CN104470096B - Led驱动电路 - Google Patents
Led驱动电路 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104470096B CN104470096B CN201410686211.5A CN201410686211A CN104470096B CN 104470096 B CN104470096 B CN 104470096B CN 201410686211 A CN201410686211 A CN 201410686211A CN 104470096 B CN104470096 B CN 104470096B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- drive circuit
- led
- outfan
- power tube
- ldo
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
LED驱动电路，包括交流输入级、输出端、输出电压反馈端、根据输出电压反馈端控制功率管开关占空比的控制环路和与控制环路连接的功率管；还包括第一基准电压、LDO及连接在功率管和负载LED之间的调整管，所述LDO的两个输入端分别连接调整管与负载LED的公共端和第一基准电压；还包括与输出端连接的输出电容，所述调整管与负载LED的公共端作为输出电压反馈端；所述控制环路包括交流采样电路。本发明通过结合开关电容电路和线性恒流LDO实现对LED的无纹波恒流和反馈输出电压给开关电容环路，实现了传输能量按需供给，采用交流采样电路实现了对输入电压的直接采样，提高了输入响应速度。
Description
技术领域
本发明属于集成电路设计领域，涉及开关电源，特别是一种LED驱动电路。
背景技术
随着高压LED灯珠的发展和LED驱动电源对成本和体积的越来越严苛的要求，低成本的高压恒流线性驱动方法在过去几年取得一定的技术更新和应用。但是目前线性驱动方法始终存在低可靠性，对输入电压和输出灯珠要求高匹配，无法承受输入和输出电压大幅波动等缺点，阻碍了线性驱动方法真正应用于LED照明的大批量生产和安全应用中。
图1给出目前市面上的常见无频闪线性驱动方法。20为恒流线性驱动芯片，芯片的供电由VDD提供，芯片内部一个高压LDO(线性稳压器)，CS引脚外接电阻设置LED的电流。这里为300mV/15ohm＝20mA。该方法要求输入电压必须非常稳定，输出LED的电压与Vbus电压接近。本例中Vbus平均电压约为220V*1.414-5V＝306V，那么芯片LDO的损耗则为(306V-250V)*20mA＝1.12W，这个损耗发热对芯片将是非常大的挑战。如果放进高温环境老化很容易发生失效。再加上电网波动和LED灯珠的合理变化范围，这些额外的压差还会再LDO上产生更大的损耗。目前有些线性芯片增加了过功率和过温度保护等，其原理都是通过降低LED的输出电流来实现对芯片的保护，也造成了输出发光变暗或闪烁等。所以这种简单的线性驱动方法的不具备实际可行性。
发明内容
为克服现有LED驱动芯片采用线性稳压器降压控制所存在的不足，本发明公开了一种LED驱动电路。
本发明所述LED驱动电路，包括交流输入级、驱动电路输出端、输出电压反馈端、根据输出电压反馈端控制功率管开关占空比的控制环路和与控制环路连接的功率管；还包括第一基准电压、LDO及连接在功率管和负载LED之间的调整管和连接在功率管和调整管之间的CS采样电阻，所述调整管的控制端与LDO输出端连接，所述LDO的两个输入端分别连接调整管与CS采样电阻的公共端和第一基准电压；所述功率管与CS采样电阻的公共端作为所述驱动电路输出端，还包括与驱动电路输出端连接的输出电容，所述输出电容的另一端接地，所述调整管与负载LED的公共端作为输出电压反馈端；所述控制环路包括逻辑驱动电路、PWM比较器、误差放大器、第二基准电压和采样电路，所述误差放大器的两个输入端分别连接第二基准电压和输出电压反馈端，所述PWM比较器的两个输入端分别连接误差放大器和采样电路的输出端，所述PWM比较器的输出端连接逻辑驱动电路，所述逻辑驱动电路的输出端连接功率管控制端。
优选的，所述采样电路为连接在交流输入级输出端和相对地之间的分压电阻串。
优选的，所述交流输入级为四个二极管组成的全桥整流电路。
优选的，所述误差放大器的输出端和相对地之间连接有补偿电容。
优选的，所述调整管为PMOS或PNP管。
优选的，所述第一基准电压和第二基准电压由带隙基准电压源输出电压分压产生。
优选的，还包括输出端与逻辑驱动电路连接的保护电路。
本发明通过结合开关电容电路和线性恒流LDO，开关电容控制输入对Cout电容的充电能量路径导通和关断，LDO实现对LED的无纹波恒流和反馈输出电压给开关电容环路，实现了传输能量按需供给，采用采样电路实现了对输入电压的直接采样，提高了输入响应速度。
附图说明
图1为目前现有的高压线性驱动方案结构示意图；
图2示出本发明的一种具体实施方式结构示意图；
图3示出本发明在图2所示具体实施方式中各节点电压电流波形图，各个波形横坐标均为时间,电压波形相对于图2中的相对地。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
