CN106507542B - 恒功率的线性恒流led驱动控制方法及电路结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种恒功率的线性恒流LED驱动控制方法，该驱动控制方法是当全波整流电压达到LED灯串的正向压降与允许的最大灯串阴极电压VDH之和时，由电容给负载供电；当电容电压降低至灯串的正向压降与允许的最小灯串阴极电压VDL之和时，重新由全波整流电压供电并给电容充电，本发明结构简单，制作方便，实用性强。

Description

恒功率的线性恒流LED驱动控制方法及电路结构

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，尤其是一种恒功率的线性恒流LED驱动控制方法及电路结构。

背景技术

LED发光二极管现在被广泛应用于照明行业，LED在应用过程中需要对其进行稳定工作状态和保护，即需要驱动电路。目前主要的驱动电源分为三类：开关电源驱动，非隔离开关驱动以及线性恒流驱动。线性恒流驱动，因其设计结构简单，成本极低，可不含电感及电容等特点，使得其在产品寿命和系统成本等方面有巨大优势，在市面上占有较大的份额。但是目前现有的LED线性恒流驱动芯片所普遍采用的架构，有一些固有的缺点，比如仅支持很窄的电压输入范围，具有频闪，难以恒功率输出等较为致命的缺点。这也是阻碍LED线性恒流驱动进一步推广的主要原因之一。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种恒功率的线性恒流LED驱动控制方法及电路结构，可以在宽输入电压下工作，并实现恒功率输出，通过灯珠的电流恒定，避免LED灯珠串工作时出现频闪，且LED灯珠串的正向压降可在超宽范围内任意选择，以克服现有技术的不足。

本发明是这样实现的：

一种恒功率的线性恒流LED驱动控制方法，该驱动控制方法是当全波整流电压达到LED灯串的正向压降与允许的最大灯串阴极电压VDH之和时，由电容给负载供电；当电容电压降低至灯串的正向压降与允许的最小灯串阴极电压VDL之和时，重新由全波整流电压供电并给电容充电。

前述的一种恒功率的线性恒流LED驱动控制方法中，具体的驱动控制过程为：

过程一、LED灯串的交流输入电压首先经过整流桥产生全波整流电压VS，并以此为LED灯串供电，而此时全波整流电压VS的周期为To；

过程二、其中以正向压降为VF的LED灯串为负载，以VDL为确保LED电流恒定所需的最小电压，当电压VS数值大于VF+VDL数值时，由全波整流电压VS供电；

过程三、当VS值继续升高时，LED电流恒定同时正向压降也恒定，而此时LED灯串的阴极电压Vled-会随着VS以相同幅度增大；

过程四、其中以VDH是为控制系统效率而限定的LED灯串阴极的最大电压，当LED灯串的阴极电压Vled-随着VS增大以相同幅度继续增大到一定程度，即Vled-数值达到VDH时，也即LED灯串阳极电压Vled+数值达到VDH+VF时，停止由全波整流电压VS供电，转由电容C供电；该电容C采用并联方式并联于LED灯串的阳极与地之间，其电压Vcap等于Vled+，且在全波整流电压VS供电给LED灯串过程中，将电容C的电压Vcap充电至VDH+VF的数值；

过程五、在电容供电期间，在一定的放电电流Io下，电容C电压随着时间逐渐下降，而此时全波整流电压VS进入下一个周期的上升阶段，当二者相等于某一电压Vx，即Vcap＝VS＝Vx时，全波整流电压VS重新供电且同时给电容C充电，然后重复过程三。

前述的一种恒功率的线性恒流LED驱动控制方法中，电容C的充放电周期时间T1与全波整流电压VS周期To相等，且电容C相对于全波整流电压VS来说属于跨周期放电，并周期性循环。

前述的一种恒功率的线性恒流LED驱动控制方法中，在一定放电电流Io下，Vx应不小于VDL+VF，从而确保在电容C停止供电时而VS电压值≥VDL+VF，从而实现LED灯串线性线性恒流且无闪频，取VS＝VDL+VF的临界点，则电容Cmin＝Io*T(VDH+VF至VDL+VF)，其中T(VDH+VF至VDL+VF)是电充C的放电时间，即是电容C的电压从VDH+VF下降到VDL+VF时间；则所选电容C不小于Cmin，该Vx值就不小于VDL+VF。

