调节信号以拉低所述开通信号。具体地,所述放电电容C2的负极与所述滤波电容Cf的一端(即正极)连接,所述放电电容C2的正极与所述滤波电容(^的另一端(即负极)连接。
[0079] 下面结合图6和图7详细描述本发明实施例提供的脉冲式电流LED驱动电路的工作流程。
[0080] 交流电源输出的交流输入电压Vin在经过整流电路(在本实施例中,所述整流电路为全波整流电路)整流后,得到直流输入电压vg,该直流输入电压Vg作用于所述开关管Q „>的漏极,使所述开关管Qm在开通后便能立即产生漏源电流i DS;
[0081] 第一电阻Rl及第二电阻R2对所述直流输入电压^进行采样,并将得到的直流采样电压Vgl接入第一比较器Al的反相输入端,在所述直流输入电压Vg的一个输入周期内,在tO时刻之前,开关管状态判断电路中的减法电路输出Ves减V 8得出的差值电压,此时,该差值电压小于开启电压Vth (所述开启电压Vth为开关管Q m的阈值电压),第二比较器A2输出高电平,使第四开关S4导通,但由于此时所述直流采样电压Vgl仍大于第一基准电压V refl,因此第一比较器Al输出的第一比较信号为无效,第一开关SI断开,由于互补比较信号是与第一比较信号互补的,因此第二开关S2接收到高电平而导通,滤波电容Cf放电,放电电容C2的电压跟随滤波电容Cf的电压变化;
[0082] 当所述直流输入电压\下降沿的电压值下降到第一基准电压Vrefl时,即to时刻,第一比较器Al便输出高电平使信号处理电路中的第一开关SI导通;
[0083] 反馈补偿电路中跨导运算放大器Gm的反相输入端接入从开关管Q m的源极处采样而来的开关管采样信号Vs,此刻该采样信号Vs小于第二基准电压VMf2 (在本实施例中,所述第二基准电压VMf2为表征所述开关管Qm的漏源电流i DS平均值的电压),所述跨导运算放大器6„1输出的电流信号给补偿电容Cl充电后输出高电平,使所述信号处理电路中的第三开关S3导通;
[0084] 与此同时,由于互补比较信号是与第一比较信号互补的,因此第二开关S2接收到低电平而断开,直流电压源Vcc输出的电压信号得以经过滤波电阻&直接作用于滤波电容Cf上,以产生开通信号V es给所述开关管Qm,此时,放电电容C2上产生的调节信号会拉低所述开通信号Ves的电压,但由于滤波电容C {需要充电,因此该开通信号ves的电压依然会平缓上升,而得到开通信号^^的开关管Qffl^产生漏源电流i DS,以驱动发光二极管工作;
[0085] 随着开通信号Ves的逐渐增强,当V es减V 8的差值大于开启电压V tl#,第二比较器A2输出低电平,第四开关S4断开,放电电容C2上的电压等于滤波电容Cf上的电压,开通信号ves的电压持续上升;
[0086] 当所述直流输入电压Vg的第一个下降沿的电压值下降到O时,即tl时刻,漏源电流iDS也为0,发光二极管组由稳压电容的供能而继续工作,开通信号ves的电压则继续上升直至达到开关管Qm处于饱和状态时的工作电压;
[0087] 当所述直流输入电压^的第一个上升沿开始上升时,即t2时刻,由于开通信号Ves未消失且已达到开关管Qm饱和时的工作电压,因此漏源电流i DS会突然上升,通过采样电阻Rs的采样,使开关管采样电压V s上升并超过第二基准电压V Mf2,从而使所述补偿信号为无效,此时第三开关S3断开,滤波电容(^开始放电,开通信号ves的电压会平缓下降,而由于直流输入电压Vg的持续上升,漏源电流i DS则会再持续增加一段时间以达到其最大值,此时即t3时刻,ves减V 8的差值会变成小于开启电压V th,第二比较器A2输出高电平,使第四开关S4导通,直流电流源Is给放电电容C2放电,由于放电电容C2与滤波电容Cf的极性相反,使开通信号Ves的电压迅速被拉低,在t4时刻之前,即在所述直流输入电压V 8第一个上升沿的电压值大于第一基准电压Vrefl的时刻之前,开通信号ves的电压被拉低至0,漏源电流iDS随之减小为0,即在t3’时刻,实现了开关管Qm的提前关断;
