CN106793335A - 一种多阶线性恒功率led驱动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多阶线性恒功率LED驱动装置，包括相互连接的逻辑供电模块、逻辑控制模块、LED灯组及LED恒流模块；所述逻辑供电模块用于为所述逻辑控制模块提供稳定的低压电源；所述逻辑控制模块用于检测通过所述LED灯组的电压，并将电压反馈至所述LED恒流模块；所述LED恒流模块用于恒流驱动所述LED灯组采用本发明，可实现对LED灯组的多阶线性恒功率驱动。
Description
技术领域
本发明涉及LED电光源技术领域，尤其涉及一种多阶线性恒功率LED驱动装置。
背景技术
LED 被称为第四代照明光源或绿色光源，具有节能、环保、寿命长、体积小等特点，广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域。随着LED照明技术进步与成本不断降低，LED灯正大批量代替传统的白炽灯和节能灯。
现有的LED恒流驱动电路都是基于开关线路原理开发的。该电路元器件数量比较多，特别是开关电路会产生比较大的电磁干扰，需要采用元器件来实现衰减，以保证电源符合EMC（electromagnetic compatibility 电磁兼容）要求，这样则导致电源成本无法下降，体积也无法做小，不能满足生产和市场的需求，也不利于LED灯的小型化设计，因此，基于开关线路原理开发的LED恒流驱动电源具有元件多、成本高、体积大等诸多弊端，不能很好地为市场所普及。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种结构简单、体积小巧、灵活性强的多阶线性恒功率LED驱动装置，可实现对LED灯组的多阶线性恒功率驱动。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种多阶线性恒功率LED驱动装置，包括相互连接的逻辑供电模块、逻辑控制模块、LED灯组及LED恒流模块；所述逻辑供电模块用于为所述逻辑控制模块提供稳定的低压电源；所述逻辑控制模块用于检测通过所述LED灯组的电压，并将电压反馈至所述LED恒流模块；所述LED恒流模块用于恒流驱动所述LED灯组。
作为上述方案的改进，所述逻辑供电模块包括整流器、第一电阻、第一稳压二极管及第一N-MOS管；所述第一N-MOS管的栅极与第一电阻的一端及第一稳压二极管的负极相连，所述第一N-MOS管的漏极与第一电阻的另一端及整流器的正极相连，所述N-MOS管的源极与稳压二极管的正极相连。
作为上述方案的改进，所述逻辑控制模块包括第二N-MOS管、第三N-MOS管、第三电阻、第五电阻、第七电阻、第十一电阻、第二电阻、第四电阻、第一运算放大器及第二运算放大器；所述第二N-MOS管的源极与第七电阻的一端相连，所述第二N-MOS管的漏极与第三电阻的一端及第三N-MOS管的漏极相连，所述第七电阻的另一端与第十一电阻的一端相连，所述第三电阻的另一端与第五电阻相连；所述第二电阻与第四电阻相互串接，所述第二电阻的一端与整流器的正极相连，另一端与第四电阻相连；所述第一运算放大器的同相输入端连接于第二电阻的另一端，反相输入端连接第二N-MOS管的源极，输出端连接第二N-MOS管的栅极；所述第二运算放大器的同相输入端连接第三电阻的另一端，反相输入端连接第七电阻的另一端，输出端连接第十一电阻的另一端。
作为上述方案的改进，所述逻辑控制模块包括还第三运算放大器，所述第三运算放大器的同相输入端连接第十一电阻的另一端，反相输入端连接第三N-MOS管的源极，输出端连接第三N-MOS管的栅极。
作为上述方案的改进，所述LED恒流模块包括调节电阻组、恒流电阻组、N-MOS管组及运算放大器组；所述调节电阻组的一端与恒流电阻组连接，另一端与N-MOS管组及运算放大器组分别相连；所述N-MOS管组与LED灯组及运算放大器组分别相连；所述运算放大器组与恒流电阻组相连。
