CN107529244B - 线性恒功率led驱动电路及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种线性恒功率LED驱动电路及方法，单段式线性恒功率LED驱动电路包括：电压输入模块、LED负载、功率开关管、采样电阻、补偿电、电流控制模块及比较模块。本发明的线性恒功率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，利用高压降电流实现宽输入电压范围内的恒功率输出，并减少系统在高输入电压的情况下的发热；本发明的线性恒功率LED驱动电路及方法，整个系统的控制结构简单，实现外围电路最简化。

Description

线性恒功率LED驱动电路及方法
技术领域
本发明涉及电路设计领域，特别是涉及一种线性恒功率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。
如图1所示为线性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。当输入电压高于LED电压时，LED有恒定电流流过，当输入交流电压不断变化时，由于整个交流周期内LED流过电流的时间会不同，从而造成输出平均电流不同。当输入交流电压越高时，输出电流会越大，同时，由于是线性系统，效率损失也会增加，从而会造成系统发热更加厉害，影响系统的性能及安全。
为了减小高输入电压时的输出电流及发热，在输入电压高于LED电压一定值时，可以根据输入电压按一定比例降低输出电流，从而减少系统的发热。然而，该方法输出的平均电流无法跟随输入电压的变化做到一致，只是在一个小范围内近似保持不变，一旦输入电压过高，输出平均电流会很快下降。
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线性恒功率LED驱动电路及方法，用于解决现有技术中线性LED驱动电路在输入电压较高时，输出电流随之增大，无法实现恒功率输出，而导致系统发热的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种单段式线性恒功率LED驱动电路，所述单段式线性恒功率LED驱动电路至少包括：
电压输入模块，适于提供输入电压；
LED负载，与所述电压输入模块的输出端相连接，由所述电压输入模块供电；
功率开关管，所述功率开关管的漏极与所述LED负载的输出端相连接，适于通过其自身的导通和截止实现所述LED负载的恒功率控制；
采样电阻，一端与所述功率开关管的源极相连接，另一端接地，适于对流经所述功率开关管的电流进行采样，并将采样电流转化为采样电压；
补偿电容，一端接地；
电流控制模块，与所述补偿电容的另一端及所述采样电阻相连接，适于接收所述采样电阻采集的采样电压，并依据所述采样电压对所述补偿电容进行积分，产生一参考电压以限制流经所述功率开关管的峰值电流；
比较模块，与所述采样电阻、所述电流控制模块及所述功率开关管的栅极，适于将所述采样电阻采集的采样电压与所述参考电压进行比较，以产生控制所述功率开关管开关的控制信号，进而实现恒功率输出。
优选地，所述单段式线性恒功率LED驱动电路还包括一工作电压产生电路，所述工作电压产生电路的一端与所述电压输入模块的输出端相连接，另一端接地，适于为所述单段式线性恒功率LED驱动电路中各模块提供工作电压。
优选地，所述工作电压产生电路包括工作电压产生模块及储能电容；所述工作电压产生模块与所述电压输入模块的输出端相连接；所述储能电容一端与所述工作电压产生模块相连接，另一端接地。
本发明还提供一种上述单段式线性恒功率LED驱动电路的驱动方法，所述单段式线性恒功率LED驱动方法至少包括：
当输入电压大于LED负载的导通电压时，所述LED负载及功率开关管导通；
采集流经所述LED负载及所述功率开关管的电流，并将所述电流转化为采样电压；
依据所述采样电压对补偿电容积分以产生一参考电压；
将所述参考电压与所述采样电压进行比较，以产生控制所述功率开关管开关的控制信号，进而实现恒功率输出。
本发明还提供一种多段式线性恒功率LED驱动电路，所述多段式线性恒功率LED驱动电路至少包括：
电压输入模块，适于提供输入电压；
多个LED负载，所述LED负载依次串接后与所述电压输入模块的输出端相连接，由所述电压输入模块供电；
多个功率开关管，与所述LED负载一一对应设置，所述功率开关管的漏极与与其相对应的所述LED负载的输出端相连接，适于通过其自身的导通和截止实现所述LED负载的恒功率控制；
采样电阻，一端与所有所述功率开关管的源极相连接，另一端接地，适于对流经各个所述功率开关管的电流进行采样，并将采样电流转化为采样电压；
补偿电容，一端接地；
