CN107529242B - 一种均衡效率和功率因数的led驱动电路及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种均衡效率和功率因数的LED驱动电路及方法，包括：电压输入模块；LED负载；恒流控制模块；调节流经所述LED负载的电流的关断斜率，以实现效率和功率因数的折衷的电流关断斜率控制模块。当输入电压大于设定电压时，关断流经所述LED负载的电流，进而减小功耗；同时通过调整电流关断斜率来均衡效率和功率因数。本发明由补偿电容实现交流周期内平均电流的控制，并限制峰值电流，实现宽输入电压范围内的恒功率输出；通过外部电阻调整LED的关断电压和关断斜率，实现系统的效率和功率因数的折衷，并优化系统的电磁干扰性能。

Description

一种均衡效率和功率因数的LED驱动电路及方法
技术领域
本发明涉及电路设计领域，特别是涉及一种均衡效率和功率因数的LED驱动电路及方法。
背景技术
LED是一种能发光的半导体电子元件，这种电子元件早期只能发出低光度的红光，随着技术的不断进步，现在已发展到能发出可见光、红外线及紫外线的程度，光度也有了很大的提高。LED具有效率高、寿命长、不易破损、开关速度高、高可靠性等传统光源不及的优点，已被广泛应用于指示灯、显示器及照明领域。
功率因数(PF)是指输入电压和输入电流的相位差的余弦值，功率因数低会增大电网的损耗。效率(EFF)是LED导通电压与输入电压的比值，满足如下关系：效率低会增加电源的损耗。通常情况下，在线性LED驱动中，其系统的PF值在高输入电压时通常会很高，但是效率比较低，两者无法得到兼顾。
如图1所示为单段线性LED驱动常见的结构，交流电压AC通过整流桥后转化为输入电压VIN，并向LED灯段供电，所述LED灯段由n个LED灯串联形成，所述LED灯段的输出端连接恒流控制芯片，通过恒流控制芯片内的恒流控制管的开关实现恒流控制，电容C和电阻R并联于输入电压的两端，为可调器件。如图2所示为上述单段线性LED驱动结构的工作波形图，在不同的输入电压VIN周期内，所述输入电压VIN的幅值越大，系统的功率因数也越大；但是相反地，所述输入电压VIN的幅值越大，系统的效率就越低。
如图3所示，通常可以采取高压降电流的技术来减小高输入电压时的输出电流，以此减少系统损耗及发热，提高效率，但是这时功率因数会下降。
因此，效率和功率因数呈现此消彼长的关系，如何在LED驱动控制中均衡效率和功率因数，实现两者的折衷控制已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种均衡效率和功率因数的LED驱动电路及方法，用于解决现有技术中效率和功率因数无法兼顾优化的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种均衡效率和功率因数的LED驱动电路，所述均衡效率和功率因数的LED驱动电路至少包括：
电压输入模块，LED负载，恒流控制模块及电流关断斜率控制模块；
所述电压输入模块用于提供输入电压；
所述LED负载连接于所述电压输入模块的输出端，由所述电压输入模块供电；
所述恒流控制模块连接于所述LED负载的输出端，对所述LED负载进行恒流控制；
所述电流关断斜率控制模块连接于所述LED负载的输入端或输出端，当所述输入电压大于设定电压时，所述电流关断斜率控制模块输出关断信号以控制流经所述LED负载的电流线性关断，通过调节流经所述LED负载的电流的关断斜率实现效率和功率因数的折衷。
