CN104812118B - 一种采用交流市电的led照明驱动电路及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用交流市电的LED照明驱动方法,通过整流桥电路将交流市电全波整流,得到的脉冲电压VCP用于驱动LED灯串;同相位分压电路将脉冲电压VCP降为相同相位的波峰大小等于4V的交流电压VSIN;上升下降检测模块检测电压VSIN,分辨出脉冲电压VCP处于上升或者下降阶段;在上升阶段、在下降阶段,逻辑选择模块分别选择上升逻辑控制模块、下降逻辑控制模块的输出作为通道选择模块的控制信号。本发明的驱动方法及电路,能够充分利用高压部分电能,提高系统效率,并且不受市电波峰波动的影响,具有更好的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及LED照明领域,特别涉及一种采用交流市电的LED照明驱动电路及方法。
背景技术
LED照明驱动电路,就是能够使采用LED作为发光器件的照明设备能够正常工作所需要的电源电路,能够为LED器件的正常工作提供所需的电压和电流。
目前,由于LED比传统光源在节能方面具有较高的效率,其应用越来越广泛,各种LED照明产品中所使用的驱动电源结构也越来越丰富。早期的LED驱动电源多为AC/DC模式,由于变压器与开关电源电路的存在,严重影响了系统效率与LED灯具的寿命。AC(即交流电)LED技术的出现使其驱动电源可直接采用交流市电驱动。
AC(即交流电)LED分段式驱动电路无需电解电容进行电压储能,功率因素较高,整灯寿命也不会受制于电容,但此驱动方式也有不足之处。目前所存在的分段式驱动方案分为分段式恒流驱动与分段式可变电流驱动。如图1,分段式恒流驱动在每个波段内采用恒流处理,将会有很大的电压降落在高压开关管上,这部分将会以热能的形式浪费在开关管上,严重影响系统效率。为了提高系统效率,此方案大多采用增加分段段数的方式,这种方法,将会集成更多的高压管在芯片内,电路结构也更加复杂,严重增加了成本与开发周期。如图2,分段式可变电流驱动相较于分段式恒流驱动具有更高的系统效率,但是为了解决电压波峰波动等非理想因素的影响,在高压区域关断所有的LED负载,这将影响LED的灯珠利用率,增大闪烁效应。为了减小这一效应,此方案在LED灯串后接入阻性负载,增长了LED点亮时间,但是这种方案对闪烁效应的改善有限,并会有大量电能以热能的形式浪费在阻性负载上,影响系统效率。
由LED器件的伏安特性可知,在其正常工作电压条件下,电压的细小差异会导致电流的明显波动,而LED的光强主要和流过LED的电流有关。在实际应用中,即使同一厂家同一批次生产的LED芯片,其伏安特性曲线也会存在着差异。因此依据固定分压比进行分段的驱动方式,由于用于比较的参考电压精度以及LED芯片伏安特性差异的原因,使得灯串中LED的工作电流不可精确预测和设计,出现欠流或者过流的驱动状态。欠流会造成灯串的亮度偏暗,而过流则会对LED芯片造成损害。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足,提供一种采用交流市电的LED照明驱动电路。
本发明的另一目的在于提供一种采用交流市电的LED照明驱动方法。
本发明的目的通过以下的技术方案实现:
一种采用交流市电的LED照明驱动电路,包括整流桥电路、同相位分压模块、上升下降检测模块、上升逻辑控制模块、采样保持模块、下降逻辑控制模块、逻辑选择模块、通道选择模块、LED灯串、电流监控电路、恒流电路、可变电阻;
