CN104812142B - 高功率因数低谐波近正弦波线性的led驱动电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高功率因数低谐波近正弦波线性的LED驱动电路，其包括LED照明电路以及尾串LED，尾串LED与电流调节电路连接；LED照明电路包括若干串接的LED串，LED照明电路中的每一LED串均与一压控恒流源连接，压控恒流源包括用于采集与所述压控恒流源连接LED串导通状态的电压采样电路以及由所述电压采样电路控制导通状态的恒流源；当采样电压电路采集的电压低于设定值时，使得恒流源导通且与压控恒流源连接的LED串短路，当采样电压电路采集的电压高于设定值时，使得与所述压控恒流源连接的LED串导通且恒流源截止。本发明结构紧凑，能实现对LED的近正弦波线性驱动，功率因数高，谐波低，使用寿命长，成本低，适应范围广，安全可靠。

Description

高功率因数低谐波近正弦波线性的LED驱动电路

技术领域

本发明涉及一种驱动电路，尤其是一种高功率因数低谐波近正弦波线性的LED驱动电路，属于LED驱动电路的技术领域。

背景技术

目前，在现有技术中，高性能线性恒流照明电源的方案一般是用对地恒流开关控制的方式来提高功率因数或提高效率,其主要的不足是调试困难及对LED灯珠的特性或一致性有高的要求，因而不利于大批量生产。同时现有的方案控制部分也比较复杂，因此电路成本也比较高。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种高功率因数低谐波近正弦波线性的LED驱动电路，其结构紧凑，能实现对LED的近正弦波线性驱动，功率因数高，谐波低，使用寿命长，成本低，适应范围广，安全可靠。

按照本发明提供的技术方案，所述高功率因数低谐波近正弦波线性的LED驱动电路，包括LED照明电路以及与所述LED照明电路相串联的尾串LED，所述尾串LED与用于调节LED照明电路工作电流的电流调节电路连接；所述LED照明电路包括若干串接的LED串，LED照明电路中的每一LED串均与一压控恒流源连接，压控恒流源包括用于采集与所述压控恒流源连接LED串导通状态的电压采样电路以及由所述电压采样电路控制导通状态的恒流源；当采样电压电路采集的电压低于设定值时，使得恒流源导通且与压控恒流源连接的LED串短路，当采样电压电路采集的电压高于设定值时，使得与所述压控恒流源连接的LED串导通且恒流源截止。

所述LED照明电路通过整流桥与外部交流源AC连接。

所述电压采样电路包括与LED串相串联的续流采样电阻，所述续流采样电阻的一端与LED串的阴极端连接，续流采样电阻的另一端与相邻LED串的阳极端连接；所述恒流源包括与LED串相并联的续流开关管，所述续流开关管的一端与LED串的阴极端连接，续流开关管的另一端与LED串的阳极端连接，续流开关管的控制端与续流控制芯片连接，所述续流控制芯片根据续流采样电阻两端的电压控制续流开关管的开关状态。

所述续流开关管为MOSFET管或达林顿管。

所述续流控制芯片包括三极管Q2，所述三极管Q2的基极端与电阻R8的一端连接，三极管Q2的发射极端与三极管Q3的发射极端以及三极管Q1的发射极端连接，三极管Q2的集电极端与三极管Q1的集电极端以及三极管Q3的发射极端连接，电阻R8的另一端形成Pin1端；

三极管Q3的基极端与电阻R3的一端以及电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端与三极管Q3的发射极端连接，电阻R3的另一端形成Pin5端，三极管Q3的集电极端、三极管Q2的集电极端以及三极管Q1的集电极端相互连接后形成Pin4端，三极管Q1的基极端与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与电阻R2的第一端连接，电阻R2的第二端与三极管Q1的发射极端连接；电阻R2的第一端形成Pin3端连接，电阻R2的第二端形成Pin2端连接，所述Pin3端与LED串的阴极端连接，Pin2端与相邻LED串的阳极端连接。

所述电流调节电路与尾串LED相串联，所述电流调节电路包括调节开关管以及与所述调节开关管串接的调节采样电阻，所述调节开关管的一端与尾串LED的阴极端连接，调节开关管的另一端与调节采样电阻的一端连接，调节采样电阻的另一端接地；调节开关管的控制端与调节控制芯片连接。

