CN104093252A - 一种无频闪非隔离型led恒流驱动电路 - Google Patents

一种无频闪非隔离型led恒流驱动电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种无频闪非隔离型LED恒流驱动电路，包括：一交流源、一整流桥、一电容和两个恒流驱动单元；其中，整流桥的交流侧与交流源连接，直流侧正端与LED的阳极、电容的一端以及两个恒流驱动单元的电源端相连，直流侧负端接地；LED的阴极与第一恒流驱动单元的输入端相连，第一恒流驱动单元的输出端与电容的另一端和第二恒流驱动单元的输入端相连，第二恒流驱动单元的输出端接地。本发明LED恒流驱动电路通过控制AC输入源对电容的充电电流恒定，使得电路在实现LED负载无频闪的同时，可以实现80％以上的功率因数，从而达到产品认证要求。

Description

一种无频闪非隔离型LED恒流驱动电路
技术领域
本发明属于LED恒流驱动技术领域，具体涉及一种无频闪非隔离型LED恒流驱动电路。
背景技术
LED(Light Emitting Diode，发光二极管)是典型的电流型器件，其理想的供电方式是恒流供电，对工作电流的稳定性要求很高。非隔离型线性恒流LED驱动电路凭借其简洁的外围电路和简单的控制方法，受到市场的青睐。该恒流驱动电路输出的平均电流稳定，但有周期电流，存在频闪问题：在工频周期内，当输入电压过低时，LED负载会在一段时间内处于熄灭状态，这会导致LED的光输出含有100Hz的频闪。该频率下的光频闪不但会造成人的视觉神经疲劳，危害人体健康，也会影响到LED的发光效率和色彩，缩短LED的使用寿命。
现有的无频闪的非隔离型LED恒流驱动电路(如SM2082C)的简单示意图如图1所示，包括一AC输入源，一整流桥，一LED负载，一电容C1和一恒流驱动单元11；其中，LED负载的正端连接电容C1和恒流驱动单元11的a端，电容C1的另一端接地，LED负载的负端连接恒流驱动单元11的b端，恒流驱动单元的c端接地。
上述恒流驱动电路的工作典型波形图如图2所示，恒流驱动单元11控制流过LED负载的电流恒定，该电流值等于Vref1/R1。在t1时刻，AC电流源对系统供电；在t2时刻，AC电流源停止对系统供电。该恒流驱动电路的输出电流恒定，但是PF(功率因数)只有40％左右，达不到产品认证要求。
发明内容
针对现有技术所存在的上述技术问题，本发明提供了一种无频闪非隔离型LED恒流驱动电路，使得系统在实现LED负载无频闪的同时，可以达到较高的功率因数。
一种无频闪非隔离型LED恒流驱动电路，包括：一交流源、一整流桥、一电容和两个恒流驱动单元；其中：
整流桥的交流侧与交流源连接，直流侧正端与LED的阳极、电容的一端以及两个恒流驱动单元的电源端相连，直流侧负端接地；LED的阴极与第一恒流驱动单元的输入端相连，第一恒流驱动单元的输出端与电容的另一端和第二恒流驱动单元的输入端相连，第二恒流驱动单元的输出端接地。
所述的恒流驱动单元包括供电模块和恒流模块；所述的供电模块用于为恒流模块供电，所述的恒流模块用于产生恒定的电流。
所述的供电模块通过电源端对整流桥输出的直流电压进行分压后为恒流模块供电。
所述的恒流模块包括一运算放大器、一NMOS管和一电阻；运算放大器的正相输入端接给定的参考电压，反相输入端与NMOS管的源极和电阻的一端相连，输出端与NMOS管的栅极相连；NMOS管的漏极为恒流驱动单元的输入端，电阻的另一端为恒流驱动单元的输出端。