[0088] 当所述直流输入电压Vg第一个上升沿的电压值大于第一基准电压vMfl时,即t4时刻,第一比较信号为无效,第一开关SI断开,同时第二开关S2导通,放电电容C2进行放电,所述补偿信号重新为有效时,第三开关S3再次导通。
[0089] 由图7可知所述开关管Q1Jf通信号V es的上升沿及下降沿平缓,这使得开关管Qm的脉冲电流波形都较为缓和,第二个脉冲电流波形接近于三角形,在不明显增加电路复杂性、体积及成本的基础上改善了该脉冲式电流LED驱动电路的EMC,并增加了一个保护功能,在t4时刻之前提前关断开关管Qm,以避免开关管Qm损坏,保证电路正常工作。
[0090] 进一步的,本发明还意图包含下列技术方案:本发明所有实施例所提供的脉冲式电流LED驱动电路均可以增加另外一个保护功能,即当整流后得到直流输入电压Vg达到某个阈值(vg过大)时,也可快速关断开关管Q m,实现电路保护。
[0091] 显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些改动和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种脉冲式电流LED驱动电路,其特征在于,包括交流电源、整流电路、采样电路、比较电路、信号处理电路、反馈补偿电路、开关管和负载, 交流电源,其用于产生交流输入电压给所述整流电路的输入端; 整流电路,其输入端接入所述交流输入电压,并通过其输出端输出经过整流后得到的直流输入电压; 采样电路,其输入端接入所述直流输入电压,并通过其输出端输出经过采样后得到的直流采样电压; 比较电路,其输入端接入所述直流采样电压,并产生第一比较信号给所述信号处理电路; 反馈补偿电路,其用于采样流过所述开关管的电流,并通过补偿运算产生一补偿信号给所述信号处理电路; 信号处理电路,其接收所述第一比较信号及补偿信号,并产生一开通信号给所述开关管,所述信号处理电路通过其中的滤波电路使所述开通信号的上升沿与下降沿平缓; 开关管,其栅极接收所述开通信号,其漏极接入所述直流输入电压,其源极与一采样电阻的一端连接,所述采样电阻的另一端接入所述负载的一端,所述负载的另一端接地,当所述开通信号为有效时,所述开关管开通,产生漏源电流驱动所述负载; 所述信号处理电路包括直流电压源、第一开关、第二开关、第三开关、非门和滤波电路, 所述直流电压源、第一开关、第三开关和第二开关依次串联连接,所述第一开关接收所述第一比较信号,当所述第一比较信号为有效时,所述第一开关开通,所述第一比较信号通过所述非门输出一互补比较信号,所述第二开关接收所述互补比较信号,当所述互补比较信号为有效时,所述第二开关开通,所述第三开关接收所述补偿信号,当所述补偿信号有效时,所述第三开关开通,所述第二开关的两端接入所述滤波电路,当所述第一开关和第三开关均开通,且第二开关关断时,所述滤波电路接收所述直流电压源输出的直流电压,并产生所述开通信号给所述开关管。
2.根据权利要求1所述的脉冲式电流LED驱动电路,其特征在于,所述采样电路包括第一电阻和第二电阻, 所述第一电阻的一端接入所述直流输入电压,所述第一电阻的另一端接入所述比较电路的输入端,所述第二电阻的一端与所述第一电阻的另一端连接,所述第二电阻的另一端接入所述采样电阻的另一端,所述第一电阻的另一端输出所述直流采样电压。
