CN109618467B - 一种双电压下线性led负载匹配电路 - Google Patents

一种双电压下线性led负载匹配电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了双电压下线性LED负载匹配电路，包括第一负载、第二负载、第三负载、第四负载、第五负载、开关电路、第一控制单元、第二控制单元和第三控制单元，第三负载、第四负载、第五负载中的一个或多个能够被短接；第一负载、第一控制单元、第五负载、第三控制单元顺序串联连接形成第一支路，第四负载、第二控制单元、第二负载顺序串联连接形成第二支路，第一支路与第二支路并联在输入电压两端，第三负载的一端与第二控制单元连接，另一端与开关电路的一端连接，第一控制单元、第五负载的中间连接端与开关电路的另一端连接。本发明针对双电压下第一额定工作电压和第二额定工作电压的不同情况，转换不同的拓扑结构，解决双电压下的负载匹配问题。

Description

一种双电压下线性LED负载匹配电路
技术领域
本发明涉及双电压负载匹配领域，特别涉及一种双电压下线性LED负载匹配电路。
背景技术
LED作为一种高效的新光源，由于具有寿命长，能耗低，节能环保，正广泛应用于各领域照明。对于LED负载，其输入电压范围较窄，只能使用在单一的220V或者110V或者230V的交流电网电压条件下，或者必须使用固定的蓄电池电压，比如12V或者24V。
在照明行业内，有很多的LED照明装置在制造过程中，并不能确定该装置最终使用在全球的哪个国家或地区，而各个国家的用电电压标准又有区别，比如日本采用110V交流电，中国采用220V交流电，欧洲采用230V交流电等等，因而能够同时满足两种电网供电的LED负载匹配电路显得十分必要。
当前市场上已有的线性恒流驱动双电压方案多采用两灯串分别控制的模式，系统的架构复杂，外围电路复杂，使用的LED恒流驱动芯片较多，因此市场上的竞争优势不够突出。
发明内容
为了克服现有技术存在的不足，本发明提供了一种双电压下线性LED负载匹配电路，本发明针对双电压下第一额定工作电压和第二额定工作电压的不同情况，转换不同的拓扑结构，解决双电压下的负载匹配问题。所述技术方案如下：
第一种技术方案：本发明提供了一种双电压下线性LED负载匹配电路，包括第一负载、第二负载、第三负载、第四负载、第五负载、开关电路、第一控制单元、第二控制单元和第三控制单元，所述第三负载、第四负载、第五负载中的一个或多个能够被短接；
所述第一负载、第一控制单元、第五负载、第三控制单元顺序串联连接形成第一支路，所述第四负载、第二控制单元、第二负载顺序串联连接形成第二支路，所述第一支路与第二支路并联在输入电压两端，所述第三负载的一端与所述第二控制单元连接，另一端与开关电路的一端连接，所述第一控制单元、第五负载的中间连接端与所述开关电路的另一端连接。
第二种技术方案：本发明提供了另一种双电压下线性LED负载匹配电路，包括第一负载、第二负载、第三负载、第四负载、第五负载、开关电路、第一控制单元、第二控制单元和第三控制单元，所述第三负载、第四负载、第五负载中的一个或多个能够被短接；
所述第一负载、第五负载、第三控制单元顺序串联连接形成第一支路，所述第四负载、第二控制单元、第二负载顺序串联连接形成第二支路，所述第一支路与第二支路均并联在输入电压两端，所述第三负载的一端通过第一控制单元与所述第二控制单元连接，另一端与开关电路的一端连接，所述第一负载、第五负载的中间连接端与所述开关电路的另一端连接。
第三种技术方案：本发明提供了第三种双电压下线性LED负载匹配电路，包括第一负载、第二负载、第三负载、第四负载、第五负载、开关电路、第一控制单元、第二控制单元和第三控制单元，所述第三负载、第四负载、第五负载中的一个或多个能够被短接；
所述第一负载、第五负载、第三控制单元顺序串联连接形成第一支路，所述第四负载、第二控制单元、第二负载、第一控制单元顺序串联连接形成第二支路，所述第一支路与第二支路均并联在输入电压两端，所述第三负载的一端与所述第二控制单元连接，另一端与开关电路的一端连接，所述第一负载、第五负载的中间连接端与所述开关电路的另一端连接。
进一步地，所述第一控制单元为单端控制组件，所述第一控制单元包括第一恒流源和第一取样电阻；
所述第三控制单元为双端控制组件，第三控制单元包括第三恒流源、第三取样电阻、第三分压电阻和第四分压电阻。
可选地，所述第二控制单元为双端控制组件，所述第二控制单元包括第二恒流源、第二取样电阻、第一分压电阻和第二分压电阻。
可选地，所述第二控制单元为单端控制组件，所述第二控制单元包括第二恒流源和第二取样电阻。
进一步地，输入电压包括第一电压额定值和第二电压额定值，其中，第二电压额定值大于第一电压额定值，若第二电压额定值与第一电压额定值的比值大于2，则将所述第四负载和第五负载短接。
进一步地，所述若第二电压额定值与第一电压额定值的比值小于2，则将所述第三负载短接。
进一步地，若第二电压额定值与第一电压额定值的比值等于2，则将所述第三负载、第四负载和第五负载短接。
本发明提供的技术方案带来的有益效果如下：
1)解决双电压下线性LED负载的匹配问题，以同时适应两种不同输入额定电压标准；
2)根据第一额定工作电压和第二额定工作电压的比例关系，转换不同的拓扑关系，适用于不同额定电压关系下的负载匹配。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的双电压下线性LED负载匹配电路的第一种拓扑结构示意图；
