CN105392261A - 恒功率线性恒流led驱动电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及LED驱动电路技术领域，提供了一种恒功率线性恒流LED驱动电路，恒功率线性恒流LED驱动电路包括整流电路、滤波采样电路、功率控制电路、恒流控制电路以及LED灯组；滤波采样电路对整流电路输出的电压进行滤波和采样后输出采样电压；功率控制电路获取采样电压，将采样电压与基准电压进行比较，并根据比较结果调节输出给恒流控制电路的输出电压，以调节恒流控制电路的输出电流使LED灯组的输入功率保持恒定，通过设置功率控制电路检测采样电压的变化，并将采样电压与基准电压进行比较，根据比较结果调整输出电流的大小，使输入功率不随输入电压的变化而变化，提高LED灯的光效。

Description

恒功率线性恒流LED驱动电路

技术领域

本发明涉及LED驱动电路技术领域，尤其涉及一种恒功率线性恒流LED驱动电路。

背景技术

目前，线性恒流技术方案以其简单的系统结构在中小功率LED恒流系统中得到了广泛使用，目前常见的线性恒流方案，如图1和图2所示，包括整流电路、恒流驱动电路以及LED负载，其恒流输出为Iout＝Vref/Rcs。此应用方案相对于开关电源方案优点在于系统结构简单，使用元器件少，缺点在于系统负载LED灯的数量必须严格按照输入电压来设计，输入电压的变化会导致整个系统输入功率的变化，从而影响系统的效率以及LED灯的光效。例如一个220VAC输入7W功率的线性LED恒流系统，当输入电压增大到240V时，输入功率可能上升到8W，而260V输入时，输入功率则上升到9W，极大的降低了效率和LED灯的光效。综上所述，现有技术中存在输入电压的变化会导致整个系统输入功率的变化，从而影响系统的效率以及LED灯的光效的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种恒功率线性恒流LED驱动电路，以解决现有技术中存在输入电压的变化会导致整个系统输入功率的变化，从而影响系统的效率以及LED灯的光效的问题。

本发明第一方面提供一种恒功率线性恒流LED驱动电路，所述恒功率线性恒流LED驱动电路包括整流电路、滤波采样电路、功率控制电路、恒流控制电路以及LED灯组；

所述滤波采样电路对所述整流电路输出的电压进行滤波和采样后输出采样电压；

所述功率控制电路获取所述采样电压，将所述采样电压与基准电压进行比较，并根据比较结果调节输出给所述恒流控制电路的输出电压，以调节所述恒流控制电路的输出电流使所述LED灯组的输入功率保持恒定。

结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述功率控制电路包括电压检测电路以及电压比较电路，所述电压检测电路的电压输出端连接所述电压比较电路的电压输入端；

所述电压检测电路检测所述采样电压并将所述采样电压发送给所述电压比较电路；

所述电压比较电路在所述采样电压小于所述基准电压时输出基准电压，在检测到所述采样电压大于所述基准电压时使输出电压小于所述基准电压。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述电压检测电路包括第一运算放大器和第一开关管；

所述第一运算放大器的同相输入端接入所述采样电压，所述第一比较器的输出端连接所述第一开关管的控制端，所述第一开关管的输入端连接高电平电压，所述第一开关管的输出端连接所述第一运算放大器的反相输入端，并构成所述电压检测电路的电压输出端；

当所述采样电压小于所述基准电压时，所述第一运算放大器使所述第一开关管处于断路状态；

当所述采样电压小于所述基准电压时，所述第一运算放大器使所述第一开关管处于导通状态，并将所述采样电压输出给所述电压比较电路。

结合第一方面的第三种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述电压比较电路包括第三电阻、第四电阻以及第二运算放大器；

所述第三电阻的第一端为所述电压比较电路的输入端，所述第三电阻的第二端连接所述第二运算放大器的反相输入端和所述第四电阻的第一端，所述第四电阻的第二端连接所述第二运算放大器的电压输出端，并构成所述电压比较电路的输出端，所述第二运算放大器的正向输入端接基准电压。

结合第一方面，在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述滤波采样电路包括第一电容、第一电阻和第二电阻；