本发明所述LED驱动电路，包括交流输入级、驱动电路输出端、输出电压反馈端、根据输出电压反馈端控制功率管开关占空比的控制环路和与控制环路连接的功率管；还包括第一基准电压、LDO及连接在功率管和负载LED之间的调整管和连接在功率管和调整管之间的CS采样电阻，所述调整管的控制端与LDO输出端连接，所述LDO的两个输入端分别连接调整管与CS采样电阻RCS的公共端和第一基准电压；所述功率管与CS采样电阻的公共端作为所述驱动电路输出端，还包括与驱动电路输出端连接的输出电容，所述输出电容的另一端接地，所述调整管与负载LED的公共端作为输出电压反馈端；所述控制环路包括逻辑驱动电路、PWM比较器、误差放大器、第二基准电压和采样电路，所述误差放大器的两个输入端分别连接第二基准电压和输出电压反馈端，所述PWM比较器的两个输入端分别连接误差放大器和采样电路的输出端，所述PWM比较器的输出端连接逻辑驱动电路，所述逻辑驱动电路的输出端连接功率管控制端。
如图2所示，系统分为两大部分，高压功率开关管MN1和输出电容COUT形成开关电容控制VBUS传输到COUT能量通路的导通和关断。LDO和调整管MP1为控制LED输出电流，它与输出LED灯串串联，LDO和LED导通的能量来自COUT。MP1的漏端连接负载LED串的正端LED+，LED+可实时反映COUT电容上能量的大小，LDO的正向输入端与第一基准电压连接。调整管可以为PMOS或PNP管。
采用上述LDO和调整管的控制方式，消除了由于输出电压波动造成的负载LED上的压降波动，使LED输出电流更加稳定，同时使输入到内部控制环路的输出电压反馈端电压恒定，降低了控制环路的功率损耗。
所述控制环路包括逻辑驱动电路、PWM比较器、误差放大器、第二基准电压和采样电路，所述误差放大器的两个输入端分别连接第二基准电压和输出电压反馈端，所述PWM比较器的两个输入端分别连接误差放大器和采样电路的输出端，所述PWM比较器的输出端连接逻辑驱动电路，所述逻辑驱动电路的输出端连接功率管控制端。其中第一基准电压VREF1和第二基准电压VREF2由带隙基准电压源输出电压分压产生，分压可以采用常用的电阻分压形式。
如图2所示，将LED+即输出电压反馈端反馈输入到误差放大器与第一基准电压比较产生误差放大器输出电压COMP；本案例中采用的是一种波峰恒压的误差放大器，即该误差放大器的功能是恒定LED+三角波的波峰稳定在一恒定值附近。COMP电压与采样电路输出的三角波电压进行比较产生功率管MN1的导通时间Ton。COMP越高，TON时间越长，传输到输出电容COUT的能量越多，而功率管MN1导通的时间仅在VBUS与COUT电压接近时导通。整个系统形成闭环控制，根据LED输出所需能量实现对COUT传输能量的导通时间的实时控制。
这种闭环能量控制实现了控制电路的损耗不再与输入电压，输出电压有关，以输入电压为220V市电，输出电压用于驱动28-60个LED发光二极管，输出电压在80-200V的变化范围内为例进行测试，控制环路的损耗仅仅变化0.2W左右。可以认为损耗与输出电压基本无关。
如图3给出了本实施例中部分节点的电压或电流图，图中电压值均相对于相对地。功率管MN1的导通时间TON由控制环路中误差放大器的输出电压COMP控制，且只在VBUS与COUT接近的时候从输入传输能量，从而使得MN1的开关损耗减至最低，另一部分芯片损耗来自LDO，通过波峰恒压误差放大器控制使得LDO上的损耗可以降低至最低。两者加起来的损耗在220VAC典型输入下不到0.6W。相对地表示控制电路自身一个预设的较低电位，可以与绝对地直接连接，也可以是其它稳定的电位。
采样电路对输入的电压进行采样，以输入电压作为周期性波形输入到PWM比较器，如图2所示给出采样电路的一种具体实现方式，采用两个分压电阻R1和R2连接在VBUS和相对地之间，分压电阻的比例只要将输入的电压等比例缩小至PWM比较器的可比较范围内即可，采用上述采样电路的设计还使输入电压的变化及时反应在控制环路中，提高了控制环路对输入电压变化的响应速度，并且无须设计专门的三角波发生器。
交流输入级可以采用四个二极管组成的全桥整流电路将交流电转化为半波形式的直流周期性正弦波形。
优选的，所述误差放大器的输出端和相对地之间连接有补偿电容，可以为控制环路提供一个主极点，增强环路控制的稳定性。
优选的，还可以设置保护电路，例如过压保护电路、过热保护电路等，当检测到输出电压过大或功率管电流过大时控制逻辑驱动电路关闭功率管。
与现有技术相比，本发明可产生如下有益效果：
通过结合开关电容电路和线性恒流LDO，开关电容控制输入对Cout电容的充电能量路径导通和关断，LDO实现对LED的无纹波恒流和反馈输出电压给开关电容环路。实现了传输能量按需供给，采用采样电路实现了对输入电压的直接采样，提高了输入响应速度。
本发明最终实现了一种线性LED照明驱动电路，使控制环路上的损耗不再与输入电压和输出电压有强烈关系，不再需要LED输出电压与输入电压相匹配。这也使得本架构称为真正可通用于各种不同高压LED灯珠的低成本线性LED照明驱动方案。
前文所述的为本发明的各个优选实施例，各个优选实施例中的优选实施方式如果不是明显自相矛盾或以某一优选实施方式为前提，各个优选实施方式都可以任意叠加组合使用，所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明人的发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.LED驱动电路，包括交流输入级、驱动电路输出端、输出电压反馈端、根据输出电压反馈端控制功率管开关占空比的控制环路和与控制环路连接的功率管；