图2是本发明实施例提供的双电压下线性LED负载匹配电路的第二种拓扑结构示意图；
图3是本发明实施例提供的双电压下线性LED负载匹配电路的第三种拓扑结构示意图；
图4是图1中第一种拓扑结构在第二电压额定值＞2*第一电压额定值情况下的具体电路图；
图5是图2中第二种拓扑结构在第二电压额定值＞2*第一电压额定值情况下的具体电路图；
图6是图3中第三种拓扑结构在第二电压额定值＞2*第一电压额定值情况下的具体电路图；
图7是图1中第一种拓扑结构在第二电压额定值＜2*第一电压额定值情况下的具体电路图；
图8是图2中第二种拓扑结构在第二电压额定值＜2*第一电压额定值情况下的具体电路图；
图9是图3中第三种拓扑结构在第二电压额定值＜2*第一电压额定值情况下的具体电路图；
图10是图1中第一种拓扑结构在第二电压额定值＝2*第一电压额定值情况下的具体电路图；
图11是图2中第二种拓扑结构在第二电压额定值＝2*第一电压额定值情况下的具体电路图；
图12是图3中第三种拓扑结构在第二电压额定值＝2*第一电压额定值情况下的具体电路图；
图13(a)是单端控制电路图的拓扑结构；
图13(b)是图13(a)中单端控制电路的电流特性示意图；
图14(a)是双端控制电路图的拓扑结构；
图14(b)是图14(a)中双端控制电路的电流特性示意图。
其中，附图标记包括：11-第一负载，12-第二负载，13-第三负载，14-第四负载，15-第五负载，2-开关电路，21-开关二极管，3-第一控制单元，31-第一恒流源，32-第一取样电阻，4-第二控制单元，41-第二恒流源，42-第二取样电阻，43-第一分压电阻，44-第二分压电阻，5-第三控制单元，51-第三恒流源，52-第三取样电阻，53-第三分压电阻，54-第四分压电阻。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
本发明提供了一种线性LED负载匹配电路，以匹配输入不同的第一电压额定值和第二电压额定值，其中，第二电压额定值大于第一电压额定值，本发明实施例提供了三种双电压下线性LED负载匹配电路的总拓扑图，这三种拓扑图分别在第二电压额定值大于2倍的第一电压额定值、第二电压额定值小于2倍的第一电压额定值、第二电压额定值等于2倍的第一电压额定值三种情况下有不同的拓扑转换：
实施例1
在本发明的一个实施例中，提供了第一种双电压下线性LED负载匹配电路，参见图1，所述负载匹配电路包括第一负载11、第二负载12、第三负载13、第四负载14、第五负载15、开关电路2、第一控制单元3、第二控制单元4和第三控制单元5，所述第三负载13、第四负载14、第五负载15中的一个或多个能够被短接；
所述第一负载11、第一控制单元3、第五负载15、第三控制单元5顺序串联连接形成第一支路，所述第四负载14、第二控制单元4、第二负载12顺序串联连接形成第二支路，所述第一支路与第二支路并联在输入电压两端，所述第三负载13的一端与所述第二控制单元4连接，另一端与开关电路2的一端连接，所述第一控制单元3、第五负载15的中间连接端与所述开关电路2的另一端连接。
输入电压包括第一电压额定值V1和第二电压额定值V2，其中，第二电压额定值V2大于第一电压额定值V1，在电路中，所述开关电路2所起到的作用如下：在输入第一电压额定值V1时，控制其所在支路断开，在输入第二电压额定值V2时，控制其所在支路导通。所述开关电路2的实现方式有多种，比如二极管或者受控制的晶体管器件，下文中以开关二极管21作为开关电路2的具体实施方式进行说明，但是明显可以看出，若将开关二极管21用MOS或者双极型晶体管等器件替代，同样可以实现上述开关电路2的作用，开关二极管21不作为本发明保护范围的限定，而是其中一种优选的低成本实施方式。
以下对第二电压额定值大于第一电压额定值的2倍的情况作出负载匹配说明：
若V2>2*V1，则将所述第四负载14和第五负载15短接，拓扑结构转化如图4所示，在此情况下，所述第一控制单元3为单端控制组件，所述第一控制单元3包括第一恒流源31和第一取样电阻32；所述第二控制单元4为双端控制组件，所述第二控制单元4包括第二恒流源41、第二取样电阻42、第一分压电阻43和第二分压电阻44；所述第三控制单元5为双端控制组件，第三控制单元5包括第三恒流源51、第三取样电阻52、第三分压电阻53和第四分压电阻54。
参见图4，将所述第四负载14和第五负载15短接后的电路结构如下：所述第一负载11、第一恒流源31、第一采样电阻32、第三恒流源51、第三采样电阻52顺序串联连接形成第一支路，所述第二恒流源41、第二采样电阻42、第二负载12顺序串联连接形成第二支路，所述第一支路与第二支路并联在输入电压两端，所述第三负载13的一端与所述第二采样电阻42、第二负载12的中间连接端连接，另一端与开关二极管21的负极连接，所述第一采样电阻32、第三恒流源53的中间连接端与所述开关二极管21的正极连接；所述第三分压电阻53与第四分压电阻54串联后接在所述输入电压两端，所述第三分压电阻53与第四分压电阻54之间的分压点与第三恒流源51的其中一个控制端连接，所述第三恒流源51与第三取样电阻52之间的连接点与第三恒流源51的另一个控制端连接。同样，第一分压电阻43与第二分压电阻44串联后接在所述第二恒流源41和第二采样电阻42的两端，所述第一分压电阻43、第二分压电阻44之间的分压点与第二恒流源41的其中一个控制端连接，所述第二恒流源41与第二取样电阻42之间的连接点与第二恒流源41的另一个控制端连接，而第一控制单元3的第一恒流源31则仅有一个控制端，其与第一恒流源31和第一采样电阻32之间的连接点连接。
