CN112533326A - 线性led驱动电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种线性LED驱动电路，交流输入经整流电路后得到输入电压，包括：第一调节电路，与LED负载串联组成第一串联电路，所述第一调节电路接收第一参考电压，所述第一参考电压通过所述第一调节电路调节LED负载电流；第二调节电路，与第一电容串联组成第二串联电路，所述第二串联电路与所述第一串联电路并联；第一电容，对LED负载供电；其中，所述第二调节电路接收表征LED负载负端电压的第一控制信号，所述第二调节电路根据所述第一控制信号调节对第一电容的充电电流，以维持母线电压高于LED负载电压。

Description

线性LED驱动电路
技术领域
本发明涉及电力电子领域，特别涉及一种线性LED驱动电路。
背景技术
现有技术的线性LED驱动电路，包括调整管M1、滤波电容C0和用于驱动调整管的驱动电路。所述驱动电路通过调光信号得到参考电压，将参考电压和LED电流采样信号进行运算放大，以调节LED电流。
现有技术的线性LED驱动电路如图1所示，电容C0并联在LED两端，当输入电压低于LED负载电压时，电容C0对LED负载供电。这种方式的缺点为当电容C0较小时，在电容C0放电的过程中可能会出现电容电压不足以提供LED负载所需电压的情况，导致LED出现频闪，需要并联大电容或增加去频闪芯片才能减小频闪度，但同时提高了成本，不利于电路的集成化。此外，线性驱动电路也难以满足高效的应用场合。
发明内容
本发明的目的是提供一种抑制LED电流纹波的线性LED驱动电路，用以解决现有技术存在的LED频闪的技术问题，还有助于提高LED的启动速度和供电效率。
为实现上述目的，本发明提供一种线性LED驱动电路，交流输入经整流电路后得到输入电压，包括：
第一调节电路，与LED负载串联组成第一串联电路，所述第一调节电路接收第一参考电压，所述第一参考电压通过所述第一调节电路调节LED负载电流；
第二调节电路，与第一电容串联组成第二串联电路，所述第二串联电路与所述第一串联电路并联；
第一电容，对LED负载供电；
其中，所述第二调节电路接收表征LED负载负端电压的第一控制信号，所述第二调节电路根据所述第一控制信号调节对第一电容的充电电流，以维持母线电压高于LED负载电压。
可选的，所述第二调节电路包括第二调整管和第一控制电路，所述第二调整管与所述第一电容串联；所述第一控制电路与所述第二调整管控制端连接，所述第一控制电路接收第一控制信号，通过控制所述第二调整管，使得所述第一电容两端电压谷值大于所述LED负载电压。
可选的，所述第一调节电路包括第一调整管和第一运算放大器，所述第一调整管和所述LED负载串联，所述第一运算放大器的输出端与所述第一调整管的控制端连接，所述第一运算放大器的两个输入端分别接收第一参考电压和表征LED负载电流的第一采样信号，使得第一采样信号趋近于第一参考电压，所述第一参考电压通过调节所述第一调整管调节LED负载电流。
可选的，所述第一控制电路包括参考电流产生电路和电流调节电路，所述参考电流产生电路包括第二电容，所述参考电流产生电路接收所述第一控制信号和第二参考电压，所述第一控制信号和第二参考电压作比较或作差后的结果用于控制电流源对第二电容充放电，以在所述第二电容上形成参考电流信号，所述电流调节电路接收所述参考电流信号和表征第二调整管的第二采样信号，并输出电流调节信号给第二调整管以调节流经第二调整管的电流来控制第一电容的电压。
可选的，所述参考电流产生电路还包括减法器、稳压管和电流源，所述减法器接收所述第一控制信号和第二参考电压，所述所述第一控制信号对第二参考电压作差，所述减法器与所述稳压管连接，所述稳压管对作差后的结果钳位以实现绝对值处理，处理后的结果用以控制所述电流源对第二电容的充放电，所述电流源与第二电容连接，并对第二电容充放电。
