CN106961768A - 一种主动式填谷电路模式的led线性恒流驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种主动式填谷电路模式的LED线性恒流驱动电路,包括整流桥、电容C1、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、LED灯串和恒流模块。恒流模块包括NMOS管N1、第一运算放大器、NMOS管N2和第二运算放大器。在一个工频周期内,可以先通过LED灯串恒流对电容C1充电储能,然后再通过储存在电容C1里的能量恒流对LED灯串放电,进而保证在直流输入电压和LED灯串两端电压之间的压差较大的情况下,提高了整个线性恒流驱动电路的效率,并且流过LED灯串的电流具有更小的工频纹波。
Description
技术领域
本发明涉及一种LED驱动电路,特别是涉及一种主动式填谷电路模式的LED线性恒流驱动电路。
背景技术
LED线性恒流驱动电路,以其方案简单、成本低廉、无高频变压器和无EMC问题等优点得到越来越广泛的应用。
目前现有的LED线性恒流驱动电路如图1所示,输入交流源连接到整流桥101的输入端,整流桥101输出正端接LED灯串102的输入端,整流桥101的输出负端接地。恒流模块103由运算放大器104和NMOS管105构成。LED灯串102的输出端与NMOS管105的漏极相连,NMOS管105的栅极与运算放大器104的输出端相连,NMOS管105的源极分别与电流采样电阻106一端及运算放大器104的负输入端相连,电流采样电阻106的另一端接地,运算放大器104的正输入端接基准电压Vref。图2为电路的简化时序图。
假设整流之后的电压为Vin,LED灯串102两端的电压为Vled,那么当Vin大于Vled时,有电流从LED灯串102流过,并进入恒流模块103,并在电流采样电阻106上形成电压信号,运算放大器104通过比较正负输入端的信号,通过输出信号控制NMOS管105的栅极,使得NMOS管105的漏源极间电压动态调整,使得NMOS管105源极的电压信号与基准电压Vref相等,达到恒定流过LED灯串102电流的目的。
那么,假设电流采样电阻106阻值为Rcs,假设NMOS管105的电为Vds,那么Vds=Vin-Vled,NMOS管105功耗为
假设Vds=Vled的话,也就是输入电压Vin与LED灯串102两端电压Vled的压差为整个驱动电路效率约为50%。由此可见,这种线性恒流模式下,输入电压Vin与LED灯串102两端电压Vled之间压差越大,NMOS管105的功耗越大,那么整个驱动电路效率越低。
如果增加LED灯串102中LED灯的数量,就会降低输入电压Vin与LED灯串102两端电压Vled的压差,但是增加LED灯串102中LED灯的数量,会带来成本的增加,因此这不是一种提高效率的好方法。
因此,现有技术中存在的问题是当输入电压Vin与LED灯串102两端电压Vled的压差较大时,如何提高整个LED线性恒流驱动电路的效率。
发明内容
发明目的:本发明的目的是提供一种不需要降低输入电压与LED灯串102两端电压之间的压差,就能提高整个LED线性恒流驱动电路效率的主动式填谷电路模式的LED线性恒流驱动电路。
技术方案:本发明所述的主动式填谷电路模式的LED线性恒流驱动电路,包括LED灯串,直流电压输入LED灯串的输入端,LED灯串的输出端分别连接二极管D1的阳极和NMOS管N1的漏极,二极管D1的阴极分别连接二极管D2的阳极和电容C1的一端,二极管D2的阴极连接LED灯串的输入端,NMOS管N1的栅极连接第一运算放大器O1的输出端,NMOS管N1的源极分别连接第一运算放大器O1的反相输入端和电阻R1的一端,电容C1的另一端分别连接二极管D3的阳极和二极管D4的阴极,二极管D3的阴极连接NMOS管N2的漏极,NMOS管N2的栅极连接第二运算放大器O2的输出端,NMOS管N2的源极分别连接第二运算放大器O2的反相输入端和电阻R1的一端,电阻R1的另一端和二极管D4的阳极均接地;第一运算放大器O1通过比较它的同相输入端电压和反相输入端电压,输出电压信号控制NMOS管N1栅极的电压,动态调整NMOS管N1漏极和源极之间的电压;第二运算放大器O2通过比较它的同相输入端电压和反相输入端电压,输出电压信号控制NMOS管N2栅极的电压,动态调整NMOS管N2漏极和源极之间的电压;此外,第二运算放大器O2同相输入端电压高于第一运算放大器O1同相输入端电压。
进一步,还包括整流桥,所述整流桥用于将交流电压整流成直流电压后给LED灯串供电。
进一步,所述LED灯串包括多个串联的发光二极管。
有益效果:本发明公开了一种主动式填谷电路模式的LED线性恒流驱动电路,在一个工频周期内,可以先通过LED灯串恒流对电容C1充电储能,然后再通过储存在电容C1里的能量恒流对LED灯串放电,进而保证在直流输入电压与LED灯串两端电压之间压差较大的情况下,提高了整个线性恒流驱动电路的效率,并且流过LED灯串的电流具有更小的工频纹波。
附图说明
图1为现有技术中的LED线性恒流驱动电路;
图2为图1所示电路的简化时序图;
图3为本发明具体实施方式中的LED线性恒流驱动电路;
图4为图3所示电路工作在阶段一时的电流路径;
图5为图3所示电路工作在阶段二时的电流路径。
图6为图3所示电路工作时的简化时序图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式,对本发明的技术方案作进一步的介绍。