优选地，所述电流关断斜率控制模块包括第一电阻、第二电阻、恒流源以及过压检测单元；所述第一电阻的一端连接所述LED负载的输出端、另一端连接所述第二电阻后接地；所述恒流源的一端连接于所述第一电阻及所述第二电阻之间、另一端接地；所述过压检测单元连接于所述第一电阻及所述第二电阻之间，产生所述关断信号；通过所述第一电阻、所述第二电阻及所述恒流源调节流经所述LED负载的电流的关断斜率。
优选地，所述恒流控制模块包括：功率开关管、采样电阻、第一参考电压产生单元及比较单元；所述功率开关管的漏端连接所述LED负载的输出端，源端通过所述采样电阻后接地；所述第一参考电压产生单元的输入端连接所述电流关断斜率控制模块；所述比较单元的第一输入端连接于所述功率开关管的源端，第二输入端连接所述第一参考电压产生单元，输出端连接所述功率开关管的栅端。
更优选地，所述恒流控制模块连接于所述LED负载的输入端。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种上述均衡效率和功率因数的LED驱动电路的驱动方法，所述均衡效率和功率因数的LED驱动方法至少包括：功率开关管导通，当输入电压大于LED负载的导通电压时，所述LED负载导通，恒流控制模块对流经所述LED负载的电流进行恒流控制；
所述输入电压继续升高，当所述输入电压大于设定电压时，所述电流关断斜率控制模块输出一关断信号，以线性关断流经所述LED负载的电流，进而减小功耗、提高效率，同时，通过调节流经所述LED负载的电流的关断斜率实现效率和功率因数的折衷；
随后所述输入电压下降，当所述输入电压小于设定电压时，所述关断信号失效，所述恒流控制模块对流经所述LED负载的电流进行恒流控制；
所述输入电压继续下降，当所述输入电压小于所述LED负载的导通电压时，所述LED负载截止。
优选地，采样电阻对所述功率开关管的源端电压进行采样，得到采样电压，所述采样电压与第一参考电压进行比较并输出驱动电压，以此驱动所述功率开关管实现恒流控制。
优选地，设置流经所述LED负载的电流的关断斜率的具体方法为通过对所述LED负载的输出端电压进行检测以设定流经所述LED负载的电流的下降点和关断点。
更优选地，当检测电压从零升至第二参考电压时，流经所述LED负载的电流逐渐下降；当检测电压大于所述第二参考电压时，流经所述LED负载的电流关断。
更优选地，当所述检测电压开始从零上升时，所述LED负载的输出端电压为I1*R1，其中，I1为恒流源的恒定电流，R1为第一电阻的阻值。
更优选地，当所述检测电压为第二参考电压时，所述LED负载的输出端电压为(Vref2/R2+I1)*R1+Vref2，其中，Vref2为所述第二参考电压，I1为恒流源的恒定电流，R1为第一电阻的阻值，R2为第二电阻的阻值。
如上所述，本发明的均衡效率和功率因数的LED驱动电路及方法，具有以下有益效果：
1、本发明的均衡效率和功率因数的LED驱动电路及方法通过外部电阻调整LED的关断电压，当输入电压较高时关断LED，实现系统的高效率。
2、本发明的均衡效率和功率因数的LED驱动电路及方法通过外部电阻调整LED的关断斜率，实现效率和功率因数的折衷，同时优化系统的电磁干扰性能。
3、本发明的均衡效率和功率因数的LED驱动电路及方法采用电流源的结构可以实现一个引脚设定两个互不关联的电压检测点，节省芯片引脚数目，使得外围电路最简化。
附图说明
图1显示为现有技术中的单段线性LED驱动结构示意图。
图2显示为现有技术中的单段线性LED驱动结构的工作波形示意图。
图3显示为现有技术中的高压降电流技术的工作波形示意图。
图4显示为本发明的均衡效率和功率因数的LED驱动电路的一种实施方式示意图。
图5显示为本发明的均衡效率和功率因数的LED驱动电路的另一种实施方式示意图。
图6显示为本发明的均衡效率和功率因数的LED驱动电路的工作原理示意图。
图7显示为本发明的均衡效率和功率因数的LED驱动方法的原理示意图。
