CN203289692U - 一种宽输入电压范围的led线性恒流驱动控制器及led驱动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于LED驱动电路设计领域，提供了一种宽输入电压范围的LED线性恒流驱动控制器及LED驱动装置。该控制器通过电压采样电路采样整流滤波电路输出的电压，若其电压值过高或过低，则由电压调节电路对其进行调节后，输出给作为负载的发光二极管单元，从而在保证发光二极管单元正常导通的情况下，还实现了对输入到整流滤波电路的输入电压的宽范围可调，且安全可靠。相对于现有反激式或DC-DC升降压的开关电源类的恒流驱动控制电路，由于采用了线性驱动方式，输入回路与输出回路为同一回路，因而结构更简单；相对于现有线性LED恒流驱动控制电路，实现了输入电压的宽范围可调，应用性更强，且不会由于输入电压过高而造烧毁电路。

Description

一种宽输入电压范围的LED线性恒流驱动控制器及LED驱动装置

技术领域

本实用新型属于LED驱动电路设计领域，尤其涉及一种宽输入电压范围的LED线性恒流驱动控制器及LED驱动装置。 

背景技术

目前，LED驱动装置有两种实现方式： 

一种是反激式或DC-DC升降压的开关电源类的恒流驱动控制电路。由于此种电路拓扑结构中存在变压器或电感等储能元件，使得电路的输入部分与输出部分是分开的电流回路，输出电压（即作为负载的LED单元的电压之和）不受输入电压的限制，所以输入电压可以实现宽范围变化。但该种恒流驱动控制电路结构复杂，占用的电路板体积大，成本高，不利于生产和推广。 

另一种是线性LED恒流驱动控制电路。现有的线性LED恒流驱动控制电路如图1所示，其包括对输入电压Vac进行整流处理、由二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4构成的整流桥，对整流桥输出的电压进行滤波处理的电容C1，以及对作为负载的LED单元进行恒流控制的恒流控制器。可见，该类拓扑结构中无变压器或电感等储能元件，因而输入部分和输出部分同在一个电流回路中。作为负载的LED单元的电压之和必须小于输入电压幅值时，才能保持LED单元有电流通过，由于LED单元的电压是固定的，因此输入电压幅值不能低于LED单元两端的电压，从而使得输入电压无法实现宽范围变化。同时对于固定的LED单元，若输入电压过高，会导致恒流控制器的损耗加大，长时间工作时，甚至会烧坏恒流控制器，进一步限制了输入电压的变化范围。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种宽输入电压范围的LED线性恒流驱动控制器，旨在解决现有的线性LED恒流驱动控制电路中，输入电压的幅值需不低于作为负载的LED单元两端的电压，且为了避免电路烧毁而不得过高，无法实现宽范围变化的问题。 

本实用新型是这样实现的，一种宽输入电压范围的LED线性恒流驱动控制器，所述宽输入电压范围的LED线性恒流驱动控制器包括： 

输入端连接LED驱动装置中整流滤波电路的输出端，采样所述整流滤波电路输出的电压并输出采样结果信号的电压采样电路； 

输入端连接所述电压采样电路的输出端、电源端连接所述整流滤波电路的输出端、输出端连接作为负载的发光二极管单元的正输入端，根据所述采样结果信号对所述整流滤波电路输出的电压的大小进行调节后输出给作为负载的发光二极管单元的正输入端的电压调节电路； 

输入端连接所述发光二极管单元的负输入端，对所述发光二极管单元进行恒流控制的恒流控制电路。 

上述宽输入电压范围的LED线性恒流驱动控制器中，所述电压调节电路可以包括： 

升压电路和/或降压电路； 

输入端作为所述电压调节电路的输入端连接所述电压采样电路的输出端，电源端作为所述电压调节电路的电源端连接所述整流滤波电路的输出端，输出端作为所述电压调节电路的输出端连接所述发光二极管单元的正输入端，控制端连接所述升压电路和/或降压电路的电压选择电路。 