双端控制的电路特性参见图14(a)和图14(b)，在分压点处的电压达到某一阈值之前，通过恒流源的电流为恒定的，检测流过电阻res的电流，当I2<Ictl时，Ires＝I1+I2＝Ictl，一旦达到阈值之后，通过恒流源的电流变小，直至恒流源关断，当I2>Ictl时，I1＝0，Ires＝I2；单端控制的电路特性参见图13(a)和图13(b)，检测流过电阻res的电流，当I2<Ictl时，Ires＝I1+I2＝Ictl，当I2>Ictl时，I1＝0，Ires＝I2。
基于此，图4中的电路工作过程如下：在输入第一电压额定值V1时，由于分压点处电压未达到阈值，因此，第二恒流源41和第三恒流源51均为恒流导通，第一恒流源31导通，此时开关二极管21的正极电势低于负极电势，因此，开关二极管21关断，使第三负载未接入，仅第一负载与第二负载并联，负载匹配V1＝Vled1＝Vled2；在输入第二电压额定值V2时，由于分压点处电压超过阈值直至关断，因此，第二恒流源41和第三恒流源51均关断，第一恒流源31变为恒流，且开关二极管21导通，第一负载11、第三负载13与第二负载12串联，负载匹配V2＝Vled1+Vled2+Vled3，即V2>2*V1；而在输入电压由V1逐渐升高至V2过程中，第二恒流源41和第三恒流源51逐渐关断，第一恒流源31逐渐变为恒流，且开关二极管21导通且流经开关二极管21的电流逐渐增大，第一负载11、第二负载12、第三负载13逐渐切换至串联状态。
以下对第二电压额定值小于第一电压额定值的2倍的情况作出负载匹配说明：
若V2＜2*V1，则将所述第三负载13短接，拓扑结构转化如图7所示，在此情况下，所述第一控制单元3为单端控制组件，所述第一控制单元3包括第一恒流源31和第一取样电阻32；所述第二控制单元4为单端控制组件，所述第二控制单元4包括第二恒流源41和第二取样电阻42；所述第三控制单元5为双端控制组件，第三控制单元5包括第三恒流源51、第三取样电阻52、第三分压电阻53和第四分压电阻54。
如图7所示，将所述第三负载13短接后的电路结构如下：所述第一负载11、第一恒流源31、第一采样电阻32、第五负载15、第三恒流源51、第三采样电阻52顺序串联连接形成第一支路，所述第四负载14、第二恒流源41、第二采样电阻42、第二负载12顺序串联连接形成第二支路，所述第一支路与第二支路并联在输入电压两端，所述所述第一采样电阻32、第五负载15的中间连接端与开关二极管21的正极连接，所述第二恒流源41、第二采样电阻42的中间连接端与开关二极管21的负极连接；所述第三分压电阻53与第四分压电阻54串联后接在所述输入电压两端，所述第三分压电阻53与第四分压电阻54之间的分压点与第三恒流源51的其中一个控制端连接，所述第三恒流源51与第三取样电阻52之间的连接点与第三恒流源51的另一个控制端连接。而第一控制单元3的第一恒流源31则仅有一个控制端，其与第一恒流源31和第一采样电阻32之间的连接点连接，第二恒流源41同第一恒流源31，不再赘述。
双端控制、单端控制的电路特性如上，在此不再赘述。
基于此，图7中的电路工作过程如下：在输入第一电压额定值V1时，由于分压点处电压未达到阈值，而第二恒流源41的控制端输入电流I2＝0(因为开关二极管21关断)，因此，第三恒流源51和第二恒流源41均为恒流导通，第一恒流源31导通，另一方面，此时开关二极管21的正极电势低于负极电势，因此，开关二极管21关断，第一负载11与第五负载15串联，第四负载14与第二负载12串联，两个串联支路并联，负载匹配V1＝Vled1+Vled5＝Vled4+Vled2；在输入第二电压额定值V2时，对于第二恒流源41，I2>Ictl,，因此第二恒流源41关断(由I2控制关断)，对于第三恒流源51，分压点电压高于阈值电压，因此，第三恒流源51关断(由Vc控制关断)，第一恒流源31变为恒流，且开关二极管21导通，第一负载11与第二负载12串联，负载匹配V2＝Vled1+Vled2，由于Vled1<V1，Vled2<V1，即V2＜2*V1；而在输入电压由V1逐渐升高至V2过程中，第三恒流源51逐渐关断，第一恒流源31逐渐变为恒流，且开关二极管21导通且流经开关二极管21的电流逐渐增大，第二恒流源41逐渐关断，直至切换至第一负载11、第二负载12串联状态。
以下对第二电压额定值等于第一电压额定值的2倍的情况作出负载匹配说明：
若V2＝2*V1，则将所述第三负载13、第四负载14和第五负载15均短接，拓扑结构转化如图10所示，在此情况下，所述第一控制单元3为单端控制组件，所述第一控制单元3包括第一恒流源31和第一取样电阻32；所述第二控制单元4为单端控制组件，所述第二控制单元4包括第二恒流源41和第二取样电阻42；所述第三控制单元5为双端控制组件，第三控制单元5包括第三恒流源51、第三取样电阻52、第三分压电阻53和第四分压电阻54。
如图10所示，将所述第三负载13、第四负载14和第五负载15均短接后的电路结构如下：所述第一负载11、第一恒流源31、第一采样电阻32、第三恒流源51、第三采样电阻52顺序串联连接形成第一支路，所述第二恒流源41、第二采样电阻42、第二负载12顺序串联连接形成第二支路，所述第一支路与第二支路并联在输入电压两端，所述所述第一采样电阻32、第三恒流源51的中间连接端与开关二极管21的正极连接，所述第二恒流源41、第二采样电阻42的中间连接端与开关二极管21的负极连接；所述第三分压电阻53与第四分压电阻54串联后接在所述输入电压两端，所述第三分压电阻53与第四分压电阻54之间的分压点与第三恒流源51的其中一个控制端连接，所述第三恒流源51与第三取样电阻52之间的连接点与第三恒流源51的另一个控制端连接。而第一控制单元3的第一恒流源31则仅有一个控制端，其与第一恒流源31和第一采样电阻32之间的连接点连接，第二恒流源41同第一恒流源31，不再赘述。
双端控制、单端控制的电路特性如上，在此不再赘述。
基于此，图10中的电路工作过程如下：在输入第一电压额定值V1时，由于分压点处电压未达到阈值，而第二恒流源41的控制端输入电流I2＝0(因为开关二极管21关断)，因此，第三恒流源51和第二恒流源41均为恒流导通，第一恒流源31导通，另一方面，此时开关二极管21的正极电势低于负极电势，因此，开关二极管21关断，第一负载11与第二负载12并联，负载匹配V1＝Vled1＝Vled2；在输入第二电压额定值V2时，对于第二恒流源41，I2>Ictl,，因此第二恒流源41关断(由I2控制关断)，对于第三恒流源51，分压点电压高于阈值电压，因此，第三恒流源51关断(由Vc控制关断)，第一恒流源31变为恒流，且开关二极管21导通，第一负载11与第二负载12串联，负载匹配V2＝Vled1+Vled2，即V2＝2*V1；而在输入电压由V1逐渐升高至V2过程中，第三恒流源51逐渐关断，第一恒流源31逐渐变为恒流，且开关二极管21导通且流经开关二极管21的电流逐渐增大，第二恒流源41逐渐关断，直至切换至第一负载11、第二负载12串联状态。
综上，输入电压有两个额定工作电压，第一电压额定值V1较低，第二电压额定值V2较高，当输入第一电压额定值V1值时，控制第一负载11与第二负载12并联，当输入第二电压额定值V2值时，控制第一负载11与第二负载12串联；若V2与V1成2倍关系，则无需涉及其他负载；若V2大于2*V1，则需要在串联时加入第三负载13；若V2小于2*V1，则需要在并联时分别加入第四负载14和第五负载15，其中第四负载14为第二负载12分压，第五负载为第一负载11分压。
实施例2
在本发明的一个实施例中，提供了第二种双电压下线性LED负载匹配电路，参见图2，所述电路包括第一负载11、第二负载12、第三负载13、第四负载14、第五负载15、开关电路2、第一控制单元3、第二控制单元4和第三控制单元5，所述第三负载13、第四负载14、第五负载15中的一个或多个能够被短接；
所述第一负载11、第五负载15、第三控制单元5顺序串联连接形成第一支路，所述第四负载14、第二控制单元4、第二负载12顺序串联连接形成第二支路，所述第一支路与第二支路均并联在输入电压两端，所述第三负载13的一端通过第一控制单元3与所述第二控制单元4连接，另一端与开关电路2的一端连接，所述第一负载11、第五负载15的中间连接端与所述开关电路2的另一端连接。
以下对第二电压额定值大于第一电压额定值的2倍的情况作出负载匹配说明：
若V2>2*V1，则将所述第四负载14和第五负载15短接，拓扑结构转化如图5所示，在此情况下，所述第一控制单元3为单端控制组件，所述第一控制单元3包括第一恒流源31和第一取样电阻32；所述第二控制单元4为双端控制组件，所述第二控制单元4包括第二恒流源41、第二取样电阻42、第一分压电阻43和第二分压电阻44；所述第三控制单元5为双端控制组件，第三控制单元5包括第三恒流源51、第三取样电阻52、第三分压电阻53和第四分压电阻54。
参见图5，将所述第四负载14和第五负载15短接后的电路结构如下：所述第一负载11、第三恒流源51、第三采样电阻52顺序串联连接形成第一支路，所述第二恒流源41、第二采样电阻42、第二负载12顺序串联连接形成第二支路，所述第一支路与第二支路并联在输入电压两端，所述开关二极管21、第三负载13、第一恒流源31和第一取样电阻32串联形成第三支路，第三支路的一端(即开关二极管21的正极)与第一负载11、第三恒流源51的中间连接端连接，所述第三支路的另一端(第一采样电阻32)与第二采样电阻42、第二负载12的中间连接端连接；所述第三分压电阻53与第四分压电阻54串联后接在所述第三恒流源51和第三采样电阻52的两端，所述第三分压电阻53与第四分压电阻54之间的分压点与第三恒流源51的其中一个控制端连接，所述第三恒流源51与第三取样电阻52之间的连接点与第三恒流源51的另一个控制端连接。同样，所述第一分压电阻43、第二分压电阻44串联后接在所述第二恒流源41、第二采样电阻42的两端，所述第一分压电阻43、第二分压电阻44之间的分压点与第二恒流源41的其中一个控制端连接，所述第二恒流源41与第二取样电阻42之间的连接点与第二恒流源41的另一个控制端连接，而第一控制单元3的第一恒流源31则仅有一个控制端，其与第一恒流源31和第一采样电阻32之间的连接点连接。
