CN105072742B - 一种高压线性恒流led驱动电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压线性恒流LED驱动电路，包括整流滤波电路、LED负载组、运放供电电路、恒流控制电路和PFC调整电路，其中：所述恒流控制电路利用反馈控制来保持通过LED负载组中电流的恒定；所述PFC调整电路通过调整LED负载组的压降改善输入电流的波形，提高功率因数；所述整流滤波电路分别连接所述运放供电电路、LED负载组和PFC调整电路；所述运放供电电路连接所述恒流控制电路以及所述PFC调整电路，所述恒流控制电路连接所述LED负载组，所述PFC调整电路连接所述LED负载组。本发明电路结构简单合理，通过电流反馈控制和灯珠分段控制，实现了高PFC、高效率、高灵活性的线性恒流功能。

Description

一种高压线性恒流LED驱动电路

技术领域

本发明涉及电子电路领域，具体是一种高压线性恒流LED驱动电路。

背景技术

由于LED具有发光效率高、能量消耗低、寿命长、不含汞和具有良好的调光性能，因被广泛地应用于家居照明，成为新一代的照明光源。

LED灯具的照明方式不同于传统灯具的照明方式，其不能直接接入到交流市电电网中，而是要通过驱动电路先将交流市电转化为直流电源才可以接入到LED负载中。现有的LED驱动电路可分为开关式和线性恒流式两种LED驱动电路，而开关式驱动电路结构复杂，因此市场上开始趋向使用更利于批量生产的线性恒流式驱动电路。

线性恒流式驱动电路具有电路简单、便于量产和效率高的优点，但是，其仍然存在一些不足，例如，现有的线性恒流式驱动电路大都采用了高压线性恒流IC芯片来实现，IC芯片相对价格较贵，其制作成本相应地就增加了，同时，现有的线性恒流式驱动电路一般线性调整率较差，功率因数较低，并且普遍不能实现调光，不能满足LED驱动电路的高性能和多功能要求，因此有待开发一种成本较低、性能好且具有调光功能的线性恒流LED驱动电路。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单，成本低，性能好且具有调光功能的高压线性恒流LED驱动电路。

本发明的技术方案是这样实现的：一种高压线性恒流LED驱动电路，包括整流滤波电路、LED负载组、运放供电电路、恒流控制电路和PFC调整电路，其中：

所述恒流控制电路利用反馈控制来保持通过LED负载组中电流的恒定；

所述运放供电电路为所述恒流控制电路、PFC调整电路中的运算放大器供 电；

所述PFC调整电路通过调整LED负载组的压降善输入电流的波形，提高功率因数；

所述整流滤波电路分别连接所述运放供电电路和LED负载组、PFC调整电路，所述运放供电电路连接所述恒流控制电路以及所述PFC调整电路，所述恒流驱动控制电路连接所述LED负载组，所述PFC调整电路连接所述LED负载组。

进一步地，所述LED负载组包括多个LED灯珠。

具体地，所述PFC调整电路包括运算放大器IC2、电压基准IC4、第一采样电阻、开关管Q3和Q2，所述运放供电电路连接所述运算放大器IC2为其供电；所述电压基准IC4的阳极接地，阴极连接运算放大器IC2的正相输入端；所述第一采样电阻一端连接所述整流滤波电路输出的电压母线，另一端接地；所述第一采样电阻连接运算放大器IC2的反相输入端，所述运算放大器IC2的输出端连接所述三极管Q3；所述三极管Q3一端接地，另一端通过串联的电阻R20、R21、R22连接所述整流滤波电路输出的电压母线，所述电阻R20与R21的连接点连接所述开关管Q2；所述开关管Q2一端连接所述整流滤波电路输出的电压母线，另一端连接至多个LED灯珠中的任意两个灯珠之间。