进一步地，所述电压采样电路可以包括：电阻R1、电阻R2、电阻R3、比较器U1和比较器U2； 

所述电阻R3、所述电阻R2和所述电阻R1依次串联在所述整流滤波电路的输出端和地之间；所述电阻R3与所述电阻R2连接的一端同时连接所述比较器U1的同相端，所述比较器U1的反相端连接第一基准电压；所述电阻R2与 所述电阻R1连接的一端同时连接所述比较器U2的同相端，所述比较器U2的反相端连接第二基准电压；所述比较器U1的输出端和所述比较器U2的输出端连接所述电压选择电路的输入端。 

同时，所述电压选择电路可以包括：N沟道的MOS管Q1、N沟道的MOS管Q2、N沟道的MOS管Q3、N沟道的MOS管Q4、N沟道的MOS管Q5、与门U3、反相器U4、或非门U5和或非门U6； 

所述N沟道的MOS管Q4的漏极、所述N沟道的MOS管Q3的漏极和所述N沟道的MOS管Q1的漏极连接，并共同连接所述整流滤波电路的输出端；所述N沟道的MOS管Q5的源极、所述N沟道的MOS管Q3的源极和所述N沟道的MOS管Q2的源极连接，并共同连接所述发光二极管单元的正输入端；所述N沟道的MOS管Q4的栅极连接所述N沟道的MOS管Q5的栅极，并共同连接所述与门U3的输出端；所述N沟道的MOS管Q1的栅极连接所述N沟道的MOS管Q2的栅极，并共同连接所述或非门U6的输出端；所述N沟道的MOS管Q3的栅极连接所述或非门U5的输出端；所述与门U3的一个输入端连接所述或非门U5的一个输入端和所述或非门U6的一个输入端，并共同连接所述电压采样电路的输出端；所述与门U3的另一个输入端连接所述反相器U4的输入端和所述或非门U6的另一个输入端，并共同连接所述电压采样电路的输出端；所述反相器U4的输出端连接所述或非门U5的另一个输入端；所述N沟道的MOS管Q4的源极和所述N沟道的MOS管Q5的漏极连接所述降压电压，所述N沟道的MOS管Q1的源极和所述N沟道的MOS管Q2的漏极连接所述升压电路。 

上述宽输入电压范围的LED线性恒流驱动控制器中，所述恒流控制电路可以包括：误差放大器U7、N沟道的MOS管Q6和电阻R4； 

所述误差放大器U7的同相端连接第三基准电压，所述误差放大器U7的反相端通过所述电阻R4接地，所述误差放大器U7的输出端连接所述N沟道的MOS管Q6的栅极；所述N沟道的MOS管Q6的漏极连接所述发光二极管单 元的负输入端；所述N沟道的MOS管Q6的源极连接所述误差放大器U7的反相端。 

上述宽输入电压范围的LED线性恒流驱动控制器中，所述发光二极管单元可以包括至少一组相互并联的发光二极管组，每一发光二极管组包括至少一个首尾顺次连接的发光二极管。 

本实用新型的另一目的在于提供一种LED驱动装置，包括整流滤波电路，所述LED驱动装置还包括如上所述的宽输入电压范围的LED线性恒流驱动控制器。 

本实用新型提供的宽输入电压范围的LED线性恒流驱动控制器通过电压采样电路采样整流滤波电路输出的电压，若其电压值过高或过低，则由电压调节电路对其进行调节后，输出给作为负载的发光二极管单元，从而在保证发光二极管单元正常导通的情况下，还实现了对输入到整流滤波电路的输入电压的宽范围可调，且安全可靠。相对于现有的反激式或DC-DC升降压的开关电源类的恒流驱动控制电路，该宽输入电压范围的LED线性恒流驱动控制器是采用了线性驱动方式，输入回路与输出回路为同一回路，因而结构更简单；相对于现有的线性LED恒流驱动控制电路，该宽输入电压范围的LED线性恒流驱动控制器实现了输入电压的宽范围可调，应用性更强，且不会由于输入电压过高而烧毁电路。 

