CN103917015A - 高压线性功率电压补偿电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高压线性功率电压补偿电路，包括依次连接的电压采样模块、信号处理模块、控制补偿模块；所述电压采样模块用于采集高压线性电路中控制某段LED灯串导通与关断的驱动开关的电压；所述信号处理模块用于将电压采样模块采集到的电压分压成控制补偿模块可使用的电压；所述控制补偿模块一端接基准，用于根据信号处理模块处理后输出电压的大小来改变所述每段LED灯串电流的大小，从而使LED灯串的输出功率维持平稳。本发明提供的高压线性功率电压补偿电路，最终通过控制补偿模块将LED灯串的功率维持平稳，从而提高了使用者的舒适度，是一种非常实用、易于大力推广生产使用的产品。
Description
技术领域
本发明涉及发光二极管(Light Emitting Diode，以下简称：LED)照明技术领域，尤其涉及一种高压线性功率电压补偿电路。
背景技术
目前市场上高压线性产品普遍存在输出功率随输入电压变化而变化的问题，如：输入电压220Vac增大10％到242Vac，输出功率会增大16％左右，这样造成的结果是LED灯的亮度会有明显变化。具体原因为：附图1为线性高压LED线路中LED正常工作时的电流、电压与时间的波形，如图1所示，当高压线性电路的输入电压波形为U1所示时，其内部接入的LED灯串的导通电流波形如图中I1所示(该图中高压线性电路中接入了3段LED灯串)；当高压线性电路的输入电压升高到如图中U2所示时，其内部接入的LED灯串的导通电流波形就如图中I2所示；由于LED的输出功率P=(U1I1T1+U2I2T2+U3I3T3)／T，其中，U1为第一段LED的导通电压、I1为第一段LED灯串的导通电流、T为周期、三者均为定值，而T1为I1恒流的时间，U2I2T2、U3I3T3同理；根据图1显示的波形可见，当电压升高后，LED恒流的时间也就随之增大，尤其是第三段LED灯串的导通时间明显增长(第一段LED灯串的恒流时间T1、第二段LED灯串的恒流时间T2略微减小，可以忽略不计)，根据功率的计算公式可知，LED的输出功率P也会随之增大，而LED的功率也就明显增大，使用者就会感觉到LED灯的亮度有明显变化，从而影响使用者的舒适度。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种能够使接入高压线性电路中的LED灯串功率维持平稳的功率补偿电路。
一种高压线性功率电压补偿电路，包括电压采样模块、信号处理模块、控制补偿模块；
所述电压采样模块一端与高压线性电路中控制某段LED灯串导通与关断的驱动开关连接，用于采集该驱动开关的电压并提供给信号处理模块；
所述信号处理模块一端与电压采样模块另一端连接、信号处理模块另一端与控制补偿模块一端连接，用于将电压采样模块采集到的电压分压成控制补偿模块可使用的电压；
所述控制补偿模块一端接基准，另一端与控制所述驱动开关导通时间的比较器同相输入端连接，用于根据信号处理模块处理后输出电压的大小来改变比较器同相输入端电压的大小，进而根据比较器输出电压的大小来调节每段LED灯串电流的大小，从而使LED灯串的输出功率维持平稳。
进一步地，所述驱动开关为MOS管。
进一步地，所述电压采样模块包括：比较器AR6、电阻R12、电容C1；所述比较器AR6的同相输入端与参考电压连接，其反相输入端与接入高压线性电路中的控制最末段LED灯串的MOS管Q2的栅极连接；所述比较器AR6的输出端与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端与电容C1的一端连接，电容C1的另一端接地；
所述信号处理模块包括依次串联连接的电阻R9和电阻R10；所述电阻R9的一端与电阻R12和电容C1的连接点连接，电阻R10的一端接地；
所述控制补偿模块包括减法器AR4；所述减法器AR4的同相输入端与基准电压连接，其反相输入端与电阻R9和电阻R10的连接点连接，其输出端与MOS管连接的比较器同相输入端连接，用于为与MOS管连接的比较器提供新的参考电压。
进一步地，所述电压采样模块包括电阻R11、电阻R13、二极管D1、二极管D2、电容C2；所述电阻R11的一端与接入高压线性电路中的控制首段LED灯串的MOS管Q5的漏极连接，其另一端分别与二极管D1和二极管D2的正极连接，二极管D2的负极与电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端与电容C2一端的连接点共同接地；
所述信号处理模块包括串联连接的电阻R14和电阻R15；所述电阻R14的一端与二极管D1的负极和电容C2另一端的连接点连接，电阻R15的一端接地；