元件标号说明
1 均衡效率和功率因数的LED驱动电路
11 电压输入模块
12 LED负载
13 恒流控制模块
131 第一参考电压产生单元
132 比较单元
14 电流关断斜率控制模块
141 过压检测单元
15 工作电压产生电路
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图4～图7。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
实施例一
如图4所示，本发明提供一种均衡效率和功率因数的LED驱动电路1，所述均衡效率和功率因数的LED驱动电路1至少包括：
电压输入模块11，LED负载12，恒流控制模块13及电流关断斜率控制模块14以及工作电压产生电路15。
如图4所示，所述电压输入模块11用于提供输入电压VIN_ac。
具体地，如图4所示，所述电压输入模块11为芯片外部器件，包括一交流电源AC、一保险丝F1及一整流单元，所述整流单元包括并联的两组二极管组，各二极管组包括串联的两个二极管，所述交流电源AC经所述保险丝F1后连接于各二极管组的两个二极管之间，所述电压输入模块11提供所述输入电压VIN_ac，所述输入电压VIN_ac为连续增大或连续减小的正弦电压整流后的整流电压。
如图4所示，所述LED负载12连接于所述电压输入模块11的输出端，由所述电压输入模块11供电。
具体地，如图4所示，所述LED负载12为芯片外部器件，包括串联的多个LED灯，所述LED负载12也可以是多个LED灯的串并联结构，不以本实施例为限。所述电压输入模块11为所述LED负载12供电，当所述LED负载12两端的电压达到其导通电压时，所述LED负载12中的LED点亮，起到照明的作用。
如图4所示，所述恒流控制模块13连接于所述LED负载12的输出端，对所述LED负载进行恒流控制。
具体地，如图4所示，所述恒流控制模块13包括功率开关管M、采样电阻Rcs、第一参考电压产生单元131及比较单元132。
更具体地，如图4所示，所述功率开关管M的漏端连接于所述LED负载12的输出端，通过所述功率开关管M的导通和截止实现所述LED负载12的恒流控制。在本实施例中，所述功率开关管M为N型MOS管，在实际使用时，所述功率开关管的类型不限。所述功率开关管M为芯片内部器件，通过S1端口实现所述功率开关管M的漏端与芯片外部器件的连接。
更具体地，如图4所示，所述采样电阻Rcs的一端连接于所述功率开关管M的源端，另一端接地，用于对流经所述功率开关管M的电流进行采样并转化为采样电压Vcs。在本实施例中，所述采样电阻Rcs为芯片外部器件，通过CS端与芯片内部的功率开关管M的源端连接。
更具体地，如图4所示，所述第一参考电压产生单元131的输入端连接所述电流关断斜率控制模块14。在本实施例中，在所述电流关断斜率控制模块14输出的关断信号无效时，输出设定值作为所述第一参考电压Vref1；在所述电流关断斜率控制模块14输出的关断信号有效时，通过所述关断信号调节所述第一参考电压Vref1，以线性关断所述功率开关管M。
更具体地，如图4所示，在本实施例中，所述比较单元132的反相输入端连接于所述功率开关管的源端，比较单元132的正相输入端连接所述第一参考电压产生单元131，比较单元132的输出端连接所述功率开关管M的栅端。所述比较单元132将所述采样电压Vcs与所述第一参考电压Vref1进行比较，产生所述功率开关管M的开关信号，进而实现所述LED负载12的恒流控制。