作为上述方案的改进，所述调节电阻组包括至少一个电阻。
作为上述方案的改进，所述恒流电阻组包括多个相互串联的电阻。
作为上述方案的改进，所述运算放大器组包括至少一个运算放大器，所述运算放大器的同相输入端连接于调节电阻组，反相输入端连接调节电阻组的另一端。
作为上述方案的改进，所述N-MOS管组包括至少一个N-MOS管，所述N-MOS管的栅极与所述运算放大器的输出端相连，所述N-MOS管的漏极与LED灯相连，所述N-MOS管的源极与调节电阻组的另一端相连。
实施本发明的有益效果在于：
本发明多阶线性恒功率LED驱动装置由逻辑供电模块、逻辑控制模块、LED灯组及LED恒流模块组成。其中，通过逻辑供电模块可将输入的交流高压电转换为低压电源，从而为逻辑控制模块提供稳定的低压电源；通过逻辑控制模块可实时检测经过LED灯组的高压电，并将电压检测判别结果反馈至LED恒流模块； LED恒流模块根据预设的电阻值实现LED灯组的恒流驱动；因此，恒流驱动过程中，各模块相互结合，环环相扣，可有效实现对LED灯组的多阶线性恒功率驱动。
附图说明
图1是本发明多阶线性恒功率LED驱动装置的电路原理图；
图2是图1中逻辑供电模块的第一实施例电路图；
图3是图1中逻辑控制模块的第一实施例电路图；
图4是图1中逻辑控制模块的第二实施例电路图；
图5是本发明中Vb及VT的电压波形图；
图6是本发明中Vd及Vc的另一电压波形图；
图7是图1中LED恒流模块的电路图；
图8是本发明中LED灯组的电路图；
图9是本发明中VAC的电压波形图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。仅此声明，本发明在文中出现或即将出现的上、下、左、右、前、后、内、外等方位用词，仅以本发明的附图为基准，其并不是对本发明的具体限定。
参见图1，图1显示了本发明多阶线性恒功率LED驱动装置的原理图，其包括相互连接的逻辑供电模块、逻辑控制模块、LED灯组及LED恒流模块；所述逻辑供电模块用于为所述逻辑控制模块提供稳定的低压电源；所述逻辑控制模块用于检测通过所述LED灯组的电压，并将电压反馈至所述LED恒流模块；所述LED恒流模块用于恒流驱动所述LED灯组。
需要说明的是，逻辑供电模块的供电输入为交流高压电，工作时，交流高压电经过逻辑供电模块后，给予逻辑控制模块稳定的低压电源；通过LED灯组后的高压电，被逻辑控制模块检测判别后，反馈给LED恒流模块；LED恒流模块根据设定好的电阻值，实现恒流驱动的效果。
如图2所示，图2显示了本发明中逻辑供电模块的第一实施例，所述逻辑供电模块包括整流器B1、第一电阻R1、第一稳压二极管D1及第一N-MOS管Q1；所述第一N-MOS管Q1的栅极与第一电阻R1的一端及第一稳压二极管D1的负极相连，所述第一N-MOS管Q1的漏极与第一电阻的另一端及整流器B1的正极相连，所述N-MOS管Q1的源极与稳压二极管D1的正极相连。
需要说明的是，逻辑供电模块的供电输入为交流高压电，交流高压电经整流器B 1整流后得到电压VAC，电压VAC经第一电阻R1限流后，第一稳压二极管D1的反向端获得一个较为稳定的电压信号，该电压信号控制第一N-MOS管Q1限压，使第一N-MOS管Q1得到稳定的低压电VCC（其中，电压电VCC的值为Vd-Vgs，Vd为第一稳压二极管D1上的电压，Vgs为第一N-MOS管Q1的栅极和源极间电压）。