所述控制补偿模块包括减法器AR4；所述减法器AR4的同相输入端与基准电压连接，其反相输入端与电阻R14和电阻R15的连接点连接，其输出端与MOS管连接的比较器同相输入端连接，用于为与MOS管连接的比较器提供新的参考电压。
进一步地，所述信号处理模块包括电压跟随器，所述电压跟随器的同相输入端与电阻R12和电容C1的连接点连接，电压跟随器的输出端与分压电阻R9的输入端连接。
进一步地，所述信号处理模块包括电压跟随器，所述电压跟随器的同相输入端与二极管D1的负极和电容C2另一端的连接点连接，电压跟随器的输出端与电阻R14的输入端连接。
本发明提供的高压线性功率电压补偿电路，通过电压采集模块采集控制LED灯串驱动开关的电压，再将采集到的电压通过信号处理模块进行处理，处理成控制补偿模块可使用的电压，最终通过控制补偿模块将LED灯串的功率维持平稳，从而提高了使用者的舒适度，是一种非常实用、易于大力推广生产使用的产品。
附图说明
图1为高压线性电路中LED灯串在一个周期内电流随电压变化的波形图；
图2为本发明高压线性功率电压补偿电路接入高压线性电路后的原理结构图；
图3为本发明高压线性功率电压补偿电路栅极电压采样电路结构图一；
图4为本发明高压线性功率电压补偿电路栅极电压采样电路结构图二；
图5为本发明高压线性功率电压补偿电路漏极电压采样电路结构图一；
图6为本发明高压线性功率电压补偿电路漏极电压采样电路结构图二；
图7为本发明的高压线性功率电压补偿电路接入高线线性电路后的管脚连接结构图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图2为本发明高压线性功率电压补偿电路接入高线线性电路后的原理结构图，如图2所示，本发明提供的高压线性功率电压补偿电路，包括接入高压线路中的电压采样模块、信号处理模块、控制补偿模块；所述电压采样模块一端与高压线性电路中控制某段LED灯串导通与关断的驱动开关连接，用于采集该驱动开关的电压并提供给信号处理模块；所述信号处理模块一端与电压采样模块另一端连接、另一端与控制补偿模块一端连接，用于将电压采样模块采集到的电压分压成控制补偿模块可使用的电压；所述控制补偿模块一端接基准电压，一端与控制所述驱动开关导通时间的比较器同相输入端连接，用于根据信号处理模块处理后输出电压的大小来改变比较器同相输入端电压的大小，进而根据比较器输出电压的大小来调节每段LED灯串电流的大小，从而使LED灯串的输出功率维持平稳。
具体地，如图2所示，整流桥的正极连接了3段LED灯串，分别为由D1和D2组成的第一段LED灯串、由D3组成的第二段LED灯串、由D4组成的第三段LED灯串，其中，控制第一段LED灯串导通与关断的驱动开关为MOS管Q6；控制第二段LED灯串导通与关断的驱动开关为MOS管Q4；控制第三段LED灯串导通与关断的驱动开关为MOS管Q2；比较器AR3用于控制MOS管Q2的导通时间；比较器AR2用于控制MOS管Q4的导通时间；比较器AR1用于控制MOS管Q6的导通时间；电压采样模块采集驱动开关的电压，与电压采样模块连接的信号处理模块将采样电压采集到的电压进行分压处理，使分压后的电压可以适用于与基准连接的控制补偿模块，经过控制补偿模块处理后的电压可以为比较器AR1、AR2、AR3提供新的参考电压，根据新的参考电压就可以改变LED灯串的导通电流。由于根据背景技术的描述，当高压线性电路中输入电压升高后，接入其电路的LED灯串的恒流时间会增长，从而导致LED灯串的功率会有明显变化，而为了降低这种LED灯串功率明显变化的现象，本发明通过采取当电压升高导致恒流时间增长时，通过减小LED的导通电流为手段，从而达到使高压线性电路中的LED功率变化保持平稳的目的；反之，当高线线性电路的输入电压减小时，通过增大LED的导通电流为手段，从而达到使高压线性电路中的LED功率变化保持平稳的目的；而具体实现LED功率变化保持平稳的方式就是通过电压采集模块采集控制LED灯串导通与关断的MOS管的电压，该采集方式包括2中，一种是采集MOS管栅极的电压(如图2所示，采集的是MOS管Q2栅极的电压)，一种是采集MOS管漏极的电压；当采集到电压后，将该电压信号进行处理，处理成控制补偿模块可使用的电压，然后通过控制补偿模块将比较器同相输入端电压进行改变，从而使比较器的输出电压发生变化，MOS管Q2、MOS管Q4、MOS管Q6栅极电压发生变化，MOS管Q2、MOS管Q4、MOS管Q6栅极电压发生变化就会导致这三个MOS管的导通阻抗发生变化，从而达到使LED导通电流发生变化的目的，该控制补偿模块的具体工作原理为：当整流桥输入电压升高后，根据图1显示的波形图可知LED灯串的恒流时间增长，此时，通过电压采集模块采集MOS管栅极的电压，然后经过信号处理模块分压采集到的电压，分压后的电压输入给控制补偿模块，控制补偿模块就能够控制与驱动开关连接的比较器(比较器AR3、比较器AR2、比较器AR1)的输出电压减小，则MOS管(MOS管Q2、MOS管Q4、MOS管Q6)栅极电压就会减小，MOS管(MOS管Q2、MOS管Q4、MOS管Q6)导通阻抗就会增大，那么与MOS管连接的LED灯串的电流就会减小，即控制补偿模块就会随着整流桥两端输入电压的增大而减小LED灯串的导通电流，从而根据LED的功率计算公式P=(U1I1T1+U2I2T2+U3I3T3)／T可知，LED的功率波动范围就会降低；反之，当输入电压降低后，控制补偿模块就会增大LED灯串的导通电流，同样也能维持使LED的功率在较小范围内波动变化。