所述电流关断斜率控制模块14连接于所述LED负载12的输入端或输出端，当所述输入电压VIN_ac大于设定电压时，所述电流关断斜率控制模块14输出关断信号以控制流经所述LED负载12的电流线性关断，通过调节流经所述LED负载12的电流的关断斜率实现效率和功率因数的折衷。如图4所示，在本实施例中，所述电流关断斜率控制模块14连接于所述LED负载12的输出端，对所述功率开关管M的漏端电压VS1进行检测。在本实施例中，所述设定电压大于所述LED负载12的工作电压。本领域的技术人员可以理解，随着输入电压VIN_ac的增大，所述LED负载12逐渐导通，两端的电压稳定于工作电压，随着所述输入电压VIN_ac的继续升高，多余的电压均由所述功率开关管M承担，势必导致效率的低下，因此，本领域的技术人员可以根据不同的工作电流、工作电压要求设定关断流经所述LED负载12的电流的设定电压，具体数值不一一限定。
具体地，如图4所示，所述电流关断斜率控制模块14包括第一电阻R1、第二电阻R2、恒流源I1以及过压检测单元141。在本实施例中，所述第一电阻R1、所述第二电阻R2为芯片外部器件，所述恒流源I1、所述过压检测单元131为芯片内器件。所述第一电阻R1的一端连接所述功率开关管M的漏端S1、另一端连接所述第二电阻R2后接地；所述恒流源I1的一端连接于所述第一电阻R1及所述第二电阻R2之间、另一端接地；通过所述第一电阻R1、所述第二电阻R2及所述恒流源I1检测所述功率开关管M的漏端电压VS1，并得到检测电压Vov。所述过压检测单元131连接于所述第一电阻R1及所述第二电阻R2之间，将所述检测电压Vov与内部的第二参考电压Vref2(第二参考电压Vref2为所述设定电压通过所述第一电阻R1、所述第二电阻R2及所述恒流源I1分压得到)作比较，进而得到所述关断信号并作用于所述恒流控制模块13。所述检测电压Vov反映所述功率开关管M的漏端电压VS1，通过所述第一电阻R1、所述第二电阻R2、所述恒流源I1对所述功率开关管M的漏端电压VS1的两个点进行了检测，分别作为流经所述LED负载12的电流的下降点和关断点。在本实施例中，设定所述功率开关管M的漏端电压VS1为VLED_DEC时，开始有电流流过所述电流关断斜率控制模块14，所述检测电压Vov开始从零上升，所述关断信号开始起效，其幅值与所述检测电压Vov有关，并控制所述第一参考电压产生单元131调整所述第一参考电压Vref1以开始减小流经所述LED负载12的电流；设定所述功率开关管M的漏端电压VS1为VLED_OFF时，所述检测电压Vov达到所述过压检测单元141内部的第二参考电压Vref2，所述关断信号控制所述第一参考电压产生单元131调整所述第一参考电压Vref1以完全关断流经所述LED负载12的电流。在本实施例中，VLED_DEC设定为I1*R1，VLED_OFF设定为(Vref2/R2+I1)*R1+Vref2，其中，I1为所述恒流源I1的恒定电流，R1为所述第一电阻R1的阻值，R2为所述第二电阻R2的阻值，Vref2为所述过压检测单元141内部的第二参考电压Vref2，可通过改变所述第一电阻R1、所述第二电阻R2及所述恒流源I1的值来改变流经所述LED负载12的电流的下降点、关断点，调节效率和功率因数的灵活性大大提高，具体数值可根据系统应用环境做具体设定，在此不一一限定。下降点和关断点决定了流经所述LED负载12的电流的关断斜率，该斜率可根据具体电路做具体设定，不同的斜率体现了不同的效率和功率因数。
如图4所示，所述均衡效率和功率因数的LED驱动电路1还包括一工作电压产生电路15，所述工作电压产生电路16为各模块提供工作电压。
具体地，如图4所示，所述工作电压产生电路15为芯片内部器件，其一端通过HV端口连接所述电压输入模块11的输出端，从所述电压输入模块11获取电能，另一端通过VCC端口与芯片外部储能电容Cvcc连接后接地。所述工作电压产生电路15将产生的电压VCC保存于所述储能电容Cvcc上，保证即使在所述输入电压VIN_ac位于谷底时仍有足够能量维持各模块工作。