通过整流桥电路将交流市电全波整流,得到的脉冲电压VCP直接用于驱动LED灯串;通过同相位分压电路将脉冲电压VCP降为相同相位的波峰大小等于4V的交流电压VSIN;通过上升下降检测模块检测电压VSIN,分辨出脉冲电压VCP处于上升或者下降阶段;在上升阶段,逻辑选择模块将选择上升逻辑控制模块的输出作为通道选择模块的控制信号;在下降阶段,逻辑选择模块将选择下降逻辑控制模块的输出作为通道选择模块的控制信号;电流监控电路反馈给上升逻辑控制模块和采样保持模块;高压阶段通过恒流电路控制流过LED灯串的电流恒定在一预设正值;通过改变可变电阻的大小改变电流预设值的大小用于兼容不同特征电流的LED负载。
所述的同相位分压模块包括电阻R1、R2,市电经整流桥整流后连接电阻R1的一端,电阻R1与电阻R2串联分压,电阻R2的一端接地,电阻R1与电阻R2的连接端作为同相位分压模块的输出端,输出信号VSIN。VSIN/VCP=4/310,所以在正常的市电下,VSIN波峰为4V。
所述的上升下降检测模块为顺时针双稳态迟滞比较器,顺时针双稳态迟滞比较器的负输入端口与同相位分压模块输出端相连,通过检测VSIN信号将周期性脉动电压VCP划分为上升阶段、高压阶段与下降阶段。
所述的上升逻辑控制模块,由N个顺序连接的D触发器组成,其中N由LED灯串中的LED分段个数M决定,N=M-1,N为正整数,每个D触发器的使能端EN连接上升下降检测模块的输出端,时钟端CLC连接电流检测电路的输出端,第一个D触发器的D端口接地,后面的每个D触发器的D端口接前一个D触发器的输出端Q,每个D触发器的输出端Q作为上升逻辑控制模块的输出。
所述的采样保持模块由L个这样的采样保持电路并列组成,其中,L由LED灯串中的LED分段个数M决定,L=M-1,L为正整数;所述的采样保持电路包括顺序相连的与非门、反相器、开关,与非门两个输入端分别连接上升逻辑控制模块的输出端、上升下降检测模块的输出端,分别用于接收上升逻辑控制模块输出的SU信号、上升下降检测模块输出的UD信号;与非门的输出端连接反相器的输入端,反相器的输出端连接开关的控制端;开关的输入端连接同相位分压模块的输出端,用于接收同相位分压模块的输出信号VSIN,开关的输出端连接电容的一端,电容另一端接地。所述的采样保持模块由CMOS开关与片内电容组成的采样保持电路构成,并以电流监控电路的输出作为开关控制信号;在上升阶段时,当采样保持模块检测到电流监控电路输出信号中的脉冲信号,电路从采样阶段转换为保持阶段,保持此刻的VSIN电压大小,作为下降逻辑控制模块的分段依据。
所述的逻辑选择模块由K个两个开关并联的结构组成,其中K由LED灯串中的LED分段个数M决定,K=M-1,K为正整数,所述的两个开关并联的结构包括并联的开关A、B,开关A的控制端连接上升下降检测模块的输出端,开关A的输入端接上升逻辑控制模块的输出端;开关B的的控制端连接上升下降检测模块的输出端反相后的信号,开关A的输入端连接下降逻辑控制模块的输出端;开关A、开关B的的输出端连接在一起,作为逻辑选择模块的输出端。
所述的电流监控电路为比较器CMP,比较器CMP的正输入端连接通道选择模块的开关S1~SN的源极,并由可变电阻RC1连接到地,比较器CMP的负输入端输入参考电压VREF1;比较器CMP的输出端口为I_TEST,当电流达到VREF1/RC1时,输出I_TEST中会出现一个脉冲信号。
所述的恒流电路为误差放大器AMP,误差放大器AMP的负输入端连接通道选择模块的开关S0的源极,并由可变电阻RC2连接到地,正输入端输入参考电压VREF2,误差放大器AMP的输出端连接开关S0的栅极。
本发明的另一目的通过以下的技术方案实现:
一种采用交流市电的LED照明驱动方法,包含以下顺序的步骤:
S1.交流市电经过整流桥电路全波整流后,输出具有周期性的高压脉动电压VCP;在该脉动电压VCP的一个周期内,电压从谷值变化到峰值的过程为上升阶段,电压从峰值变化到谷值的过程为下降阶段,在波峰附近称为高压部分;