进一步地，所述恒流控制电路包括采样电阻RS、开关管Q1和运算放大器IC1、电压基准IC4；所述电压基准IC4阳极接地，阴极连接运算放大器IC1的正相输入端；所述LED负载组负极连接所述开关管Q1，所述开关管Q1连接采样电阻RS，所述采样电阻RS的另一端接地；所述采样电阻RS连接至所述运算放大器IC1的反相输入端，所述运算放大器IC1的输出端连接所述开关管Q1。

进一步地，所述恒流控制电路包括第二采样电阻、开关管Q1、采样电阻RS和运算放大器IC1，所述第二采样电阻包括串联的电阻R7、R8、R9，所述电阻R7连接所述整流滤波电路输出的电压母线，所述电阻R9接地；所述电阻R9上的电压采样至所述运算放大器IC1的正相输入端；所述LED负载组的正极连 接所述整流滤波电路输出的电压母线，所述LED负载组的负极连接所述开关管Q1的一端，所述开关管Q1的另一端连接采样电阻RS，所述采样电阻RS的另一端接地；所述采样电阻RS连接至所述运算放大器IC1的反相输入端，所述运算放大器IC1的输出端连接所述开关管Q1。

进一步地，所述恒流控制电路还包括功率补偿电路，所述功率补偿电路包括运算放大器IC3、电阻R23、电阻R24、电压基准IC4，所述电阻R9通过电阻R24连接所述运算放大器IC3的反相输入端；所述运算放大器IC3的正相输入端通过电阻R23连接电压基准IC4后接地；运算放大器IC3输出端连接运算放大器IC1的正相输入端。

进一步地，还包括用于提供可控硅工作所需的维持电流的无源泄放电路，所述无源泄放电路与所述整流滤波电路连接。

由于具备了无源泄放电路，本发明一种高压线性恒流LED驱动电路能与外部可控硅调光器匹配，使之能具备调光作用，扩展了LED驱动电路的功能。

具体地，所述无源泄放电路包括并联的第一级无源泄放电路和第二级无源泄放电路，所述第一级无源泄放电路包括电阻R1和电容CX1，所述电阻R1与所述电容CX1串联；所述第二级无源泄放电路包括电阻R2与所述电容CX2串联。

与现有技术相比，本发明电路结构简单合理，免去了高成本的IC芯片，通过电流反馈控制、灯珠分段控制，实现了高PFC、高效率和高灵活性的线性恒流功能；本电路中还可以连接可控硅调光器，无源泄放电路提供可控硅调光器工作所需的维持电流，防止调光过程中出现功率跳变、闪烁等不良现象；所述功率补偿电路具有输入功率补偿功能，在电路启动或者进行调光时，即使输入电压变化很大，特别是电压大幅上升时，整灯的功率不至于上升得很快导致烧灯，大大提高LED灯具的使用寿命，降低LED灯具的整灯成本。

附图说明

图1是本发明一种高压线性恒流LED驱动电路的电路原理框图；

图2是本发明一种高压线性恒流LED驱动电路实施例1的电路原理图；

图3是本发明一种高压线性恒流LED驱动电路实施例2的电路原理图；

图4是本发明一种高压线性恒流LED驱动电路实施例3的电路原理图。

具体实施方式

如图1所示，一种高压线性恒流LED驱动电路，包括整流滤波电路、LED负载组、运放供电电路、恒流控制电路、PFC调整电路和无源泄放电路，其中：

所述恒流控制电路利用反馈控制来保持通过LED负载组电流的恒定，所述LED负载组包括多个LED灯珠；所述运放供电电路为所述恒流控制电路和所述PFC调整电路中的运算放大器供电；所述PFC调整电路连接LED负载组，通过调整LED负载组的压降改善输入电流的波形，提高LED驱动电路的功率因数；所述整流滤波电路分别连接所述运放供电电路、LED负载组和PFC调整电路，所述运放供电电路连接所述恒流控制电路以及所述PFC调整电路，所述恒流驱动控制电路连接所述LED负载组，所述PFC调整电路连接所述LED负载组；所述无源泄放电路与所述整流滤波电路连接。