电流控制模块，与所述补偿电容的另一端及所述采样电阻相连接，适于接收所述采样电阻采集的采样电压，并依据所述采样电压对所述补偿电容进行积分，产生多个参考电压以限制流经各个所述功率开关管的峰值电流；
多个比较模块，与所述功率开关管一一对应设置，所述比较模块均与所述采样电阻及所述电流控制模块相连接，且所述比较模块与与其相对应的所述功率开关管的栅极相连接，适于将所述采样电阻采集的采样电压与相应的所述参考电压进行比较，以产生控制与其相对应的所述功率开关管开关的控制信号，进而实现恒功率输出。
优选地，所述电流控制模块产生的多个参考电压的大小不同。
更优选地，所述电流控制模块产生的多个参考电压依次增大。
优选地，所述多段式线性恒功率LED驱动电路还包括一工作电压产生电路，所述工作电压产生电路的一端与所述电压输入模块的输出端相连接，另一端接地，适于为所述单段式线性恒功率LED驱动电路中各模块提供工作电压；所述工作电压产生电路的一端连接所述电压输入模块的输出端，另一端通过一储能电容接地。
更优选地，所述工作电压产生电路包括工作电压产生模块及储能电容；所述工作电压产生模块与所述电压输入模块的输出端相连接；所述储能电容一端与所述工作电压产生模块相连接，另一端接地。
本发明还提供一种多段式恒功率LED驱动电路的驱动方法，所述多段式线性恒功率LED驱动方法至少包括：
随着输入电压的逐步升高，当输入电压大于LED负载的导通电压时，相应的所述LED负载及功率开关管依次导通；
采集流经所述LED负载及所述功率开关管的电流，并将所述电流转化为采样电压；
依据所述采样电压对补偿电容积分以产生多个参考电压；
将相应的所述参考电压与所述采样电压进行比较，以产生控制所述功率开关管开关的控制信号，进而实现恒功率输出。
优选地，产生的多个参考电压的大小不同。
更为优选地，产生的多个参考电压依次增大。
如上所述，本发明的线性恒功率LED驱动电路及方法，具有以下有益效果：
1、本发明的线性恒功率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，利用高压降电流实现宽输入电压范围内的恒功率输出，并减少系统在高输入电压的情况下的发热。
2、本发明的线性恒功率LED驱动电路及方法，整个系统的控制结构简单，实现外围电路最简化。
附图说明
图1显示为现有技术中的单段式线性LED驱动结构示意图。
图2显示为本发明实施例一中提供的单段式线性恒功率LED驱动电路示意图。
图3显示为本发明实施例一中提供的单段式线性恒功率LED驱动电路的工作波形示意图。
图4显示为本发明实施例二中提供的单段式线性恒功率LED驱动电路的驱动方法的流程图。
图5显示为本发明实施例三中提供的多段式线性恒功率LED驱动电路示意图。
图6显示为本发明实施例三中提供的多段式线性恒功率LED驱动电路的工作波形示意图。
图7显示为本发明实施例四中提供的多段式线性恒功率LED驱动电路的驱动方法的流程图。
元件标号说明
11 电压输入模块
12 LED负载
13 电流控制模块
14 比较模块
15 工作电压产生电路
151 工作电压产生模块
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2～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2所示，本发明提供一种单段式线性恒功率LED驱动电路，所述单段式线性恒功率LED驱动电路至少包括：电压输入模块11，所述电压输入模块11适于提供输入电压VIN_ac；LED负载12，所述LED负载12与所述电压输入模块11的输出端相连接，由所述电压输入模块11供电；功率开关管M，所述功率开关管M的漏极与所述LED负载12的输出端相连接，适于通过其自身的导通和截止实现所述LED负载12的恒功率控制；采样电阻Rcs，所述采样电阻Rcs一端与所述功率开关管M的源极相连接，另一端接地，适于对流经所述功率开关管M的电流进行采样，并将采样电流转化为采样电压；补偿电容Ccomp，所述补偿电容Ccomp一端接地；电流控制模块13，所述电流控制模块13与所述补偿电容Ccomp的另一端及所述采样电阻Rcs相连接，适于接收所述采样电阻Rcs采集的采样电压，并依据所述采样电压对所述补偿电容Ccomp进行积分，产生一参考电压以限制流经所述功率开关管M的峰值电流；比较模块14，所述比较模块14与所述采样电阻Rcs、所述电流控制模块13及所述功率开关管M的栅极相连接，适于将所述采样电阻Rcs采集的采样电压与所述参考电压进行比较，以产生控制所述功率开关管M开关的控制信号，进而实现恒功率输出。
作为示例，如图2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3所示。
作为示例，如图2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。