如图3所示，图3显示了本发明中逻辑控制模块的第一实施例，所述逻辑控制模块包括第二N-MOS管Q2、第三N-MOS管Q3、第三电阻R3、第五电阻R5、第七电阻R7、第十一电阻R11、第二电阻R2、第四电阻R4、第一运算放大器U1及第二运算放大器U2；所述第二N-MOS管Q2的源极与第七电阻R7的一端相连，所述第二N-MOS管Q2的漏极与第三电阻R3的一端及第三N-MOS管Q3的漏极相连，所述第七电阻R7的另一端与第十一电阻R11的一端相连，所述第三电阻R3的另一端与第五电阻R5相连；所述第二电阻R2与第四电阻R4相互串接，所述第二电阻R2的一端与整流器B1的正极相连，另一端与第四电阻R4相连；所述第一运算放大器U1的同相输入端连接于第二电阻R2的另一端，反相输入端连接第二N-MOS管Q2的源极，输出端连接第二N-MOS管Q2的栅极；所述第二运算放大器U2的同相输入端连接第三电阻R3的另一端，反相输入端连接第七电阻R7的另一端，输出端连接第十一电阻R11的另一端。
参见图5，第一运算放大器U1的同相输入端（IN+）连接VT信号，反相输入端（IN-）连接Vb信号。具体地，VT信号为交流电经整流器B 1整流后VAC分压获得，电压较低，波形与VAC一致；当VT电压低于Vd时，第二N-MOS管Q2关闭，Vb与Vc的电压等于Vd；当VT电压高于Vd时，第二N-MOS管Q2开启，在第一运算放大器U1的作用下Vb电压等于VT；Vc电压等于R11×（VT -Vd）/(R7+R11)。
参见图6，第二运算放大器U2的同相输入端（IN+）连接Va信号，反相输入端（IN-）连接Vc信号。在第二运算放大器U2的作用下Vc电压等于Va，由于VCC电压基本恒定，Va电压不变，Vc电压也不变，VT–Vd的值同样不变。因此，当VT电压高于Vd时，VT越大，Vd越小。
如图4所示，图4显示了本发明中逻辑控制模块的第二实施例，与图3所示的第一实施例不同的是，本实施例中，所述逻辑控制模块包括还第三运算放大器U3，所述第三运算放大器U3的同相输入端连接第十一电阻R11的另一端，反相输入端连接第三N-MOS管Q3的源极，输出端连接第三N-MOS管Q3的栅极。
需要说明的是，本发明中第三运算放大器U3作为一个电压跟随电路，可使VDD电压和Vd电压相等，主要是满足后续LED恒流模块，提供足够的VDD电流作用。
如图7及图8所示，图7及图8显示了本发明中LED恒流模块的具体电路，所述LED恒流模块包括调节电阻组、恒流电阻组、N-MOS管组及运算放大器组；所述调节电阻组的一端与恒流电阻组连接，另一端与N-MOS管组及运算放大器组分别相连；所述N-MOS管组与LED灯组及运算放大器组分别相连；所述运算放大器组与恒流电阻组相连。
具体地：
所述调节电阻组包括至少一个电阻（Rn1，Rn2，Rn3）。
所述恒流电阻组包括多个相互串联的电阻（R5，R8，R12，R14，R17）。
所述运算放大器组包括至少一个运算放大器（U4，U5，U6，U7，U8），所述运算放大器的同相输入端连接于调节电阻组，反相输入端连接调节电阻组的另一端。
所述N-MOS管组包括至少一个N-MOS管（Q4，Q6，Q7，Q8，Q9，Q10），所述N-MOS管的栅极与所述运算放大器的输出端相连，所述N-MOS管的漏极与LED灯相连，所述N-MOS管的源极与调节电阻组的另一端相连。
需要说明的是，LED灯组可根据实际需求划分为一个或多个子灯组，其中每个子灯组内可包含多个LED等。相应地，子灯组、运算放大器及N-MOS管相互对应，当子灯组的数量越多，则应对应的运算放大器及N-MOS管的数量也越多，从而实现运算放大器及N-MOS管对LED灯组的分组控制；另外，通过运算放大器与N-MOS管的结合可有效实现电流的控制，实现限流功能。
下面结合具体的实施例进行描述：
如图7所示，所述LED恒流模块包括调节电阻组（电阻Rn1，Rn2，Rn3）、恒流电阻组（相互串联的电阻R5，R8，R12，R14，R17）、N-MOS管组（Q4，Q6，Q7，Q8，Q9，Q10）及运算放大器组（U4，U5，U6，U7，U8）。其中，所述调节电阻组的一端与恒流电阻组连接，另一端与N-MOS管组及运算放大器组分别相连；所述N-MOS管组与LED灯组及运算放大器组分别相连；所述运算放大器组与恒流电阻组相连。具体地，运算放大器U4的同相输入端连接V1信号，反向输入端连接CS信号，输出端连接N-MOS管Q6的栅极；运算放大器U5的同相输入端连接V2信号，反向输入端连接CS信号，输出端连接N-MOS管Q7的栅极；运算放大器U6的同相输入端连接V3信号，反向输入端连接CS信号，输出端连接N-MOS管Q8的栅极；运算放大器U7的同相输入端连接V4信号，反向输入端连接CS信号，输出端连接N-MOS管Q9的栅极；运算放大器U8的同相输入端连接V5信号，反向输入端连接CS信号，输出端连接N-MOS管Q4及连接N-MOS管Q10的栅极。