实施例1

如图2所示，本实施例中，所述运放供电电路包括串联的电阻R12、R13、R14和电容EC1，所述电阻R12连接整流滤波电路输出的电压母线，所述电阻R14连接所述电容EC1后接地。所述PFC调整电路包括运算放大器IC2、电压基准IC4、第一采样电阻、开关管Q3和Q2，所述开关管Q3是三极管，所述开关管Q2是P型MOS管，所述电阻R14与所述电容EC1的连接点通过电阻R15与所述运算放大器IC2连接并为其供电；所述电压基准IC4的阳极接地，阴极连接所述运算放大器IC2的正相输入端，为运算放大器IC2的正相输入端提供一个固定的电压基准值，比如2.5V；所述第一采样电阻包括电阻R16、R17、R18，所述电阻R16、R17、R18串联分压连接，所述电阻R16的一端连接所述整流滤波电路输出的电压母线，所述电阻R18的一端接地；所述电阻R17与R18 的连接点连接所述运算放大器IC2的反相输入端。

当整流滤波电路输出的电压母线上的电压比较低，使电阻R18上的电位低于固定的电压基准值时，则所述运算放大器IC2输出高电平；所述运算放大器IC2的输出端通过电阻R19连接所述开关管Q3的基极，所述开关管Q3的发射极接地，集电极通过电阻R22、R21、R20连接所述整流滤波电路输出的电压母线；所述电阻R20与R21的连接点连接到所述开关管Q2的栅极，所述开关管Q2的源极连接所述整流滤波电路输出的电压母线，漏极连接至多个LED灯珠中的任意两个灯珠之间。因为所述LED负载组包括多个LED灯珠，当运算放大器IC2输出高电平时，所述开关管Q3导通，开关管Q2栅极获得电阻R21、R22上的电位，因而导通，由于部分LED灯珠连接在整流滤波电路输出的电压母线和开关管Q2的漏极之间，所以会被短路，由此使所述LED负载组压降下降，电流得以维持，改善了输入电流的波形，提高了功率因数。

所述恒流控制电路包括采样电阻RS、开关管Q1、运算放大器IC1和电压基准IC4；所述电压基准IC4阳极接地，阴极连接运算放大器IC1的正相输入端；所述LED负载组负极连接所述开关管Q1的漏极，所述开关管Q1是N型MOS管，所述开关管Q1的源极连接采样电阻RS，所述采样电阻RS的另一端接地；所述采样电阻RS包括电阻RS1、RS2、RS3，所述采样电阻RS连接至所述运算放大器IC1的反相输入端，所述运算放大器IC1的输出端通过电阻R10连接所述开关管Q1的栅极。

所述运算放大器IC1比较所述基准电压IC4上的固定电压值和采样电阻RS上的电压值，输出连接所述开关管Q1的栅极，可以实现恒流功能。由于基准电压取自基准电压IC4，不随输入电压而变化，因此输入功率随输入电压变化相对较少。

本实施例高压线性恒流LED驱动电路还可外接可控硅调光器，当连接可控硅调光器时，所述无源泄放电路用于提供可控硅工作所需的维持电流，防止调 光过程中出现功率跳变、闪烁等不良现象。

所述无源泄放电路连接整流滤波电路，具体地，所述无源泄放电路包括并联的第一级无源泄放电路和第二级无源泄放电路。电阻R1a、R1b、R1c并联后与电容CX1串联形成第一级无源泄放电路，所述电阻R2a、R2b、R2c并联后与电容CX2串联形成第二级无源泄放电路。