可选的，所述参考电流产生电路还包括第一比较器和电流源，所述第一比较器接收所述第一控制信号和第二参考电压，所述所述第一控制信号和第二参考电压在所述第一比较器比较后，输出电流源控制信号，所述电流源接收所述电流源控制信号，以控制所述电流源对第二电容的充放电，所述电流源与第二电容连接，并对第二电容充放电。
可选的，所述第一控制电路还包括参考转换模块，所述参考转换模块接收所述所述电流参考信号，经转换后的所述电流参考信号在半个工频周期呈下凹形。
可选的，所述参考转换模块将所述所述电流参考信号与补偿参数作差得到第二参考信号，所述补偿参数与输入电压变化趋势相同。
可选的，所述补偿参数表征输入电压与设置的固定值之差。
可选的，所述第二调节电路还包括第一二极管和第二二极管，第二二极管的阴极与第一二极管的阳极连接，第一二极管与第二调整管串联，第一二极管的阴极与第二调整管连接。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：采用本发明，当所述输入电压小于LED负载电压时，第一电容两端电压谷值大于所述LED负载电压，所述第二电容对所述LED负载供电。本发明有效地防止了输入电压过低而造成的LED频闪现象，并且减小了作为第一电容之电解电容的体积，同时在LED启动过程中加快电解电容电压的建立以帮助LED电压快速进入稳态。
附图说明
图1为现有技术线性LED驱动电路原理图；
图2为本发明线性LED驱动电路的原理图；
图3为本发明实施例一的电路结构图；
图4为本发明实施例二的电路结构图；
图5为本发明线性LED驱动电路的波形图；
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精神和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。
为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。需说明的是，附图均采用较为简化的形式且均使用非精准的比例，用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
如图2所示，示意了本发明线性LED驱动电路原理图，其基本的技术解决方案是，包括：
第一调节电路，与LED负载串联组成第一串联电路，所述第一调节电路接收第一参考电压，所述第一参考电压通过所述第一调节电路调节LED负载电流；
第二调节电路，与第一电容串联组成第二串联电路，所述第二串联电路与所述第一串联电路并联；
第一电容，对LED负载供电；
其中，所述第二调节电路接收表征LED负载负端电压的第一控制信号，所述第二调节电路根据所述第一控制信号调节对第一电容的充电电流，以维持母线电压高于LED负载电压。
交流输入经整流电路后得到输入电压VIN，LED负载导通电压为VLED，所述LED驱动电路包括第一调节电路U1和第二调节电路U2，第一调节电路和LED负载串联组成第一串联电路，第二调节电路和第一电容C1串联组成第二串联电路，第一串联电路与第二串联电路并联。当VIN>VLED时，输入电压VIN对LED负载供电；当VIN<VLED时，第一电容C1对LED负载供电，以维持母线电压高于LED负载电压。
如图3所示，示意了本发明实施例一的电路结构图，其中，所述第一调节电路U1包括第一调整管M1和第一运算放大器U11，所述第一调整管M1和所述LED负载串联，所述第一运算放大器U11的输出端与所述第一调整管M1的控制端连接，所述第一运算放大器U11的两个输入端分别接收第一参考电压Vref1和表征LED负载电流的第一采样信号Vs1，使得第一采样信号Vs1趋近于第一参考电压Vref1，所述第一参考电压Vref1通过调节所述第一调整管M1调节LED负载电流。
所述第二调节电路U2包括第二调整管M2和第一控制电路，所述第二调整管M2与所述第一电容C1串联；所述第一控制电路与所述第二调整管M2控制端连接，所述第一控制电路接收第一控制信号Vctrl，通过控制所述第二调整管M2，使得所述第一电容C1两端电压谷值大于所述LED负载电压。