所述第一电容的第一端连接所述第一电阻的第一端，所述第一电容的第一端为所述滤波采样电路的输入端并接入所述整流电路输出的电压，所述第一电阻的第二端连接所述第二电阻的第一端，所述第一电阻的第二端为所述滤波采样电路的输出端并输出采样电压，所述第一电容的第二端与所述第二电阻的第二端共接于地。

结合第一方面，在第一方面的第六种可能的实现方式中，滤波采样电路包括第五电阻、第六电阻、第七电阻以及第二电容；

所述第五电阻的第一端为所述滤波采样电路的输入端并接入所述整流电路输出的电压，所述第五电阻的第二端连接所述第六电阻的第一端和所述第七电阻的第一端，所述第七电阻的第二端连接所述第二电容的第一端，所述第七电阻的第二端为所述滤波采样电路的输出端并输出采样电压，所述第六电阻的第二端与所述第二电容的第二端共接于地。

结合第一方面的第一种至第三种可能实施方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，所述功率控制电路还包括电压跟随电路和分压电路；

所述电压跟随电路的输入端连接所述电压比较电路的电压输出端，所述电压跟随电路的输出端连接所述分压电路的输入端；

所述电压跟随电路将所述电压比较电路输出的电压输出给所述分压电路，所述分压电路对所述电压跟随电路输出的电压进行分压并形成多个电压输出端。

结合第一方面的第六种实施方式，在第一方面的第七种可能的实现方式中，所述LED灯组包括N组串联连接的LED灯，所述恒流控制电路包括N个恒流控制模块和采样电阻，所述分压电路设有N个电压输出端，其中，N为大于1的自然数；

所述LED灯组的输入端连接所述整流电路的输出端，每组LED灯的输出端均连接一个恒流控制模块的电流输入端，每个恒流控制模块的电压输入端连接与分压电路的一个电压输出端，所述N个恒流控制模块的电流输出端共接并连接所述采样电阻的第一端，所述采样电阻的第二端接地。

结合第一方面的第六种实施方式，在第一方面的第八种可能的实现方式中，所述分压电路包括多个串联电阻，每两个相邻电阻之间形成一个电压输出端。

本发明提供一种恒功率线性恒流LED驱动电路，通过设置功率控制电路检测采样电压的变化，并将采样电压与基准电压进行比较，根据比较结果调整输出电流的大小，使输入功率不随输入电压的变化而变化，避免了对整个系统效率的不利影响，提高LED灯的光效。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中提供的一种恒功率线性恒流LED驱动电路的结构示意图；

图2是现有技术中提供的另一种恒功率线性恒流LED驱动电路的结构示意图；

图3是本发明一种实施例提供的一种恒功率线性恒流LED驱动电路的结构示意图；

图4是本发明另一种实施例提供的一种恒功率线性恒流LED驱动电路的结构示意图；

图5是本发明一种实施例提供的一种恒功率线性恒流LED驱动电路的电路图；

图6是本发明一种实施例提供的一种恒功率线性恒流LED驱动电路的输入电压波形示意图；

图7是本发明一种实施例提供的一种恒功率线性恒流LED驱动电路的输出电流波形示意图；

图8是本发明另一种实施例提供的一种恒功率线性恒流LED驱动电路的电路图；

图9是本发明另一种实施例提供的一种恒功率线性恒流LED驱动电路的输入电压波形示意图；

图10是本发明另一种实施例提供的一种恒功率线性恒流LED驱动电路的输出电流波形示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

本发明实施例提供一种恒功率线性恒流LED驱动电路，请参阅图3和图4，恒功率线性恒流LED驱动电路包括整流电路101、滤波采样电路102、功率控制电路103、恒流控制电路104以及LED灯组105；

滤波采样电路102对整流电路101输出的电压进行滤波和采样后输出采样电压；

功率控制电路103获取采样电压，将采样电压与基准电压进行比较，并根据比较结果调节输出给恒流控制电路104的输出电压，以调节恒流控制电路104的输出电流使LED灯组105的输入功率保持恒定。