一种恒功率的线性恒流LED的电路架构，包括n个LED灯串，整流桥M输入端接市电输入；输出端负极接地，正极VS通过开关S接二极管D的阳极，同时VS接至电压检测模块sensor的输入端；二极管D的阴极接LED灯串的阳极和电容C的一端，电容C的另一端接地；LED灯串的阴极接电压检测模块sensor的另一输入端和恒流模块Isink的电流流入端，恒流模块Isink的电流流出端接地，在电压检测模块sensor与开关S之间设置控制模块control实现彼此连通；电压检测模块sensor通过检测VS和Vled-电压，与已知的预设电压比较，产生一个控制信号，经控制模块control控制开关S的开关状态。

前述的一种恒功率的线性恒流LED的电路架构中，所述开关管S为MOSFET，BJT或其它可实现开关功能的元器件。

前述的一种恒功率的线性恒流LED的电路架构中，所述电压检测模块sensor是用于实现电压检测与电压比较功能的模块。

由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明的优点是：

由于电容的存在，保证了瞬时输入电压较低时LED负载电流的连续性，即实现了无频闪。

由于在全波整流电压瞬时值超过VF+VDH时，负载的供电由电容提供与输入AC无关，所以交流输入电压AC只要满足AC*1.414>VF+VDH，系统便能恒流工作，即保证了系统在宽电压范围下的高效率。

由于LED负载电流与系统输入电流不直接相关，如图2所示，当输入交流电压AC变化时，LED电流I-led始终为设定的电流值。即功率不随输入交流电压变化，保证了恒功率。

附图说明

附图1是本发明的波形的示意图；

附图2是本发明中系统电流I-system与LED负载电流I-led的波形示意图；

附图3是本发明的电路架构的示意图。

具体实施方式

本发明的实施例：一种恒功率的线性恒流LED驱动控制方法，该驱动控制方法是当全波整流电压达到LED灯串的正向压降与允许的最大灯串阴极电压VDH之和时，由电容给负载供电；当电容电压降低至灯串的正向压降与允许的最小灯串阴极电压VDL之和时，重新由全波整流电压供电并给电容充电。

其中具体的驱动控制过程为：

过程一、LED灯串的交流输入电压首先经过整流桥产生全波整流电压VS，并以此为LED灯串供电，而此时全波整流电压VS的周期为To；

过程二、其中以正向压降为VF的LED灯串为负载，以VDL为确保LED电流恒定所需的最小电压，当电压VS数值大于VF+VDL数值时，由全波整流电压VS供电；

过程三、当VS值继续升高时，LED电流恒定同时正向压降也恒定，而此时LED灯串的阴极电压Vled-会随着VS以相同幅度增大；

过程四、其中以VDH是为控制系统效率而限定的LED灯串阴极的最大电压，当LED灯串的阴极电压Vled-随着VS增大以相同幅度继续增大到一定程度，即Vled-数值达到VDH时，也即LED灯串阳极电压Vled+数值达到VDH+VF时，停止由全波整流电压VS供电，转由电容C供电；该电容C采用并联方式并联于LED灯串的阳极与地之间，其电压Vcap等于Vled+，且在全波整流电压VS供电给LED灯串过程中，将电容C的电压Vcap充电至VDH+VF的数值；

过程五、在电容供电期间，在一定的放电电流Io下，电容C电压随着时间逐渐下降，而此时全波整流电压VS进入下一个周期的上升阶段，当二者相等于某一电压Vx，即Vcap＝VS＝Vx时，全波整流电压VS重新供电且同时给电容C充电，然后重复过程三。

其中电容C的充放电周期时间T1与全波整流电压VS周期To相等，且电容C相对于全波整流电压VS来说属于跨周期放电，并周期性循环，在一定放电电流Io下，Vx应不小于VDL+VF，从而确保在电容C停止供电时而VS电压值≥VDL+VF，从而实现LED灯串线性线性恒流且无闪频，取VS＝VDL+VF的临界点，则电容Cmin＝Io*T(VDH+VF至VDL+VF)，其中T(VDH+VF至VDL+VF)是电充C的放电时间，即是电容C的电压从VDH+VF下降到VDL+VF时间；则所选电容C不小于Cmin，该Vx值就不小于VDL+VF，附图1中当电容C＝Cmin，该电容C的放电斜率最高，当所选电容C容值越来越大是，其逐渐减小。

根据上述方法所形成的一种恒功率的线性恒流LED的电路架构，如附图所示包括n个LED灯串1，整流桥M2输入端接市电输入；输出端负极接地，正极VS通过开关S3接二极管D4的阳极，同时VS接至电压检测模块sensor5的输入端；二极管D4的阴极接LED灯串1的阳极和电容C6的一端，电容C6的另一端接地；LED灯串1的阴极接电压检测模块sensor5的另一输入端和恒流模块Isink7的电流流入端，恒流模块Isink7的电流流出端接地，在电压检测模块sensor5与开关S3之间设置控制模块control8实现彼此连通；电压检测模块sensor5通过检测VS和Vled-电压，与已知的预设电压比较，产生一个控制信号，经控制模块control8控制开关S3的开关状态。