所述第一控制电路包括参考电流产生电路U21和电流调节电路U22，所述参考电流产生电路U21包括第二电容C2，所述参考电流产生电路U21接收所述第一控制信号Vctrl1和第二参考电压Vref2，所述第一控制信号Vctrl1和第二参考电压Vref2作比较或作差后的结果用于控制电流源对第二电容C2充放电，以在所述第二电容C2上形成参考电流信号Vcomp，所述电流调节电路U22接收所述参考电流信号Vcomp和表征第二调整管M2的第二采样信号Vs2，并输出电流调节信号给第二调整管M2以调节流经第二调整管M2的电流来控制第一电容C1的电压。所述电流调节电路U22包括第二运算放大器U221，第二运算放大器U221接收参考电流信号Vcomp和第二采样信号Vs2，其输出端与M2的控制端连接。
所述参考电流产生电路还包括减法器、稳压管和电流源，所述减法器接收所述第一控制信号Vctrl1和第二参考电压Vref2，所述所述第一控制信号Vctrl1作为减数对第二参考电压Vref2作为被减数作差，本实施例中设第二参考电压Vref2为10v，具体的设定可以根据电路实际应用进行调整，所述减法器与所述稳压管连接，所述稳压管对作差后的结果钳位以实现绝对值处理，处理后的结果用以控制所述电流源对第二电容C2的充放电，所述电流源与第二电容C2连接，并对第二电容C2充放电。本实施例的电流源包括充电电流源和放电电流源，这里仅控制充电电流源的大小即可实现，但也可以控制放电电流源，或同时控制二者。本实施例中，将充电电流源与放电电流源设置成相等的电流源为较佳实施方式。
为了进一步提高效率，所述第一控制电路还包括参考转换模块U23，所述参考转换模块U23接收所述所述电流参考信号Vcomp，经转换后的所述电流参考信号为Vcomp1在半个工频周期呈下凹形。所述参考转换模块将所述所述电流参考信号与补偿参数作差得到第二参考信号Vcomp1，所述补偿参数表征输入电压与设置值之差，所述补偿参数(Vbus-200)*Kor(Vbus-offset)*K与输入电压变化趋势相同。所述的(Vbus-offset)*K由采样输出电压产生，电阻R1与电阻Rset组成采样电路，在二者的公共端产生offset，电阻R1为固定阻值，本实施例中以2M欧姆为例，电阻Rset为offset设置电阻，通过调节该电阻阻值来调节offset。
第二调节电路还包括第一二极管D1和第二二极管D2，第二二极管D2的阴极与第一二极管D1的阳极连接，第一二极管D1与第二调整管M2串联，第一二极管D1的阴极与第二调整管M2连接。第二二极管D2和第二调整管M2反向并联。其中，第一二极管D1是阻隔二极管，防止从D2第二调整管M2的体二极管续流而使得第二调整管M2发生过热等现象，有利于提升第二调整管M2的使用性能和使用寿命，第二二极管D2是续流二极管，在第一二极管D1的阻隔下，形成续流路径。
如图4所示，示意了本发明实施例二的电路结构图，实施例二与实施例一的区别主要在于参考电流产生电路的具体电路结构不同，因此，关于图4的其他部分可参考图3的描述。图4中，所述参考电流产生电路还包括第一比较器CMP1和电流源，所述第一比较器CMP1接收所述第一控制信号Vctrl1和第二参考电压Vref2，所述所述第一控制信号Vctrl1和第二参考电压Vref2在所述第一比较器CMP1比较后，输出电流源控制信号，所述电流源接收所述电流源控制信号，以控制所述电流源对第二电容C2的充放电，所述电流源与第二电容C2连接，并对第二电容C2充放电。所述电流源包括充电电流源IPU和放电电流源IPD，也可分别称上拉源和下拉源，通过第一比较器CMP1来控制充电电流源IPU和放电电流源IPD的通断，从而调节第二电容C2的电压。充电电流源IPU和放电电流源IPD的比值可设置成IPU＝5*IPD。