其中，功率控制电路103用于检测输入电压的变化，进而调整恒流控制电路104输出电流的大小，使输入功率不随输入电压的变化而变化，提高LED灯的光效。

具体的，功率控制电路103包括电压检测电路1031以及电压比较电路1032，电压检测电路1031的电压输出端连接电压比较电路1032的电压输入端；

电压检测电路1031检测采样电压并将采样电压发送给电压比较电路1032；

电压比较电路1032在采样电压小于基准电压时输出基准电压，在检测到采样电压大于基准电压时使输出电压小于基准电压。

对于电压检测电路1031，如图5所示，具体的，电压检测电路1031包括第一运算放大器U1和第一开关管Q1；第一运算放大器U1的同相输入端接入采样电压，运算放大器U1的输出端连接第一开关管Q1的控制端，第一开关管Q1的输入端连接高电平电压，开关管的输出端连接第一运算放大器U1的反相输入端，并构成电压检测电路1031的输出端；

当采样电压小于基准电压时，第一运算放大器U1使第一开关管Q1处于断路状态；

当采样电压小于基准电压时，第一运算放大器U1使第一开关管Q1处于导通状态，并将采样电压输出给电压比较电路1032。

对于电压比较电路1032，具体的，电压比较电路1032包括第三电阻R3、第四电阻R4以及第二运算放大器U2；第三电阻R3的第一端为电压比较电路1032的输入端，第三电阻R3的第二端连接第二运算放大器U2的反相输入端和第四电阻R4的第一端，第四电阻R4的第二端连接第二运算放大器U2的电压输出端，并构成电压比较电路1032的输出端。

具体的，功率控制电路103的工作原理如下：第一运算放大器U1的同相输入端输入采样电压，反相输入端与第一开关管Q1的输出端连接并使其连接点电压为采样电压，第二运算放大器U2的同相输入端电压为基准电压，使其反相输入端与第三电阻R3和第四电阻R4之间的连接点的电压为基准电压，当采样电压小于基准电压时，第一开关管Q1处于关断状态，此时，功率控制电路103的输出电压为基准电压，当采样电压大于基准电压时，第一开关管Q1处于导通状态，此时，功率控制电路的输出电压由采样电压、基准电压、第三电阻和第四电阻决定。

鉴于功率控制电路103的上述工作原理，通过滤波采样电路102的输出电压调节输出电流值，当滤波采样电路102的输出电压VT值大于基准电压Vref值时，通过设置调节电阻第三电阻R3和第四电阻R4调节功率控制电路103的输出电压，功率控制电路103的输出电压为Vref-(VT-Vref)*R4/R3，因此，恒流控制电路104的输出电流为Iout＝[Vref-(VT-Vref)*R4/R3]/Rcs，当VT值小于Vref值时，恒流控制电路104的输出电流由基准电压决定，功率控制电路103的输出电压为Vref，恒流控制电路104的输出电流Iout＝Vref/Rcs。

因此，通过调整第三电阻R3和第四电阻R4的阻值，可以调整恒流控制电路104的输出电流，进而调整输入功率，可以使其保持恒定，如图6和图7所示，当输入电压增加时，输出电流会减小，使功率保持恒定。

对于滤波采样电路102，如图5所示，用于对整流电路101的输出电压进行滤波采样，以获取一个平均的检测电压，作为一种实施方式，滤波采样电路102包括第一电容、第一电阻R1和第二电阻R2；第一电容的第一端连接第一电阻R1的第一端，第一电容的第一端为滤波采样电路102的输入端并接入整流电路101输出的电压，第一电阻R1的第二端连接第二电阻R2的第一端，第一电阻R1的第二端为滤波采样电路102的输出端并输出采样电压，第一电容的第二端与第二电阻R2的第二端共接于地。

作为另一种实施方式，如图8所示，滤波采样电路102包括第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7以及第二电容；第五电阻R5的第一端为滤波采样电路102的输入端并接入整流电路101输出的电压，第五电阻R5的第二端连接第六电阻R6的第一端和第七电阻R7的第一端，第七电阻R7的第二端连接第二电容的第一端，第七电阻R7的第二端为滤波采样电路102的输出端并输出采样电压，第六电阻R6的第二端与第二电容的第二端共接于地。电路通过第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7以及第二电容检测输入线网电压并滤波产生一个平均的检测电压VT，VT表征输入线网电压的平均值变化。