所述的第一恒流驱动单元用于控制流过LED的电流恒定，该电流大小为Vref1/R1，所述的第二恒流驱动单元用于控制交流源通过整流桥输出的电流恒定，该电流大小为Vref2/R2，进而控制交流源通过整流桥对电容充电时的电流恒定，该电流大小为(Vref2/R2)-(Vref1/R1)；其中，Vref1和Vref2分别为第一恒流驱动单元和第二恒流驱动单元中恒流模块所接收的参考电压，R1和R2分别为第一恒流驱动单元和第二恒流驱动单元中恒流模块内电阻的阻值。
与现有技术相比较，本发明LED恒流驱动电路通过控制AC输入源对电容的充电电流恒定，使得电路在实现LED负载无频闪的同时，可以实现80％以上的功率因数，从而达到产品认证要求。
附图说明
图1为现有无频闪非隔离型LED恒流驱动电路的结构示意图。
图2为现有无频闪非隔离型LED恒流驱动电路的工作波形示意图。
图3为本发明LED恒流驱动电路的结构示意图。
图4为第一恒流驱动单元的结构示意图。
图5为第二恒流驱动单元的结构示意图。
图6为本发明LED恒流驱动电路的工作波形示意图。
具体实施方式
为了更为具体地描述本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案进行详细说明。
一种无频闪非隔离型LED恒流驱动电路如图3所示，包括：AC输入源，整流桥DB，电容C1，恒流驱动单元11，恒流驱动单元12和LED负载(由多个LED串联组成)。其中：AC输入源的两端连接整流桥DB的交流侧；整流桥DB的直流侧正极连接LED负载的阳极，电容C1的正端，恒流驱动单元11的a端和恒流驱动单元12的a端；LED负载的阴极连接恒流驱动单元11的b端；恒流驱动单元11的c端连接电容C1的负端和恒流驱动单元12的b端；恒流驱动单元12的c端接地。
如图4所示，恒流驱动单元11包括：
供电模块31，用于恒流驱动单元11内部子模块的供电；
恒流模块21，用于产生恒定电流。
供电模块31连接恒流驱动单元11的a端，使用a端的输入能量对恒流驱动单元11进行供电。供电模块31的结构和工作原理比较常规，这里不再赘述。
恒流模块21包括运放OPA1，功率管M1，电阻R1，电压基准Vref1；其中：OPA1的正输入端连接电压基准Vref1；电压基准Vref1是相对于恒流驱动单元11的c端的电压基准；OPA1的负端连接电阻R1的上端和功率管M1的源端；OPA1的输出端连接功率管M1的栅端；功率管M1的漏端连接恒流驱动单元11的b端；功率管M1的源端连接电阻R1的上端；电阻R1的另一端连接恒流驱动单元11的c端。恒流模块21通过OPA1的箝位作用，通过控制功率管M1的栅极电压将电阻R1上端的电压箝位在Vref1：当电阻R1上端的电压比Vref1高时，OPA1的输出减小，即功率管M1的栅极电压减小，使得功率管M1的驱动能力变弱，电阻R1上端的电压下降；当电阻R1上端的电压比Vref1低时，OPA1的输出增大，即功率管M1的栅极电压增大，使得功率管M1的驱动能力变强，电阻R1上端的电压上升。
如图5所示，恒流驱动单元12包括：
供电模块32，用于恒流驱动单元12内部子模块的供电；
恒流模块22，用于产生恒定电流。
供电模块32连接恒流驱动单元12的a端，使用a端的输入能量对恒流驱动单元12进行供电。供电模块32的结构和工作原理比较常规，这里不再赘述。
恒流模块22包括运放OPA2，功率管M2，电阻R2，电压基准Vref2；其中：OPA2的正输入端连接电压基准Vref2；电压基准Vref2是相对于恒流驱动单元12的c端的电压基准；OPA2的负端连接电阻R2的上端和功率管M2的源端；OPA2的输出端连接功率管M2的栅端；功率管M2的漏端连接恒流驱动单元12的b端；功率管M2的源端连接电阻R2的上端；电阻R2的另一端连接恒流驱动单元12的c端。恒流模块22通过OPA2的箝位作用，通过控制功率管M2的栅极电压将电阻R2上端的电压箝位在Vref2：当电阻R2上端的电压比Vref2高时，OPA2的输出减小，即功率管M2的栅极电压减小，使得功率管M2的驱动能力变弱，电阻R2上端的电压下降；当电阻R2上端的电压比Vref2低时，OPA2的输出增大，即功率管M1的栅极电压增大，使得功率管M2的驱动能力变强，电阻R2上端的电压上升。