作为示例，如图2所示，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。
作为示例，如图2所示，所述采样电阻Rcs为芯片外部器件，通过Rcs端与芯片内部的功率开关管M的源端连接。
作为示例，如图2所示，所述电流控制模块13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电流控制模块13的连接，所述电流控制模块13对所述补偿电容Ccomp的积分产生一参考电压，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。
作为示例，如图2所示，所述比较模块14为芯片内部器件，在本实施例中，所述比较模块14为一比较器，所述比较器的正相输入端连接所述电流控制模块13，反相输入端连接所述采样电阻Rcs，所述比较器的输出端与所述功率开关管M的栅极相连接，当所述采样电压Vcs大于所述参考电压时，所述比较器输出低电平，驱动所述功率开关管M关断，以减小流经所述LED负载12的电流；当所述采样电压Vcs小于所述参考电压时，所述比较器输出高电平，驱动所述功率开关管M打开，以增大流经所述LED负载12的电流。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。
作为示例，如图2所示，所述单段式线性恒功率LED驱动电路还包括一工作电压产生电路15，所述工作电压产生电路15的一端与所述电压输入模块11的输出端相连接，另一端接地，适于为所述单段式线性恒功率LED驱动电路中各模块提供工作电压。
作为示例，所述工作电压产生电路15包括工作电压产生模块151及储能电容Cvcc；所述工作电压产生模块151与所述电压输入模块11的输出端相连接；所述储能电容Cvcc一端与所述工作电压产生模块151相连接，另一端接地。
作为示例，如图2所示，所述工作电压产生模块151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。所述工作电压产生模块151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。
如图3所示，所述单段式线性恒功率LED驱动电路的工作原理如下：
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，电流控制模块13接收采样电压Vcs并对补偿电容Ccomp积分得到参考电压，所述参考电压控制所述功率开关管M对流经所述LED负载12的峰值电流进行限制，以使不同输入电压周期内的电流平均值恒定，以此实现宽输入电压范围内的恒功率输出；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，没有电流流经所述LED负载12及所述功率开关管M。由于所述LED负载12的电压不变，随着输入电压的增加，所述LED负载12导通时间也会增加，积分得到的VCOMP电压会下降，控制相应的参考电压下降，从而输出电流相应减少，因此输出平均电流保持不变。
如图3所示，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；直到t2时刻之后，VIN_ac<VLED，LED电流将为零；t3时刻周期结束。在t0至t3时刻周期的LED平均电流信号被积分到补偿电容Ccomp，以控制下一个周期的LED峰值电流；t4至t7以及t8至t11为另外两个不同输入电压的工作周期，其工作过程与t0至t3相似，此处不再累述。由图3可知，在t0至t3输入电压工作周期、t4至t7输入电压工作周期及t8至t11输入电压工作周期内，输入电压VIN_ac逐步增大，对应于不同工作周期内的流经所述LED负载12的电流ILED依次减小，即在同一个输入电压工作周期内流经所述LED负载12的电流ILED为恒定值，而对于不同的输入电压工作周期，流经所述LED负载12的电流ILED不同，电流ILED并随着不同输入电压工作周期内输入电压VIN_ac的增大而减小，以实现在不同输入电压VIN_ac周期之间的恒功率输出。
由于补偿电容Ccomp电容比较大，因此，在交流工频周期内信号变化的幅度比较小，可以近似认为保持不变，从而输出电流保持恒定，并且在下一个周期内也不会产生较大的变化。
如上所述，本发明的单段式线性恒功率LED驱动电路，具有以下有益效果：
1、本发明的单段式线性恒功率LED驱动电路由补偿电容实现交流周期内平均电流的控制，利用高压降电流实现宽输入电压范围内的恒功率输出，并减少系统在高输入电压的情况下的发热。
2、本发明的单段式线性恒功率LED驱动电路，整个系统的控制结构简单，实现外围电路最简化。
实施例二
