CN103763819B

CN103763819B - 非隔离式led驱动电路的负载采样电路

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Publication number: CN103763819B
Application number: CN201410001128.XA
Authority: CN
Inventors: 武强
Original assignee: CHANGSHU YINHAI INTEGRATED CIRCUIT Co Ltd
Current assignee: CHANGSHU YINHAI INTEGRATED CIRCUIT Co Ltd
Priority date: 2014-01-02
Filing date: 2014-01-02
Publication date: 2015-09-23
Anticipated expiration: 2034-01-02
Also published as: CN103763819A

Abstract

一种非隔离式LED驱动电路的负载采样电路，属于LED照明驱动电路技术领域。包括非隔离式LED驱动电路和采样电路，所述的采样电路与非隔离式LED驱动电路连接，采样电路包括第一电阻R1、第二电阻R2和第一电容C1，第一电阻R1的一端作为采样电路的一输入端连接所述的非隔离式LED驱动电路，第一电阻R1的另一端与第一电容C1的一端连接，第一电容C1的另一端与第二电阻R2的一端共同连接至驱动芯片U1，并成为采样电路的输出端，第二电阻R2的另一端接地。优点：电路连接简单、对元件的精度要求低、易于实现、采样的稳定性及精度较好，且可用于连续电流模式或断续电流模式的驱动电路。

Description

非隔离式LED驱动电路的负载采样电路

技术领域

本发明属于LED照明驱动电路技术领域，具体涉及一种非隔离式LED驱动电路的负载采样电路。

背景技术

传统的LED驱动电路或DC/DC电源管理电路通常采用电阻分压法测量负载两端的电压，再由驱动芯片根据所采样到的负载电压计算出负载两端的电压差值。如图3所示，传统的LED驱动电路包括驱动芯片U1、电感L1、第一MOS管M1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5以及LED灯串DL，其中，第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4组成一整流桥，连接外部交流供电电源。在图中C点，LED灯串DL正端的电压通过第五电阻R5和第六电阻R6分压、按比例缩小后输入给驱动芯片U1，而在B点，LED灯串DL负端的电压通过第一电阻R1和第二电阻R2分压、按比例缩小后输入给驱动芯片U1，驱动芯片U1通过比较B点和C点处的输入电压，计算得出LED灯串DL两端的电压V_LED。在该方案中，不仅需要所述的驱动芯片U1提供额外的两个引脚，而且由于有两输入电路，因此对电阻的精确度要求比较高。

鉴于上述已有技术，有必要加以改进，为此，本申请人作了有益的设计，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。

发明内容

本发明的目的在于提供非隔离式LED驱动电路的负载采样电路，电路连接简单、对元件的精度要求低、易于实现、采样的稳定性及精度较好，且可用于连续电流模式（CCM）或断续（不连续）电流模式（DCM）的驱动电路。

本发明的目的是这样来达到的，一种非隔离式LED驱动电路的负载采样电路，包括非隔离式LED驱动电路和采样电路，所述的采样电路与非隔离式LED驱动电路连接，所述的非隔离式LED驱动电路包括驱动芯片U1、电感L1、第一MOS管M1、第三电阻R3、第四电阻R4、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5以及LED灯串DL，所述的第一二极管D1的负极与第二二极管D2的负极、第三电阻R3的一端、第三电容C3的一端、第五二极管D5的负极、第四电容C4的一端以及LED灯串DL的正极端连接，第一二极管D1的正极与第三二极管D3的负极共同连接外部交流电源的一端，第二二极管D2的正极与第四二极管D4的负极共同连接外部交流电源的另一端，第三电阻R3的另一端与第二电容C2的一端连接，并连接至驱动芯片U1，第五二极管D5的正极与第一MOS管M1的漏极以及电感L1的一端连接，并与采样电路的一输入端连接，第一MOS管M1的栅极与驱动芯片U1的一端连接，第一MOS管M1的源极与第四电阻R4的一端连接，并连接至驱动芯片U1，电感L1的另一端与第四电容C4的另一端以及LED灯串DL的负极端连接，第三二极管D3的正极、第四二极管D4的正极、第二电容C2的另一端、第三电容C3的另一端以及第四电阻R4的另一端共同接地，其特征在于：所述的采样电路包括第一电阻R1、第二电阻R2和第一电容C1，第一电阻R1的一端作为采样电路的一输入端连接所述的非隔离式LED驱动电路，第一电阻R1的另一端与第一电容C1的一端连接，第一电容C1的另一端与第二电阻R2的一端共同连接至驱动芯片U1，并成为采样电路的输出端，第二电阻R2的另一端接地。