S2.同相位分压电路对整流后的高压脉动电压VCP按一定的比例进行线性分压,得到低压脉动电压VSIN提供给上升下降检测模块与采样保持模块;
S3.上升下降检测模块把分压后的低压脉动电压VSIN信号转换成与其具有相同周期频率的方波信号,该方波信号的高电平表示VSIN处于上升阶段;低电平表示VSIN处于下降阶段;因VSIN与VCP具有相同的相位,所以此方波信号同样可以用来指示VCP信号处于上升或下降阶段;
S4.将上升下降检测模块的输出方波信号提供给上升逻辑控制模块、采样保持模块、降逻辑控制模块与逻辑选择模块,用于不同阶段的逻辑控制;
S5.通道选择模块为LED灯串提供一个以上的导通通路;
S6.电流监控电路用于监控上升阶段各个波段流过LED灯串的电流大小,每当电流达到预设值时,电流检测电路将脉冲信号输出至上升逻辑控制模块与采样保持模块;
S7.恒流电路用于控制通道选择模块的一个导通通路的电流恒定,用于高压部分恒流LED灯串;
S8.逻辑选择模块将会在上升阶段采用上升逻辑控制模块的输出控制通道选择模块中开关管的状态;在上升阶段的每个波段内,电流是可变且可以监控的,当电流监控电路检测到电流达到预设值,将会进入下一个波动,增加一串LED灯串被点亮,与此同时,通过采样保持模块得到此分段处的电压大小,作为下降阶段分段的依据;
逻辑选择模块将会在下降阶段采用下降逻辑控制模块的输出控制通道选择模块中开关的状态,下降逻辑控制模块依据采样保持模块得到的分段点出电压大小进行分段,则下降阶段LED灯串的电流可变可控制。
本发明与现有技术相比,具有如下优点和有益效果:
本发明解决了现有分段式恒流LED驱动系统效率低和分段式可变电流驱动灯珠利用率低、闪烁效应强的问题。并以上升阶段检测电流,下降阶段检测电压、电流可精准控制,高压部分恒流的分段方式,很好的解决了实际应用中灯串所使用的LED芯片伏安特性的差异对驱动电流影响的问题。在电流可变的波段与恒流波段内,LED灯串9的电流都被控制在特征电流以内,避免出现欠流所造成的亮度偏暗和过流所造成的LED芯片损害的问题。
附图说明
图1为现有的分段式恒流LED驱动方法的工作波形图;
图2为现有的分段式可变电流LED驱动方法的工作波形图;
图3为本发明所述的一种采用交流市电的LED照明驱动电路的结构框图;
图4为图3所述驱动电路的工作波形图;
图5为上升下降检测模块的电路图;
图6为上升逻辑控制模块的电路图;
图7为采样保持模块的电路图;
图8为下降逻辑控制模块的电路图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。
一种采用交流市电的LED照明驱动电路,包括整流桥电路、同相位分压模块、上升下降检测模块、上升逻辑控制模块、采样保持模块、下降逻辑控制模块、逻辑选择模块、通道选择模块、LED灯串、电流监控电路、恒流电路、可变电阻;
通过整流桥电路将交流市电全波整流,得到的脉冲电压VCP直接用于驱动LED灯串;通过同相位分压电路将脉冲电压VCP降为相同相位的波峰大小等于4V的交流电压VSIN;通过上升下降检测模块检测电压VSIN,分辨出脉冲电压VCP处于上升或者下降阶段;在上升阶段,逻辑选择模块将选择上升逻辑控制模块的输出作为通道选择模块的控制信号;在下降阶段,逻辑选择模块将选择下降逻辑控制模块的输出作为通道选择模块的控制信号;电流监控电路反馈给上升逻辑控制模块和采样保持模块;高压阶段通过恒流电路控制流过LED灯串的电流恒定在一预设正值;通过改变可变电阻的大小改变电流预设值的大小用于兼容不同特征电流的LED负载。
所述的同相位分压模块包括电阻R1、R2,市电经整流桥整流后连接电阻R1的一端,电阻R1与电阻R2串联分压,电阻R2的一端接地,电阻R1与电阻R2的连接端作为同相位分压模块的输出端,输出信号VSIN。VSIN/VCP=4/310,所以在正常的市电下,VSIN波峰为4V。