双端控制的电路特性参见图14(a)和图14(b)，在分压点处的电压达到某一阈值之前，通过恒流源的电流为恒定的，检测流过电阻res的电流，当I2<Ictl时，Ires＝I1+I2＝Ictl，一旦达到阈值之后，通过恒流源的电流变小，直至恒流源关断，当I2>Ictl时，I1＝0，Ires＝I2；单端控制的电路特性参见图13(a)和图13(b)，检测流过电阻res的电流，当I2<Ictl时，Ires＝I1+I2＝Ictl，当I2>Ictl时，I1＝0，Ires＝I2。
基于此，图5中的电路工作过程如下：在输入第一电压额定值V1时，由于分压点处电压未达到阈值，因此，第二恒流源41和第三恒流源51均为恒流导通，此时开关二极管21的正极电势低于负极电势，因此，开关二极管21关断，且第一恒流源无电流，第三负载13未接入，仅第一负载11与第二负载12并联，负载匹配V1＝Vled1＝Vled2；在输入第二电压额定值V2时，由于分压点处电压超过阈值直至关断，因此，第二恒流源41和第三恒流源51均关断，开关二极管21导通，且第一恒流源31变为恒流，第一负载11、第三负载13与第二负载12串联，负载匹配V2＝Vled1+Vled2+Vled3，即V2>2*V1；而在输入电压由V1逐渐升高至V2过程中，第二恒流源41和第三恒流源51逐渐关断，第一恒流源31逐渐变为恒流，且开关二极管21导通且流经开关二极管21的电流逐渐增大，第一负载11、第二负载12、第三负载13逐渐切换至串联状态。
以下对第二电压额定值小于第一电压额定值的2倍的情况作出负载匹配说明：
若V2＜2*V1，则将所述第三负载13短接，拓扑结构转化如图8所示，在此情况下，所述第一控制单元3为单端控制组件，所述第一控制单元3包括第一恒流源31和第一取样电阻32；所述第二控制单元4为单端控制组件，所述第二控制单元4包括第二恒流源41和第二取样电阻42；所述第三控制单元5为双端控制组件，第三控制单元5包括第三恒流源51、第三取样电阻52、第三分压电阻53和第四分压电阻54。
如图8所示，将所述第三负载13短接后的电路结构如下：所述第一负载11、第五负载15、第三恒流源51、第三采样电阻52顺序串联连接形成第一支路，所述第四负载14、第二恒流源41、第二采样电阻42、第二负载12顺序串联连接形成第二支路，所述第一支路与第二支路并联在输入电压两端，所述开关二极管21、第一恒流源31和第一取样电阻32串联形成第三支路，第三支路的一端(即开关二极管21的正极)与第一负载11、第五负载15的中间连接端连接，所述第三支路的另一端(第一采样电阻32)与第二恒流源41、第二采样电阻42的中间连接端连接；所述第三分压电阻53与第四分压电阻54串联形成支路，该支路的一端与第一负载11和第五负载15的中间连接点连接，另一端与第三采样电阻52的低电势端连接，所述第三分压电阻53与第四分压电阻54之间的分压点与第三恒流源51的其中一个控制端连接，所述第三恒流源51与第三取样电阻52之间的连接点与第三恒流源51的另一个控制端连接。而第一控制单元3的第一恒流源31则仅有一个控制端，其与第一恒流源31和第一采样电阻32之间的连接点连接，第二恒流源41同第一恒流源31，不再赘述。
双端控制、单端控制的电路特性如上，在此不再赘述。
基于此，图8中的电路工作过程如下：在输入第一电压额定值V1时，由于分压点处电压未达到阈值，而第二恒流源41的控制端输入电流I2＝0(因为开关二极管21关断)，因此，第三恒流源51和第二恒流源41均为恒流导通，另一方面，此时开关二极管21的正极电势低于负极电势，因此，开关二极管21关断，且第一恒流源无电流，第一负载11与第五负载15串联，第四负载14与第二负载12串联，两个串联支路并联，负载匹配V1＝Vled1+Vled5＝Vled4+Vled2；在输入第二电压额定值V2时，对于第二恒流源41，I2>Ictl,，因此第二恒流源41关断(由I2控制关断)，对于第三恒流源51，分压点电压高于阈值电压，因此，第三恒流源51关断(由Vc控制关断)，第一恒流源31变为恒流，且开关二极管21导通，第一负载11与第二负载12串联，负载匹配V2＝Vled1+Vled2，由于Vled1<V1，Vled2<V1，即V2＜2*V1；而在输入电压由V1逐渐升高至V2过程中，第三恒流源51逐渐关断，第一恒流源31逐渐变为恒流，且开关二极管21导通且流经开关二极管21的电流逐渐增大，第二恒流源41逐渐关断，直至切换至第一负载11、第二负载12串联状态。
以下对第二电压额定值等于第一电压额定值的2倍的情况作出负载匹配说明：
若V2＝2*V1，则将所述第三负载13、第四负载14和第五负载15均短接，拓扑结构转化如图11所示，在此情况下，所述第一控制单元3为单端控制组件，所述第一控制单元3包括第一恒流源31和第一取样电阻32；所述第二控制单元4为单端控制组件，所述第二控制单元4包括第二恒流源41和第二取样电阻42；所述第三控制单元5为双端控制组件，第三控制单元5包括第三恒流源51、第三取样电阻52、第三分压电阻53和第四分压电阻54。
如图11所示，将所述第三负载13、第四负载14和第五负载15均短接后的电路结构如下：所述第一负载11、第三恒流源51、第三采样电阻52顺序串联连接形成第一支路，所述第二恒流源41、第二采样电阻42、第二负载12顺序串联连接形成第二支路，所述第一支路与第二支路并联在输入电压两端，所述开关二极管21、第一恒流源31和第一取样电阻32串联形成第三支路，第三支路的一端(即开关二极管21的正极)与第一负载11、第三恒流源51的中间连接端连接，所述第三支路的另一端(第一采样电阻32)与第二恒流源41、第二采样电阻42的中间连接端连接；所述第三分压电阻53与第四分压电阻54串联后接在所述第三恒流源51和第三采样电阻52的两端，所述第三分压电阻53与第四分压电阻54之间的分压点与第三恒流源51的其中一个控制端连接，所述第三恒流源51与第三取样电阻52之间的连接点与第三恒流源51的另一个控制端连接。而第一控制单元3的第一恒流源31则仅有一个控制端，其与第一恒流源31和第一采样电阻32之间的连接点连接，第二恒流源41同第一恒流源31，不再赘述。