所述调节开关管为MOSFET管或达林顿管。

本发明的优点：尾串LED与用于调节LED照明电路工作电流的电流调节电路连接；LED照明电路中的每一LED串均与一压控恒流源连接，压控恒流源包括用于采集与所述压控恒流源连接LED串导通状态的电压采样电路以及由所述电压采样电路控制导通状态的恒流源；当采样电压电路采集的电压低于设定值时，使得恒流源导通且与压控恒流源连接的LED串短路，当采样电压电路采集的电压高于设定值时，使得与所述压控恒流源连接的LED串导通且恒流源截止，能实现对LED的近正弦波线性驱动，功率因数高，谐波低，使用寿命长，成本低，适应范围广，安全可靠。

附图说明

图1为本发明的电路原理图。

图2为本发明的一种具体实施的电路原理图。

图3为本发明续流控制芯片以及调节控制芯片的电路原理图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示：为了能实现对LED的近正弦波线性驱动，提高电路的功率因数，降低谐波，本发明包括LED照明电路以及与所述LED照明电路相串联的尾串LED，所述尾串LED与用于调节LED照明电路工作电流的电流调节电路连接；所述LED照明电路包括若干串接的LED串，LED照明电路中的每一LED串均与一压控恒流源连接，压控恒流源包括用于采集与所述压控恒流源连接LED串导通状态的电压采样电路以及由所述电压采样电路控制导通状态的恒流源；当采样电压电路采集的电压低于设定值时，使得恒流源导通且与压控恒流源连接的LED串短路，当采样电压电路采集的电压高于设定值时，使得与所述压控恒流源连接的LED串导通且恒流源截止。

具体地，LED照明电路中的LED串的数量可以根据需要进行确定，LED照明电路与尾串LED串联，LED照明电路以及尾串LED形成照明电路的电流由电流调节电路进行调节确定。在LED照明电路中，每一LED串均与一压控恒流源匹配连接；因此，对于任意LED串，在通过采样电压电路获取对应LED串的电压低于设定值时，让恒流源导通且通过恒流源的导通使得LED串短路，当通过采样电压电路获取对应LED串的电压大于设定值时，让LED串导通且使得恒流源介质，从而，使得在输入交流电压高或低时，电源电流是近连续的。在具体实施时，通过各恒流源的最大恒流电流设定为梯次递增或递减，使得电源电流近正弦波形，从而达到功率因数0.99以上，且谐波低于10%。

本发明实施例中，所述LED照明电路通过整流桥与外部交流源AC连接。图1中，LED串1~LED串n-1形成LED照明电路，LED串n形成尾串LED。对于LED串1中，V1为采样电压电路根据LED串1的导通状态采集的采样电压，I1为与LED串1对应恒流源的恒流值。同理，V2为采样电压电路根据LED串2的导通状态采集的采样电压，I2为与LED串2对应恒流源的恒流值。Vn为根据LED串n导通状态采集的采样电压，In为与LED串n对应恒流源的恒流值，为了满足近正弦波的驱动电流，上述恒流值I1、恒流值I2……恒流值In的大小可以梯次设置。

如图2所示，所述电压采样电路包括与LED串相串联的续流采样电阻，所述续流采样电阻的一端与LED串的阴极端连接，续流采样电阻的另一端与相邻LED串的阳极端连接；所述恒流源包括与LED串相并联的续流开关管，所述续流开关管的一端与LED串的阴极端连接，续流开关管的另一端与LED串的阳极端连接，续流开关管的控制端与续流控制芯片连接，所述续流控制芯片根据续流采样电阻两端的电压控制续流开关管的开关状态。

本发明实施例中，所述续流开关管为MOSFET管或达林顿管，图2中示出了采用MOSFET管的连接状态。图2中，外部交流源AC通过熔断器F1与整流器D4连接，在整流器D4的两端还并联有压敏电阻RV，通过压敏电阻RV能保护受到的瞬态冲击。整流器D4首先与LED串1的阳极端连接，LED串1的阴极端与LED串2的阳极端连接，LED串2的阴极端与续流采样电阻Rs2的一端连接，LED串N-1的阴极端与续流采样电阻RsN-1的一端连接，续流采样电阻RSN-1的另一端与LED串N连接，LED串N的阴极端与续流采样电阻RSN的一端连接，续流采样电阻RSN的另一端与调节开关管连接。LED串1用于形成尾串LED，而LED串2~LED串N用于形成本发明中说明的LED照明电路。