所述驱动开关可以为PMOS管、NMOS管，PNP管、NPN管，本发明采用MOS管作为驱动开关。
图3为本发明高压线性功率电压补偿电路栅极电压采样电路结构图一；图4为本发明高压线性功率电压补偿电路栅极电压采样电路结构图二；图5为本发明高压线性功率电压补偿电路漏极电压采样电路结构图一；图6为本发明高压线性功率电压补偿电路漏极电压采样电路结构图二；图7为本发明的高压线性功率电压补偿电路接入高线线性电路后的管脚连接结构图，表一是图3、图4、图5、图6分别与图7的引脚连接对应表：
表一：
实施例1：
图3为本发明高压线性功率电压补偿电路栅极电压采样电路结构图一，如图3所示，本实施例提供一种MOS管栅极电压采样的功率补偿电路，其电路具体连接结构如图3所示，所述电压采样模块包括：比较器AR6、电阻R12、电容C1；所述比较器AR6的同相输入端与参考电压连接，其反相输入端与接入高压线性电路中控制最末段LED灯串的MOS管Q2栅极连接；所述比较器的输出端与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端与电容C1的一端连接，电容C1的另一端接地。
具体地，本实施例通过比较器AR6的反相输入端与MOS管Q2的栅极连接，电容C1通过MOS管Q2栅极电压的变化进行自身的充电与放电，从而为信号处理模块提供输入电压；当整流桥的输入电压升高时，电容C1电压升高，反之降低。
所述信号处理模块包括依次串联连接的电阻R9和电阻R10；所述电阻R9的一端与电阻R12和电容C1的连接点连接，电阻R10的一端接地。
具体地，电阻R9和电阻R10的作用是将电压采集模块采集到的电压进行分压处理，分压以后的电压接入控制补偿模块后供控制补偿模块使用。
所述控制补偿模块包括减法器AR4；所述减法器AR4的同相输入端与基准电压连接，其反相输入端与电阻R9和电阻R10的连接点连接，其输出端与MOS管连接的比较器同相输入端连接，用于为MOS管连接的比较器提供新的参考电压。
具体地，所述减法器的作用是将从信号处理模块处理后的电压与基准电压做减法，从而为与MOS管连接的比较器提供新的参考电压；由于减法器的同相输入端接基准，而其反相输入端电压增大时，减法器的输出电压就会减小，反之，减法器的输出电压就会增大。因此，电压采样模块从MOS管的栅极采集到的电压信号经过信号处理模块处理后输入到减法器的反相输入端后，减法器的输出端电压就会随着其反相输入端电压的变化而变化；而减法器的输出端电压是作为一个新的参考电压提供给与MOS管连接的比较器，从而使得LED灯串的导通电流发生变化(当比较器AR3、比较器AR2、比较器AR1的同相输入端电压减小时，减法器的输出电压就会减小，从而使得比较器AR3、比较器AR2、比较器AR1的输出电压减小，随之MOS管Q2、MOS管Q4、MOS管Q6的栅极电压减小，MOS管Q2、MOS管Q4、MOS管Q6的栅极电压减小导致LED灯串的电流减小)。即当高压线性电路的电压增大时，其导通电流就会减小，反之，当高压线性电路的电压减小时，其导通电流就会增大，从而最终实现高线线性电路中LED灯串的功率维持平稳的目的。
进一步地，图4为本发明高压线性功率电压补偿电路栅极电压采样电路结构图二，如图4所示，为了使从电压采样模块采集到电压信号更加平稳，能够更好地被控制补偿模块利用，本实施例提供的功率补偿电路，所述信号处理模块还包括电压跟随器，所述电压跟随器的同相输入端与二极管D1的负极和电容C2另一端的连接点连接，电压跟随器的输出端与电阻R9连接。
实施例2：
本发明还提供另外一种电压采样的实施例，图5为本发明高压线性功率电压补偿电路漏极电压采样电路结构图一，如图5所示，所述驱动开关为MOS管；所述电压采样模块包括电阻R11、电阻R13、二极管D1、二极管D2、电容C2；所述电阻R11的一端与接入高压线性电路中的控制首段LED灯串的MOS管漏极连接，其另一端分别与二极管D1和二极管D2的正极连接，二极管D2的负极与电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端与电容C2一端的连接点共同接地。