图5示意了本发明线性LED驱动电路工作波形图，其中IC1对应本发明第一电容C1充放电电流波形，ILED为LED电流波形，IOUT为整流电路输出电流波形，下凹形的电流使得本发明电路呈现高效的性能。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种线性LED驱动电路，交流输入经整流电路后得到输入电压，其特征在于，包括：
第一调节电路，与LED负载串联组成第一串联电路，所述第一调节电路接收第一参考电压，所述第一参考电压通过所述第一调节电路调节LED负载电流；
第二调节电路，与第一电容串联组成第二串联电路，所述第二串联电路与所述第一串联电路并联；
第一电容，对LED负载供电；
其中，所述第二调节电路接收表征LED负载负端电压的第一控制信号，所述第二调节电路根据所述第一控制信号调节对第一电容的充电电流，以维持母线电压高于LED负载电压。
2.根据权利要求1所述的线性LED驱动电路，其特征在于：所述第二调节电路包括第二调整管和第一控制电路，所述第二调整管与所述第一电容串联；所述第一控制电路与所述第二调整管控制端连接，所述第一控制电路接收第一控制信号，通过控制所述第二调整管，使得所述第一电容两端电压谷值大于所述LED负载电压。
3.根据权利要求1所述的线性LED驱动电路，其特征在于：所述第一调节电路包括第一调整管和第一运算放大器，所述第一调整管和所述LED负载串联，所述第一运算放大器的输出端与所述第一调整管的控制端连接，所述第一运算放大器的两个输入端分别接收第一参考电压和表征LED负载电流的第一采样信号，使得第一采样信号趋近于第一参考电压，所述第一参考电压通过调节所述第一调整管调节LED负载电流。
4.根据权利要求2所述的线性LED驱动电路，其特征在于：所述第一控制电路包括参考电流产生电路和电流调节电路，所述参考电流产生电路包括第二电容，所述参考电流产生电路接收所述第一控制信号和第二参考电压，所述第一控制信号和第二参考电压作比较或作差后的结果用于控制电流源对第二电容充放电，以在所述第二电容上形成参考电流信号，所述电流调节电路接收所述参考电流信号和表征第二调整管的第二采样信号，并输出电流调节信号给第二调整管以调节流经第二调整管的电流来控制第一电容的电压。
5.根据权利要求4所述的线性LED驱动电路，其特征在于：所述参考电流产生电路还包括减法器、稳压管和电流源，所述减法器接收所述第一控制信号和第二参考电压，所述所述第一控制信号对第二参考电压作差，所述减法器与所述稳压管连接，所述稳压管对作差后的结果钳位以实现绝对值处理，处理后的结果用以控制所述电流源对第二电容的充放电，所述电流源与第二电容连接，并对第二电容充放电。
6.根据权利要求4所述的线性LED驱动电路，其特征在于：所述参考电流产生电路还包括第一比较器和电流源，所述第一比较器接收所述第一控制信号和第二参考电压，所述所述第一控制信号和第二参考电压在所述第一比较器比较后，输出电流源控制信号，所述电流源接收所述电流源控制信号，以控制所述电流源对第二电容的充放电，所述电流源与第二电容连接，并对第二电容充放电。
7.根据权利要求4-6任意一项所述的线性LED驱动电路，其特征在于：所述第一控制电路还包括参考转换模块，所述参考转换模块接收所述所述电流参考信号，经转换后的所述电流参考信号在半个工频周期呈下凹形。
8.根据权利要求7所述的线性LED驱动电路，其特征在于：所述参考转换模块将所述所述电流参考信号与补偿参数作差得到第二参考信号，所述补偿参数与输入电压变化趋势相同。
9.根据权利要求8所述的LED驱动电路，其特征在于：所述补偿参数表征输入电压与设置值之差。
10.根据权利要求1-6任意一项所述的LED驱动电路，其特征在于：所述第二调节电路还包括第一二极管和第二二极管，第二二极管的阴极与第一二极管的阳极连接，第一二极管与第二调整管串联，第一二极管的阴极与第二调整管连接。
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