在本发明的一个具体的实施例中，所述的采样电路包括第一电阻R1、第二电阻R2和第一电容C1，第一电容C1的一端作为采样电路的一输入端连接所述的非隔离式LED驱动电路，第一电容C1的另一端与第一电阻R1的一端连接，第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的一端共同连接至驱动芯片U1，并成为采样电路的输出端，第二电阻R2的另一端接地。

在本发明的另一个具体的实施例中，所述的采样电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1以及第二MOS管M2，第一电阻R1的一端作为采样电路的一输入端连接所述的非隔离式LED驱动电路，第一电阻R1的另一端与第一电容C1的一端连接，第一电容C1的另一端与第二MOS管M2的漏极连接，第二MOS管M2的栅极作为采样电路的另一输入端连接驱动芯片U1，第二MOS管M2的源极与第二电阻R2的一端以及驱动芯片U1连接，并成为采样电路的输出端，第二电阻R2的另一端接地。

在本发明的又一个具体的实施例中，所述的采样电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1以及第二MOS管M2，第一电容C1的一端作为采样电路的一输入端连接所述的非隔离式LED驱动电路，第一电容C1的另一端与第一电阻R1的一端连接，第一电阻R1的另一端与第二MOS管M2的漏极连接，第二MOS管M2的栅极作为采样电路的另一输入端连接驱动芯片U1，第二MOS管M2的源极与第二电阻R2的一端以及驱动芯片U1连接，并成为采样电路的输出端，第二电阻R2的另一端接地。

本发明由于采用了上述结构，与现有技术相比，具有的有益效果是：减少了驱动芯片U1的连接引脚，使电路的连接结构得以简化，对电路组成元件的精度要求降低，该电路易于实现，且采集到的负载电压精度较高。该采样电路可在连续电流模式的状态对非隔离式LED驱动电路的负载电压进行采样，另外，通过增加第二MOS管M2，还可对断续电流模式的非隔离式LED驱动电路的负载电压进行采样。

附图说明

图1为本发明的一实施例的电原理图。

图2为本发明的一实施例在稳定状态下的电流电压波形图。

图3为本发明的另一实施例的电原理图。

图4为本发明的另一实施例在稳定状态下的电流电压波形图。

图5为现有技术中的非隔离式LED驱动电路的负载采样电路的电原理图。

具体实施方式

为了使公众能充分了解本发明的技术实质和有益效果，申请人将在下面结合附图对本发明的具体实施方式详细描述，但申请人对实施例的描述不是对技术方案的限制，任何依据本发明构思作形式而非实质的变化都应当视为本发明的保护范围。

实施例1：

请参阅图1，一种非隔离式LED驱动电路的负载采样电路，包括非隔离式LED驱动电路和采样电路，所述的采样电路与非隔离式LED驱动电路连接。所述的非隔离式LED驱动电路包括驱动芯片U1、电感L1、第一MOS管M1、第三电阻R3、第四电阻R4、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5以及LED灯串DL，其中，第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3以及第四二极管D4构成一整流桥。所述的第一二极管D1的负极与第二二极管D2的负极、第三电阻R3的一端、第三电容C3的一端、第五二极管D5的负极、第四电容C4的一端以及LED灯串DL的正极端连接，第一二极管D1的正极与第三二极管D3的负极共同连接外部交流电源的一端，第二二极管D2的正极与第四二极管D4的负极共同连接外部交流电源的另一端，第三电阻R3的另一端与第二电容C2的一端连接，并连接至驱动芯片U1，第五二极管D5的正极与第一MOS管M1的漏极以及电感L1的一端连接，并与采样电路的一输入端连接，第一MOS管M1的栅极与驱动芯片U1的一端连接，第一MOS管M1的源极与第四电阻R4的一端连接，并连接至驱动芯片U1，电感L1的另一端与第四电容C4的另一端以及LED灯串DL的负极端连接，第三二极管D3的正极、第四二极管D4的正极、第二电容C2的另一端、第三电容C3的另一端以及第四电阻R4的另一端共同接地。所述的采样电路包括第一电阻R1、第二电阻R2和第一电容C1，第一电阻R1的一端作为采样电路的一输入端连接所述的非隔离式LED驱动电路，第一电阻R1的另一端与第一电容C1的一端连接，第一电容C1的另一端与第二电阻R2的一端共同连接至驱动芯片U1，并成为采样电路的输出端（图中示意的采样点），第二电阻R2的另一端接地。