续流开关管MOSFET2的栅极端与偏置电阻Rb2的一端连接，偏置电阻Rb2的另一端与整流器D4的输出端连接，且偏置电阻Rb2的另一端与续流控制芯片的Pin4端连接，续流开关管MOSFET2的漏极端与LED串2的阳极端连接，续流开关管MOSFET2的源极端与LED串2的阴极端、续流采样电阻Rs2的一端以及续流控制芯片的Pin3端连接，续流控制芯片的Pin5端、Pin1端以及Pin2端均与续流采样电阻Rs2的另一端连接。

续流开关管MOSFETN-1的栅极端与偏置电阻RbN-1的一端连接，偏置电阻RbN-1的另一端与整流器D4的输出端连接，且偏置电阻RbN-1的另一端与续流控制芯片的Pin4端连接，续流开关管MOSFETN-1的漏极端与LED串N-1的阳极端连接，续流开关管MOSFETN-1的源极端与LED串N-1的阴极端、续流采样电阻RsN-1的一端以及续流控制芯片的Pin3端连接，续流控制芯片的Pin5端、Pin1端以及Pin2端均与续流采样电阻RsN-1的另一端连接。

续流开关管MOSFETN的栅极端与偏置电阻RbN的一端连接，偏置电阻RbN的另一端与整流器D4的输出端连接，且偏置电阻RbN的另一端与续流控制芯片的Pin4端连接，续流开关管MOSFETN的漏极端与LED串N的阳极端连接，续流开关管MOSFETN的源极端与LED串N的阴极端、续流采样电阻RsN的一端以及续流控制芯片的Pin3端连接，续流控制芯片的Pin5端、Pin1端以及Pin2端均与续流采样电阻RsN的另一端连接。

具体实施时，位于LED串2~LED串N之间的LED串根据LED串2以及LED串N的连接形式进行对应连接。其中，通过偏置电阻能提供续流开关管MOSFET以及续流控制芯片的偏置电压，LED串与续流开关管MOSFET以及续流控制芯片呈一一对应。当LED串导通有电流时，则与所述LED串对应的续流开关管MOSFET则处于截止状态，否则，续流开关管MOSFET处于导通状态，当续流开关管MOSFET导通时，则与所述续流开关管MOSFET对应的LED串则处于短路状态。此外，也可以将LED串1~LED串N-1形成LED照明电路，LED串N形成尾串LED。

进一步地，所述电流调节电路与尾串LED相串联，所述电流调节电路包括调节开关管以及与所述调节开关管串接的调节采样电阻，所述调节开关管的一端与尾串LED的阴极端连接，调节开关管的另一端与调节采样电阻的一端连接，调节采样电阻的另一端接地；调节开关管的控制端与调节控制芯片连接。

在具体实施时，所述调节开关管为MOSFET管或达林顿管，图2中示出了调节开关管采用MOSFET管的实施情况。调节开关管MOSFET的源极端与调节采样电阻RS1的一端、调节控制芯片的Pin3端以及电阻Rfd2的一端连接，调节采样电阻RS1的另一端接地，调节开关管MOSFET的栅极端与电阻R1的一端以及调节控制芯片的Pin4端连接，调节开关管MOSFET的漏极端与续流采样电阻RsN的另一端连接，电阻Rfd2的另一端与调节控制芯片的Pin1端、电容C1的一端以及电阻Rfd1的一端连接，电阻Rfd1的另一端与整流器D4的输出端连接，电容C1的另一端接地，调节控制芯片的Pin2端接地，调节控制芯片的Pin5端与电阻Rov的一端连接，电阻Rov的另一端与整流器D4的输出端连接。

如图3所示，所述续流控制芯片包括三极管Q2，所述三极管Q2的基极端与电阻R8的一端连接，三极管Q2的发射极端与三极管Q3的发射极端以及三极管Q1的发射极端连接，三极管Q2的集电极端与三极管Q1的集电极端以及三极管Q3的发射极端连接，电阻R8的另一端形成Pin1端；