实施例二
如图5所示，本发明提供一种均衡效率和功率因数的LED驱动电路，其结构与实施例一基本相同，不同之处在于，所述第一参考电压产生单元131还连接一补偿电容Ccomp及所述采样电压Vcs，通过对补偿电容Ccomp积分实现交流周期内平均电流的控制，并限制峰值电流，实现宽输入电压范围内的恒功率输出；同时接收所述关断信号，当所述关断信号起效时关断流经所述LED负载的电流，进而减小功耗。
具体地，如图5所示，所述第一参考电压产生单元131为芯片内部器件，连接所述采样电阻Rcs及一补偿电容Ccomp，所述补偿电容Ccomp为芯片外部器件，通过COMP端口实现补偿电容与所述第一参考电压产生单元131的连接，所述第一参考电压产生单元131对所述补偿电容Ccomp的积分产生所述第一参考电压Vref1，所述补偿电容Ccomp上的电压决定了流经所述LED负载12的峰值电流。通过对所述补偿电容Ccomp的积分实现在不同输入电压周期内电流平均值恒定，进而实现宽输入电压范围内的恒功率输出。同时，所述第一参考电压产生单元131接收所述电流关断斜率控制模块14输出的关断信号，当所述关断信号失效时，对所述第一参考电压Vref1不产生影响；当所述关断信号起效时，调整所述第一参考电压Vref1以使所述功率开关管M关断，在本实施例中，通过减小所述第一参考电压Vref1以使所述比较单元132的输出信号翻转，进而关断所述功率开关管M。
所述恒流控制模块13的结构可以是现有技术中任意一种，在此不一一赘述，包括但不限于实施例一及实施例二所列举的两种。
如图4～图7所示，所述均衡效率和功率因数的LED驱动电路1的工作原理如下：
功率开关管M导通，当输入电压VIN_ac大于LED负载12的导通电压时，所述LED负载12导通，并有电流流经所述LED负载12及所述功率开关管M，恒流控制模块13对流经所述LED负载的电流进行恒流控制；
所述输入电压VIN_ac继续升高，当所述输入电压VIN_ac大于设定电压时，所述电流关断斜率控制模块输出一关断信号，以线性关断流经所述LED负载的电流，进而减小功耗、提高效率，在此同时，通过调节流经所述LED负载12的电流的关断斜率实现效率和功率因数的折衷；
随后所述输入电压VIN_ac下降，当所述输入电压VIN_ac小于设定电压时，所述关断信号失效，所述恒流控制模块13对流经所述LED负载12的电流进行恒流控制；
所述输入电压VIN_ac继续下降，当所述输入电压VIN_ac小于所述LED负载12的导通电压时，所述LED负载12截止。
具体地，在本实施例中，所述设定电压大于所述LED负载12的工作电压。本领域的技术人员可以理解，随着输入电压VIN_ac的增大，所述LED负载12逐渐导通，两端的电压稳定于工作电压，随着所述输入电压VIN_ac的继续升高，多余的电压均由所述功率开关管M承担，势必导致效率的低下，因此，本领域的技术人员可以根据不同的工作电流、工作电压要求设定关断流经所述LED负载12的电流的设定电压，具体数值不一一限定。在本实施例中，通过所述电流关断斜率控制模块14检测所述功率开关管M的漏端电压VS1，在高输入电压时减小损耗，提高系统效率。
进一步地，设置流经所述LED负载12的电流的关断斜率的具体方法为通过对所述LED负载12的输出端电压进行检测以设定流经所述LED负载12的电流的下降点和关断点。