本具体实施方式公开了一种主动式填谷电路模式的LED线性恒流驱动电路,如图3所示,包括整流桥201、LED灯串202和恒流模块203,LED灯串202包括多个串联的发光二极管,恒流模块203包括NMOS管N1、第一运算放大器O1、NMOS管N2和第二运算放大器O2。整流桥201的交流输入端接交流电源,直流输出端的正端连接LED灯串202的输入端,LED灯串202的输出端分别连接二极管D1的阳极和NMOS管N1的漏极,二极管D1的阴极分别连接二极管D2的阳极和电容C1的一端,二极管D2的阴极连接LED灯串202的输入端,NMOS管N1的栅极连接第一运算放大器O1的输出端,NMOS管N1的源极分别连接第一运算放大器O1的反相输入端和采样电阻R1的一端,电容C1的另一端分别连接二极管D3的阳极和二极管D4的阴极,二极管D3的阴极连接NMOS管N2的漏极,NMOS管N2的栅极连接第二运算放大器O2的输出端,NMOS管N2的源极分别连接第二运算放大器O2的反相输入端和采样电阻R1的一端,采样电阻R1的另一端和二极管D4的阳极均接地。第一运算放大器O1的同相输入端输入第一基准电压Vref1,第二运算放大器O2的同相输入端输入第二基准电压Vref2,且Vref2>Vref1。
当LED线性恒流驱动电路工作在阶段一时,如图4所示,电流通过LED灯串202进入电容C1,从电容C1流出后经过二极管D3进入NMOS管N2的漏极,从NMOS管N2的源极流出后经过采样电阻R1到地,并在采样电阻R1的一端形成电压信号Vcs2。第二运算放大器O1通过比较同相输入端和反相输入端电压后,通过输出信号控制NMOS管N2的栅极,从而使得Vcs2=Vref2,达到恒流的目的。由于Vref2>Vref1,那么第一运算放大器O1反相输入端电压大于同相输入端电压,输出信号为低电平,NMOS管N1处于截止状态,没有电流流过。在阶段一中,一方面电流流过LED灯串202,另一方面对电容C1进行充电储能,Vin=Vled+Vbulk,Vbulk为电容C1的电压,Vled为LED灯串202两端的电压。在NMOS管N2上并没有太多损耗,因此,在阶段一中,线性恒流驱动电路的效率接近100%。
当LED线性恒流驱动电路工作在阶段二时,如图5所示,电容C1放电形成电流,电流流过二极管D2后进入LED灯串202,从LED灯串202流出后流入NMOS管N1的漏极,从NMOS管N1的源极流出后,经过采样电阻R1到地,并在采样电阻R1的一端形成电压信号Vcs1。电流从采样电阻R1的另一端流出,经过二极管D4流回电容C1的另一端。第一运算放大器O1通过比较同相输入端和反相输入端的电压后,通过输出信号控制NMOS管N1的栅极,从而使得Vcs1=Vref1,达到恒流的目的。由于二极管D3的反向阻断,并没有电流反向流过NMOS管N2。在阶段二中,假设NMOS管N1的漏源电压为Vds1,那么Vbulk=Vled+Vds1。假设Vbulk=2*Vled,那么Vin=3*Vled,Vds1=Vled。那么在阶段二中NMOS管N1的功耗等于LED灯串202的功率,也即线性恒流驱动电路的效率为50%。
因此,综合阶段一和阶段二即使整流桥201输出的直流电压Vin与LED灯串202两端的电压Vled之间的压差为时,整个线性恒流驱动电路的效率也大于50%。可见,相比于现有技术,本具体实施方式在不需要降低直流电压Vin与LED灯串202两端电压Vled之间的压差的情况下,能够提高电路效率。
如图6所示,在整个工频周期内都有电流流过LED灯串202,因此相比于现有技术,本具体实施方式具有更小的工频纹波。
Claims (3)
1.一种主动式填谷电路模式的LED线性恒流驱动电路,包括LED灯串(202),其特征在于:直流电压输入LED灯串(202)的输入端,LED灯串(202)的输出端分别连接二极管D1的阳极和NMOS管N1的漏极,二极管D1的阴极分别连接二极管D2的阳极和电容C1的一端,二极管D2的阴极连接LED灯串(202)的输入端,NMOS管N1的栅极连接第一运算放大器O1的输出端,NMOS管N1的源极分别连接第一运算放大器O1的反相输入端和电阻R1的一端,电容C1的另一端分别连接二极管D3的阳极和二极管D4的阴极,二极管D3的阴极连接NMOS管N2的漏极,NMOS管N2的栅极连接第二运算放大器O2的输出端,NMOS管N2的源极分别连接第二运算放大器O2的反相输入端和电阻R1的一端,电阻R1的另一端和二极管D4的阳极均接地;第一运算放大器O1通过比较它的同相输入端电压和反相输入端电压,输出电压信号控制NMOS管N1栅极的电压,动态调整NMOS管N1漏极和源极之间的电压;第二运算放大器O2通过比较它的同相输入端电压和反相输入端电压,输出电压信号控制NMOS管N2栅极的电压,动态调整NMOS管N2漏极和源极之间的电压;此外,第二运算放大器O2同相输入端电压高于第一运算放大器O1同相输入端电压。
2.根据权利要求1所述的主动式填谷电路模式的LED线性恒流驱动电路,其特征在于:还包括整流桥(201),所述整流桥(201)用于将交流电压整流成直流电压后给LED灯串(202)供电。
3.根据权利要求1所述的主动式填谷电路模式的LED线性恒流驱动电路,其特征在于:所述LED灯串(202)包括多个串联的发光二极管。
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