CN203748077U - 高压线性功率电流补偿电路 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种高压线性功率电流补偿电路，包括电压采样模块、电流补偿模块；所述电压采样模块一端与高压线性电路中控制某段LED灯串导通与关断的驱动开关连接，用于采集该驱动开关的电压；所述电流补偿模块一端与电压采样模块另一端连接、另一端与控制驱动开关导通时间的比较器反相输入端连接，用于调节比较器反相输入端电压的大小，进而根据比较器输出电压的大小来调节每段LED灯串导通电流的大小，从而使LED灯串的输出功率维持平稳。本实用新型提供的高压线性功率电流补偿电路，最终通过电流补偿模块将LED灯串的功率维持平稳，从而提高了使用者的舒适度，是一种非常实用、易于大力推广生产使用的产品。

Description

高压线性功率电流补偿电路
技术领域
本发明涉及发光二极管(Light Emitting Diode，以下简称：LED)照明技术领域，尤其涉及一种高压线性功率电流补偿电路。
背景技术
目前市场上高压线性产品普遍存在输出功率随输入电压变化而变化的问题，如：输入电压220Vac增大1O％到242Vac，输出功率会增大16％左右，这样造成的结果是LED灯的亮度会有明显变化。具体原因为：附图1为线性高压LED线路中LED正常工作时电流、电压与时间的波形，如图1所示，当高压线性电路的输入电压波形为U1所示时，其内部接入的LED灯串的导通电流波形如图中I1所示(该图中高压线性电路中接入了3段LED灯串)；当高压线性电路的输入电压升高到如图中U2所示时，其内部接入的LED灯串的导通电流波形就如图中I2所示；由于LED的输出功率P=(U1I1T1+U2I2T2+U3I3T3)/T，其中，U1为第一段LED的导通电压、I1为第一段LED灯串的导通电流、T为周期、三者均为定值，而T1为I1恒流的时间，U2I2T2、U3I3T3同理；根据图1显示的波形可见，当电压升高后，LED恒流的时间也就随之增大，尤其是第三段LED灯串的导通时间明显增长(第一段LED灯串的恒流时间T1、第二段LED灯串的恒流时间T2略微减小，可以忽略不计)，根据功率的计算公式可知，LED的输出功率P也会随之增大，而LED的功率也就明显增大，使用者就会感觉到LED灯的亮度有明显变化，从而影响使用者的舒适度。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种能够使接入高压线性电路中的LED灯串功率变化维持平稳的功率补偿电路。
一种高压线性功率电流补偿电路，包括电压采样模块、电流补偿模块。
所述电压采样模块一端与高压线性电路中控制某段LED灯串导通与关断的驱动开关连接，用于采集该驱动开关的电压。
所述电流补偿模块一端与电压采样模块另一端连接、电流补偿模块另一端与控制驱动开关导通时间的比较器反相输入端连接，用于调节比较器反相输入端电压的大小，进而根据比较器输出电压的大小来调节每段LED灯串的导通电流的大小，从而使LED灯串的输出功率维持平稳。
进一步地，如上所述的高压线性功率电流补偿电路，所述驱动开关为MOS管。
进一步地，所述电压采样模块包括：比较器AR6、电阻R12、电容C1；所述比较器AR6的同相输入端与参考电压连接，其反相输入端与接入高压线性电路中的控制最末段LED灯串的MOS管Q2栅极连接；所述比较器AR6的输出端与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端与电容C1的一端连接，电容C1的另一端接地；
所述电流补偿模块包括NMOS管Q9、PMOS管Q7、PMOS管Q8；所述NMOS管Q9的栅极与电阻R12和电容C1的连接点连接、NMOS管Q9源极接地、漏极与PMOS管Q7的源极连接；PMOS管Q7的漏极与PMOS管Q8的漏极连接；PMOS管Q8的栅极与PMOS管Q7的栅极共同与NMOS管Q9的漏极连接、PMOS管Q8的源极与比较器AR1反相输入端连接，所述比较器AR1用于控制接入高压线性电路的首段LED灯串的MOS管的导通时间。
进一步地，还包括连接在电压采样模块与电流补偿模块之间的信号处理模块；所述信号处理模块用于将电压采样模块采集到的电压保持平稳并供给电流补偿模块；所述信号处理模块包括电压跟随器AR7及电阻R13，所述电压跟随器AR7的同相输入端与电阻R12和电容C1的连接点连接，电压跟随器AR7的输出端与电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端与NMOS管Q9的栅极连接。
进一步地，所述电压采样模块包括电阻R11、电阻R12、二极管D1、二极管D2、电容C1；所述电阻R11的一端与接入高压线性电路中的控制首段LED灯串的MOS管Q5的漏极连接，其另一端分别与二极管D1和二极管D2的正极连接，二极管D2的负极与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端与电容C1一端的连接点共同接地；
所述电流补偿模块包括NMOS管Q7、PMOS管Q8、PMOS管Q9；所述NMOS管Q7的栅极与二极管D2的负极与电容C1另一端的连接点连接、NMOS管Q7源极接地、漏极与PMOS管Q8的源极连接；PMOS管Q8的漏极与PMOS管Q9的漏极连接；PMOS管Q9的栅极与PMOS管Q8的栅极共同与NMOS管Q7的漏极连接、PMOS管Q9的源极与比较器AR1反相输入端连接，所述比较器AR1用于控制接入高压线性电路的首段LED灯串的MOS管的导通时间。
进一步地，还包括连接在电压采样模块与电流补偿模块之间的信号处理模块；所述信号处理模块用于将电压采样模块采集到的电压保持平稳并供给电流补偿模块；所述信号处理模块包括电压跟随器AR5及电阻R13，所述电压跟随器AR5的同相输入端与二极管D1负极与电容C1另一端的连接点连接，电压跟随器AR5的输出端与电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端与NMOS管Q7的栅极连接。
本发明提供的高压线性功率电流补偿电路，通过电压采集模块采集控制LED灯串的驱动开关的电压，进而根据采集到的电压来控制LED灯串的电流大小，从而根据LED灯串的电流大小来控制LED灯串的功率，使LED灯串的功率维持平稳，从而提高了使用者的舒适度，是一种非常实用、易于大力推广生产使用的产品。
附图说明
图1为高压线性电路中LED灯串在一个周期内电流随电压变化的波形图；
图2为本发明高压线性功率电流补偿电路接入高压线性电路后的原理结构图；
图3为本发明高压线性功率电流补偿电路栅极电压采样电路结构图一；
图4为本发明高压线性功率电流补偿电路栅极电压采样电路结构图二；
图5为本发明高压线性功率电流补偿电路漏极电压采样电路结构图一；
图6为本发明高压线性功率电流补偿电路漏极电压采样电路结构图二；
图7为本发明的高压线性功率电流补偿电路接入高线线性电路后的管脚连接结构图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然所描述的实施例是本发明一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图2为本发明高压线性功率电流补偿电路接入高线线性电路后的原理结构图，如图2所示，本发明提供的高压线性功率电流补偿电路，包括电压采样模块、电流补偿模块；所述电压采样模块一端与高压线性电路中控制某段LED灯串导通与关断的驱动开关连接，用于采集该驱动开关的电压；所述电流补偿模块一端与电压采样模块另一端连接、电流补偿模块另一端与控制驱动开关导通时间的比较器反相输入端连接，用于调节比较器反相输入端电压的大小，进而根据比较器输出电压的大小来调节每段LED灯串的导通电流的大小，从而使LED灯串的输出功率维持平稳。
具体地，如图2所示，整流桥的正极连接了3段LED灯串，分别为由D1和D2组成的第一段LED灯串、由D3组成的第二段LED灯串、由D4组成的第三段LED灯串，其中，控制第一段LED灯串导通与关断的驱动开关为MOS管Q6；控制第二段LED灯串导通与关断的驱动开关为MOS管Q4；控制第三段LED灯串导通与关断的驱动开关为MOS管Q2；比较器AR3用于控制MOS管Q2的导通时间；比较器AR2用于控制MOS管Q4的导通时间；比较器AR1用于控制MOS管Q6的导通时间。根据背景技术的描述，当高压线性电路中输入电压升高后，接入其电路的LED灯串的恒流时间会增长，从而导致LED灯串的功率会有明显变化，而为了降低这种LED灯串功率明显变化的现象，本实用新型通过采取当电压升高导致恒流时间增长时，减小LED的导通电流为手段，从而达到使高压线性电路中的LED功率变化保持平稳的目的；反之，当高线线性电路的输入电压减小时，通过增大LED的导通电流为手段，从而达到使高压线性电路中的LED功率变化保持平稳的目的。具体地，电压采样模块采集驱动开关MOS管Q2的电压，电流补偿模块根据电压采样模块输出的电压来控制其输出电流的大小，由于电流补偿模块一端与比较器的反相输入端连接，电流补偿模块的输出电流变化将导致比较器反相输入端的电压发生变化，而由于比较器同相输入端的电压基准不变，因此，比较器输出电压的大小就由其反相输入端的电压大小来决定，而当比较器的输出电压发生变化，与比较器输出端连接的MOS管栅极电压将发生变化，而MOS管栅极电压的改变将会导致对应LED灯串电流的大小发生改变，LED灯串电流的大小发生改变就可以控制LED功率的变化。本发明的目的就是当整流桥的输入电压增大时，通过电压采样模块与电流补偿模块的作用，最终使得LED灯串的电流减小，根据LED功率的计算公式P=(U1I1T1+U2I2T2+U3I3T3)/T，由于输入电压增大时，T3增大，而I1、I2、I3会相对减小，如此，使得LED的功率在一个很小的范围内波动，而不会随着输入端电压的增大LED的功率也随之增大，使LED的功率维持平稳；反之，当整流桥的输入电压减小时，通过电压采样模块与电流补偿模块的控制，最终使得LED灯串的电流增大，从而使LED的功率在一个很小的范围内波动。所述驱动开关可以为PMOS管、NMOS管，PNP管、NPN管，本发明采用MOS管作为驱动开关。
图3为本发明高压线性功率电流补偿电路栅极电压采样电路结构图一；图4为本发明高压线性功率电流补偿电路栅极电压采样电路结构图二；图5为本发明高压线性功率电流补偿电路漏极电压采样电路结构图一；图6为本发明高压线性功率电流补偿电路漏极电压采样电路结构图二；图7为本发明的高压线性功率电流补偿电路接入高线线性电路后的管脚连接结构图，表一是图3、图4、图5、图6分别与图7的引脚连接对应表：
表一：
实施例1：
图3为本发明高压线性功率电流补偿电路栅极电压采样电路结构图一，如图3所示，本实施例提供一种MOS管栅极电压采样的功率补偿电路，所述电压采样模块包括：比较器AR6、电阻R12、电容C1；所述比较器AR6的同相输入端与参考电压连接，其反相输入端与接入高压线性电路中的控制最末段LED灯串的MOS管Q2栅极连接；所述比较器AR6的输出端与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端与电容C1的一端连接，电容C1的另一端接地；
具体地，比较器AR6的反相输入端与MOS管Q2的栅极连接，电容C1通过MOS管Q2栅极电压的变化进行自身的充电与放电，从而为电流补偿模块提供输入电压；当整流桥输入电压升高时，电容C1电压升高，反之降低。