如图4所示，本发明还提供一种单段式线性恒功率LED驱动电路的驱动方法，所述驱动方法基于实施例一中所述的单段式线性恒功率LED驱动电路，所述单段式线性恒功率LED驱动方法至少包括：
S1：当输入电压大于LED负载的导通电压时，所述LED负载及功率开关管导通；
S2：采用实施例一中所述的采样电阻Rcs采集流经所述LED负载及所述功率开关管的电流，并将所述电流转化为采样电压；
S3：采用实施例一中所述的电流控制模块13依据所述采样电压对补偿电容积分以产生一参考电压；
S4：采用实施例一中所述的比较模块14将所述参考电压与所述采样电压进行比较，以产生控制所述功率开关管开关的控制信号，进而实现恒功率输出。
实施例三
如图5所示，本发明还提供一种多段式线性恒功率LED驱动电路，所述多段式线性恒功率LED驱动电路至少包括：电压输入模块11，所述电压输入模块11适于提供输入电压；多个LED负载12，所述LED负载12依次串接后与所述电压输入模块11的输出端相连接，由所述电压输入模块11供电；多个功率开关管M，所述功率开关管M与所述LED负载12一一对应设置，所述功率开关管M的漏极与与其相对应的所述LED负载12的输出端相连接，适于通过其自身的导通和截止实现所述LED负载12的恒功率控制；采样电阻Rcs，所述采样电阻Rcs一端与所有所述功率开关管M的源极相连接，另一端接地，适于对流经各个所述功率开关管M的电流进行采样，并将采样电流转化为采样电压；补偿电容Ccomp，所述补偿电容Ccomp一端接地；电流控制模块13，所述电流控制模块13与所述补偿电容Ccomp的另一端及所述采样电阻Rcs相连接，适于接收所述采样电阻Rcs采集的采样电压，并依据所述采样电压对所述补偿电容Ccomp进行积分，产生多个参考电压以限制流经各个所述功率开关管M的峰值电流；多个比较模块14，所述比较模块14与所述功率开关管M一一对应设置，所述比较模块14均与所述采样电阻Rcs及所述电流控制模块13相连接，且所述比较模块14与与其相对应的所述功率开关管M的栅极相连接，适于将所述采样电阻Rcs采集的采样电压与相应的所述参考电压进行比较，以产生控制与其相对应的所述功率开关管M开关的控制信号，进而实现恒功率输出。
作为示例，所述LED负载12、所述功率开关管M、所述比较模块14的数量可以根据实际需要进行设定，图5中以所述LED负载12、所述功率开关管M、所述比较模块14的数量均为三个作为示例，但实际中并不以此为限，所述LED负载12、所述功率开关管M、所述比较模块14的数量还可以均为两个、四个、五个甚至更多个。以图5为例，自所述电压输入模块11向右将三个所述LED负载12依次记为第一LED负载LED1、第二LED负载LED2及第三LED负载LED3，同样，自所述电流控制模块13向右的三个功率开关管M分别记为第一功率开关管、第二功率开关管及第三功率开关管，自所述电流控制模块13向右的三个比较模块14依次记为第一比较模块、第二比较模块及第三比较模块，则所述第一功率开关管的漏极与所述第一LED负载LED1的输出端相连接，所述第二功率开关管的漏极与所述第二LED负载LED2的输出端相连接，所述第三功率开关管的漏极与所述第三LED负载LED3的输出端相连接；所述比较模块14的输入端与所述采样电阻Rcs及所述电流控制模块13相连接，所述第一比较模块的输出端与所述第一功率开关管的栅极相连接，所述第二比较模块的输出端与所述第二功率开关管的栅极相连接，所述第三比较模块的输出端与所述第三功率开关管的栅极相连接。
作为示例，如图5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6所示。
作为示例，如图5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。
作为示例，如图5所示，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，分别通过S1端口、S2端口或S3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。
作为示例，如图5所示，所述采样电阻Rcs为芯片外部器件，通过Rcs端与芯片内部的功率开关管M的源端连接。
作为示例，如图5所示，所述电流控制模块13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电流控制模块13的连接，所述电流控制模块13对所述补偿电容Ccomp的积分产生一参考电压，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。