其特征在于，还包括第一基准电压、LDO及连接在功率管和负载LED之间的调整管和连接在功率管和调整管之间的CS采样电阻，所述调整管的控制端与LDO输出端连接，所述LDO的两个输入端分别连接调整管与CS采样电阻的公共端和第一基准电压；所述功率管与CS采样电阻的公共端作为所述驱动电路输出端，还包括与驱动电路输出端连接的输出电容，所述输出电容的另一端接地，所述调整管与负载LED的公共端作为输出电压反馈端；
所述控制环路包括逻辑驱动电路、PWM比较器、误差放大器、第二基准电压和采样电路，所述误差放大器的两个输入端分别连接第二基准电压和输出电压反馈端，所述PWM比较器的两个输入端分别连接误差放大器和采样电路的输出端，所述PWM比较器的输出端连接逻辑驱动电路，所述逻辑驱动电路的输出端连接功率管控制端。
2.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述采样电路为连接在交流输入级输出端和相对地之间的分压电阻串。
3.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述交流输入级为四个二极管组成的全桥整流电路。
4.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述误差放大器的输出端和相对地之间连接有补偿电容。
5.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述调整管为PMOS或PNP管。
6.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述第一基准电压和第二基准电压由带隙基准电压源输出电压分压产生。
7.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，还包括输出端与逻辑驱动电路连接的保护电路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410686211.5A CN104470096B (zh) | 2014-11-26 | 2014-11-26 | Led驱动电路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410686211.5A CN104470096B (zh) | 2014-11-26 | 2014-11-26 | Led驱动电路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104470096A CN104470096A (zh) | 2015-03-25 |
| CN104470096B true CN104470096B (zh) | 2017-05-03 |
Family
ID=52915247
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410686211.5A Active CN104470096B (zh) | 2014-11-26 | 2014-11-26 | Led驱动电路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104470096B (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104768303B (zh) * | 2015-04-20 | 2018-01-26 | 上海晶丰明源半导体股份有限公司 | Led驱动控制电路 |
| CN104780684A (zh) * | 2015-04-20 | 2015-07-15 | 成都岷创科技有限公司 | 直流转换led驱动电路 |
| CN108093530B (zh) * | 2016-04-29 | 2020-03-06 | 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 | 控制电路、控制方法和应用其的线性led驱动电路 |
| CN106992678A (zh) * | 2017-03-31 | 2017-07-28 | 上海晶丰明源半导体股份有限公司 | 供电电路、供电方法、控制芯片及电源系统 |
| CN109768701A (zh) * | 2018-12-04 | 2019-05-17 | 武汉电信器件有限公司 | 电压源及光信号发射器 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101707837B (zh) * | 2009-11-27 | 2014-01-22 | 上海晶丰明源半导体有限公司 | 输出电压及电感量变化保持恒流的源级驱动led驱动电路 |
| CN203313490U (zh) * | 2013-06-04 | 2013-11-27 | 上海晶丰明源半导体有限公司 | 一种led电流纹波消除驱动电路 |
| CN203313500U (zh) * | 2013-06-26 | 2013-11-27 | 上海晶丰明源半导体有限公司 | 一种可控硅调光led驱动电路 |