在本实施例中，对应于流经所述LED负载12的电流的下降点，所述功率开关管M的漏端电压VS1设定为VLED_DEC＝I1*R1，其中，I1为恒流源的恒定电流，R1为第一电阻的阻值；所述检测电压Vov开始从零上升，流经所述LED负载12的电流开始下降。对应于流经所述LED负载12的电流的关断点，所述功率开关管M的漏端电压VS1设定为VLED_OFF＝(Vref2/R2+I1)*R1+Vref2，其中，I1为恒流源的恒定电流，R1为第一电阻的阻值，R2为所述第二电阻的阻值，Vref2为所述过压检测单元141内部的第二参考电压；所述检测电压Vov达到第二参考电压Vref2，流经所述LED负载12的电流完全关断。
如图6所示，以实施例二的电路结构为例说明均衡效率和功率因数的LED驱动方法，在不同的输入电压周期内，流经所述LED负载12的电流的平均值相同，具体工作过程如下：
在t0时刻，VIN_ac<VLED，其中，VLED为LED负载12的导通电压，LED负载12不导通，没有电流流经LED负载12；t1时刻开始，VIN_ac>VLED，LED负载12开始导通，流经LED负载12的峰值电流由补偿电容Ccomp上的电压VCOMP决定；在t1-t2时刻之间，VLED<VIN_ac<VLED+VLED_DEC，因此流经LED负载12的电流维持恒定；t2时刻后VIN_ac<VLED，LED负载12又截止，直到t3时刻周期结束。在t0-t3时刻周期的LED负载的平均电流保持一个设定的值。在整个过程中，所述电流关断斜率控制模块14中没有电流流过，所属检测电压Vov始终为0。
t4时刻，另一个输入电压幅值不同的交流周期开始；t4-t5时刻之间，VIN_ac<VLED，LED负载12截止；t5-t6时刻之间，VLED<VIN_ac<VLED+VLED_DEC，此时LED负载12导通，流经LED负载12的峰值电流由补偿电容Ccomp上的电压VCOMP决定，且维持恒定；在t6-t7时刻之间，VLED+VLED_DEC<VIN_ac<VLED+VLED_OFF，此时所述检测电压Vov随所述输入电压VIN_ac的升高而升高，但是其幅值未达到所述第二参考电压Vref2，流经LED负载12的电流随输入电压VIN_ac的电压变化而变化，且成反比关系，即随着所述输入电压VIN_ac的升高流经LED负载12的电流下降；在t7-t8时刻之间，VLED+VLED_DEC>VIN_ac>VLED，流经LED负载12的电流被补偿电容Ccomp上的电压VCOMP钳位。t9时刻一个周期结束，t4-t9周期的平均电流与t0-t3周期的平均电流一致，这个过程通过对补偿电容Ccomp的积分完成。
t10时刻又一个周期开始；t10-t11时刻之间，VIN_ac<VLED，LED负载12截止，电流为零；t11时刻后LED负载12导通，t11-t12时刻之间，电流由补偿电容Ccomp上的电压VCOMP决定；在t12-t13时刻之间，VIN_ac>VLED+VLED_DEC，电流开始随所述检测电压Vov的上升而线性下降，到t13时刻VIN_ac＝VLED+VLED_OFF，所述检测电压Vov达到所述第二参考电压Vref2，电流降为零；在t13-t14时刻之间，VIN_ac一直大于VLED+VLED_OFF，所述检测电压Vov一直大于所述第二参考电压Vref2，LED负载12一直被关断；t14-t15时刻之间，VLED+VLED_DEC<VIN_ac<VLED+VLED_OFF，流经LED负载12的电流线性上升；t15时刻之后VIN_ac<VLED+VLED_DEC，流经LED负载12的电流重新被补偿电容Ccomp上的电压VCOMP钳位控制；t16时刻后VIN_ac<VLED，LED负载12不再导通，电流降为零，直到t17时刻一个周期结束。同理t10-t17时刻LED的平均电流同前两个周期一致。