如图5,所述的上升下降检测模块为顺时针双稳态迟滞比较器,顺时针双稳态迟滞比较器的负输入端口与同相位分压模块输出端相连,通过检测VSIN信号将周期性脉动电压VCP划分为上升阶段、高压阶段与下降阶段。设置参考电压VREF=0.1V,电阻R1:电阻R2=3.5,则转折点(两个转折点电压),则能够如图分辨出上升下降检测。
如图6,所述的上升逻辑控制模块,由N个顺序连接的D触发器组成,其中N由LED灯串中的LED分段个数M决定,N=M-1,N为正整数,本实施例中,LED灯串中的LED分段个数M为4,D触发器的数量N为3,每个D触发器的使能端EN连接上升下降检测模块的输出端,时钟端CLC连接电流检测电路的输出端,第一个D触发器的D端口接地,后面的每个D触发器的D端口接前一个D触发器的输出端Q,每个D触发器的输出端Q作为上升逻辑控制模块的输出。
核心的电路为带使能端的D触发器,EN为使能端,高电平有效,EN低电平时Q输出为高电平。所以在上升下降检测为UD低电平时,即下降阶段,输出SU全输出高电平;在UD为高电平时候,每当电流检测模块输出I_TEST有一个脉冲信号,则SU1、SU2、SU3依次变为低电平。
如图7,所述的采样保持模块由L个采样保持电路并列组成,其中,L由LED灯串中的LED分段个数M决定,L=M-1,L为正整数;本实施例中,LED灯串中的LED分段个数M为4,采样保持电路的个数L为3,所述的采样保持电路包括顺序相连的与非门、反相器、开关,与非门两个输入端分别连接上升逻辑控制模块的输出端、上升下降检测模块的输出端,分别用于接收上升逻辑控制模块输出的SU信号、上升下降检测模块输出的UD信号;与非门的输出端连接反相器的输入端,反相器的输出端连接开关的控制端;开关的输入端连接同相位分压模块的输出端,用于接收同相位分压模块的输出信号VSIN,开关的输出端连接电容的一端,电容另一端接地。
下降阶段,UD为低电平,CLC输入为低电平,则开关断开,处以保持阶段,VSH1、VSH2、VSH3保持不变。在上升阶段,UD为高电平,当相应的SU信号从高电平转为低电平时,相应的开关从闭合到断开,采样保持住此刻电压。
所述的逻辑选择模块由K个两个开关并联的结构组成,其中K由LED灯串中的LED分段个数M决定,K=M-1,K为正整数,所述的两个开关并联的结构包括并联的开关A、B,开关A的控制端连接上升下降检测模块的输出端,开关A的输入端接上升逻辑控制模块的输出端;开关B的的控制端连接上升下降检测模块的输出端反相后的信号,开关A的输入端连接下降逻辑控制模块的输出端;开关A、开关B的的输出端连接在一起,作为逻辑选择模块的输出端。
当UD为高电平时,处于上升阶段,上面一排的开关导通,选择上升逻辑控制模块的输出作为最终的控制信号;
当UD为低电平时,处于下降阶段,下面一排的开关导通,选择下降逻辑控制模块的输出作为最终的控制信号。
所述的电流监控电路为比较器CMP,比较器CMP的正输入端连接通道选择模块的开关S1~SN的源极,并由可变电阻RC1连接到地,比较器CMP的负输入端输入参考电压VREF1;比较器CMP的输出端口为I_TEST,当电流达到VREF1/RC1时,输出I_TEST中会出现一个脉冲信号。
所述的恒流电路为误差放大器AMP,误差放大器AMP的负输入端连接通道选择模块的开关S0的源极,并由可变电阻RC2连接到地,正输入端输入参考电压VREF2,误差放大器AMP的输出端连接开关S0的栅极。
所述的下降逻辑控制模块采用纯数字逻辑组合电路;使用下降逻辑控制模块控制下降阶段通道选择模块的导通情况;下降逻辑控制模块依据采样保持模块所得到的上升阶段分段点处电压大小对下降阶段进行分段。依据此方法,在下降阶段,实现了LED电流可变,同时实现了依据VSIN电压大小的方式进行分段。