三极管Q3的基极端与电阻R3的一端以及电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端与三极管Q3的发射极端连接，电阻R3的另一端形成Pin5端，三极管Q3的集电极端、三极管Q2的集电极端以及三极管Q1的集电极端相互连接后形成Pin4端，三极管Q1的基极端与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与电阻R2的第一端连接，电阻R2的第二端与三极管Q1的发射极端连接；电阻R2的第一端形成Pin3端连接，电阻R2的第二端形成Pin2端连接，所述Pin3端与LED串的阴极端连接，Pin2端与相邻LED串的阳极端连接。

本发明实施例中，续流控制芯片与调节控制芯片的结构相同，对于调节控制芯片可以参考上述对续流控制芯片的说明。工作时，Pin3端、电阻R4、电阻R2以及三极管Q1决定了恒流电流的大小，具体的恒流电流为三极管Q1的Vbe/R2。

Claims (5)

1.一种高功率因数低谐波近正弦波线性的LED驱动电路，其特征是：包括LED照明电路以及与所述LED照明电路相串联的尾串LED，所述尾串LED与用于调节LED照明电路工作电流的电流调节电路连接；所述LED照明电路包括若干串接的LED串，LED照明电路中的每一LED串均与一压控恒流源连接，压控恒流源包括用于采集与所述压控恒流源连接LED串导通状态的电压采样电路以及由所述电压采样电路控制导通状态的恒流源；当采样电压电路采集的电压低于设定值时，使得恒流源导通且与压控恒流源连接的LED串短路，当采样电压电路采集的电压高于设定值时，使得与所述压控恒流源连接的LED串导通且恒流源截止；

所述电流调节电路与尾串LED相串联，所述电流调节电路包括调节开关管以及与所述调节开关管串接的调节采样电阻，所述调节开关管的一端与尾串LED的阴极端连接，调节开关管的另一端与调节采样电阻的一端连接，调节采样电阻的另一端接地；调节开关管的控制端与调节控制芯片连接；

所述电压采样电路包括与LED串相串联的续流采样电阻，所述续流采样电阻的一端与LED串的阴极端连接，续流采样电阻的另一端与相邻LED串的阳极端连接；所述恒流源包括与LED串相并联的续流开关管，所述续流开关管的一端与LED串的阴极端连接，续流开关管的另一端与LED串的阳极端连接，续流开关管的控制端与续流控制芯片连接，所述续流控制芯片根据续流采样电阻两端的电压控制续流开关管的开关状态。

2.根据权利要求1所述的高功率因数低谐波近正弦波线性的LED驱动电路，其特征是：所述LED照明电路通过整流桥与外部交流源AC连接。

3.根据权利要求1所述的高功率因数低谐波近正弦波线性的LED驱动电路，其特征是：所述续流开关管为MOSFET管或达林顿管。

4.根据权利要求1所述的高功率因数低谐波近正弦波线性的LED驱动电路，其特征是：所述续流控制芯片包括三极管Q2，所述三极管Q2的基极端与电阻R8的一端连接，三极管Q2的发射极端与三极管Q3的发射极端以及三极管Q1的发射极端连接，三极管Q2的集电极端与三极管Q1的集电极端以及三极管Q3的发射极端连接，电阻R8的另一端形成Pin1端；

三极管Q3的基极端与电阻R3的一端以及电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端与三极管Q3的发射极端连接，电阻R3的另一端形成Pin5端，三极管Q3的集电极端、三极管Q2的集电极端以及三极管Q1的集电极端相互连接后形成Pin4端，三极管Q1的基极端与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与电阻R2的第一端连接，电阻R2的第二端与三极管Q1的发射极端连接；电阻R2的第一端形成Pin3端连接，电阻R2的第二端形成Pin2端连接，所述Pin3端与LED串的阴极端连接，Pin2端与相邻LED串的阳极端连接。

5.根据权利要求1所述的高功率因数低谐波近正弦波线性的LED驱动电路，其特征是：所述调节开关管为MOSFET管或达林顿管。