请继续参阅图1并结合图2，对本实施例的工作原理进行说明。在本实施例中，以连续电流模式的状态为例进行说明的。图2为电路处于稳定状态下流经电感L1的电流波形图以及A点处的电压波形图。假设第一MOS管M1保持导通的时间期间为T₁，第一MOS管M1保持截止的时间期间为T₂，电感L1的峰值电流为I_PEAK。当流经电感L1的电流达到峰值I_PEAK时，第一MOS管M1截止，当流经电感L1的电流减少到零时，第一MOS管M1导通。特别地，电路工作在连续电流模式和断续电流模式的临界状态，也适用于本实施例。又设电感L1的大小为L，外部交流电源经整流桥稳压后的直流输入电压为V_IN，第一电阻R1两端的电压为V_R1，第二电阻R2两端的电压为V_R2，第一电容C1两端的电压为V_C1，LED灯串DL的输出电压值为V_LED，得到

T_{1} = \frac{L \cdot I_{PEAK}}{V_{IN} - V_{LED}} - - - (1)

T_{2} = \frac{L \cdot I_{PEAK}}{V_{LED}} - - - (2)

通过公式（1）和公式（2），可推导出

\frac{T_{2}}{T_{1} + T_{2}} = \frac{V_{IN} - V_{LED}}{V_{IN}} - - - (3)

在T₁期间内，第一MOS管M1导通，图中A点电压为0；而在T₂期间内，第五二极管D5导通，此时A点电压与第三电容C3上的电压相同，即A点电压为V_IN，假设所述的采样电路的RC时间常数(R1+R2)·C1远远大于第一MOS管M1的开关频率，则电路稳定状态时第一电容C1上的电压V_C1稳定为

V_{C 1} = \frac{T_{2}}{T_{1} + T_{2}} \cdot V_{IN} = \frac{V_{IN} - V_{LED}}{V_{IN}} \cdot V_{IN} = V_{IN} - V_{LED} - - - (4)

此时，第一电阻R1和第二电阻R2两端合计的电压值为

V_R1+V_R2=V_IN-(V_IN-V_LED)=V_LED (5)

由于第一电阻R1和第二电压R2上的电压根据它们的电阻值成比例分配，因此可得第二电阻R2上的电压为

V_{R 2} = \frac{R_{2}}{R_{1} + R_{2}} \cdot V_{LED} - - - (6)

由上述公式可知，所述的采样电压，即第二电阻R2两端的电压V_R2与负载LED灯串DL两端的电压V_LED成线性关系，此线性关系的系数只与第一电阻R1和第二电阻R2的阻值有关，因此能够实现负载端输出电压的精确采集。

实施例2：

请参阅图3，所述的采样电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1以及第二MOS管M2，第一电阻R1的一端作为采样电路的一输入端连接所述的非隔离式LED驱动电路，第一电阻R1的另一端与第一电容C1的一端连接，第一电容C1的另一端与第二MOS管M2的漏极连接，第二MOS管M2的栅极作为采样电路的另一输入端连接驱动芯片U1，第二MOS管M2的源极与第二电阻R2的一端以及驱动芯片U1连接，并成为采样电路的输出端（图中所示的采样点），第二电阻R2的另一端接地。

请继续参阅图3并结合图4，对本实施例的工作原理进行说明。图4为电路处于稳定状态下流经电感L1的电流波形图以及A点处的电压波形图。在该实施例中，通过增设第二MOS管M2可在断续电流模式的状态对非隔离式LED驱动电路的负载电压进行采样。在所述的LED驱动电路处于稳定状态的情况下，当电感L1负载侧的电流降为零时，第一MOS管M1没有立即导通，而是在经过一段时间后导通。当第一MOS管M1正常导通和截止时，假设第一MOS管M1保持导通的时间期间为T₃，第一MOS管M1保持截止的时间期间为T₄，从电感L1负载侧的电流降为0到第一MOS管M1导通的时间期间为T₅，另外，同实施例1，假设通过电感L1的峰值电流为I_PEAK，电感L1的大小为L，外部交流电源经整流桥稳压后的直流输入电压为V_IN，第一电阻R1两端的电压为V_R1，第二电阻R2两端的电压为V_R2，第一电容C1两端的电压为V_C1，LED灯串DL的输出电压值为V_LED，得到

T_{3} = \frac{L \cdot I_{PEAK}}{V_{IN} - V_{LED}} - - - (7)

T_{4} = \frac{L \cdot I_{PEAK}}{V_{LED}} - - - (8)

通过公式（7）和公式（8），可推导出

\frac{T_{4}}{T_{3} + T_{4}} = \frac{V_{IN} - V_{LED}}{V_{IN}} - - - (9)