| CN204259230U (zh) * | 2014-11-26 | 2015-04-08 | 成都岷创科技有限公司 | 交流电输入led 驱动电路 |
-
2014
- 2014-11-26 CN CN201410686211.5A patent/CN104470096B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104470096A (zh) | 2015-03-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104470096B (zh) | Led驱动电路 | |
| CN103648219B (zh) | 一种led开关恒流驱动电路 | |
| CN106332390B (zh) | 一种非隔离led恒流驱动芯片、电路及方法 | |
| CN103037597B (zh) | 多路led恒流控制电路及led光源控制系统 | |
| CN204244540U (zh) | 具有调光功能的发光元件电源供应电路及其中的控制电路 | |
| Yu et al. | The topologies of white LED lamps' power drivers | |
| CN204559950U (zh) | 用于闭路电视监控的电流反馈型led恒流控制器 | |
| CN104333934A (zh) | Led照明驱动电路 | |
| CN103813587A (zh) | 一种数模混合调光的led驱动电路 | |
| CN105592590B (zh) | 一种恒功率led驱动电源电路系统 | |
| CN104768303B (zh) | Led驱动控制电路 | |
| CN103079322B (zh) | 一种闭环led电流控制电路及电源转换电路 | |
| CN103354685A (zh) | 一种led驱动芯片 | |
| CN104780684A (zh) | 直流转换led驱动电路 | |
| CN203661346U (zh) | 智能控制型led驱动电源 | |
| WO2018024035A1 (zh) | 一种开关电源用指示电路及其使用方法 | |
| CN203279256U (zh) | 可调光的led恒流源驱动电路 | |
| CN104470095B (zh) | 纹波抑制led驱动电路 | |
| CN204392656U (zh) | Led驱动电路及led开关驱动电源 | |
| CN203492241U (zh) | 一种新型led调光模块 | |
| CN101261526A (zh) | 增强型电压调节恒流器件及其构成的恒流电源 | |
| CN103457465B (zh) | 一种具有外部可调限流功能的恒流/恒压dc-dc转换系统 | |
| CN204681625U (zh) | 输入前馈led驱动电路 | |
| CN104968070A (zh) | 一种led驱动电路 | |
| CN204259229U (zh) | 交流驱动的电流型led快速启动电路 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20160419 Address after: 201204 Zhang Heng road Shanghai, Pudong New Area Zhangjiang hi tech Park Lane 666 No. 2 floor 504-511 room 5 Applicant after: Shanghai Bright Power Semiconductor Co.,Ltd. Address before: West high tech Zone Fucheng Road in Chengdu city of Sichuan province 610000 399 No. 6 Building 1 unit 10 floor No. 2 Applicant before: Chengdu Minchuang Science & Technology Co., Ltd. |
|
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 5 room 504-511, room 2, Lane 666, Zhang Heng Road, Pudong New Area, China (Shanghai) free trade zone, Shanghai, China () Applicant after: Shanghai semiconducto Limited by Share Ltd Address before: 201204 Zhang Heng road Shanghai, Pudong New Area Zhangjiang hi tech Park Lane 666 No. 2 floor 504-511 room 5 Applicant before: Shanghai Bright Power Semiconductor Co.,Ltd. |
|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |