CN109600880A - 一种无频闪led驱动方法及电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种无频闪LED驱动方法及电路，通过开关管M控制调控LED灯串电流保持恒定；通过LED灯串负端电压的反馈，调节输入电流的大小，保证每个周期电容C有足够的储能维持LED灯串的电流恒定。其可消除频闪，满足市场对LED照明的要求。
Description
技术领域
本发明涉及LED照明领域，具体涉及一种无频闪LED驱动方法及电路。
背景技术
在LED照明领域中，有对LED的电流进行控制的，有对LED的功率因数(PF)进行调节的，有对LED的频闪进行控制的，往往是只针对LED的一项参数进行调节，而对一项参数的调节同时会引起另一项参数的变差，如目前高压线性产品频闪严重，对于减小频闪，如果简单的并联电容又会造成PF下降，所以方法不可取，一般采用在市电(sin波电压)电压较低时采用大电流充电，电压较高时采用小电流充电，可以减小芯片的损耗(芯片损耗随电压升高而变大),且现有技术在优化效率的前提下频闪只可以控制在30％左右，但这并不能满足市场对LED照明的要求，因而，同时对功率及电流这两项参数进行调整以消除频闪是目前需要解决的问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提出了一种无频闪LED驱动方法及电路，其实现消除频闪，满足市场对LED照明的要求。
其技术方案如下：
一种无频闪LED驱动方法，其包括：检测LED灯串负端的电压VB3，控制LED灯串正端及电容C正端的输入电流IB2；检测采样电阻R1一端的电压VB5，控制开关管M的导通大小，使流过LED灯串的电流恒定；其中，所述电容C正端连接控制部及LED灯串正端，进行储能及供电；所述开关管M的漏极连接LED灯串负端、栅极连接控制部、源极连接所述采样电阻R1。
较佳的，当电压VB3平均值高于预设阈值时，控制减小输入电流IB2的平均值；当电压VB3平均值低于预设阈值时，控制增大输入电流IB2的平均值。
较佳的，当电压VB5高于预设阈值时，控制开关管M降低开启程度；当电压VB5低于预设阈值时，控制开关管M增大开启程度。
较佳的，将电压VB3的平均值信号转化为电流信号用于控制输入电流IB2的平均值的调节，所述电流信号随电压VB3平均值呈反向变化。
一种无频闪LED驱动电路，其包括整流电路(10)、控制电路(20)、电容C、采样电阻R1，以及开关管M；其中，所述整流电路(10)连接外部交流电源，并连接控制电路(20)进行供电；所述控制电路(20)还连接LED灯串的两端、开关管M、采样电阻的正端进行采样和驱动控制；所述电容C一端连接LED灯串正端及控制电路(20)、一端接地，进行储能为LED灯串供电。
较佳的，所述控制电路(20)包括五个端，分别为B1端、B2端、B3端、B4端、B5端；所述整流电路(10)的输入端连接外部交流供电，输出端连接B1端进行供电；所述B2端，连接LED灯串的正端及电容C的正端，所述电容的负极接地；所述B3端连接LED灯串的负端及开关管M的漏极；所述B4端连接开关管M的栅极；所述B5端连接采样电阻及开关管的源极，所述采样电阻另一端接地。
较佳的，所述控制电路(20)包括电压控制电流电路(22)、电流控制电路(21)，其中，电流控制电路(21)上设有B4端、B5端，电压控制电流电路(22)上设有B1端、B2端、B3端。
较佳的，所述电压控制电流电路(22)包括电压反馈电路(221)、逻辑控制电路(222)、充电电流控制电路(223)；所述电压反馈电路(221)上设有B3端，其根据B3端的电压大小输出电压反馈信号给逻辑控制电路(222)，所述逻辑控制电路(222)根据电压反馈信号输出电流控制信号给充电电流控制电路(223)；充电电流控制电路(223)上设有B1端和B2端。
较佳的，所述电压反馈电路(221)包括功率管M1、功率管M2、比较器P1、电容C2，其中，功率管M1和功率管M2的栅极互连、漏极互连；比较器P1的两个比较端分别连接获得B3端的电压VB3及第一参考电压Vref1，输出端连接功率管M1和功率管M2的栅极，功率管M1的源极连接偏置端bias1，功率管M2的源极连接偏置端bias2；所述功率管M1和功率管M2的漏极连接电容C2并输出电压反馈信号。
较佳的，所述逻辑控制电路(222)包括电压电流转换电路，用于将电压反馈信号转换为电流控制信号；所述充电电流控制电路(223)包括放大器,对电流控制信号进行放大；所述电流控制电路(21)包括比较器，用于将采样电阻的电压与参考电压Vref2进行比较。
附图说明
图1为发明中LED驱动电路的电路结构图；
图2和图3为本发明中LED驱动电路的工作过程图；
图4为本发明中控制电路的电路结构图；
图5为本发明中电压控制电流电路的电路结构图；
图6为本发明中电压控制电流电路的工作过程图；
图7为本发明中电压反馈电路的电路结构图；
图8为本发明中充电电流控制电路的电路结构图；
图9为本发明中电流控制电路的电路结构图。
具体实施方式
需要说明的是，本发明所述的“呈反向变化”，是指两个参数的变化趋势相反，即一个参数随着另一个参数的增大而减小，或者说一个参数随另一个参数的减小而增大。
本发明提出了一种无频闪LED驱动方法及电路，其具体实施内容如图1至图9所示。
该方法主要包括：检测LED灯串负端的电压VB3，控制LED灯串正端及电容C正端的输入电流IB2；检测采样电阻R1一端的电压VB5，控制开关管M的导通大小，使流过LED灯串的电流在各个时刻恒定；其中，所述电容C正端连接控制部及LED灯串正端，进行储能及供电；所述开关管M的漏极连接LED灯串负端、栅极连接控制部、源极连接所述采样电阻R1。
进一步的，当电压VB3平均值高于预设阈值时，控制减小输入电流IB2的平均值；当电压VB3平均值低于预设阈值时，控制增大输入电流IB2的平均值。
进一步的，当电压VB5高于预设阈值时，控制开关管M降低开启程度；当电压VB5低于预设阈值时，控制开关管M增大开启程度。
进一步的，将电压VB3的平均值信号转化为电流信号用于控制输入电流IB2的平均值的调节，所述电流信号随电压VB3平均值呈反向变化。
其中，当输入电压VB1大于输出电压VB2时，输入电流IB2一部分用于流过LED灯串，一部分用于对电容C充电；当输入电压VB1小于输出电压VB2时，输入电流IB2为0，电容C放电。
当电压VB1增大时，电压VB2和电压VB3则相应增大，此时，控制部减小输入电流IB2，电容C上的充电电流减小，储能减小，降低电压VB2；反之，当电压VB1减小时，电压VB2和电压VB3则相应减小，此时，控制部增大输入电流IB2，电容C上的充电电流增大，储能增加，提高电压VB2。
根据检测的电压VB5大小，控制功率管M的导通大小，维持电压VB5在各个时刻恒定，从而控制LED灯串中的电流在各个时刻恒定。
优选的，上述检测电压VB3为平均值，上述控制的输入电流IB2也为平均值，从而保证在一个周期内电容C的储能足够。优选的，上述电压VB5为实时检测值，并实时控制开关管M的导通大小，使流过LED灯串的电流在各个时刻恒定。
为了实施上述LED驱动方法，本发明还提供了一种LED驱动电路，其包括整流电路10、控制电路20、电容C、采样电阻R1，以及开关管M；其中，所述整流电路10连接外部交流电源，并连接控制电路20进行供电；所述控制电路20还连接LED灯串的两端、开关管M、采样电阻的正端进行采样和驱动控制；所述电容C一端连接LED灯串正端及控制电路20、一端接地，进行储能为LED灯串供电。
进一步的，其具体电路结构如图1所示，所述控制电路20包括五个端，分别为B1端、B2端、B3端、B4端、B5端；所述整流电路10的输入端连接外部交流供电，输出端连接B1端进行供电；所述B2端，连接LED灯串的正端及电容C的正端，所述电容的负极接地；所述B3端连接LED灯串的负端及开关管M的漏极；所述B4端连接开关管M的栅极；所述B5端连接采样电阻及开关管的源极，所述采样电阻另一端接地。
其中，整流电路10将交流电转变为半波直流电VB1，控制电路20通过检测LED灯串负端的电压VB3，控制LED灯串正端及电容C正端的输入电流IB2，使电容C上的储能用于在电容C放电时保证LED灯串中有足够电流。
通过该电路结构，在LED灯串负端的电压VB3小于设定值时，增大输入电流IB2；在LED灯串负端的电压VB3大于设定值时，减小输入电流IB2。控制电路20通过检测采样电阻R一端的电压VB5，控制B4端的电压大小，即控制开关管M的导通大小，从而使流过LED灯串的电流保持不变。
具体的，在输入电压VB1大于输出电压VB2时，B2端输出电流IB2，一部分用于流过LED灯串(ILED)，一部分用于对电容C充电(IC)；在输入电压VB1小于输出电压VB2时，B2端输出电流为0，电容C通过LED灯串放电。控制电路20根据电压VB3调节B2端输出电流IB2的大小，使电容C上的储能用于在电容C放电时保证LED灯串中有足够电流。
该电路的工作过程如图2和图3所示。
图2中，交流电经过整流电路10后转化为半波直流电，如图中VB1所示。因为LED灯串两端的电压降是固定值，所以VB3与VB2只是直流部分大小不同但波形相同。控制电路20控制B2输出端的电压VB2大于等于LED灯串的导通电压，功率管M处于导通状态，LED灯串中有电流流过，控制电路20检测采样电阻R上的电压VB5大小，通过B4端的输出电压VB4大小控制功率管M的导通大小，从而控制LED灯串中的电流Iled保持不变，维持电压VB5恒定。控制电路20通过检测LED灯串负端的电压VB3控制B2端的输出电流，确保在B2端有输出电流时，电容C上有足够的储能(ILED*t＝C*V)，用于在B2端的电流IB2为零时，电容C上的储能能够提供足够的能量维持电流Iled不变，做到无频闪(频闪为0)。因LED灯串中的电流保持恒定，B2端输出电流的变化对应于电容C的充电电流的变化，B2端输出电流增大，则电容C的充电电流增大；反之，则同时减小(注意：图2中IB2的波形为方波，但并不限于此，在有电流时的波形可为任意波形)。
图3中，当B1输入端的电压VB1增大时(由实线到虚线)，相应的，VB1增大，VB2、VB3、IB2由于反馈机制调节，平均电压(电流)不变，IB2幅值下降但是占空比增大，系统负反馈保持电容储能(平均电压)不变。其反馈过程如下：控制电路20根据电压VB3的变化，相应地减小B2端输出电流IB2，电容C上的充电电流减小，储能减小，降低电压VB2。
反之，当B1输入端的电压VB1减小时，相应的，会引起B2端电压VB2减小，电压VB3也减小，控制电路20根据电压VB3的变化，相应地增大B2端输出电流IB2，电容C上的充电电流增大，储能增加，提高电压VB2。
更进一步的实施例中，控制电路20的结构如图4所示，包括电压控制电流电路22、电流控制电路21，其中，电流控制电路21用于根据B5端的电压VB5大小，控制B4端输出电压VB4的大小；电压控制电流电路22用于根据B3端的电压VB3大小，控制B2端输出电流IB2。
更进一步的实施例中，电压控制电流电路22的结构如图5所示，包括电压反馈电路221、逻辑控制电路222、充电电流控制电路223，电压反馈电路221用于根据B3端电压VB3的大小输出电压反馈信号B7，逻辑控制电路222根据电压反馈信号B7输出电流控制信号B8，充电电流控制电路223根据电流控制信号B8，在B1端电压大于等于B2端电压时输出电流IB2，在B1端电压小于B2端电压时无电流输出。
其工作过程如图6所示：
电压反馈电路221检测B3端的电压VB3的大小,用于提供电压VB3的平均值，将电压VB3与设定电压VB3A进行比较，当电压VB3大于等于电压VB3A时，电压反馈电路221内部放电，当电压VB3小于电压VB3A时，电压反馈电路221内部充电，如图中VB3实线所示，对应的电压反馈信号如图中B7实线所示。当电压VB3变化时，如图中虚线所示，电压反馈信号B7在一个周期内的放电时间增加而充电时间减小，(图中B7放在不同的坐标中，只是用于表示两个充放电时间点不同，不进行大小比较)。对应地，当电压VB3变化时，逻辑控制电路222根据电压反馈信号B7的变化，输出电流控制信号B8相应地减小，充电电流控制电路223输出电流IB2也相应地减小。
优选地，电流IB2＝K*B8，设置电流IB2为电流控制信号B8的K倍。
更进一步的实施例中，电压反馈电路221如图7所示，其中比较器P1，用于将LED灯串负端的电压VB3与第一参考电压Vref1进行比较，得到比较信号F1，比较信号F1决定了是功率管M1导通给电容C2充电还是功率管M2导通电容C2放电；当VB3大于Vref1时给电容放电降低B7，VB3小于Vref1时给电容充电，提高B7，通过合理设置bias1，bias2和电容C2值，B7可以反映多个周期VB3的平均值(一种取VB3平均电压的方法，不是唯一方法)。
更进一步的实施例中，逻辑控制电路222包括电压电流转换电路，用于将B7电压信号转换为电流控制信号B8。电流控制信号B8的大小与电压VB3的大小成反比,当电压VB3增大时,B8减小；当电压VB3减小时,B8增大。
更进一步的实施例中，充电电流控制电路223如图8所示，包括放大器,用于对电流控制信号B8进行K倍放大,当B1端的电压大于B2端的电压时,B2端有电流输出；当B1端的电压增加时，(本申请中，用上升下降表示一个周期内电压的变化，用增加减小表示整个周期电压的变化)，减小IB2的大小，反之，则增大IB2的大小。