本发明一种恒功率线性恒流LED驱动电路的另一种实施例中，如图8所示，功率控制电路103还包括电压跟随电路1033和分压电路1034；电压跟随电路1033的输入端连接电压比较电路1032的电压输出端，电压跟随电路1033的输出端连接分压电路1034的输入端；电压跟随电路1033将电压比较电路1032输出的电压输出给分压电路1034，分压电路1034对电压跟随电路输出的电压进行分压并形成多个电压输出端。

对于电压跟随电路1033，具体的，电压跟随电路1033包括第四运算放大器U4和第二开关管Q2，第四运算放大器U4的同相输入端连接电压比较电路1032的电压输出端，第四运算放大器U4的输出端连接第二开关管Q2的控制端，第二开关管Q2的输入端连接高电平电压，第二开关管Q2的输出端连接第四运算放大器U4的反相输入端并形成电压跟随电路1033的电压输出端，电压跟随电路1033的作用就是将电压比较电路1032的输出电压输出给分压电路1034。

对于分压电路1034，具体的，分压电路1034包括多个串联电阻，其中，每两个相邻电阻之间形成一个电压输出端。

进一步的，LED灯组105包括N组串联连接的LED灯，恒流控制电路104包括N个恒流控制模块和采样电阻RCS，分压电路1034设有N个电压输出端，其中，N为大于1的自然数；LED灯组105的输入端连接整流电路101的输出端，每组LED灯的输出端均连接一个恒流控制模块的电流输入端，每个恒流控制模块的电压输入端连接与分压电路1034的一个电压输出端，N个恒流控制模块的电流输出端共接并连接采样电阻RCS的第一端，采样电阻RCS的第二端接地。

下面以N等于4为例具体说明本实施例，分压电路包括5个串联电阻第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11以及第十二电阻R12，每两个相邻电阻之间形成一个电压输出端，共形成四个电压输出端V1、V2、V3以及V4，分别连接与之对应的恒流控制模块。

当采样电压VT值小于电路内部基准电压Vref值时，电路输出电流值由基准电压Vref值决定，具体的由Vref的分压电路输出的电压V1、V2、V3以及V4决定，分别连接四个恒流控制模块，其第一段开启输出电流I1＝V1/Rcs，第二段开启输出电流I2＝V2/Rcs，第三段开启输出电流I3＝V3/Rcs，第四段开启输出电流I4＝V4/Rcs。通过设置第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11以及第十二电阻使V1＝0.4Vref，V2＝0.6Vref，V3＝0.8Vref，V4＝0.9Vref，则四段输出电流分别为0.4Vref/Rcs、0.6Vref/Rcs、0.8Vref/Rcs和0.9Vref/Rcs。

当输入线网电压上升时，采样电压VT随线网电压上升，当VT值大于内部基准电压Vref时，输出电流开始调节，此时控制输出电流的电压由原来的基准电压Vref变为Vref-(VT-Vref)*R4/R3,即四段输出电流变为0.4[Vref-(VT-Vref)*R4/R3]/Rcs、0.6[Vref-(VT-Vref)*R4/R3/Rcs、0.8[Vref-(VT-Vref)*R4/R3]/Rcs和0.9[Vref-(VT-Vref)*R4/R3]/Rcs。输入线网电压越高，采样电压VT值越大，即输出电流越小，通过调节第三电阻R3和第四电阻R4的比例可以改变输出电流随输入电压变化的速度，使输入功率不随输入电压的升高而变大，保持恒定，如图9和图10所示，当输入电压增加时，输出电流会减小，使功率保持恒定。

本发明提供一种恒功率线性恒流LED驱动电路，通过设置功率控制电路检测采样电压的变化，并将采样电压与基准电压进行比较，根据比较结果调整输出电流的大小，使输入功率不随输入电压的变化而变化，提高LED灯的光效。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (9)

1.一种恒功率线性恒流LED驱动电路，其特征在于，所述恒功率线性恒流LED驱动电路包括整流电路、滤波采样电路、功率控制电路、恒流控制电路以及LED灯组；

所述滤波采样电路对所述整流电路输出的电压进行滤波和采样后输出采样电压；

所述功率控制电路获取所述采样电压，将所述采样电压与基准电压进行比较，并根据比较结果调节输出给所述恒流控制电路的输出电压，以调节所述恒流控制电路的输出电流使所述LED灯组的输入功率保持恒定。