作为示例，如图5所示，所述比较模块14为芯片内部器件，在本实施例中，所述比较模块14为一比较器，所述比较器的正相输入端连接所述电流控制模块13，反相输入端连接所述采样电阻Rcs，所述比较器的输出端与与其相对应所述功率开关管M的栅极相连接，当所述采样电压Vcs大于所述参考电压时，所述比较器输出低电平，驱动所述功率开关管M关断，以减小流经所述LED负载12的电流；当所述采样电压Vcs小于所述参考电压时，所述比较器输出高电平，驱动所述功率开关管M打开，以增大流经所述LED负载12的电流。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。
作为示例，如图5所示，所述多段式线性恒功率LED驱动电路还包括一工作电压产生电路15，所述工作电压产生电路15的一端与所述电压输入模块11的输出端相连接，另一端接地，适于为所述单段式线性恒功率LED驱动电路中各模块提供工作电压；所述工作电压产生电路15的一端连接所述电压输入模块11的输出端，另一端通过一储能电容Cvcc接地。
作为示例，所述工作电压产生电路15包括工作电压产生模块151及储能电容Cvcc；所述工作电压产生模块151与所述电压输入模块11的输出端相连接；所述储能电容Cvcc一端与所述工作电压产生模块151相连接，另一端接地。
作为示例，如图5所示，所述工作电压产生模块151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。所述工作电压产生模块151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。
作为示例，所述电流控制模块13产生的多个参考电压的大小不同；优选地，如图5所示，本实施例中，所述电流控制模块13产生的多个参考电压Vref1、Vref2及Vref3依次增大，以确保所述第一LED负载LED1、第二LED负载LED2及第三LED负载LED3依次导通与关断。
所述多段式线性恒功率LED驱动电路的工作原理与实施例一中所述的单段式线性恒功率LED驱动电路的工作原理相似，这里不再累述。所述多段式线性恒功率LED驱动电路的工作波形图如图6所示。段式线性恒功率LED驱动电路由于分段导通的原因，相较于实施例一中的单段式线性恒功率LED驱动电路在更大的电压变化范围内可以实现恒功率输出。
实施例四
如图7所示，本发明还提供一种多段式线性恒功率LED驱动电路的驱动方法，所述驱动方法基于实施例三中所述的多段式线性恒功率LED驱动电路，所述多段式线性恒功率LED驱动方法至少包括：
S1：随着输入电压的逐步升高，当输入电压大于LED负载的导通电压时，相应的所述LED负载及功率开关管依次导通；
S2：采用实施例三中所述的采样电阻Rcs采集流经所述LED负载及所述功率开关管的电流，并将所述电流转化为采样电压；
S3：采用实施例三中所述的电流控制模块13依据所述采样电压对补偿电容积分以产生多个参考电压；
S4：采用实施例三中所述的比较模块14将相应的所述参考电压与所述采样电压进行比较，以产生控制所述功率开关管开关的控制信号，进而实现在不同输入电压周期内的恒功率输出。
作为示例，所述S3步骤中产生的多个参考电压的大小不同；优选地，本实施例中，所述S3步骤中产生的多个参考电压依次增大。
综上所述，本发明提供一种线性恒功率LED驱动电路及方法，所述单段式线性恒功率LED驱动电路至少包括：电压输入模块，适于提供输入电压；LED负载，与所述电压输入模块的输出端相连接，由所述电压输入模块供电；功率开关管，所述功率开关管的漏极与所述LED负载的输出端相连接，适于通过其自身的导通和截止实现所述LED负载的恒功率控制；采样电阻，一端与所述功率开关管的源极相连接，另一端接地，适于对流经所述功率开关管的电流进行采样，并将采样电流转化为采样电压；补偿电容，一端接地；电流控制模块，与所述补偿电容的另一端及所述采样电阻相连接，适于接收所述采样电阻采集的采样电压，并依据所述采样电压对所述补偿电容进行积分，产生一参考电压以限制流经所述功率开关管的峰值电流；比较模块，与所述采样电阻及所述电流控制模块相连接，适于将所述采样电阻采集的采样电压与所述参考电压进行比较，以产生控制所述功率开关管开关的控制信号，进而实现在不同输入电压周期内的恒功率输出。本发明的线性恒功率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，利用高压降电流实现宽输入电压范围内的恒功率输出，并减少系统在高输入电压的情况下的发热；本发明的线性恒功率LED驱动电路及方法，整个系统的控制结构简单，实现外围电路最简化。
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 (12)

1.一种单段式线性恒功率LED驱动电路，其特征在于，所述单段式线性恒功率LED驱动电路至少包括：
电压输入模块，用于提供输入电压；
LED负载，与所述电压输入模块的输出端相连接，由所述电压输入模块供电；
功率开关管，所述功率开关管的漏极与所述LED负载的输出端相连接，用于通过其自身的导通和截止实现所述LED负载的恒功率控制；