如果在T₅期间内第二MOS管M2的栅极电压变成低电平，则在T₄期间内第一电容C1上的电压V_C1为

V_{C 1} = \frac{T_{4}}{T_{3} + T_{4}} \cdot V_{IN} = \frac{V_{IN} - V_{LED}}{V_{IN}} \cdot V_{IN} = V_{IN} - V_{LED} - - - (10)

同实施例1中的推导分析，可得在T₄期间内，

V_R1+V_R2=V_LED （11）

V_{R 2} = \frac{R_{2}}{R_{1} + R_{2}} \cdot V_{LED} - - - (12)

由上述公式可知，与实施例1相同，所述的采样电压，即第二电阻R2两端的电压V_R2与负载LED灯串DL两端的电压V_LED成线性关系，此线性关系的系数只与第一电阻R1以及第二电阻R2的阻值有关，因此能够实现负载端输出电压的精确采集。

实施例3：

在本实施例（未作图示）中，所述的采样电路包括第一电阻R1、第二电阻R2和第一电容C1，第一电容C1的一端作为采样电路的一输入端连接所述的非隔离式LED驱动电路，第一电容C1的另一端与第一电阻R1的一端连接，第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的一端共同连接至驱动芯片U1，并成为采样电路的输出端，第二电阻R2的另一端接地。其余均同实施例1的描述，此处不再赘述。

实施例4：

在本实施例（未作图示）中，所述的采样电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1以及第二MOS管M2，第一电容C1的一端作为采样电路的一输入端连接所述的非隔离式LED驱动电路，第一电容C1的另一端与第一电阻R1的一端连接，第一电阻R1的另一端与第二MOS管M2的漏极连接，第二MOS管M2的栅极作为采样电路的另一输入端连接驱动芯片U1，第二MOS管M2的源极与第二电阻R2的一端以及驱动芯片U1连接，并成为采样电路的输出端，第二电阻R2的另一端接地。其余均同实施例2的描述，此处不再赘述。

Claims

1.一种非隔离式LED驱动电路的负载采样电路，包括非隔离式LED驱动电路和采样电路，所述的采样电路与非隔离式LED驱动电路连接，所述的非隔离式LED驱动电路包括驱动芯片U1、电感L1、第一MOS管M1、第三电阻R3、第四电阻R4、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5以及LED灯串DL，所述的第一二极管D1的负极与第二二极管D2的负极、第三电阻R3的一端、第三电容C3的一端、第五二极管D5的负极、第四电容C4的一端以及LED灯串DL的正极端连接，第一二极管D1的正极与第三二极管D3的负极共同连接外部交流电源的一端，第二二极管D2的正极与第四二极管D4的负极共同连接外部交流电源的另一端，第三电阻R3的另一端与第二电容C2的一端连接，并连接至驱动芯片U1，第五二极管D5的正极与第一MOS管M1的漏极以及电感L1的一端连接，并与采样电路的一输入端连接，第一MOS管M1的栅极与驱动芯片U1连接，第一MOS管M1的源极与第四电阻R4的一端连接，并连接至驱动芯片U1，电感L1的另一端与第四电容C4的另一端以及LED灯串DL的负极端连接，第三二极管D3的正极、第四二极管D4的正极、第二电容C2的另一端、第三电容C3的另一端以及第四电阻R4的另一端共同接地，其特征在于：所述的采样电路包括第一电阻R1、第二电阻R2和第一电容C1，第一电阻R1的一端作为采样电路的一输入端连接所述的非隔离式LED驱动电路，第一电阻R1的另一端与第一电容C1的一端连接，第一电容C1的另一端与第二电阻R2的一端共同连接至驱动芯片U1，并成为采样电路的输出端，第二电阻R2的另一端接地。