2.如权利要求1所述的恒功率线性恒流LED驱动电路，其特征在于，所述功率控制电路包括电压检测电路以及电压比较电路，所述电压检测电路的电压输出端连接所述电压比较电路的电压输入端；

所述电压检测电路检测所述采样电压并将所述采样电压发送给所述电压比较电路；

所述电压比较电路在所述采样电压小于所述基准电压时输出基准电压，在检测到所述采样电压大于所述基准电压时使输出电压小于所述基准电压。

3.如权利要求2所述的恒功率线性恒流LED驱动电路，其特征在于，所述电压检测电路包括第一运算放大器和第一开关管；

所述第一运算放大器的同相输入端接入所述采样电压，所述第一比较器的输出端连接所述第一开关管的控制端，所述第一开关管的输入端连接高电平电压，所述第一开关管的输出端连接所述第一运算放大器的反相输入端，并构成所述电压检测电路的电压输出端；

当所述采样电压小于所述基准电压时，所述第一运算放大器使所述第一开关管处于断路状态；

当所述采样电压小于所述基准电压时，所述第一运算放大器使所述第一开关管处于导通状态，并将所述采样电压输出给所述电压比较电路。

4.如权利要求3所述的恒功率线性恒流LED驱动电路，其特征在于，所述电压比较电路包括第三电阻、第四电阻以及第二运算放大器；

所述第三电阻的第一端为所述电压比较电路的输入端，所述第三电阻的第二端连接所述第二运算放大器的反相输入端和所述第四电阻的第一端，所述第四电阻的第二端连接所述第二运算放大器的电压输出端，并构成所述电压比较电路的输出端，所述第二运算放大器的正向输入端接基准电压。

5.如权利要求1所述的恒功率线性恒流LED驱动电路，其特征在于，所述滤波采样电路包括第一电容、第一电阻以及第二电阻；

所述第一电容的第一端连接所述第一电阻的第一端，所述第一电容的第一端为所述滤波采样电路的输入端并接入所述整流电路输出的电压，所述第一电阻的第二端连接所述第二电阻的第一端，所述第一电阻的第二端为所述滤波采样电路的输出端并输出采样电压，所述第一电容的第二端与所述第二电阻的第二端共接于地。

6.如权利要求1所述的恒功率线性恒流LED驱动电路，其特征在于，滤波采样电路包括第五电阻、第六电阻、第七电阻以及第二电容；

所述第五电阻的第一端为所述滤波采样电路的输入端并接入所述整流电路输出的电压，所述第五电阻的第二端连接所述第六电阻的第一端和所述第七电阻的第一端，所述第七电阻的第二端连接所述第二电容的第一端，所述第七电阻的第二端为所述滤波采样电路的输出端并输出采样电压，所述第六电阻的第二端与所述第二电容的第二端共接于地。

7.如权利要求2至4任一项所述的恒功率线性恒流LED驱动电路，其特征在于，所述功率控制电路还包括电压跟随电路和分压电路；

所述电压跟随电路的输入端连接所述电压比较电路的电压输出端，所述电压跟随电路的输出端连接所述分压电路的输入端；

所述电压跟随电路将所述电压比较电路输出的电压输出给所述分压电路，所述分压电路对所述电压跟随电路输出的电压进行分压并形成多个电压输出端。

8.如权利要求7所述的恒功率线性恒流LED驱动电路，其特征在于，所述LED灯组包括N组串联连接的LED灯，所述恒流控制电路包括N个恒流控制模块和采样电阻，所述分压电路设有N个电压输出端，其中，N为大于1的自然数；

所述LED灯组的输入端连接所述整流电路的输出端，每组LED灯的输出端均连接一个恒流控制模块的电流输入端，每个恒流控制模块的电压输入端连接与分压电路的一个电压输出端，所述N个恒流控制模块的电流输出端共接并连接所述采样电阻的第一端，所述采样电阻的第二端接地。

9.如权利要求7所述的恒功率线性恒流LED驱动电路，其特征在于，所述分压电路包括多个串联电阻，每两个相邻电阻之间形成一个电压输出端。