3.根据权利要求1所述的脉冲式电流LED驱动电路,其特征在于,所述比较电路包括第一比较器, 所述第一比较器的反相输入端接入所述直流采样电压,其同相输入端接入第一基准电压,所述第一比较器的输出端产生所述第一比较信号给所述信号处理电路。
4.根据权利要求1所述的脉冲式电流LED驱动电路,其特征在于,所述反馈补偿电路包括跨导运算放大器和补偿电容, 所述采样电阻的一端输出一开关管采样电压,所述跨导运算放大器的反相输入端接入所述开关管采样电压,其同相输入端接入第二基准电压,所述跨导运算放大器经过运算后通过其输出端输出一电流信号,所述补偿电容的一端接入所述电流信号,其另一端接地,所述电流信号对所述补偿电容进行充电后,所述补偿电容产生所述补偿信号给所述信号处理电路。
5.根据权利要求1所述的脉冲式电流LED驱动电路,其特征在于,所述滤波电路包括滤波电阻和滤波电容, 所述第二开关与所述第三开关连接的公共端与所述滤波电阻的一端连接,所述滤波电阻的另一端与所述滤波电容的一端连接,所述滤波电容的另一端与所述第二开关的另一端连接,所述开关管的栅极与所述滤波电容的一端连接,所述滤波电容的另一端还与所述采样电阻的另一端连接。
6.根据权利要求1所述的脉冲式电流LED驱动电路,其特征在于,还包括开关管状态判断电路和放电电路, 所述开关管状态判断电路用于监测所述开关管的状态,并产生第二比较信号给所述放电电路,所述放电电路接收所述第二比较信号,当所述开关管处于饱和状态时,所述第二比较信号为有效,所述放电电路产生一调节信号以拉低所述开通信号。
7.根据权利要求6所述的脉冲式电流LED驱动电路,其特征在于,所述开关管状态判断电路包括减法电路和第二比较器, 所述减法电路分别接入所述开通信号和所述直流输入电压,并在对所述开通信号和直流输入电压进行差值计算后,输出一差值电压,所述第二比较器的反相输入端接入所述差值电压,其同相输入端接入所述开关管的开启电压,其输出端产生所述第二比较信号给所述放电电路。
8.根据权利要求7所述的脉冲式电流LED驱动电路,其特征在于,所述减法电路包括运算放大器、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第六电阻, 所述第三电阻的一端与所述运算放大器的同相输入端连接,其另一端与所述采样电阻的另一端连接; 所述第四电阻的一端与所述运算放大器的同相输入端连接,其另一端与所述运算放大器的输出端连接; 所述第五电阻的一端与所述运算放大器的反相输入端连接,其另一端接入所述开通信号; 所述第六电阻的一端与所述运算放大器的反相输入端连接,其另一端与所述运算放大器的输出端连接; 所述运算放大器的同相输入端还接入所述直流输入电压,所述运算放大器比较所述开通信号和所述直流输入电压的大小,并通过其输出端输出所述差值电压。
9.根据权利要求6所述的脉冲式电流LED驱动电路,其特征在于,所述放电电路包括直流电流源、第四开关和放电电容, 所述直流电流源的负极与所述第四开关的一端连接,其正极与所述放电电容的负极连接,所述放电电容的正极与所述第四开关的另一端连接,所述放电电容的负极接入所述开通信号,所述第四开关接收所述第二比较信号,当所述第二比较信号为有效时,所述第四开关开通,所述直流电流源为所述放电电容放电,所述放电电容即产生所述调节信号以拉低所述开通信号。
10.根据权利要求1所述的脉冲式电流LED驱动电路,其特征在于,所述负载包括由若干串联连接的发光二极管组成的发光二极管组和与所述发光二极管组并联的稳压电容,所述发光二极管组和稳压电容的一公共端与所述采样电阻的另一端连接,其另一公共端接地。
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