如图8,所述的下降逻辑控制模块包括比较器CMP1、CMP2、CMP3,反相器INV,或非门NOR1、NOR2、NOR3、NOR4,其中比较器CMP1、CMP2、CMP3的正输入端连接同相位分压电路的输出端,负输入端连接采样保持模块的输出端,比较器CMP1、CMP2、CMP3的输出端为Q1、Q2、Q3;比较器CMP2的输出端Q2经反相器INV后连接或非门NOR4的一个输入端;NOR4的另一个输入端连接比较器CMP1的输出端Q1,NOR4的输出端为Q4。
4输入端口或非门NOR1的四个输入端口分别接比较器CMP1的输出端Q1、比较器CMP2的输出端Q2、比较器CMP3的输出端Q3、上升下降检测模块输出端。
3输入端口或非门NOR2的三个输入端口分别接比较器CMP2的输出端Q2、比较器CMP3的输出端Q3、上升下降检测模块输出端。
3输入端口或非门NOR3的三个输入端口分别接或非门NOR4的输出端Q4、比较器CMP3的输出端Q3、上升下降检测模块输出端。
或非门NOR1、NOR2、NOR3的输出端口SD1、SD2、SD3为下降逻辑模块的输出端。
VSH1、VSH2、VSH3为采样保持得到的电压。UD为低电平的时候,处以下降阶段,VSIN从4V变化到0,每当变化到VSH电压值时,对应的比较器输出由高变为低,对应的开关信号SD由0变为高电平。
所述的通道选择模块由四个高压开关管组成,为LED灯串提供了四个导通通道;通道选择模块为LED灯串在不同的阶段提供不同的导通通路,实现在不同的阶段点亮不同个数的LED灯串;通过通道1、通道2和通道3的电流可变,做为上升与下降阶段不同的分段波段内的导通通路;恒流电路控制通过通道4的电流恒定,作为高压阶段LED灯串的导通通路。
所述的恒流电路控制通道选择模块的通路4电流恒定,为高压部分提供一个恒流导通通道;可变电阻决定预设电流的大小,通过改变此可变电阻大小可改变预设电流的大小,兼容不同特征电流的LED。
所述的恒流电路控制通道选择模块的通路电流恒定,为高压部分提供一个恒流导通通道;可变电阻决定预设电流的大小,通过改变此可变电阻大小可改变预设电流的大小,兼容不同特征电流的LED。
所述的同相分压模块对整流电路整流后的高压脉动电压VCP进行分压,输出低压脉动电压VSIN,VSIN与VCP将保持相同的相位,其一个周期波形与整流前交流市电电压波形的正半周相同,周期为整流前交流市电的一半,在一个周期内,电压从谷值变化到峰值的过程为上升过程,电压从峰值变化到谷值的过程为下降过程,通过上升下降检测模块检测VSIN信号,即可将周期性的脉动电压VCP在每个周期中分为上升阶段、高压阶段与下降阶段。
使用上升逻辑控制模块控制上升阶段通道选择模块的导通情况,上升逻辑控制模块检测电流监控电路输出信号,每当检测到一个脉冲电压,切换导通通路,增加一串LED灯串导通,依据此方法,在上升阶段,实现了LED电流可变,同时实现了依据监控电流大小的方式进行分段。
逻辑选择模块将周期性脉动电压VCP的上升、高压与下降阶段逻辑控制方式分开处理;在上升阶段,逻辑选择模块选择上升逻辑控制模块的输出作为通道选择模块的控制信号,实现在上升阶段依据检测电流进行分段,实现通过LED灯串电流可变;在高压部分,逻辑选择模块将导通恒流电路,实现高压部分通过LED灯串的电流恒定;在下降阶段,逻辑选择模块选择下降逻辑控制模块的输出作为通道选择模块的控制信号,实现在下降阶段依据电压大小进行分段,实现通过LED灯串电流可变。
电流监控电路检测流过LED灯串的电流大小,检测到电流达到预设值时,此电路将会输出一个脉冲信号,作为上升逻辑控制模块与采样保持模块的控制信号。