2.一种非隔离式LED驱动电路的负载采样电路，包括非隔离式LED驱动电路和采样电路，所述的采样电路与非隔离式LED驱动电路连接，所述的非隔离式LED驱动电路包括驱动芯片U1、电感L1、第一MOS管M1、第三电阻R3、第四电阻R4、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5以及LED灯串DL，所述的第一二极管D1的负极与第二二极管D2的负极、第三电阻R3的一端、第三电容C3的一端、第五二极管D5的负极、第四电容C4的一端以及LED灯串DL的正极端连接，第一二极管D1的正极与第三二极管D3的负极共同连接外部交流电源的一端，第二二极管D2的正极与第四二极管D4的负极共同连接外部交流电源的另一端，第三电阻R3的另一端与第二电容C2的一端连接，并连接至驱动芯片U1，第五二极管D5的正极与第一MOS管M1的漏极以及电感L1的一端连接，并与采样电路的一输入端连接，第一MOS管M1的栅极与驱动芯片U1连接，第一MOS管M1的源极与第四电阻R4的一端连接，并连接至驱动芯片U1，电感L1的另一端与第四电容C4的另一端以及LED灯串DL的负极端连接，第三二极管D3的正极、第四二极管D4的正极、第二电容C2的另一端、第三电容C3的另一端以及第四电阻R4的另一端共同接地，其特征在于所述的采样电路包括第一电阻R1、第二电阻R2和第一电容C1，第一电容C1的一端作为采样电路的一输入端连接所述的非隔离式LED驱动电路，第一电容C1的另一端与第一电阻R1的一端连接，第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的一端共同连接至驱动芯片U1，并成为采样电路的输出端，第二电阻R2的另一端接地。

3.一种非隔离式LED驱动电路的负载采样电路，包括非隔离式LED驱动电路和采样电路，所述的采样电路与非隔离式LED驱动电路连接，所述的非隔离式LED驱动电路包括驱动芯片U1、电感L1、第一MOS管M1、第三电阻R3、第四电阻R4、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5以及LED灯串DL，所述的第一二极管D1的负极与第二二极管D2的负极、第三电阻R3的一端、第三电容C3的一端、第五二极管D5的负极、第四电容C4的一端以及LED灯串DL的正极端连接，第一二极管D1的正极与第三二极管D3的负极共同连接外部交流电源的一端，第二二极管D2的正极与第四二极管D4的负极共同连接外部交流电源的另一端，第三电阻R3的另一端与第二电容C2的一端连接，并连接至驱动芯片U1，第五二极管D5的正极与第一MOS管M1的漏极以及电感L1的一端连接，并与采样电路的一输入端连接，第一MOS管M1的栅极与驱动芯片U1连接，第一MOS管M1的源极与第四电阻R4的一端连接，并连接至驱动芯片U1，电感L1的另一端与第四电容C4的另一端以及LED灯串DL的负极端连接，第三二极管D3的正极、第四二极管D4的正极、第二电容C2的另一端、第三电容C3的另一端以及第四电阻R4的另一端共同接地，其特征在于所述的采样电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1以及第二MOS管M2，第一电阻R1的一端作为采样电路的一输入端连接所述的非隔离式LED驱动电路，第一电阻R1的另一端与第一电容C1的一端连接，第一电容C1的另一端与第二MOS管M2的漏极连接，第二MOS管M2的栅极作为采样电路的另一输入端连接驱动芯片U1，第二MOS管M2的源极与第二电阻R2的一端以及驱动芯片U1连接，并成为采样电路的输出端，第二电阻R2的另一端接地。

4.一种非隔离式LED驱动电路的负载采样电路，包括非隔离式LED驱动电路和采样电路，所述的采样电路与非隔离式LED驱动电路连接，所述的非隔离式LED驱动电路包括驱动芯片U1、电感L1、第一MOS管M1、第三电阻R3、第四电阻R4、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5以及LED灯串DL，所述的第一二极管D1的负极与第二二极管D2的负极、第三电阻R3的一端、第三电容C3的一端、第五二极管D5的负极、第四电容C4的一端以及LED灯串DL的正极端连接，第一二极管D1的正极与第三二极管D3的负极共同连接外部交流电源的一端，第二二极管D2的正极与第四二极管D4的负极共同连接外部交流电源的另一端，第三电阻R3的另一端与第二电容C2的一端连接，并连接至驱动芯片U1，第五二极管D5的正极与第一MOS管M1的漏极以及电感L1的一端连接，并与采样电路的一输入端连接，第一MOS管M1的栅极与驱动芯片U1连接，第一MOS管M1的源极与第四电阻R4的一端连接，并连接至驱动芯片U1，电感L1的另一端与第四电容C4的另一端以及LED灯串DL的负极端连接，第三二极管D3的正极、第四二极管D4的正极、第二电容C2的另一端、第三电容C3的另一端以及第四电阻R4的另一端共同接地，其特征在于所述的采样电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1以及第二MOS管M2，第一电容C1的一端作为采样电路的一输入端连接所述的非隔离式LED驱动电路，第一电容C1的另一端与第一电阻R1的一端连接，第一电阻R1的另一端与第二MOS管M2的漏极连接，第二MOS管M2的栅极作为采样电路的另一输入端连接驱动芯片U1，第二MOS管M2的源极与第二电阻R2的一端以及驱动芯片U1连接，并成为采样电路的输出端，第二电阻R2的另一端接地。