CN105142269A - 一种多段式led驱动电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多段式LED驱动电路，电路结构为多段LED串联拓扑，通过MCU及驱动电路独立控制各段开关管，达到LED总电压尽可能的跟踪整流后的电网电压，降低电路损耗，提高效率。通过串联MOS管来调节LED串电流，调节电路可以实现电流正弦化的功能，减小电流谐波。由于系统没有使用感性元件，其功率因数基本接近于1。与现有技术相比，本发明的有益效果是高功率因数、高效率、电路元件少，成本低，利用集成。

Description

一种多段式LED驱动电路

技术领域

本发明涉及LED照明技术领域，特别是低成本高功率因数多段式LED驱动电路。

背景技术

目前，LED驱动电路是各学者的研究热点，然而功率因数、效率、谐波失真度一直是检验驱动电路各项指标的标准。为了得到较优的参数，往往采用多级电路，使得体积增大，还增加了成本。

发明内容

本发明要克服上述现有技术的不足，提供一种多段式LED驱动电路，具有高功率因数、高效率、低谐波失真、体积小、成本低等特点。

本发明所采用的技术方案是：电路结构为多段LED串联拓扑，通过MCU及驱动电路独立控制各段开关管，达到LED总电压尽可能跟踪整流后的电网电压，降低电路损耗，提高效率。通过串联MOS管来调节LED串电流，调节电路可以实现电流正弦化的功能，减小电流谐波。由于系统没有使用感性元件，其功率因数基本接近于1。

一种多段式LED驱动电路，其特征在于：

多段式LED驱动电路，包括整流电路2、LED串及开关管电路3、电流控制电路4以及开关管控制电路1，如附图1所示。

所述整流电路2，包括交流电压源，整流桥堆，所述交流电压源与所述整流桥堆两个交流引脚相连，所述整流桥另外两个引脚共阴极引脚与LED串及开光管电路以及开关管控制电路相连，共阳极引脚接入地线。

所述LED串及开关管电路3，每串LED均与一个开关管相连，一共可以连接n串，所述开关管的一端与该串LED的阳极相连，所述开关管的另一端与该串LED的阴极相连，所述开关管的控制端与开关管控制电路相连；所述每串LED阳极均与上一串LED的阴极串联，其第一串LED的阳极与所述整流桥共阴极相连，最后一串LED的阴极与所述电流控制电路相连。

所述电流控制电路4，主要由一个MOS管，一个三极管，一个稳压二极管和若干电阻组成。所述MOS管的源级与所述LED串及开关管电路最后一串LED的阴极相连，所述MOS管的栅极与所述三极管的集电极相连，而且与电阻R1的一端相连，所述电阻R1的另一端与所述整流桥共阴极相连，所述三极管的发射极与电阻R6的一端相连，所述电阻R6的另一端与地线相连，所述三极管的基极与电阻R5的一端相连，而且与稳压二极管D1的阳极相连，所述稳压二极管D1的阴极与电阻R3的一端相连，所述电阻R3的另一端与电阻R2的一端相连，而且与电阻R4的一端相连，所述电阻R2的另一端与整流桥共阴极相连，所述电阻R4的另一端与地线相连，所述电阻R5的另一端与所述MOS管的漏极相连，而且与电阻Rcs相连，所述电阻Rcs的另一端与地线相连。

所述开关管控制电路1，包括采样电阻电路，MCU及驱动电路。所述采样电阻电路由电阻R7和R8组成电阻分压电路，所述电阻R7的一端与所述整流桥共阴极相连，另一端与所述MCU及驱动电路的ADC口相连，而且与电阻R8的一端相连，所述电阻R8的另一端与地线相连；所述MCU及驱动电路中MCU的I/O引脚与驱动电路相连，所述驱动电路的另一端与所述LED串及开关管电路中各串开关管控制端相连。

与现有技术相比，本发明的有益效果是高功率因数、高效率、电路元件少，成本低，利用集成。

附图说明

图1为本发明的电路整体结构图。

图2为本发明的电压电流的波形图。

具体实施方式

下面结合附图1,2对本发明进行说明。

多段式LED驱动电路，包括整流电路2、LED串及开关管电路3、电流控制电路4以及开关管控制电路1，如附图1所示。

所述整流电路2，包括交流电压源，整流桥堆，所述交流电压源与所述整流桥堆两个交流引脚相连，所述整流桥另外两个引脚共阴极引脚与LED串及开光管电路以及开关管控制电路相连，共阳极引脚接入地线。

所述LED串及开关管电路3，每串LED均与一个开关管相连，一共可以连接n串，所述开关管的一端与该串LED的阳极相连，所述开关管的另一端与该串LED的阴极相连，所述开关管的控制端与开关管控制电路相连；所述每串LED阳极均与上一串LED的阴极串联，其第一串LED的阳极与所述整流桥共阴极相连，最后一串LED的阴极与所述电流控制电路相连。