本发明通过在高输入电压时关断流经所述LED负载的电流，来减少功率开关管M上的损耗，提高整体的效率；同时，为了实现效率和功率因数的折衷而设定电流下降点和关断点，进而均衡效率和功率因数。同时由于补偿电容Ccomp的积分作用，可以保持整个周期内的平均电流一致，从而实现宽输入电压范围内的恒功率输出。
如图7所示，在相同条件下设定不同的VLED_OFF得到的输出LED电流波形。t0-t7时刻设置的电流变化斜率相对t8-t15时刻设置的电流变化斜率大，因此导通时间比较短，相对的损耗会比较小(图7中阴影部分分别为大电流损耗和小电流损耗)，效率会比较高，但是功率因数值会比较低。通过调整R1，R2及I1设定不同的VLED_DEC和VLED_OFF，就可以设定输出LED电流变化的斜率，从而在效率和功率因数之间进行折衷考虑。
如上所述，本发明的均衡效率和功率因数的LED驱动电路及方法，具有以下有益效果：
1、本发明的均衡效率和功率因数的LED驱动电路及方法由补偿电容实现交流周期内平均电流的控制，并限制峰值电流，实现宽输入电压范围内的恒功率输出。
2、本发明的均衡效率和功率因数的LED驱动电路及方法通过外部电阻调整LED的关断电压，当输入电压较高时关断LED，实现系统的高效率。
3、本发明的均衡效率和功率因数的LED驱动电路及方法通过外部电阻调整LED的关断斜率，实现效率和功率因数的折衷，同时优化系统的电磁干扰性能。
4、本发明的均衡效率和功率因数的LED驱动电路及方法采用电流源的结构可以实现一个引脚设定两个互不关联的电压检测点，节省芯片引脚数目，使得外围电路最简化。
综上所述，本发明提供一种均衡效率和功率因数的LED驱动电路及方法，包括电压输入模块，LED负载，恒流控制模块及电流关断斜率控制模块；所述电压输入模块用于提供输入电压；所述LED负载连接于所述电压输入模块的输出端，由所述电压输入模块供电；所述恒流控制模块连接于所述LED负载的输出端，对所述LED负载进行恒流控制；所述电流关断斜率控制模块连接于所述LED负载的输入端或输出端，当所述输入电压大于设定电压时，所述电流关断斜率控制模块输出关断信号以控制流经所述LED负载的电流线性关断，通过调节流经所述LED负载的电流的关断斜率实现效率和功率因数的折衷。功率开关管导通，当输入电压大于LED负载的导通电压时，所述LED负载导通，恒流控制模块对流经所述LED负载的电流进行恒流控制；所述输入电压继续升高，当所述输入电压大于设定电压时，所述电流关断斜率控制模块输出一关断信号，以线性关断流经所述LED负载的电流，进而减小功耗、提高效率，同时，通过调节流经所述LED负载的电流的关断斜率实现效率和功率因数的折衷；随后所述输入电压下降，当所述输入电压小于设定电压时，所述关断信号失效，所述恒流控制模块对流经所述LED负载的电流进行恒流控制；所述输入电压继续下降，当所述输入电压小于所述LED负载的导通电压时，所述LED负载截止。本发明的均衡效率和功率因数的LED驱动电路及方法由补偿电容实现交流周期内平均电流的控制，并限制峰值电流，实现宽输入电压范围内的恒功率输出；通过外部电阻调整LED的关断电压，当输入电压较高时关断LED，实现系统的高效率；通过外部电阻调整LED的关断斜率，实现效率和功率因数的折衷，同时优化系统的电磁干扰性能；还采用电流源的结构可以实现一个引脚设定两个互不关联的电压检测点，节省芯片引脚数目，使得外围电路最简化。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种均衡效率和功率因数的LED驱动电路，其特征在于，所述均衡效率和功率因数的LED驱动电路至少包括：
电压输入模块，LED负载，恒流控制模块及电流关断斜率控制模块；
所述电压输入模块用于提供输入电压；
所述LED负载连接于所述电压输入模块的输出端，由所述电压输入模块供电；
