CN104093257B - 用于线性led驱动电源的功率调整电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于线性LED驱动电源的功率调整电路，包括：检测电路，其输入端连接到检测点和第二参考电压，并配置为当判定所述检测点的电压和第二参考电压满足预定关系时输出第一信号，所述检测点的电压与施加到所述LED的电压成线性比例；控制电路，其输入端连接到所述检测电路的输出端，且其输出端连接到所述第一MOS管的栅极，并配置为当从所述检测电路接收到所述第一信号时控制关断所述第一MOS管。本发明当输入电压高于阈值时通过控制电路关断MOS管，以减小高电压输入时的功率损耗；同时，通过改变补偿电路的参考电压，增大低电压输入时的电流，减小高电压输入时的电流，以满足用户对线性调整率和负载调整率的要求。

Description

用于线性LED驱动电源的功率调整电路
技术领域
本发明涉及集成电路领域，特别涉及一种用于线性LED驱动电源的功率调整电路。
背景技术
线性LED驱动电源的结构如图1所示，AC交流输入信号经过整流电路转换为输入电压。LED负载与MOS管Q1以及CS采样电阻R1串接在一起。该电路特点是，功率随输入电压的变化而变化。当从MOS管Q1的漏极加入电压补偿时可以一定程度地改善输入功率随输入电压变化的情况，但通常还会有10％以上的功率变化。
随着输入电压的升高，电路的损耗也会大大增加，导致电路在高压输入时效率降低，发热严重。这使得用户使用该电路时要加大线性电路芯片的散热面积，增加了系统成本和设计难度。因此，需要设计功率补偿电路对线性LED驱动电源进行功率补偿，以减少功率消耗，以提升高电压输入时的电路效率。
另外，为了满足用户对线性调整率的要求，需要在低电压输入时增大电流，在高电压输入时减小电流。因此，需要设计电流补偿电路。
发明内容
为此，本发明提供了一种用于线性LED驱动电源的功率调整电路，所述线性LED驱动电源包括第一MOS管，其特征在于，所述第一MOS管与LED和电容的并联电路相串联，所述功率调整电路包括：检测电路，其输入端连接到检测点和第二参考电压，并配置为当判定所述检测点的电压和第二参考电压满足预定关系时输出第一信号，所述检测点的电压与施加到所述LED的电压成线性比例；控制电路，其输入端连接到所述检测电路的输出端，且其输出端连接到所述第一MOS管的栅极，并配置为当从所述检测电路接收到所述第一信号时控制关断所述第一MOS管。
进一步地，所述功率调整电路还包括：补偿电路，其连接到所述第一MOS管和所述控制电路，并配置为在所述控制电路控制关断所述第一MOS管期间，利用第一参考电压来补偿流过所述LED的电流，所述第一参考电压与所述LED的电压相关。
优选地，所述补偿电路包括第一运算放大器，其中，所述第一运算放大器的同相输入端接收所述第一参考电压，所述第一运算放大器的反相输入端连接到所述第一MOS管的源极/漏极并通过第一电阻接地，所述第一运算放大器的输出端连接到所述第一MOS管的栅极并连接到所述控制电路的输出端。
优选地，所述控制电路包括第二MOS管，所述第二MOS管的栅极连接到所述检测电路的输出端，所述第二MOS管的漏极/源极连接到所述第一MOS管的栅极并连接到所述补偿电路的输出端，所述第二MOS管的源极/漏极接地。
进一步地，所述检测电路包括比较电路和分压电路，所述比较电路包括第二运算放大器，其中，所述第二运算放大器的反相输入端接收所述第二参考电压，所述分压电路连接在所述第二运算放大器的同相输入端和所述检测点之间。
优选地，所述分压电路包括串联在所述检测点和地端之间的第二电阻和第三电阻；所述第二运算放大器的同相输入端接收所述第二电阻上的压降或所述第三电阻上的压降。
本发明的用于线性LED驱动电源的功率调整电路，通过检测电路对输入电压进行检测，当输入电压高于阈值时通过控制电路控制关断线性LED驱动电源的MOS管，以减小高电压输入时的功率损耗；同时，通过改变补偿电路的参考电压，增大低电压输入时的电流，减小高电压输入时的电流，以满足用户对线性调整率和负载调整率的要求。
附图说明
图1为现有技术中线性LED驱动电源的电路结构示意图；
图2为本发明的用于线性LED驱动电源的功率调整电路应用于现有技术的线性LED驱动电源的示意图；
图3为本发明的用于线性LED驱动电源的功率调整电路的结构示意图；