采样电阻，一端与所述功率开关管的源极相连接，另一端接地，用于对流经所述功率开关管的电流进行采样，并将采样电流转化为采样电压；
补偿电容，一端接地；
电流控制模块，与所述补偿电容的另一端及所述采样电阻相连接，用于接收所述采样电阻采集的采样电压，并依据所述采样电压对所述补偿电容进行积分，产生一参考电压以限制流经所述功率开关管的峰值电流；
比较模块，与所述采样电阻、所述电流控制模块及所述功率开关管的栅极相连接，用于将所述采样电阻采集的采样电压与所述参考电压进行比较，以产生控制所述功率开关管开关的控制信号，进而实现恒功率输出。
2.根据权利要求1所述的单段式线性恒功率LED驱动电路，其特征在于：还包括一工作电压产生电路，所述工作电压产生电路的一端与所述电压输入模块的输出端相连接，另一端接地，用于为所述单段式线性恒功率LED驱动电路中各模块提供工作电压。
3.根据权利要求2所述的单段式线性恒功率LED驱动电路，其特征在于：所述工作电压产生电路包括工作电压产生模块及储能电容；所述工作电压产生模块与所述电压输入模块的输出端相连接；所述储能电容一端与所述工作电压产生模块相连接，另一端接地。
4.一种如权利要求1～3中任意一项所述的单段式线性恒功率LED驱动电路的驱动方法，其特征在于，所述单段式线性恒功率LED驱动方法至少包括：
当输入电压大于LED负载的导通电压时，所述LED负载及功率开关管导通；
采集流经所述LED负载及所述功率开关管的电流，并将所述电流转化为采样电压；
依据所述采样电压对补偿电容积分以产生一参考电压；
将所述参考电压与所述采样电压进行比较，以产生控制所述功率开关管开关的控制信号，进而实现恒功率输出。
5.一种多段式线性恒功率LED驱动电路，其特征在于，所述多段式线性恒功率LED驱动电路至少包括：
电压输入模块，用于提供输入电压；
多个LED负载，所述LED负载依次串接后与所述电压输入模块的输出端相连接，由所述电压输入模块供电；
多个功率开关管，与所述LED负载一一对应设置，所述功率开关管的漏极与与其相对应的所述LED负载的输出端相连接，用于通过其自身的导通和截止实现所述LED负载的恒功率控制；
采样电阻，一端与所有所述功率开关管的源极相连接，另一端接地，用于对流经各个所述功率开关管的电流进行采样，并将采样电流转化为采样电压；
补偿电容，一端接地；
电流控制模块，与所述补偿电容的另一端及所述采样电阻相连接，用于接收所述采样电阻采集的采样电压，并依据所述采样电压对所述补偿电容进行积分，产生多个参考电压以限制流经各个所述功率开关管的峰值电流；
多个比较模块，与所述功率开关管一一对应设置，所述比较模块均与所述采样电阻及所述电流控制模块相连接，且所述比较模块与与其相对应的所述功率开关管的栅极相连接，用于将所述采样电阻采集的采样电压与相应的所述参考电压进行比较，以产生控制与其相对应的所述功率开关管开关的控制信号，进而实现恒功率输出。
6.根据权利要求5所述的多段式线性恒功率LED驱动电路，其特征在于：所述电流控制模块产生的多个参考电压的大小不同。
7.根据权利要求5所述的多段式线性恒功率LED驱动电路，其特征在于：所述电流控制模块产生的多个参考电压依次增大。
8.根据权利要求5所述的多段式线性恒功率LED驱动电路，其特征在于：还包括一工作电压产生电路，所述工作电压产生电路的一端与所述电压输入模块的输出端相连接，另一端接地，用于为所述多段式线性恒功率LED驱动电路中各模块提供工作电压；所述工作电压产生电路的一端连接所述电压输入模块的输出端，另一端通过一储能电容接地。
9.根据权利要求8所述的多段式线性恒功率LED驱动电路，其特征在于：所述工作电压产生电路包括工作电压产生模块及储能电容；所述工作电压产生模块与所述电压输入模块的输出端相连接；所述储能电容一端与所述工作电压产生模块相连接，另一端接地。
10.一种如权利要求5～9中任意一项所述的多段式线性恒功率LED驱动电路的驱动方法，其特征在于，所述多段式线性恒功率LED驱动方法至少包括：
随着输入电压的逐步升高，当输入电压大于LED负载的导通电压时，相应的所述LED负载及功率开关管依次导通；
采集流经所述LED负载及所述功率开关管的电流，并将所述电流转化为采样电压；
依据所述采样电压对补偿电容积分以产生多个参考电压；
将相应的所述参考电压与所述采样电压进行比较，以产生控制所述功率开关管开关的控制信号，进而实现恒功率输出。
11.根据权利要求10所述的多段式线性恒功率LED驱动电路的驱动方法，其特征在于：产生的多个参考电压的大小不同。
12.根据权利要求11所述的多段式线性恒功率LED驱动电路的驱动方法，其特征在于：产生的多个参考电压依次增大。
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