附图说明

图1是现有技术提供的线性LED恒流驱动控制电路的电路图； 

图2是本实用新型实施例提供的宽输入电压范围的LED线性恒流驱动控制器的电路原理图； 

图3是图2中电压调节电路的电路原理图； 

图4是图2中电压采样电路的电路图； 

图5是图3中电压选择电路的电路图； 

图6是图2中恒流控制电路的电路图； 

图7是图2中发光二极管单元的电路图。 

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。 

针对现有技术存在的问题，本实用新型提出了一种宽输入电压范围的LED线性恒流驱动控制器，其通过电压采样电路采样整流滤波电路输出的电压，若其电压值过高或过低，则由电压调节电路对其进行调节后，输出给作为负载的发光二极管单元。 

图2示出了本实用新型实施例提供的宽输入电压范围的LED线性恒流驱动控制器的电路原理，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分。 

详细而言，本实用新型实施例提供的宽输入电压范围的LED线性恒流驱动控制器包括：电压采样电路12，电压采样电路12的输入端连接整流滤波电路的输出端，用于采样LED驱动装置中、整流滤波电路输出的电压Vinp，并输出采样结果信号；电压调节电路11，电压调节电路11的输入端连接电压采样电路12的输出端，电压调节电路11的电源端连接整流滤波电路的输出端，电压调节电路11的输出端连接作为负载的发光二极管单元的正输入端，用于根据采样结果信号，对整流滤波电路输出的电压Vinp的大小进行调节后，输出给发光二极管单元的正输入端；恒流控制电路13，恒流控制电路13的输入端连接发光二极管单元的负输入端，用于对发光二极管单元进行恒流控制。 

本实用新型实施例提供的宽输入电压范围的LED线性恒流驱动控制器通过电压采样电路12采样整流滤波电路输出的电压，若其电压值过高或过低，则由电压调节电路11对其进行调节后，输出给作为负载的发光二极管单元，从而在保证发光二极管单元正常导通的情况下，还实现了对输入到整流滤波电路的 输入电压的宽范围可调，且安全可靠。相对于现有的反激式或DC-DC升降压的开关电源类的恒流驱动控制电路，该宽输入电压范围的LED线性恒流驱动控制器是采用了线性驱动方式，输入回路与输出回路为同一回路，因而结构更简单；相对于现有的线性LED恒流驱动控制电路，该宽输入电压范围的LED线性恒流驱动控制器实现了输入电压的宽范围可调，应用性更强，且不会由于输入电压过高而造烧毁电路。 

图3进一步示出了图2中电压调节电路11的电路原理。 

具体地，电压调节电路11可以包括：电压选择电路111，升压电路112和/或降压电路113；电压选择电路111，电压选择电路111的输入端作为电压调节电路11的输入端连接电压采样电路12的输出端，电压选择电路111的电源端作为电压调节电路的电源端连接整流滤波电路的输出端，电压选择电路111的输出端作为电压调节电路11的输出端连接作为负载的发光二极管单元的正输入端，电压选择电路111的控制端连接升压电路112和/或降压电路113，电压选择电路111用于根据采样结果信号，若整流滤波电路输出的电压Vinp小于第二预设值，则控制升压电路112对整流滤波电路输出的电压Vinp进行升压处理，并将升压电路112升压处理后的电压输出给发光二极管单元的正输入端，和/或根据采样结果信号，若整流滤波电路输出的电压Vinp大于第一预设值，则控制降压电路113对整流滤波电路输出的电压Vinp进行降压处理，并将降压电路113降压处理后的电压输出给发光二极管单元的正输入端，电压选择电路111还用于根据采样结果信号，若整流滤波电路输出的电压Vinp不大于第一预设值且不小于第二预设值，则直接将整流滤波电路输出的电压Vinp输出给发光二极管单元的正输入端。 