下面结合附图对本发明的实施方式进一步说明:
如图3,一种采用交流市电的LED照明驱动电路包括整流桥电路1、同相位分压模块2、上升下降检测模块3、上升逻辑控制模块4、采样保持模块5、下降逻辑控制模块6、逻辑选择模块7、通道选择模块8、LED灯串9、电流监控电路10、恒流电路11、可变电阻12。其中同相位分压模块2由两个电阻分压结构构成。通道选择模块8由四个高压开关管S1、S2、S3和S4构成。LED灯串9是由串联LED灯串LED1、LED2、LED3和LED4组成。
图4中,上半部分虚线为同相位分压模块2得到的低压脉动信号VSIN,粗实线为电压上升下降检测电路的输出信号UD的方波波形;下半部分虚线为高压脉动电压信号VCP的波形,粗实线为流过LED灯串9的电流ILED波形图,Imax为ILED的峰值,由参考电压Vref与可变电阻Rc决定,ILED=Vref/Rc。
交流市电经过整流电路1整流后,输出具有周期性的高压脉动电压VCP。在该脉动电压的一个周期内,电压从谷值变化到峰值的过程为上升阶段,电压从峰值变化到谷值的过程为下降阶段。
分压电路2对整流后的电压VCP按一定的比例进行线性分压,得到低压脉动电压VCP作为各个电路模块的输入信号。和整流后得到的VCP相比,LVDCP的相位与周期与其相同,在电压值大小上与其成正比例关系。
图4中t0-t3时刻为上升阶段,逻辑选择模块7选择上升逻辑控制模块4的输出作为通道选择模块8的控制信号。t0时刻为一个周期的开始点,此刻上升逻辑控制模块4将开关管S1、S2和S3全闭合,通道1导通,LED1被点亮。随着电压的上升,流过LED1的电流的上升,在t1时刻,电流监控电路10检测到通道1内电流达到预设值,上升逻辑控制模块4关断开关S1,通道2导通,LED1和LED2都被点亮,同时,采样保持模块5得到此刻电压VSH1。
随着电压上升,流过LED1和LED2的电流增大,在t2时刻,电流监控电路10检测到通道2内的电流达到预设值,上升逻辑控制模块4关断开关S2,通道3导通,LED1、LED2和LED3被点亮,同时,采样保持模块5得到此刻电压VSH2。
随着电压上升,流过LED1、LED2和LED3的电流增大,在t3时刻,电流监控电路10检测到通道3内的电流达到预设值,上升逻辑控制模块4关断开关S3,恒流通道4导通,LED1、LED2、LED3和LED4都被点亮,同时,采样保持模块5得到此刻电压VSH3。
从t3到t4阶段被称为高压部分,开关S1、S2和S3全部关断,通道4导通,通过恒流电路11控制流过LED灯串的电流恒定。
从t4到t7时刻为下降阶段,在下降阶段内,依据上升阶段采样保持模块5得到的电压进行分段。在t4、t5和t6时刻将依次检测到VSIN电压波形降落到VSH3、VSH2和VSH1处,依次闭合开关S3、S2和S1,实现电流波形与上升阶段对称处理。
以上详细描述了一种采用交流市电的LED照明驱动电路在一个脉动电压周期内的控制流程。
一种采用交流市电的LED照明驱动方法,包含以下顺序的步骤:
S1.交流市电经过整流桥电路全波整流后,输出具有周期性的高压脉动电压VCP;在该脉动电压VCP的一个周期内,电压从谷值变化到峰值的过程为上升阶段,电压从峰值变化到谷值的过程为下降阶段,在波峰附近称为高压部分;
S2.同相位分压电路对整流后的高压脉动电压VCP按一定的比例进行线性分压,得到低压脉动电压VSIN提供给上升下降检测模块与采样保持模块;
S3.上升下降检测模块把分压后的低压脉动电压VSIN信号转换成与其具有相同周期频率的方波信号,该方波信号的高电平表示VSIN处于上升阶段;低电平表示VSIN处于下降阶段;因VSIN与VCP具有相同的相位,所以此方波信号同样可以用来指示VCP信号处于上升或下降阶段;