双端控制、单端控制的电路特性如上，在此不再赘述。
基于此，图11中的电路工作过程如下：在输入第一电压额定值V1时，由于分压点处电压未达到阈值，而第二恒流源41的控制端输入电流I2＝0(因为开关二极管21关断)，因此，第三恒流源51和第二恒流源41均为恒流导通，另一方面，此时开关二极管21的正极电势低于负极电势，因此，开关二极管21关断，且第一恒流源31无电流，第一负载11与第二负载12并联，负载匹配V1＝Vled1＝Vled2；在输入第二电压额定值V2时，对于第二恒流源41，I2>Ictl,，因此第二恒流源41关断(由I2控制关断)，对于第三恒流源51，分压点电压高于阈值电压，因此，第三恒流源51关断(由Vc控制关断)，第一恒流源31变为恒流，且开关二极管21导通，第一负载11与第二负载12串联，负载匹配V2＝Vled1+Vled2，即V2＝2*V1；而在输入电压由V1逐渐升高至V2过程中，第三恒流源51逐渐关断，第一恒流源31逐渐变为恒流，且开关二极管21导通且流经开关二极管21的电流逐渐增大，第二恒流源41逐渐关断，直至切换至第一负载11、第二负载12串联状态。
与实施例1相比，实施例2中第一控制单元3的设置位置稍有调整，其他工作原理与实施例1大致相同。
实施例3
在本发明的一个实施例中，提供了第三种双电压下线性LED负载匹配电路，参见图3，所述电路包括第一负载11、第二负载12、第三负载13、第四负载14、第五负载15、开关电路2、第一控制单元3、第二控制单元4和第三控制单元5，所述第三负载13、第四负载14、第五负载15中的一个或多个能够被短接；
所述第一负载11、第五负载15、第三控制单元5顺序串联连接形成第一支路，所述第四负载14、第二控制单元4、第二负载12、第一控制单元3顺序串联连接形成第二支路，所述第一支路与第二支路均并联在输入电压两端，所述第三负载13的一端与所述第二控制单元4连接，另一端与开关电路2的一端连接，所述第一负载11、第五负载15的中间连接端与所述开关电路2的另一端连接。
在本实施例中，所述第一控制单元3为单端控制组件，所述第一控制单元3包括第一恒流源31和第一取样电阻32；所述第二控制单元4为单端控制组件，所述第二控制单元4包括第二恒流源41和第二取样电阻42；所述第三控制单元5为双端控制组件，第三控制单元5包括第三恒流源51、第三取样电阻52、第三分压电阻53和第四分压电阻54。
以下对第二电压额定值大于第一电压额定值的2倍的情况作出负载匹配说明：
若V2>2*V1，则将所述第四负载14和第五负载15短接，拓扑结构转化如图6所示，在此情况下，所述第一控制单元3为单端控制组件，所述第一控制单元3包括第一恒流源31和第一取样电阻32；所述第二控制单元4为双端控制组件，所述第二控制单元4包括第二恒流源41、第二取样电阻42、第一分压电阻43和第二分压电阻44；所述第三控制单元5为双端控制组件，第三控制单元5包括第三恒流源51、第三取样电阻52、第三分压电阻53和第四分压电阻54。
参见图6，将所述第四负载14和第五负载15短接后的电路结构如下：所述第一负载11、第三恒流源51、第三采样电阻52顺序串联连接形成第一支路，所述第二恒流源41、第二采样电阻42、第二负载12、第一恒流源31和第一取样电阻32顺序串联连接形成第二支路，所述第一支路与第二支路并联在输入电压两端，所述第三负载13的一端与开关二极管21的负极连接，另一端与第二采样电阻42、第二负载12的中间连接端连接，所述开关二极管21的正极与第一负载11、第三恒流源51的中间连接端连接；所述第三分压电阻53与第四分压电阻54串联后接在所述第三恒流源51和第三采样电阻52的两端，所述第三分压电阻53与第四分压电阻54之间的分压点与第三恒流源51的其中一个控制端连接，所述第三恒流源51与第三取样电阻52之间的连接点与第三恒流源51的另一个控制端连接。同样，第一分压电阻43、第二分压电阻44串联后接在所述第二恒流源41、第二采样电阻42的两端，所述第一分压电阻43、第二分压电阻44之间的分压点与第二恒流源41的其中一个控制端连接，所述第二恒流源41与第二取样电阻42之间的连接点与第二恒流源41的另一个控制端连接，而第一控制单元3的第一恒流源31则仅有一个控制端，其与第一恒流源31和第一采样电阻32之间的连接点连接。
双端控制的电路特性参见图14(a)和图14(b)，在分压点处的电压达到某一阈值之前，通过恒流源的电流为恒定的，检测流过电阻res的电流，当I2<Ictl时，Ires＝I1+I2＝Ictl，一旦达到阈值之后，通过恒流源的电流变小，直至恒流源关断，当I2>Ictl时，I1＝0，Ires＝I2；单端控制的电路特性参见图13(a)和图13(b)，检测流过电阻res的电流，当I2<Ictl时，Ires＝I1+I2＝Ictl，当I2>Ictl时，I1＝0，Ires＝I2。