实施例2

如图1和图3所示，本实施例与实施例1不同之处在于所述恒流控制电路包括第二采样电阻、采样电阻RS、开关管Q1和运算放大器IC1。所述运放供电电路中的电阻R14与电容EC1的连接点连接运算放大器IC1的供电端为其供电，所述第二采样电阻包括串联的电阻R7、R8、R9，所述电阻R7连接所述整流滤波电路输出的电压母线，所述电阻R9接地；所述电阻R9上的电压连接至所述运算放大器IC1的正相输入端；所述LED负载组的正极连接所述整流滤波电路输出的电压母线，所述LED负载组的负极连接所述开关管Q1的漏极，所述开关管Q1的源极连接采样电阻RS，采样电阻RS的另一端接地；采样电阻RS包括电阻RS1、RS2、RS3，所述采样电阻RS连接至所述运算放大器IC1的反相输入端，所述运算放大器IC1的输出端通过电阻R10连接所述开关管Q1的栅极。

所述运算放大器IC1比较所述整流滤波电路输出的电压母线的采样值(电阻R9上的电压)和采样电阻RS上的电压值，输出连接所述开关管Q1的栅极，线性调整所述开关管Q1的导通电流，可以实现恒流功能。由于基准电压取自第三采样电阻上的电压，该电压随输入电压线性变化，即输出电流也随着输入电压线性变化，因此调光范围比较大。

实施例3

如图1和图4所示，本实施例与实施例2不同之处在于，在实施例1的电路基础上加入了功率补偿电路，所述功率补偿电路包括运算放大器IC3，电阻 R9上的电压经所述功率补偿电路处理后连接运算放大器IC1的正相输入端。所述运放供电电路中的电阻R14与电容EC1的连接点连接运算放大器IC3的供电端，所述运算放大器IC3的输出端通过电阻R26连接运算放大器IC1的正相输入端为运算放大器IC1供电。所述电阻R9通过电阻R24连接所述运算放大器IC3的反相输入端。所述运算放大器IC3的正相输入端通过电阻R23连接电压基准IC4后接地，所述运算放大器IC3输出端连接运算放大器IC1的正相输入端。

当输入电压大幅往下波动时，所述运算放大器IC3的反相输入端电压与电压基准IC4上的固定电压值差异增大，因此运算放大器IC3输出电压按一定的比例适当的增加，运算放大器IC1的输出也随之增大，灯珠的电流峰值也适当增加，使得总的输入功率在一定电压变化范围内基本维持不变。本实施例具有输入功率补偿功能，即使市电电网出现波动，特别是电压大幅上升时，整灯的功率不至于上升得很快导致烧灯。

本发明电路结构简单合理，免去了高成本的IC芯片，通过电流反馈控制、灯珠分段控制，实现了高PFC(PFC的英文全称为“Power Factor Correction”，意思是“功率因数校正”，功率因数指的是有效功率与视在功率之间的关系，也就是有效功率除以总耗电量的比值,功率因数可以衡量电力被有效利用的程度，当功率因数值越大，代表其电力利用率越高)、高效率和高灵活性的线性恒流功能；本电路中还包括用于提供可控硅工作所需的维持电流的无源泄放电路，所述无源泄放电路与所述整流滤波电路连接。由于具备了无源泄放电路，本发明一种高压线性恒流LED驱动电路能与外部可控硅调光器匹配，使之能具备调光作用，防止调光过程中出现功率跳变、闪烁等不良现象，扩展了LED驱动电路的功，同时外接的可控硅调光器，用于实现输入功率自动补偿，大大提高LED灯具的使用寿命；所述功率补偿电路具有输入功率补偿功能，在电路启动或者进行调光时，即使输入电压变化很大，特别是电压大幅上升时，整灯的 功率不至于上升得很快导致烧灯。

Claims (7)

1.一种高压线性恒流LED驱动电路，包括整流滤波电路、LED负载组、运放供电电路和恒流控制电路，其特征在于，还包括PFC调整电路，其中：

所述恒流控制电路利用反馈控制来保持通过LED负载组中电流的恒定；

所述运放供电电路为恒流控制电路、PFC调整电路中的运算放大器供电；

所述PFC调整电路通过调整LED负载组的压降改善输入电流的波形，提高功率因数；

所述整流滤波电路分别连接所述运放供电电路、LED负载组和PFC调整电路，所述运放供电电路连接所述恒流控制电路以及所述PFC调整电路，所述恒流控制电路连接所述LED负载组，所述PFC调整电路连接所述LED负载组；