S4.将上升下降检测模块的输出方波信号提供给上升逻辑控制模块、采样保持模块、降逻辑控制模块与逻辑选择模块,用于不同阶段的逻辑控制;
S5.通道选择模块为LED灯串提供4个不同的导通通路,即通路1、通路2、通路3和通路4,每个通路中点亮的LED灯串9个数不同,通过通路1、通路2和通路3的电流是可变的,可通过电流监控电路10检测。通路4内电流由恒流电路11控制,恒定不变;
S6.电流监控电路用于监控上升阶段各个波段流过LED灯串的电流大小,每当电流达到预设值时,电流检测电路将会输出脉冲信号,上升逻辑控制模块将依据此脉冲信号依次将信号SU1、SU2、SU3由高电平转变为低电平;采样保持模块在SU1、SU2、SU3由高电平转变为低电平的3个不同时刻保持住VSIN信号在此3个时刻的电压值大小;
S7.恒流电路用于控制通道4内的电流恒定,用于高压部分恒流LED灯串;
S8.逻辑选择模块将会在上升阶段采用上升逻辑控制模块的输出控制通道选择模块中开关管的状态;在上升阶段的每个波段内,电流是可变且可以监控的,当电流监控电路检测到电流达到预设值,将会进入下一个波动,增加一串LED灯串被点亮,与此同时,通过采样保持模块得到此分段处的电压大小,作为下降阶段分段的依据;
逻辑选择模块将会在下降阶段采用下降逻辑控制模块的输出控制通道选择模块中开关的状态,下降逻辑控制模块依据采样保持模块得到的分段点出电压大小进行分段,则下降阶段LED灯串的电流可变可控制。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种采用交流市电的LED照明驱动电路,其特征在于:包括整流桥电路、同相位分压模块、上升下降检测模块、上升逻辑控制模块、采样保持模块、下降逻辑控制模块、逻辑选择模块、通道选择模块、LED灯串、电流监控电路、恒流电路、可变电阻;
通过整流桥电路将交流市电全波整流,得到的脉冲电压VCP直接用于驱动LED灯串;通过同相位分压电路将脉冲电压VCP降为相同相位的波峰大小等于4V的交流电压VSIN;通过上升下降检测模块检测电压VSIN,分辨出脉冲电压VCP处于上升或者下降阶段;在上升阶段,逻辑选择模块将选择上升逻辑控制模块的输出作为通道选择模块的控制信号;在下降阶段,逻辑选择模块将选择下降逻辑控制模块的输出作为通道选择模块的控制信号;电流监控电路反馈给上升逻辑控制模块和采样保持模块;高压阶段通过恒流电路控制流过LED灯串的电流恒定在一预设正值;通过改变可变电阻的大小改变电流预设值的大小用于兼容不同特征电流的LED负载。
2.根据权利要求1所述的采用交流市电的LED照明驱动电路,其特征在于:所述的同相位分压模块包括电阻R1、R2,市电经整流桥整流后连接电阻R1的一端,电阻R1与电阻R2串联分压,电阻R2的一端接地,电阻R1与电阻R2的连接端作为同相位分压模块的输出端,输出信号VSIN。
3.根据权利要求1所述的采用交流市电的LED照明驱动电路,其特征在于:所述的上升下降检测模块为顺时针双稳态迟滞比较器,顺时针双稳态迟滞比较器的负输入端口与同相位分压模块输出端相连,通过检测VSIN信号将周期性脉动电压VCP划分为上升阶段、高压阶段与下降阶段。
4.根据权利要求1所述的采用交流市电的LED照明驱动电路,其特征在于:所述的上升逻辑控制模块,由N个顺序连接的D触发器组成,其中N由LED灯串中的LED分段个数M决定,N=M-1,N为正整数,每个D触发器的使能端EN连接上升下降检测模块的输出端,时钟端CLC连接电流检测电路的输出端,第一个D触发器的D端口接地,后面的每个D触发器的D端口接前一个D触发器的输出端Q,每个D触发器的输出端Q作为上升逻辑控制模块的输出。