基于此，图6中的电路工作过程如下：在输入第一电压额定值V1时，由于分压点处电压未达到阈值，因此，第二恒流源41和第三恒流源51均为恒流导通，此时开关二极管21的正极电势低于负极电势，因此，开关二极管21关断，且第一恒流源导通，第三负载13未接入，仅第一负载11与第二负载12并联，负载匹配V1＝Vled1＝Vled2；在输入第二电压额定值V2时，由于分压点处电压超过阈值直至关断，因此，第二恒流源41和第三恒流源51均关断，开关二极管21导通，且第一恒流源31变为恒流，第一负载11、第三负载13与第二负载12串联，负载匹配V2＝Vled1+Vled2+Vled3，即V2>2*V1；而在输入电压由V1逐渐升高至V2过程中，第二恒流源41和第三恒流源51逐渐关断，第一恒流源31逐渐变为恒流，且开关二极管21导通且流经开关二极管21的电流逐渐增大，第一负载11、第二负载12、第三负载13逐渐切换至串联状态。
以下对第二电压额定值小于第一电压额定值的2倍的情况作出负载匹配说明：
若V2＜2*V1，则将所述第三负载13短接，拓扑结构转化如图9所示，在此情况下，所述第一控制单元3为单端控制组件，所述第一控制单元3包括第一恒流源31和第一取样电阻32；所述第二控制单元4为单端控制组件，所述第二控制单元4包括第二恒流源41和第二取样电阻42；所述第三控制单元5为双端控制组件，第三控制单元5包括第三恒流源51、第三取样电阻52、第三分压电阻53和第四分压电阻54。
如图9所示，将所述第三负载13短接后的电路结构如下：所述第一负载11、第五负载15、第三恒流源51、第三采样电阻52顺序串联连接形成第一支路，所述第四负载14、第二恒流源41、第二采样电阻42、第二负载12、第一恒流源31和第一取样电阻32顺序串联连接形成第二支路，所述第一支路与第二支路并联在输入电压两端，所述开关二极管21的负极与第二恒流源41、第二采样电阻42的中间连接端连接，所述开关二极管21的正极与第一负载11、第五负载15的中间连接端连接；所述第三分压电阻53与第四分压电阻54串联形成支路，该支路的一端与第一负载11和第五负载15的中间连接点连接，另一端与第三采样电阻52的低电势端连接，所述第三分压电阻53与第四分压电阻54之间的分压点与第三恒流源51的其中一个控制端连接，所述第三恒流源51与第三取样电阻52之间的连接点与第三恒流源51的另一个控制端连接。而第一控制单元3的第一恒流源31则仅有一个控制端，其与第一恒流源31和第一采样电阻32之间的连接点连接，第二恒流源41同第一恒流源31，不再赘述。
双端控制、单端控制的电路特性如上，在此不再赘述。
基于此，图9中的电路工作过程如下：在输入第一电压额定值V1时，由于分压点处电压未达到阈值，而第二恒流源41的控制端输入电流I2＝0(因为开关二极管21关断)，因此，第三恒流源51和第二恒流源41均为恒流导通，另一方面，此时开关二极管21的正极电势低于负极电势，因此，开关二极管21关断，且第一恒流源导通，第一负载11与第五负载15串联，第四负载14与第二负载12串联，两个串联支路并联，负载匹配V1＝Vled1+Vled5＝Vled4+Vled2；在输入第二电压额定值V2时，对于第二恒流源41，I2>Ictl,，因此第二恒流源41关断(由I2控制关断)，对于第三恒流源51，分压点电压高于阈值电压，因此，第三恒流源51关断(由Vc控制关断)，第一恒流源31变为恒流，且开关二极管21导通，第一负载11与第二负载12串联，负载匹配V2＝Vled1+Vled2，由于Vled1<V1，Vled2<V1，即V2＜2*V1；而在输入电压由V1逐渐升高至V2过程中，第三恒流源51逐渐关断，第一恒流源31逐渐变为恒流，且开关二极管21导通且流经开关二极管21的电流逐渐增大，第二恒流源41逐渐关断，直至切换至第一负载11、第二负载12串联状态。
以下对第二电压额定值等于第一电压额定值的2倍的情况作出负载匹配说明：
若V2＝2*V1，则将所述第三负载13、第四负载14和第五负载15均短接，拓扑结构转化如图12所示，在此情况下，所述第一控制单元3为单端控制组件，所述第一控制单元3包括第一恒流源31和第一取样电阻32；所述第二控制单元4为单端控制组件，所述第二控制单元4包括第二恒流源41和第二取样电阻42；所述第三控制单元5为双端控制组件，第三控制单元5包括第三恒流源51、第三取样电阻52、第三分压电阻53和第四分压电阻54。
如图12所示，将所述第三负载13、第四负载14和第五负载15均短接后的电路结构如下：所述第一负载11、第三恒流源51、第三采样电阻52顺序串联连接形成第一支路，所述第二恒流源41、第二采样电阻42、第二负载12、第一恒流源31和第一取样电阻32顺序串联连接形成第二支路，所述第一支路与第二支路并联在输入电压两端，所述开关二极管21的负极与第二恒流源41、第二采样电阻42的中间连接端连接，所述开关二极管21的正极与第一负载11、第三恒流源51的中间连接端连接；所述第三分压电阻53与第四分压电阻54串联后接在所述第三恒流源51和第三采样电阻52的两端，所述第三分压电阻53与第四分压电阻54之间的分压点与第三恒流源51的其中一个控制端连接，所述第三恒流源51与第三取样电阻52之间的连接点与第三恒流源51的另一个控制端连接。而第一控制单元3的第一恒流源31则仅有一个控制端，其与第一恒流源31和第一采样电阻32之间的连接点连接，第二恒流源41同第一恒流源31，不再赘述。