所述N-MOS管Q4的栅极与运算放大器U8的输出端相连，漏极与LED灯相连，源极通过电阻Ra连接CS信号；所述N-MOS管Q6的栅极与运算放大器U4的输出端相连，漏极与LED灯相连，源极连接CS信号；所述N-MOS管Q7的栅极与运算放大器U5的输出端相连，漏极与LED灯相连，源极连接CS信号；所述N-MOS管Q8的栅极与运算放大器U6的输出端相连，漏极与LED灯相连，源极连接CS信号；所述N-MOS管Q9的栅极与运算放大器U7的输出端相连，漏极与LED灯相连，源极连接CS信号；所述N-MOS管Q10的栅极与运算放大器U8的输出端相连，漏极与LED灯相连，源极通过电阻Rb连接CS信号。
需要说明的是，VDD经分压可得V1，V2，V3，V4，V5……数量无上限。在运算放大器U4的作用下，V1的电压与CS的电压相同，V1的电压为已知恒定，由公式I=U/R，CS的电压U=V1，CS的电阻R为已知恒定，因此经过CS的电流同样为恒定。VAC的电流经过LED芯片后必定全部需要通过CS，由于LED芯片和CS串联，LED上的电流等于CS处上的电流，LED恒流模块因此实现限流功能。
另外，由于VAC为交流电经整理器B1整流后的电压，其波形如图9所示。其最高点电压，足以满足所有LED灯的导通电压。为了实现能量的有效利用，当LED3及LED4点亮时，N-MOS管Q6关闭，电流从N-MOS管Q7通过，而LED5及LED6点亮时，N-MOS管Q7关闭，电流从Q8通过，如此便实现了能量的有效利用。电压V1-V5由VDD经分压获得，由于电压V1<V2<V3<V4<V5,当N-MOS管Q6导通时，CS点电压等于V1，当N-MOS管Q7导通时，CS点电压等于V2，由于V2>V1，因此CS>V1，而V1电压不变，因此运算放大器U4输出电压为0，N-MOS管Q6截止。以此类推，当N-MOS管Q8导通时，CS点电压等于V3，由于V3>V2，因此CS>V2，而V2电压不变，因此运算放大器U5输出电压为0，N-MOS管Q7截止。
由上可知，本发明多阶线性恒功率LED驱动装置由逻辑供电模块、逻辑控制模块、LED灯组及LED恒流模块组成。其中，通过逻辑供电模块可将输入的交流高压电转换为低压电源，从而为逻辑控制模块提供稳定的低压电源；通过逻辑控制模块可实时检测经过LED灯组的高压电，并将电压检测判别结果反馈至LED恒流模块； LED恒流模块根据预设的电阻值实现LED灯组的恒流驱动；因此，恒流驱动过程中，各模块相互结合，环环相扣，可有效实现对LED灯组的多阶线性恒功率驱动。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种多阶线性恒功率LED驱动装置，其特征在于，包括相互连接的逻辑供电模块、逻辑控制模块、LED灯组及LED恒流模块；
所述逻辑供电模块用于为所述逻辑控制模块提供稳定的低压电源；
所述逻辑控制模块用于检测通过所述LED灯组的电压，并将电压反馈至所述LED恒流模块；
所述LED恒流模块用于恒流驱动所述LED灯组。
2.如权利要求1所述的多阶线性恒功率LED驱动装置，其特征在于，所述逻辑供电模块包括整流器、第一电阻、第一稳压二极管及第一N-MOS管；
所述第一N-MOS管的栅极与第一电阻的一端及第一稳压二极管的负极相连，所述第一N-MOS管的漏极与第一电阻的另一端及整流器的正极相连，所述N-MOS管的源极与稳压二极管的正极相连。