更进一步的实施例中，电流控制电路21如图9所示，包括比较器，用于将采样电阻R端的电压VB5与参考电压Vref2进行比较，当电压VB5大于Vref2时，减小采样电阻R上的电流，当电压VB5小于Vref2时，增大采样电阻R上的电流，保持LED灯串中的电流恒定。
综上，本发明提供了一种无频闪LED驱动方法及电路，通过开关管M控制调控LED灯串电流保持恒定；通过LED灯串负端电压的反馈，调节输入电流的大小，保证每个周期电容C有足够的储能维持LED灯串的电流恒定。其可消除频闪，满足市场对LED照明的要求。
上述实施例对本发明的原理仅是示意性的。应当理解，本文描述的布置和细节的修改和变型将对本领域技术人员来说显而易见。因此，意图是仅受接下来的专利权利要求的范围限制，而不受通过本文对实施例的描述和说明而提出的具体细节限制。
Claims (10)
1.一种无频闪LED驱动方法，特征在于，其包括：
检测LED灯串负端的电压VB3，控制LED灯串正端及电容C正端的输入电流IB2；
检测采样电阻R1一端的电压VB5，控制开关管M的导通大小，使流过LED灯串的电流恒定；
其中，所述电容C正端连接控制部及LED灯串正端，进行储能及供电；所述开关管M的漏极连接LED灯串负端、栅极连接控制部、源极连接所述采样电阻R1。
2.根据权利要求1所述的LED驱动方法，其特征在于，优选的，当电压VB3平均值高于预设阈值时，控制减小输入电流IB2的平均值；当电压VB3平均值低于预设阈值时，控制增大输入电流IB2的平均值。
3.根据权利要求1或2所述的LED驱动方法，其特征在于，当电压VB5高于预设阈值时，控制开关管M降低开启程度；当电压VB5低于预设阈值时，控制开关管M增大开启程度。
4.根据权利要求1或2所述的LED驱动方法，其特征在于，将电压VB3的平均值信号转化为电流信号用于控制输入电流IB2的平均值的调节，所述电流信号随电压VB3平均值呈反向变化。
5.一种无频闪LED驱动电路，其特征在于，包括整流电路(10)、控制电路(20)、电容C、采样电阻R1，以及开关管M；其中，
所述整流电路(10)连接外部交流电源，并连接控制电路(20)进行供电；所述控制电路(20)连接LED灯串的两端、开关管M、采样电阻R1的正端进行采样和驱动控制；所述电容C正端连接LED灯串正端及控制电路(20)、负端接地，进行储能和供电。
6.根据权利要求5所述的LED驱动电路，其特征在于，所述控制电路(20)包括五个端，分别为B1端、B2端、B3端、B4端、B5端；所述整流电路(10)的输入端连接外部交流供电，输出端连接B1端进行供电；所述B2端，连接LED灯串的正端及电容C的正端，所述电容的负端接地；所述B3端连接LED灯串的负端及开关管M的漏极；所述B4端连接开关管M的栅极；所述B5端连接采样电阻及开关管的源极，所述采样电阻另一端接地。
7.根据权利要求6所述的LED驱动电路，其特征在于，所述控制电路(20)包括电压控制电流电路(22)、电流控制电路(21)，其中，电流控制电路(21)上设有B4端、B5端，电压控制电流电路(22)上设有B1端、B2端、B3端。
8.根据权利要求7所述的LED驱动电路，其特征在于，所述电压控制电流电路(22)包括电压反馈电路(221)、逻辑控制电路(222)、充电电流控制电路(223)；所述电压反馈电路(221)上设有B3端，其根据B3端的电压大小输出电压反馈信号给逻辑控制电路(222)，所述逻辑控制电路(222)根据电压反馈信号输出电流控制信号给充电电流控制电路(223)；充电电流控制电路(223)上设有B1端和B2端。
9.根据权利要求8所述的LED驱动电路，其特征在于，所述电压反馈电路(221)包括功率管M1、功率管M2、比较器P1、电容C2，其中，功率管M1和功率管M2的栅极互连、漏极互连；比较器P1的两个比较端分别连接获得B3端的电压VB3及第一参考电压Vref1，输出端连接功率管M1和功率管M2的栅极，功率管M1的源极连接偏置端bias1，功率管M2的源极连接偏置端bias2；所述功率管M1和功率管M2的漏极连接电容C2并输出电压反馈信号。
10.根据权利要求8或9所述的LED驱动电路，其特征在于，所述逻辑控制电路(222)包括电压电流转换电路，用于将电压反馈信号转换为电流控制信号；所述充电电流控制电路(223)包括放大器,对电流控制信号进行放大；所述电流控制电路(21)包括比较器，用于将采样电阻的电压与参考电压Vref2进行比较。
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