其中该开关管S3为MOSFET，BJT或其它可实现开关功能的元器件，该电压检测模块sensor5是用于实现电压检测与电压比较功能的模块。

该驱动电路具体工作方式是：整流桥M的输出电压VS从零逐渐增大，当VS大于VDL+VF后Vled-的电压将和VS同步增大。电压检测模块sensor检测到Vled-达到临界电压VDH(VDH＞VDL)时，控制模块control控制开关S断开，此时由电容C向LED灯珠串供电，电容C放电时电压逐渐下降，开关S断开后，VS电压将继续上升到最大值后降逐渐下降，在VS下降到接近0V之前电压检测模块sensor通过控制模块control使开关S闭合。VS电压降至零后逐渐上升，由于二极管D的存在，VS并不能立即为系统供电，直到VS大于等于电容电压Vcap时，二极管导通，VS为LED供电并同时为电容充电。电容值必须大于等于Cmin以保证在VS电压上升同时Vcap电压下降过程中，二者相等时的电压值大于VDL+VF。当VS进一步上升至大于Vcap时，VS为LED供电并为电容C充电。直到Vcap达到VDH+VF也即Vled-等于VDH时再次断开开关S，由此形成一个充放电周期并不断循环，此过程，流过LED灯珠串的电流始终为恒流模块Isink提供的恒定电流；因此，整个工作过程中，流过LED灯珠串的电流恒定。

上述方案的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用的发明，熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对实施方案做出各种修改，因此，本发明不限于上述实方案，本领域技术人员根据本发明的方法，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种恒功率的线性恒流LED驱动控制方法，其特征在于：该驱动控制方法是当全波整流电压达到LED灯串的正向压降与允许的最大灯串阴极电压VDH之和时，由电容给负载供电；当电容电压降低至灯串的正向压降与允许的最小灯串阴极电压VDL之和时，重新由全波整流电压供电并给电容充电；

具体的驱动控制过程为：

过程一、LED灯串的交流输入电压首先经过整流桥产生全波整流电压VS，并以此为LED灯串供电，而此时全波整流电压VS的周期为To；

过程二、其中以正向压降为VF的LED灯串为负载，以VDL为确保LED电流恒定所需的最小电压，当电压VS数值大于VF+VDL数值时，由全波整流电压VS供电；

过程三、当VS值继续升高时，LED电流恒定同时正向压降也恒定，而此时LED灯串的阴极电压Vled-会随着VS以相同幅度增大；

过程四、其中以VDH是为控制系统效率而限定的LED灯串阴极的最大电压，当LED灯串的阴极电压Vled-随着VS增大以相同幅度继续增大到一定程度，即Vled-数值达到VDH时，也即LED灯串阳极电压Vled+数值达到VDH+VF时，停止由全波整流电压VS供电，转由电容C供电；该电容C采用并联方式并联于LED灯串的阳极与地之间，其电压Vcap等于Vled+，且在全波整流电压VS供电给LED灯串过程中，将电容C的电压Vcap充电至VDH+VF的数值；

过程五、在电容供电期间，在一定的放电电流Io下，电容C电压随着时间逐渐下降，而此时全波整流电压VS进入下一个周期的上升阶段，当二者相等于某一电压Vx，即Vcap=VS=Vx时，全波整流电压VS重新供电且同时给电容C充电，然后重复过程三。

2.根据权利要求1所述的一种恒功率的线性恒流LED驱动控制方法，其特征在于：电容C的充放电周期时间T1与全波整流电压VS周期To相等，且电容C相对于全波整流电压VS来说属于跨周期放电，并周期性循环。

3.根据权利要求1所述的一种恒功率的线性恒流LED驱动控制方法，其特征在于：在一定放电电流Io下，Vx应不小于VDL+VF，从而确保在电容C停止供电时而VS电压值≥VDL+VF，从而实现LED灯串线性线性恒流且无闪频，取VS= VDL+VF的临界点，则电容Cmin=Io*T（VDH+VF至VDL+VF），其中T（VDH+VF至VDL+VF）是电充C的放电时间，即是电容C的电压从VDH+VF下降到VDL+VF时间；则所选电容C不小于Cmin，该Vx值就不小于VDL+VF。