图4为应用本发明的用于线性LED驱动电源的功率调整电路时的电压示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的用于线性LED驱动电源的功率调整电路作进一步的详细描述，但不作为对本发明的限定。
如图3所示，在优选的实施方式中，本发明的用于线性LED驱动电源的功率调整电路包括用于检测输入电压的检测电路、用于控制线性LED驱动电源的MOS管Q1截止和导通的控制电路、以及用于对LED的电流进行补偿的补偿电路。
其中，检测电路的输入端连接到检测点和参考电压Vref2，并配置为当判定检测点的电压VH和参考电压Vref2满足预定关系时输出信号，检测点的电压VH与施加到LED的电压VLED(即图2所示的节点E的电压)成线性比例。控制电路的输入端连接到检测电路的输出端，其输出端连接到MOS管Q1的栅极，并配置为当从检测电路接收到检测电路输出的信号时控制关断MOS管Q1。因此，当检测电路检测到检测点的电压VH和参考电压Vref2满足预定关系时，控制电路控制MOS管Q1截止，以减小高电压输入时的功率损耗。
具体地，检测电路包括分压电路和比较电路。其中，分压电路包括串联在检测点VH和地端GND之间的电阻R2和R3。比较电路包括运算放大器U2，其反相输入端连接到参考电压Vref2，同相输入端连接到如图3所示的分压节点A，其输出端连接到控制电路。优选地，分压节点A为电阻R2和R3之间的点，即运算放大器U2的检测电压为电阻R3上的压降。可以理解的是，检测电压也可以是电阻R2上的压降。
具体地，补偿电路包括运算放大器U1，其同相输入端连接到参考电压Vref1，反相输入端连接到MOS管Q1的源极并通过电阻R1接地，其输出端连接至MOS管Q1的栅极。补偿电路通过控制其参考电压，来补偿流过LED的电流大小。
具体地，控制电路包括MOS管Q2，MOS管Q2的漏极连接到运算放大器U1的输出端，即节点B，其源极接地，其栅极连接到运算放大器U2的输出端，即检测电路的输出端。
检测电路的运算放大器U2用作比较器，当分压节点A的电压VA大于参考电压Vref2时，运算放大器U2输出控制逻辑电平，使得MOS管Q2的栅极电压升高，当其栅源电压大于临界电压时，MOS管Q2导通。由于MOS管的导通电阻较小，MOS管Q2导通导致补偿电路中节点B通过导通的MOS管Q2接地，节点B的电压降低，从而导致MOS管Q1的栅源电压小于临界电压，MOS管Q1截止。
如图2所示，在输入电压较低MOS管Q1导通时，LED通过AC电源供电。在输入电压较高MOS管Q1被关断即截止后，LED通过电容C1的放电维持导通。在电容C1放电期间，检测点电压VH及分压节点A的电压VA均持续线性地降低，直至分压节点A的电压VA小于参考电压Vref2时，运算放大器U2控制MOS管Q2关断，节点B的电压重新升高，导致MOS管Q1的栅源电压大于临界电压，MOS管Q1导通，LED重新由整流电路输出的电压VIN供电。因此，可以保持整个线性LED驱动电源运行过程中，LED灯都可以持续被点亮。
电路设计时，可通过设置分压电阻R2和R3的值即设置分压比，也可以通过设置参考电压Vref2的值，来控制输出逻辑电平的输出门限，即控制检测门限，从而保证整个电路达到功率损耗的要求。
本发明的用于线性LED驱动电源的功率调整电路，在实现功率补偿时，通过上述电路及其工作机制，在输入电压升高达到预定的参考电压时，控制MOS管Q1关断，以减少高电压输入时的功率损耗。
另一方面，在补偿电路中，可以通过调整参考电压Vref1的值来调整流过LED的电流。比如，当提高参考电压Vref1时，能够提高运算放大器U1输出端即节点B的电压，使得流过MOS管Q1和电阻R1的电流增大，即增大了流过LED的电流。同理，可通过降低参考电压Vref1来减小流过LED的电流。整个电路从而实现电流补偿。
加入电流补偿之后，可以在需要的电流较小时减小电流，需要的电流较大时增大电流，从而使得该线性LED驱动电源的用户可以自由地配置灯珠数，并能够将线性调整率和负载调整率控制在要求的范围内。例如，当输入电压为180VAC～264VAC、输出的LED灯珠数为60～70pcs时，其LED灯珠的电压约为210VDC，线性调整率和负载调整率范围可以很容易控制在10％以内。