具体地，如图5所示，电阻R11的一端与首段接入高压线性电路的控制LED灯串的MOS管漏极连接，由于MOS管漏极的导通电压高，因此，通过电阻R11、电阻R13进行分压，分压后，通过电容C2的电压来反应采样信号，输入电压升高时，C2电压升高，反之C2降低。
所述信号处理模块包括串联连接的电阻R14和电阻R15；所述电阻R14的一端与二极管D1的负极和电容C2另一端的连接点连接，电阻R15的一端接地。该信号处理模块与实施例1中的信号处理模块的结构与功能相同，此处不再赘述。
所述控制补偿模块包括减法器AR4；所述减法器AR4的同相输入端与基准电压连接，其反相输入端与电阻R14和电阻R15的连接点连接，其输出端与MOS管连接的比较器同相输入端连接，用于为与MOS管连接的比较器提供新的参考电压。该控制补偿模块与实施例1中的控制补偿模块的结构与功能相同，此处不再赘述。
进一步地，图6为本发明高压线性功率电压补偿电路漏极电压采样电路结构图二，如图6所示，为了使从电压采样模块采集到电压信号更加平稳，能够更好地被控制补偿模块利用，本发明提供的功率补偿电路，所述信号处理模块还包括电压跟随器，所述电压跟随器的同相输入端与二极管D1与电容C2的连接点连接，电压跟随器的输出端与分压电阻R14连接。
本发明提供的高压线性功率电压补偿电路，通过将电压采集模块采集控制LED灯串的驱动开关电压，再将采集到的电压通过信号处理模块进行处理，处理成控制补偿模块可使用的电压，最终通过控制补偿模块将LED灯串的功率维持平稳，从而提高了使用者的舒适度。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种高压线性功率电压补偿电路，其特征在于，包括电压采样模块、信号处理模块、控制补偿模块；
所述电压采样模块一端与高压线性电路中控制某段LED灯串导通与关断的驱动开关连接，用于采集该驱动开关的电压并提供给信号处理模块；
所述信号处理模块一端与电压采样模块另一端连接、信号处理模块另一端与控制补偿模块一端连接，用于将电压采样模块采集到的电压分压成控制补偿模块可使用的电压；
所述控制补偿模块一端接基准，另一端与控制所述驱动开关导通时间的比较器同相输入端连接，用于根据信号处理模块处理后输出电压的大小来改变比较器同相输入端电压的大小，进而根据比较器输出电压的大小来调节每段LED灯串电流的大小，从而使LED灯串的输出功率维持平稳。
2.根据权利要求1所述的高压线性功率电压补偿电路，其特征在于，所述驱动开关为MOS管。
3.根据权利要求2所述的高压线性功率电压补偿电路，其特征在于，所述电压采样模块包括：比较器AR6、电阻R12、电容C1；所述比较器AR6的同相输入端与参考电压连接，其反相输入端与接入高压线性电路中的控制最末段LED灯串的MOS管Q2的栅极连接；所述比较器AR6的输出端与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端与电容C1的一端连接，电容C1的另一端接地；
所述信号处理模块包括依次串联连接的电阻R9和电阻R10；所述电阻R9的一端与电阻R12和电容C1的连接点连接，电阻R10的一端接地；
所述控制补偿模块包括减法器AR4；所述减法器AR4的同相输入端与基准电压连接，其反相输入端与电阻R9和电阻R10的连接点连接，其输出端与MOS管连接的比较器同相输入端连接，用于为与MOS管连接的比较器提供新的参考电压。
4.根据权利要求2所述的高压线性功率电压补偿电路，其特征在于，所述电压采样模块包括电阻R11、电阻R13、二极管D1、二极管D2、电容C2；所述电阻R11的一端与接入高压线性电路中的控制首段LED灯串的MOS管Q5的漏极连接，其另一端分别与二极管D1和二极管D2的正极连接，二极管D2的负极与电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端与电容C2一端的连接点共同接地；
所述信号处理模块包括串联连接的电阻R14和电阻R15；所述电阻R14的一端与二极管D1的负极和电容C2另一端的连接点连接，电阻R15的一端接地；
所述控制补偿模块包括减法器AR4；所述减法器AR4的同相输入端与基准电压连接，其反相输入端与电阻R14和电阻R15的连接点连接，其输出端与MOS管连接的比较器同相输入端连接，用于为与MOS管连接的比较器提供新的参考电压。
5.根据权利要求3所述的高压线性功率电压补偿电路，其特征在于，所述信号处理模块包括电压跟随器，所述电压跟随器的同相输入端与电阻R12和电容C1的连接点连接，电压跟随器的输出端与分压电阻R9的输入端连接。