5.根据权利要求1所述的采用交流市电的LED照明驱动电路,其特征在于:所述的采样保持模块由L个这样的采样保持电路并列组成,其中,L由LED灯串中的LED分段个数M决定,L=M-1,L为正整数;所述的采样保持电路包括顺序相连的与非门、反相器、开关,与非门两个输入端分别连接上升逻辑控制模块的输出端、上升下降检测模块的输出端,分别用于接收上升逻辑控制模块输出的SU信号、上升下降检测模块输出的UD信号;与非门的输出端连接反相器的输入端,反相器的输出端连接开关的控制端;开关的输入端连接同相位分压模块的输出端,用于接收同相位分压模块的输出信号VSIN,开关的输出端连接电容的一端,电容另一端接地。
6.根据权利要求1所述的采用交流市电的LED照明驱动电路,其特征在于:所述的逻辑选择模块由K个两个开关并联的结构组成,其中K由LED灯串中的LED分段个数M决定,K=M-1,K为正整数,所述的两个开关并联的结构包括并联的开关A、B,开关A的控制端连接上升下降检测模块的输出端,开关A的输入端接上升逻辑控制模块的输出端;开关B的的控制端连接上升下降检测模块的输出端反相后的信号,开关A的输入端连接下降逻辑控制模块的输出端;开关A、开关B的的输出端连接在一起,作为逻辑选择模块的输出端。
7.根据权利要求1所述的采用交流市电的LED照明驱动电路,其特征在于:所述的电流监控电路为比较器CMP,比较器CMP的正输入端连接通道选择模块的开关S1~SN的源极,并由可变电阻RC1连接到地,比较器CMP的负输入端输入参考电压VREF1;比较器CMP的输出端口为I_TEST,当电流达到VREF1/RC1时,输出I_TEST中会出现一个脉冲信号。
8.根据权利要求1所述的采用交流市电的LED照明驱动电路,其特征在于:所述的恒流电路为误差放大器AMP,误差放大器AMP的负输入端连接通道选择模块的开关S0的源极,并由可变电阻RC2连接到地,正输入端输入参考电压VREF2,误差放大器AMP的输出端连接开关S0的栅极。
9.一种采用交流市电的LED照明驱动方法,其特征在于,包含以下顺序的步骤:
S1.交流市电经过整流桥电路全波整流后,输出具有周期性的高压脉动电压VCP;在该脉动电压VCP的一个周期内,电压从谷值变化到峰值的过程为上升阶段,电压从峰值变化到谷值的过程为下降阶段,在波峰附近称为高压部分;
S2.同相位分压电路对整流后的高压脉动电压VCP按一定的比例进行线性分压,得到低压脉动电压VSIN提供给上升下降检测模块与采样保持模块;
S3.上升下降检测模块把分压后的低压脉动电压VSIN信号转换成与其具有相同周期频率的方波信号,该方波信号的高电平表示VSIN处于上升阶段;低电平表示VSIN处于下降阶段;
S4.将上升下降检测模块的输出方波信号提供给上升逻辑控制模块、采样保持模块、下降逻辑控制模块与逻辑选择模块,用于不同阶段的逻辑控制;
S5.通道选择模块为LED灯串提供一个以上的导通通路;
S6.电流监控电路用于监控上升阶段各个波段流过LED灯串的电流大小,每当电流达到预设值时,电流检测电路将脉冲信号输出至上升逻辑控制模块与采样保持模块;
S7.恒流电路用于控制通道选择模块的一个导通通路的电流恒定,用于高压部分恒流LED灯串;
S8.逻辑选择模块将会在上升阶段采用上升逻辑控制模块的输出控制通道选择模块中开关管的状态;在上升阶段的每个波段内,电流是可变且可以监控的,当电流监控电路检测到电流达到预设值,将会进入下一个波动,增加一串LED灯串被点亮,与此同时,通过采样保持模块得到此分段处的电压大小,作为下降阶段分段的依据;
逻辑选择模块将会在下降阶段采用下降逻辑控制模块的输出控制通道选择模块中开关的状态,下降逻辑控制模块依据采样保持模块得到的此分段处的电压大小进行分段,则下降阶段LED灯串的电流可变可控制。
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