参照图4，为应用本发明的用于线性LED驱动电源的功率调整电路时的电压示意图。其中，VIN为AC电源提供的输入电压经整流电路整流之后的波形，即图2所示的节点D的电压波形；VLED为施加到LED的电压，即图2所示的节点E的电压波形。
当输入电压VIN大于第二门限VTH2(即LED灯的点亮电压门限)时，LED灯点亮，开始形成输入电流和施加到LED的电压VLED。当输入电压VIN继续增大达到第一门限VTH1时，分压节点A的电压VA大于参考电压Vref2，运算放大器U2输出高电平，此时通过MOS管Q2的导通使得MOS管Q1关断，LED开始由电容C1放电维持点亮。
在电容C1放电维持LED点亮期间，施加到LED的电压VLED、检测点电压VH、以及分压节点A的电压VA均持续线性地降低。输入电压VIN增大到峰值后开始降低，当输入电压VIN降低到小于第一门限VTH1时，分压节点A的电压VA小于参考电压Vref2，运算放大器U2输出低电平，控制关断MOS管Q2从而使得MOS管Q1导通，此时电压VLED的值为第三门限VTH3。
此后，LED又转变为靠AC电源的供电维持点亮。由于此时AC电源对电容C1充电，因此施加到LED的电压VLED持续线性地增大，而此时输入电压VIN不断减小。当输入电压VIN减小到小于第二门限VTH2时，开始启动补偿电路的功能对电流进行补偿。通过提高参考电压Vref1，来提高运算放大器U1的输出端即节点B的电压，从而使得流过LED的电流增大，从而使的施加到LED的电压VLED一直保持大于第二门限VTH2。
在上述电流补偿的过程中，输入电压VIN先减小到零然后又开始增大。当输入电压VIN大于第一门限VTH1时，MOS管Q1又一次关断，LED又一次开始由电容C1放电维持点亮。
如此往复，在整个线性LED驱动电源运行过程中，LED灯都可以持续被点亮，并且在输入电压高于第一门限时关断MOS管Q1，以减少功率损耗。
以上具体实施方式仅为本发明的示例性实施方式，不能用于限定本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这些修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种用于线性LED驱动电源的功率调整电路，所述线性LED驱动电源包括第一MOS管，其特征在于，所述第一MOS管与LED和电容的并联电路相串联，所述功率调整电路包括：
检测电路，其输入端连接到检测点和第二参考电压，并配置为当判定所述检测点的电压和第二参考电压满足预定关系时输出第一信号，所述检测点的电压与施加到所述LED的电压成线性比例；
控制电路，其输入端连接到所述检测电路的输出端，且其输出端连接到所述第一MOS管的栅极，并配置为当从所述检测电路接收到所述第一信号时控制关断所述第一MOS管，其中，
所述检测电路包括比较电路和分压电路，所述比较电路包括第二运算放大器，所述第二运算放大器的反相输入端接收所述第二参考电压，同相输入端连接到所述分压电路的分压节点；
所述功率调整电路还包括：
补偿电路，其连接到所述第一MOS管和所述控制电路，并配置为在所述控制电路控制关断所述第一MOS管期间，利用第一参考电压来补偿流过所述LED的电流，所述第一参考电压与所述LED的电压相关。
2.根据权利要求1所述的用于线性LED驱动电源的功率调整电路，其特征在于，所述补偿电路包括第一运算放大器，其中，
所述第一运算放大器的同相输入端接收所述第一参考电压，
所述第一运算放大器的反相输入端连接到所述第一MOS管的源极/漏极并通过第一电阻接地，
所述第一运算放大器的输出端连接到所述第一MOS管的栅极并连接到所述控制电路的输出端。
3.根据权利要求1所述的用于线性LED驱动电源的功率调整电路，其特征在于，所述控制电路包括第二MOS管，所述第二MOS管的栅极连接到所述检测电路的输出端，所述第二MOS管的漏极/源极连接到所述第一MOS管的栅极并连接到所述补偿电路的输出端，所述第二MOS管的源极/漏极接地。
4.根据权利要求1所述的用于线性LED驱动电源的功率调整电路，其特征在于，所述分压电路包括串联在所述检测点和地端之间的第二电阻和第三电阻；
所述第二运算放大器的同相输入端接收所述第二电阻上的压降或所述第三电阻上的压降。
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