所述PFC调整电路包括运算放大器IC2、电压基准IC4、第一采样电阻、开关管Q3和Q2，所述运放供电电路包括串联的电阻R12、R13、R14和电容EC1，所述电阻R12连接整流滤波电路输出的电压母线，所述电阻R14连接所述电容EC1后接地，所述电阻R14与所述电容EC1的连接点通过电阻R15与所述运算放大器IC2的正相输入端连接并为其供电；所述电压基准IC4的阳极接地，阴极连接运算放大器IC2的正相输入端；所述第一采样电阻包括电阻R16、R17、R18，所述电阻R16、R17、R18串联分压连接，所述电阻R16的一端连接所述整流滤波电路输出的电压母线，所述电阻R18的一端接地；所述电阻R17与R18的连接点连接所述运算放大器IC2的反相输入端；所述运算放大器IC2的输出端连接控制所述开关管Q3的基级；所述开关管Q3的发射极接地，集电极通过串联的电阻R20、R21、R22连接所述整流滤波电路输出的电压母线，所述电阻R20与R21的连接点连接所述开关管Q2栅极；所述开关管Q2源极连接所述整流滤波电路输出的电压母线，漏极连接至多个LED灯珠中的任意两个灯珠之间。

2.如权利要求1所述的一种高压线性恒流LED驱动电路，其特征在于，所述LED负载组包括多个LED灯珠。

3.如权利要求1所述的一种高压线性恒流LED驱动电路，其特征在于，所述恒流控制电路包括采样电阻RS、开关管Q1、运算放大器IC1和电压基准IC4；所述电压基准IC4阳极接地，阴极连接运算放大器IC1的正相输入端；所述LED负载组负极连接所述开关管Q1的漏极，所述开关管Q1的源极连接采样电阻RS，所述采样电阻RS的另一端接地；所述采样电阻RS连接至所述运算放大器IC1的反相输入端，所述运算放大器IC1的输出端连接所述开关管Q1的栅极。

4.如权利要求1所述的一种高压线性恒流LED驱动电路，其特征在于，所述恒流控制电路包括第二采样电阻、开关管Q1、采样电阻RS和运算放大器IC1；所述第二采样电阻包括串联的电阻R7、R8、R9，所述电阻R7连接所述整流滤波电路输出的电压母线，所述电阻R9接地；所述电阻R9上的电压采样至所述运算放大器IC1的正相输入端；所述LED负载组的正极连接所述整流滤波电路输出的电压母线，所述LED负载组的负极连接所述开关管Q1的漏极，所述开关管Q1的源极连接采样电阻RS，所述采样电阻RS的另一端接地；所述采样电阻RS连接至所述运算放大器IC1的反相输入端，所述运算放大器IC1的输出端连接控制所述开关管Q1的栅极。

5.如权利要求4所述的一种高压线性恒流LED驱动电路，其特征在于，所述恒流控制电路还包括功率补偿电路，所述功率补偿电路包括运算放大器IC3、电阻R23、电阻R24、电压基准IC4，所述电阻R9通过电阻R24连接所述运算放大器IC3的反相输入端；所述运算放大器IC3的正相输入端通过电阻R23连接电压基准IC4；运算放大器IC3的输出端连接运算放大器IC1的正相输入端。

6.如权利要求1所述的一种高压线性恒流LED驱动电路，其特征在于，还包括用于提供可控硅工作所需维持电流的无源泄放电路，所述无源泄放电路与所述整流滤波电路连接。

7.如权利要求6所述的一种高压线性恒流LED驱动电路，其特征在于，所述无源泄放电路包括并联的第一级无源泄放电路和第二级无源泄放电路，所述第一级无源泄放电路包括电阻R1和电容CX1，所述电阻R1与所述电容CX1串联；所述第二级无源泄放电路包括电阻R2和电容CX2，所述电阻R2与所述电容CX2串联。