恒流驱动单元11用于控制流过LED负载的电流恒定，电流大小为Vref1/R1。
恒流驱动单元12用于控制AC输入源对系统供电时的电流恒定，电流大小为Vref2/R2。进而恒流驱动单元12还控制AC输入源对电容C1充电时的电流恒定，电流大小为(Vref2/R2)-(Vref1/R1)。
图6为本实施方式电路的工作典型波形图。在整个周期内恒流驱动单元11持续工作，控制流过LED负载的电流恒定，该电流值等于Vref1/R1。在t1时刻，AC输入源VAC大于电容电压Vc，此时AC输入源对系统供电，恒流驱动单元12开始工作，控制AC输入源的输出电流恒定，该电流值等于Vref2/R2；由于LED负载流过Vref1/R1的电流，因此恒流驱动单元12控制了AC输入源对电容C1的充电电流恒定，该电流值为(Vref2/R2)-(Vref1/R1)，因此电容电压线性上升；在t2时刻，电容电压Vc等于AC输入源的电压VAC，AC输入源停止对系统供电，只有恒流驱动单元11工作，控制流过LED的电流恒定，该电流值等于Vref1/R1，此时只有电容C1对LED负载供电，因此电容电压线性下降。直到t3时刻，系统重复上述步骤。
本实施方式LED恒流驱动电路通过控制AC输入源对电容C1的充电电流恒定，使得电路在实现LED负载无频闪的同时，可以实现80％以上的功率因数，从而达到产品认证要求。
以上所示仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种无频闪非隔离型LED恒流驱动电路，其特征在于：包括一交流源、一整流桥、一电容和两个恒流驱动单元；其中：
整流桥的交流侧与交流源连接，直流侧正端与LED的阳极、电容的一端以及两个恒流驱动单元的电源端相连，直流侧负端接地；LED的阴极与第一恒流驱动单元的输入端相连，第一恒流驱动单元的输出端与电容的另一端和第二恒流驱动单元的输入端相连，第二恒流驱动单元的输出端接地。
2.根据权利要求1所述的无频闪非隔离型LED恒流驱动电路，其特征在于：所述的恒流驱动单元包括供电模块和恒流模块；所述的供电模块用于为恒流模块供电，所述的恒流模块用于产生恒定的电流。
3.根据权利要求2所述的无频闪非隔离型LED恒流驱动电路，其特征在于：所述的供电模块通过电源端对整流桥输出的直流电压进行分压后为恒流模块供电。
4.根据权利要求2所述的无频闪非隔离型LED恒流驱动电路，其特征在于：所述的恒流模块包括一运算放大器、一NMOS管和一电阻；运算放大器的正相输入端接给定的参考电压，反相输入端与NMOS管的源极和电阻的一端相连，输出端与NMOS管的栅极相连；NMOS管的漏极为恒流驱动单元的输入端，电阻的另一端为恒流驱动单元的输出端。
5.根据权利要求4所述的无频闪非隔离型LED恒流驱动电路，其特征在于：所述的第一恒流驱动单元用于控制流过LED的电流恒定，该电流大小为Vref1/R1，所述的第二恒流驱动单元用于控制交流源通过整流桥输出的电流恒定，该电流大小为Vref2/R2，进而控制交流源通过整流桥对电容充电时的电流恒定，该电流大小为(Vref2/R2)-(Vref1/R1)；其中，Vref1和Vref2分别为第一恒流驱动单元和第二恒流驱动单元中恒流模块所接收的参考电压，R1和R2分别为第一恒流驱动单元和第二恒流驱动单元中恒流模块内电阻的阻值。
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