图4示出了图2中电压采样电路12的电路。 

具体地，电压采样电路12可以包括：电阻R1、电阻R2、电阻R3、比较器U1和比较器U2。其中，电阻R3、电阻R2和电阻R1依次串联在整流滤波电路的输出端和地之间，且电阻R3不与电阻R2连接的一端作为电压采样电路 12的输入端；电阻R3与电阻R2连接的一端同时连接比较器U1的同相端+，比较器U1的反相端-连接第一基准电压Vrh；电阻R2与电阻R1连接的一端同时连接比较器U2的同相端+，比较器U2的反相端-连接第二基准电压Vrl；比较器U1的输出端和比较器U2的输出端共同作为电压采样电路12的输出端而连接电压选择电路111的输入端。 

图5示出了图3中电压选择电路11的电路。 

具体地，电压选择电路11可以包括：N沟道的金属氧化物半导体场效应管（以下简称MOS管）Q1、N沟道的MOS管Q2、N沟道的MOS管Q3、N沟道的MOS管Q4、N沟道的MOS管Q5、与门U3、反相器U4、或非门U5和或非门U6。其中，N沟道的MOS管Q4的漏极、N沟道的MOS管Q3的漏极和N沟道的MOS管Q1的漏极连接，并共同连接整流滤波电路的输出端；N沟道的MOS管Q5的源极、N沟道的MOS管Q3的源极和N沟道的MOS管Q2的源极连接，并共同连接发光二极管单元的正输入端；N沟道的MOS管Q4的栅极连接N沟道的MOS管Q5的栅极，并共同连接与门U3的输出端；N沟道的MOS管Q1的栅极连接N沟道的MOS管Q2的栅极，并共同连接或非门U6的输出端；N沟道的MOS管Q3的栅极连接或非门U5的输出端；与门U3的一个输入端连接或非门U5的一个输入端和或非门U6的一个输入端，并共同连接电压采样电路12的输出端，参考图4，则连接比较器U1的输出端；与门U3的另一个输入端连接反相器的输入端和或非门U6的另一个输入端，并共同连接电压采样电路12的输出端，参考图4，则连接比较器U2的输出端；反相器U4的输出端连接或非门U5的另一个输入端；N沟道的MOS管Q4的源极和N沟道的MOS管Q5的漏极连接降压电压113，N沟道的MOS管Q1的源极和N沟道的MOS管Q2的漏极连接升压电路112。 

图6示出了图2中恒流控制电路13的电路。 

具体地，恒流控制电路13包括：误差放大器U7、N沟道的MOS管Q6和电阻R4。其中，误差放大器U7的同相端+连接第三基准电压Vr3，误差放大器 U7的反相端-通过电阻R4接地，误差放大器U7的输出端连接N沟道的MOS管Q6的栅极；N沟道的MOS管Q6的漏极作为恒流控制电路13的输入端连接发光二极管单元的负输入端；N沟道的MOS管Q6的源极连接误差放大器U7的反相端-。 

图7示出了图2中发光二极管单元的电路。 

本实用新型实施例中，作为负载的发光二极管单元可以包括至少一组发光二极管组，若发光二极管单元包括两组或两组以上的发光二极管组时，该两组或两组以上的发光二极管组相互并联连接。每一发光二极管组又包括至少一个发光二极管，若发光二极管组包括两个或两个以上的发光二极管时，该两个或两个以上的发光二极管首尾顺次连接。发光二极管组的阳极作为发光二极管单元的正输入端，发光二极管组的阴极作为发光二极管单元的负输入端。 

本实用新型实施例中，升压电路112可采用现有的电荷泵结构即可实现，且可采用一级或多级升压结构，具体结构为本领域公知，在此不赘述；降压电路113可采用现有的线性稳压器结构，具体结构为本领域公知，在此不赘述。下面结合图4至图7，详细说明上述电路的工作原理： 