所述电流控制电路4，主要由一个MOS管M1，一个三极管B1，一个稳压二极管D1和若干电阻组成。所述MOS管的源级与所述LED串及开关管电路最后一串LED的阴极相连，所述MOS管的栅极与所述三极管的集电极相连，而且与电阻R1的一端相连，所述电阻R1的另一端与所述整流桥共阴极相连，所述三极管的发射极与电阻R6的一端相连，所述电阻R6的另一端与地线相连，所述三极管的基极与电阻R5的一端相连，而且与稳压二极管D1的阳极相连，所述稳压二极管D1的阴极与电阻R3的一端相连，所述电阻R3的另一端与电阻R2的一端相连，而且与电阻R4的一端相连，所述电阻R2的另一端与整流桥共阴极相连，所述电阻R4的另一端与地线相连，所述电阻R5的另一端与所述MOS管的漏极相连，而且与电阻Rcs相连，所述电阻Rcs的另一端与地线相连。

所述开关管控制电路1，包括采样电阻电路，MCU及驱动电路。所述采样电阻电路由电阻R7和R8组成电阻分压电路，所述电阻R7的一端与所述整流桥共阴极相连，另一端与所述MCU及驱动电路的ADC口相连，而且与电阻R8的一端相连，所述电阻R8的另一端与地线相连；所述MCU及驱动电路中MCU的I/O引脚与驱动电路相连，所述驱动电路的另一端与所述LED串及开关管电路中各串开关管控制端相连。

进一步，当电路正常工作时，电阻R2、电阻R3、电阻R4、稳压二极管D1组合电路提供三极管的稳态工作点。电网交流电压通过整流桥整流后，得到只有正半波的电压。该电压经过LED串后加在MOS管和电阻Rcs上，加载在采样电阻Rcs上的电压通过电阻R5流入三极管B1的基极，形成基极-发射极电流，通过选择合适的参数使三极管工作在线性区，此时三极管集电极电流与基极-发射极电流成比例关系，此时正半波电压减去电阻R1的压降，即为MOS管M1的栅极驱动信号，进而控制流过LED串的电流，形成反馈回路，选择合适的参数可使MOS管工作在线性区，由于正半波电压变化，使得MOS管栅极电压变化，进而实现LED串的电流变化。进一步，当正半波电压增大时，MOS管栅极电压升高，MOS管导通程度增大，LED串电流增加，Rcs的分压增大，三极管B1的基极-发射极电流增大，B1的集电极增大，R1的分压增大，最终限制MOS管栅极电压进一步升高，实现电流的正弦控制及限幅。

所述开关管控制电路1中ADC检测电阻分压后的电压值，用来检测正弦半波的电压，通过电压的大小调节开关管的开通和闭合组合，使LED串总电压尽可能等于电网电压，降低损耗。

所述LED串及开关管电路3，其中LED串组合可以采用二进制步进组合，如L1串1颗LED，L2串2颗LED，L3串4颗LED，……，Ln串2^n颗LED。当电网电压达到1颗LED导通电压时，只开通L1串，当电网达到2颗LED导通电压时，只开通L2串，当达到3颗LED导通电压时，开通L1串和L2串，当达到4颗LED导通电压时，只开通L3串，如此类推，随着正弦半波电压的增高以二进制步进增加LED串数，同时当正弦半波电压降低时，以二进制步进减少LED串数，用以提高系统效率。

LED串总电压，电网电压，及LED电流如附图2所示。本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (1)

1.一种多段式LED驱动电路，其特征在于：

包括整流电路(2)、LED串及开关管电路(3)、电流控制电路(4)以及开关管控制电路(1)，

所述整流电路(2)，包括交流电压源，整流桥堆，所述交流电压源与所述整流桥堆两个交流引脚相连，所述整流桥另外两个引脚共阴极引脚与LED串及开光管电路以及开关管控制电路相连，共阳极引脚接入地线。

所述LED串及开关管电路(3)，每串LED均与一个开关管相连，一共可以连接n串，所述开关管的一端与该串LED的阳极相连，所述开关管的另一端与该串LED的阴极相连，所述开关管的控制端与电流控制电路相连；所述每串LED阳极均与上一串LED的阴极串联，其第一串LED的阳极与所述整流桥共阴极相连，最后一串LED的阴极与所述电流控制电路相连。

所述电流控制电路(4)，主要由一个MOS管M1，一个三极管B1，一个稳压二极管D1和若干电阻组成。所述MOS管M1的源级与所述LED串及开关管电路最后一串LED的阴极相连，所述MOS管M1的栅极与所述三极管B1的集电极相连，而且与电阻R1的一端相连，所述电阻R1的另一端与所述整流桥共阴极相连，所述三极管B1的发射极与电阻R6的一端相连，所述电阻R6的另一端与地线相连，所述三极管B1的基极与电阻R5的一端相连，而且与稳压二极管D1的阳极相连，所述稳压二极管D1的阴极与电阻R3的一端相连，所述电阻R3的另一端与电阻R2的一端相连，而且与电阻R4的一端相连，所述电阻R2的另一端与整流桥共阴极相连，所述电阻R4的另一端与地线相连，所述电阻R5的另一端与所述MOS管M1的漏极相连，而且与电阻Rcs相连，所述电阻Rcs的另一端与地线相连。

所述开关管控制电路(1)，包括采样电阻电路，MCU及驱动电路。所述采样电阻电路由电阻R7和R8组成电阻分压电路，所述电阻R7的一端与所述整流桥共阴极相连，另一端与所述MCU及驱动电路的ADC口相连，而且与电阻R8的一端相连，所述电阻R8的另一端与地线相连；所述MCU及驱动电路中MCU的I/O引脚与驱动电路相连，所述驱动电路的另一端与所述LED串及开关管电路中各串开关管控制端相连。