6.根据权利要求4所述的高压线性功率电压补偿电路，其特征在于，所述信号处理模块包括电压跟随器，所述电压跟随器的同相输入端与二极管D1的负极和电容C2另一端的连接点连接，电压跟随器的输出端与电阻R14的输入端连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Denomination of invention: LED high-voltage linear drive power voltage compensation circuit Effective date of registration: 20181206 Granted publication date: 20171208 Pledgee: Shaanxi Changan financing guarantee Limited by Share Ltd. Pledgor: SHAANXI REACTOR MICROELECTRONICS Co.,Ltd. Registration number: 2018610000205 |
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Date of cancellation: 20190726 Granted publication date: 20171208 Pledgee: Shaanxi Changan financing guarantee Limited by Share Ltd. Pledgor: SHAANXI REACTOR MICROELECTRONICS Co.,Ltd. Registration number: 2018610000205 |
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Denomination of invention: LED high-voltage linear drive power voltage compensation circuit Effective date of registration: 20190930 Granted publication date: 20171208 Pledgee: Industrial Bank Limited by Share Ltd. Xi'an branch Pledgor: SHAANXI REACTOR MICROELECTRONICS Co.,Ltd. Registration number: Y2019610000037 |
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Date of cancellation: 20210113 Granted publication date: 20171208 Pledgee: Industrial Bank Limited by Share Ltd. Xi'an branch Pledgor: SHAANXI REACTOR MICROELECTRONICS Co.,Ltd. Registration number: Y2019610000037 |
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Denomination of invention: LED high voltage linear driving power voltage compensation circuit Effective date of registration: 20210902 Granted publication date: 20171208 Pledgee: Xi'an Science and Technology Financial Service Center Co.,Ltd. Pledgor: SHAANXI REACTOR MICROELECTRONICS Co.,Ltd. Registration number: Y2021610000225 |
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Date of cancellation: 20230322 Granted publication date: 20171208 Pledgee: Xi'an Science and Technology Financial Service Center Co.,Ltd. Pledgor: SHAANXI REACTOR MICROELECTRONICS Co.,Ltd. Registration number: Y2021610000225 |
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