3.如权利要求2所述的多阶线性恒功率LED驱动装置，其特征在于，所述逻辑控制模块包括第二N-MOS管、第三N-MOS管、第三电阻、第五电阻、第七电阻、第十一电阻、第二电阻、第四电阻、第一运算放大器及第二运算放大器；
所述第二N-MOS管的源极与第七电阻的一端相连，所述第二N-MOS管的漏极与第三电阻的一端及第三N-MOS管的漏极相连，所述第七电阻的另一端与第十一电阻的一端相连，所述第三电阻的另一端与第五电阻相连；
所述第二电阻与第四电阻相互串接，所述第二电阻的一端与整流器的正极相连，另一端与第四电阻相连；
所述第一运算放大器的同相输入端连接于第二电阻的另一端，反相输入端连接第二N-MOS管的源极，输出端连接第二N-MOS管的栅极；
所述第二运算放大器的同相输入端连接第三电阻的另一端，反相输入端连接第七电阻的另一端，输出端连接第十一电阻的另一端。
4.如权利要求3所述的多阶线性恒功率LED驱动装置，其特征在于，所述逻辑控制模块包括还第三运算放大器，所述第三运算放大器的同相输入端连接第十一电阻的另一端，反相输入端连接第三N-MOS管的源极，输出端连接第三N-MOS管的栅极。
5.如权利要求1所述的多阶线性恒功率LED驱动装置，其特征在于，所述LED恒流模块包括调节电阻组、恒流电阻组、N-MOS管组及运算放大器组；
所述调节电阻组的一端与恒流电阻组连接，另一端与N-MOS管组及运算放大器组分别相连；
所述N-MOS管组与LED灯组及运算放大器组分别相连；
所述运算放大器组与恒流电阻组相连。
6.如权利要求5所述的多阶线性恒功率LED驱动装置，其特征在于，所述调节电阻组包括至少一个电阻。
7.如权利要求5所述的多阶线性恒功率LED驱动装置，其特征在于，所述恒流电阻组包括多个相互串联的电阻。
8.如权利要求5所述的多阶线性恒功率LED驱动装置，其特征在于，所述运算放大器组包括至少一个运算放大器，所述运算放大器的同相输入端连接于调节电阻组，反相输入端连接调节电阻组的另一端。
9.如权利要求8所述的多阶线性恒功率LED驱动装置，其特征在于，所述N-MOS管组包括至少一个N-MOS管，所述N-MOS管的栅极与所述运算放大器的输出端相连，所述N-MOS管的漏极与LED灯相连，所述N-MOS管的源极与调节电阻组的另一端相连。
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| CN107846759B (zh) * | 2017-12-12 | 2024-01-05 | 上海灿瑞科技股份有限公司 | 一种led驱动芯片 |
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| CN106793335B (zh) | 2018-12-28 |
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Legal Events
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Denomination of invention: A Multi order Linear Constant Power LED Driver Device Effective date of registration: 20231122 Granted publication date: 20181228 Pledgee: Guangdong Nanhai Rural Commercial Bank branch branch of Limited by Share Ltd. Pledgor: FOSHAN EVERCORE OPTOELECTRONIC TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2023980066635 |