假设第一预设值是VH，第二预设值是VL，且有VH>VL。对于电压采样电路12，当整流滤波电路的输出电压Vinp低于第二预设值VL时，即电阻分压低于比较器U2反相端-的第二基准电压Vrl时，比较器U2的输出电平EN1为低电平（记为0），此时整流滤波电路的输出电压Vinp低于第一预设值VH，电阻分压低于比较器U1反相端-的第一基准电压Vrh，故比较器U1的输出电平EN2为低电平（记为0），则电压采样电路12输出的采样结果信号为00；当整流滤波电路的输出电压Vinp小于或等于第一预设值VH而大于或等于第二预设值是VL时，即电阻分压低于比较器U1反相端-的第一基准电压Vrh，故比较器U1的输出电平EN2为低电平（记为0），而电阻分压高于比较器U2反相端-的第二基准电压Vrl时，故比较器U2的输出电平EN1为高电平（记为1），则电压采样电路12输出的采样结果信号为10；当整流滤波电路的输出电 压Vinp高于第一预设值VH时，即电阻分压高于比较器U1反相端-的第一基准电压Vrh，故比较器U1的输出电平EN2为高电平（记为1），此时整流滤波电路的输出电压Vinp高于第二预设值VL，即电阻分压高于比较器U2反相端-的第二基准电压Vrl，故比较器U2的输出电平EN1为高电平（记为1），则电压采样电路12输出的采样结果信号为11。 

对于电压调节电路11，当采样结果信号为00时,电压选择电路111内部的N沟道的MOS管Q1和N沟道的MOS管Q2导通，整流滤波电路的输出电压Vinp经过N沟道的MOS管Q1传输后的电压V1a输入到升压电压112，升压电路112对输入的电压V1a做升压处理后，输出电压V1b经过N沟道的MOS管Q2输出到发光二极管单元的正输入端Voutp。当采样结果信号为10时，电压选择电路111内部N沟道的MOS管Q3导通，整流滤波电路的输出电压Vinp经过N沟道的MOS管Q3输出到发光二极管单元的正输入端Voutp。当采样结果信号为11时,电压选择电路111内部N沟道的MOS管Q4与N沟道的MOS管Q5导通，整流滤波电路的输出电压Vinp经过N沟道的MOS管Q4传输后的电压V2a输入到降压电压113，降压电路113对输入电压做降压处理后，输出电压V2b经过N沟道的MOS管Q5输出到发光二极管单元的正输入端Voutp。通过电压调节电路11的处理，可使得发光二极管单整流滤波电路的输出电压Vinp在第一预设值是VH和第二预设值VL之间变化，从而实现输入电压的宽范围可调，并保证电路不会由于过高的电压波动而被烧坏。 

对于恒流控制电路13，其中的第三基准电压Vr3的值和电阻R4的阻值决定了发光二极管单元的恒流工作电流，假设该恒流工作电流为I_led，则有I_led=Vr3/R4。 

本实用新型实施例还提供了一种LED驱动装置，包括如图1所示的整流滤波电路，以及如上所述的宽输入电压范围的LED线性恒流驱动控制器，在此不赘述。 

本实用新型实施例提供的宽输入电压范围的LED线性恒流驱动控制器通 过电压采样电路12采样整流滤波电路输出的电压，若其电压值过高或过低，则由电压调节电路11对其进行调节后，输出给作为负载的发光二极管单元，从而在保证发光二极管单元正常导通的情况下，还实现了对输入到整流滤波电路的输入电压的宽范围可调，且安全可靠。相对于现有的反激式或DC-DC升降压的开关电源类的恒流驱动控制电路，该宽输入电压范围的LED线性恒流驱动控制器是采用了线性驱动方式，输入回路与输出回路为同一回路，因而结构更简单；相对于现有的线性LED恒流驱动控制电路，该宽输入电压范围的LED线性恒流驱动控制器实现了输入电压的宽范围可调，应用性更强，且不会由于输入电压过高而造烧毁电路。 

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (7)

1.一种宽输入电压范围的LED线性恒流驱动控制器，其特征在于，所述宽输入电压范围的LED线性恒流驱动控制器包括：

输入端连接LED驱动装置中整流滤波电路的输出端，采样所述整流滤波电路输出的电压并输出采样结果信号的电压采样电路；

输入端连接所述电压采样电路的输出端、电源端连接所述整流滤波电路的输出端、输出端连接作为负载的发光二极管单元的正输入端，根据所述采样结果信号对所述整流滤波电路输出的电压的大小进行调节后输出给作为负载的发光二极管单元的正输入端的电压调节电路；