所述恒流控制模块连接于所述LED负载的输出端，对所述LED负载进行恒流控制；
所述电流关断斜率控制模块连接于所述LED负载的输入端或输出端，当所述输入电压大于设定电压时，所述电流关断斜率控制模块输出关断信号以控制流经所述LED负载的电流线性关断，通过调节流经所述LED负载的电流的关断斜率实现效率和功率因数的折衷；所述电流关断斜率控制模块包括第一电阻、第二电阻、恒流源以及过压检测单元；所述第一电阻的一端连接所述LED负载的输出端、另一端连接所述第二电阻后接地；所述恒流源的一端连接于所述第一电阻及所述第二电阻之间、另一端接地；所述过压检测单元连接于所述第一电阻及所述第二电阻之间，产生所述关断信号；通过所述第一电阻、所述第二电阻及所述恒流源调节流经所述LED负载的电流的关断斜率。
2.根据权利要求1所述的均衡效率和功率因数的LED驱动电路，其特征在于：所述恒流控制模块包括：功率开关管、采样电阻、第一参考电压产生单元及比较单元；所述功率开关管的漏端连接所述LED负载的输出端，源端通过所述采样电阻后接地；所述第一参考电压产生单元的输入端连接所述电流关断斜率控制模块；所述比较单元的第一输入端连接于所述功率开关管的源端，第二输入端连接所述第一参考电压产生单元，输出端连接所述功率开关管的栅端。
3.一种如权利要求1或2任意一项所述的均衡效率和功率因数的LED驱动电路的驱动方法，其特征在于，所述均衡效率和功率因数的LED驱动电路的驱动方法至少包括：
所述恒流控制模块中的功率开关管导通，当输入电压大于LED负载的导通电压时，所述LED负载导通，所述恒流控制模块对流经所述LED负载的电流进行恒流控制；
所述输入电压继续升高，当所述输入电压大于设定电压时，所述电流关断斜率控制模块输出一关断信号，以线性关断流经所述LED负载的电流，进而减小功耗、提高效率，同时，通过调节流经所述LED负载的电流的关断斜率实现效率和功率因数的折衷；
随后所述输入电压下降，当所述输入电压小于设定电压时，所述关断信号失效，所述恒流控制模块对流经所述LED负载的电流进行恒流控制；
所述输入电压继续下降，当所述输入电压小于所述LED负载的导通电压时，所述LED负载截止。
4.根据权利要求3所述的均衡效率和功率因数的LED驱动电路的驱动方法，其特征在于：基于所述恒流控制模块中的采样电阻对所述功率开关管的源端电压进行采样，得到采样电压，所述采样电压与第一参考电压进行比较并输出驱动电压，以此驱动所述功率开关管实现恒流控制。
5.根据权利要求3所述的均衡效率和功率因数的LED驱动电路的驱动方法，其特征在于：设置流经所述LED负载的电流的关断斜率的具体方法为通过对所述LED负载的输出端电压进行检测以设定流经所述LED负载的电流的下降点和关断点。
6.根据权利要求5所述的均衡效率和功率因数的LED驱动电路的驱动方法，其特征在于：当对所述LED负载的输出端电压进行检测得到的检测电压从零上升至第二参考电压时，流经所述LED负载的电流逐渐下降；当检测电压大于所述第二参考电压时，流经所述LED负载的电流关断。
7.根据权利要求6所述的均衡效率和功率因数的LED驱动电路的驱动方法，其特征在于：当所述检测电压开始从零上升时，所述LED负载的输出端电压为I1*R1，其中，I1为恒流源的恒定电流，R1为第一电阻的阻值。
8.根据权利要求6所述的均衡效率和功率因数的LED驱动电路的驱动方法，其特征在于：当所述检测电压为第二参考电压时，所述LED负载的输出端电压为(Vref2/R2+I1)*R1+Vref2，其中，Vref2为所述第二参考电压，I1为恒流源的恒定电流，R1为第一电阻的阻值，R2为第二电阻的阻值。
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