双端控制、单端控制的电路特性如上，在此不再赘述。
基于此，图12中的电路工作过程如下：在输入第一电压额定值V1时，由于分压点处电压未达到阈值，而第二恒流源41的控制端输入电流I2＝0(因为开关二极管21关断)，因此，第三恒流源51和第二恒流源41均为恒流导通，第一恒流源31导通，另一方面，此时开关二极管21的正极电势低于负极电势，因此，开关二极管21关断，第一负载11与第二负载12并联，负载匹配V1＝Vled1＝Vled2；在输入第二电压额定值V2时，对于第二恒流源41，I2>Ictl,，因此第二恒流源41关断(由I2控制关断)，对于第三恒流源51，分压点电压高于阈值电压，因此，第三恒流源51关断(由Vc控制关断)，第一恒流源31变为恒流，且开关二极管21导通，第一负载11与第二负载12串联，负载匹配V2＝Vled1+Vled2，即V2＝2*V1；而在输入电压由V1逐渐升高至V2过程中，第三恒流源51逐渐关断，第一恒流源31逐渐变为恒流，且开关二极管21导通且流经开关二极管21的电流逐渐增大，第二恒流源41逐渐关断，直至切换至第一负载11、第二负载12串联状态。
与实施例1相比，实施例3中第一控制单元3的设置位置稍有调整，其他工作原理与实施例1大致相同。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种双电压下线性LED负载匹配电路，其特征在于，包括第一负载(11)、第二负载(12)、第三负载(13)、第四负载(14)、第五负载(15)、开关电路(2)、第一控制单元(3)、第二控制单元(4)和第三控制单元(5)，所述第三负载(13)、第四负载(14)、第五负载(15)中的一个或多个能够被短接；
所述第一负载(11)、第一控制单元(3)、第五负载(15)、第三控制单元(5)顺序串联连接形成第一支路，所述第四负载(14)、第二控制单元(4)、第二负载(12)顺序串联连接形成第二支路，所述第一支路与第二支路并联在输入电压两端，所述第三负载(13)的一端与所述第二控制单元(4)连接，另一端与开关电路(2)的一端连接，所述第一控制单元(3)、第五负载(15)的中间连接端与所述开关电路(2)的另一端连接。
2.根据权利要求1所述的负载匹配电路，其特征在于，所述第二控制单元(4)为双端控制组件，所述第二控制单元(4)包括第二恒流源(41)、第二取样电阻(42)、第一分压电阻(43)和第二分压电阻(44)。
3.一种双电压下线性LED负载匹配电路，其特征在于，包括第一负载(11)、第二负载(12)、第三负载(13)、第四负载(14)、第五负载(15)、开关电路(2)、第一控制单元(3)、第二控制单元(4)和第三控制单元(5)，所述第三负载(13)、第四负载(14)、第五负载(15)中的一个或多个能够被短接；
所述第一负载(11)、第五负载(15)、第三控制单元(5)顺序串联连接形成第一支路，所述第四负载(14)、第二控制单元(4)、第二负载(12)顺序串联连接形成第二支路，所述第一支路与第二支路均并联在输入电压两端，所述第三负载(13)的一端通过第一控制单元(3)与所述第二控制单元(4)连接，另一端与开关电路(2)的一端连接，所述第一负载(11)、第五负载(15)的中间连接端与所述开关电路(2)的另一端连接。
4.一种双电压下线性LED负载匹配电路，其特征在于，包括第一负载(11)、第二负载(12)、第三负载(13)、第四负载(14)、第五负载(15)、开关电路(2)、第一控制单元(3)、第二控制单元(4)和第三控制单元(5)，所述第三负载(13)、第四负载(14)、第五负载(15)中的一个或多个能够被短接；
所述第一负载(11)、第五负载(15)、第三控制单元(5)顺序串联连接形成第一支路，所述第四负载(14)、第二控制单元(4)、第二负载(12)、第一控制单元(3)顺序串联连接形成第二支路，所述第一支路与第二支路均并联在输入电压两端，所述第三负载(13)的一端与所述第二控制单元(4)连接，另一端与开关电路(2)的一端连接，所述第一负载(11)、第五负载(15)的中间连接端与所述开关电路(2)的另一端连接。
5.根据权利要求3或4所述的负载匹配电路，其特征在于，所述第二控制单元(4)为单端控制组件，所述第二控制单元(4)包括第二恒流源(41)和第二取样电阻(42)。
6.根据权利要求1或3或4所述的负载匹配电路，其特征在于，所述第一控制单元(3)为单端控制组件，所述第一控制单元(3)包括第一恒流源(31)和第一取样电阻(32)；
所述第三控制单元(5)为双端控制组件，第三控制单元(5)包括第三恒流源(51)、第三取样电阻(52)、第三分压电阻(53)和第四分压电阻(54)。
7.根据权利要求1或3或4所述的负载匹配电路，其特征在于，输入电压包括第一电压额定值和第二电压额定值，其中，第二电压额定值大于第一电压额定值，若第二电压额定值与第一电压额定值的比值大于2，则将所述第四负载(14)和第五负载(15)短接。
8.根据权利要求7所述的负载匹配电路，其特征在于，若第二电压额定值与第一电压额定值的比值小于2，则将所述第三负载(13)短接。
9.根据权利要求7所述的负载匹配电路，其特征在于，若第二电压额定值与第一电压额定值的比值等于2，则将所述第三负载(13)、第四负载(14)和第五负载(15)短接。
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