输入端连接所述发光二极管单元的负输入端，对所述发光二极管单元进行恒流控制的恒流控制电路。

2.如权利要求1所述的宽输入电压范围的LED线性恒流驱动控制器，其特征在于，所述电压调节电路包括：

升压电路和/或降压电路；

输入端作为所述电压调节电路的输入端连接所述电压采样电路的输出端，电源端作为所述电压调节电路的电源端连接所述整流滤波电路的输出端，输出端作为所述电压调节电路的输出端连接所述发光二极管单元的正输入端，控制端连接所述升压电路和/或降压电路的电压选择电路。

3.如权利要求2所述的宽输入电压范围的LED线性恒流驱动控制器，其特征在于，所述电压采样电路包括：电阻R1、电阻R2、电阻R3、比较器U1和比较器U2；

所述电阻R3、所述电阻R2和所述电阻R1依次串联在所述整流滤波电路的输出端和地之间；所述电阻R3与所述电阻R2连接的一端同时连接所述比较器U1的同相端，所述比较器U1的反相端连接第一基准电压；所述电阻R2与所述电阻R1连接的一端同时连接所述比较器U2的同相端，所述比较器U2的反相端连接第二基准电压；所述比较器U1的输出端和所述比较器U2的输出端连接所述电压选择电路的输入端。

4.如权利要求2所述的宽输入电压范围的LED线性恒流驱动控制器，其特征在于，所述电压选择电路包括：N沟道的MOS管Q1、N沟道的MOS管Q2、N沟道的MOS管Q3、N沟道的MOS管Q4、N沟道的MOS管Q5、与门U3、反相器U4、或非门U5和或非门U6；

所述N沟道的MOS管Q4的漏极、所述N沟道的MOS管Q3的漏极和所述N沟道的MOS管Q1的漏极连接，并共同连接所述整流滤波电路的输出端；所述N沟道的MOS管Q5的源极、所述N沟道的MOS管Q3的源极和所述N沟道的MOS管Q2的源极连接，并共同连接所述发光二极管单元的正输入端；所述N沟道的MOS管Q4的栅极连接所述N沟道的MOS管Q5的栅极，并共同连接所述与门U3的输出端；所述N沟道的MOS管Q1的栅极连接所述N沟道的MOS管Q2的栅极，并共同连接所述或非门U6的输出端；所述N沟道的MOS管Q3的栅极连接所述或非门U5的输出端；所述与门U3的一个输入端连接所述或非门U5的一个输入端和所述或非门U6的一个输入端，并共同连接所述电压采样电路的输出端；所述与门U3的另一个输入端连接所述反相器U4的输入端和所述或非门U6的另一个输入端，并共同连接所述电压采样电路的输出端；所述反相器U4的输出端连接所述或非门U5的另一个输入端；所述N沟道的MOS管Q4的源极和所述N沟道的MOS管Q5的漏极连接所述降压电压，所述N沟道的MOS管Q1的源极和所述N沟道的MOS管Q2的漏极连接所述升压电路。

5.如权利要求1所述的宽输入电压范围的LED线性恒流驱动控制器，其特征在于，所述恒流控制电路包括：误差放大器U7、N沟道的MOS管Q6和电阻R4；

所述误差放大器U7的同相端连接第三基准电压，所述误差放大器U7的反相端通过所述电阻R4接地，所述误差放大器U7的输出端连接所述N沟道的MOS管Q6的栅极；所述N沟道的MOS管Q6的漏极连接所述发光二极管单元的负输入端；所述N沟道的MOS管Q6的源极连接所述误差放大器U7的反相端。

6.如权利要求1所述的宽输入电压范围的LED线性恒流驱动控制器，其特征在于，所述发光二极管单元包括至少一组相互并联的发光二极管组，每一发光二极管组包括至少一个首尾顺次连接的发光二极管。

7.一种LED驱动装置，包括整流滤波电路，其特征在于，所述LED驱动装置还包括如权利要求1至6任一项所述的宽输入电压范围的LED线性恒流驱动控制器。

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