所述电流补偿模块包括NMOS管Q9、PMOS管Q7、PMOS管Q8；所述NMOS管Q9的栅极与电阻R12和电容C1的连接点连接、NMOS管Q9源极接地、漏极与PMOS管Q7的源极连接；PMOS管Q7的漏极与PMOS管Q8的漏极连接；PMOS管Q8的栅极与PMOS管Q7的栅极共同与NMOS管Q9的漏极连接、PMOS管Q8的源极与比较器AR1反相输入端连接，所述比较器AR1用于控制接入高压线性电路的首段LED灯串的MOS管的导通时间。
具体地，本实施例的电流补偿模块，当NMOS管Q9的栅极电压升高时，PMOS管Q8的源极的电流就随之升高，由于电阻R5及电阻REXT的作用，比较器AR1反相输入端的电压就升高，由于比较器AR1的同相输入端电压不变，因此，比较器AR1的输出电压就会降低，MOS管Q6栅极的电压降低，MOS管Q6的导通阻抗升高，其输出电流就会减小；反之，当NMOS管Q9的栅极电压降低时，MOS管Q6的输出电流就会增大。
综上所述，当整流桥输入电压升高时，电容C1电压升高，则NMOS管Q9的栅极电压升高，那么MOS管Q6的输出电流就会减小；反之，当整流桥输入电压降低时，电容C1电压降低，则NMOS管Q9的源极电压降低，那么MOS管Q6的输出电流就会增大。从而，根据LED的输出功率P=(U1I1T1+U2I2T2+U3I3T3)/T，在整流桥两端的输入电压增大的情况下，LED灯串的电流就会相应减小，使得LED的输出功率在小范围内波动，从而保证了使LED灯串功率变化维持平稳。
实施例2：
进一步地，在图3实施例的基础上，本发明还包括连接在电压采样模块与电流补偿模块之间的信号处理模块；所述信号处理模块用于将电压采样模块采集到的电压保持平稳并供给电流补偿模块。图4为本发明高压线性功率电流补偿电路栅极电压采样电路结构图二，如图4所示，所述信号处理模块包括电压跟随器AR7及电阻R13，所述电压跟随器AR7的同相输入端与电阻R12和电容C1的连接点连接，电压跟随器AR7的输出端与电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端与NMOS管Q9的源极连接。
实施例3：
图5为本发明高压线性功率电流补偿电路漏极电压采样电路结构图一。本实施例通过采集MOS管漏极的电压来进行电流补充，从而使LED灯串的功率维持平稳。
如图5所示，所述电压采样模块包括电阻R11、电阻R12、二极管D1、二极管D2、电容C1；所述电阻R11的一端与接入高压线性电路中的控制，首段LED灯串的MOS管Q5的漏极连接，其另一端分别与二极管D1和二极管D2的正极连接，二极管D2的负极与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端与电容C1一端的连接点共同接地。
本实施例提供的电压采样模块，当整流桥的输入电压升高时，电压采样模块中电容C1的充电时间就越长，从而电容C1的电压也就越高，因此，NMOS管Q7栅极的电压也就越高。
所述电流补偿模块包括NMOS管Q7、PMOS管Q8、PMOS管Q9；所述NMOS管Q7的栅极与二极管D2的负极与电容C1另一端的连接点连接、NMOS管Q7源极接地、漏极与PMOS管Q8的源极连接；PMOS管Q8的漏极与PMOS管Q9的漏极连接；PMOS管Q9的栅极与PMOS管Q8的栅极共同与NMOS管Q7的漏极连接、PMOS管Q9的源极与比较器AR1反相输入端连接，所述比较器AR1用于控制接入高压线性电路的首段LED灯串的MOS管的导通时间。
本实施例中电流补偿模块与实施例1、2中的电流补偿模块结构相同，功能相同，在此不再赘述。
实施例4：
本实施例在实施例3的基础上，还包括连接在电压采样模块与电流补偿模块之间的信号处理模块；所述信号处理模块用于将电压采样模块采集到的电压保持平稳并供给电流补偿模块；图6为本发明高压线性功率电流补偿电路漏极电压采样电路结构图二，如图6所示，所述信号处理模块包括电压跟随器AR5及电阻R13，所述电压跟随器AR5的同相输入端与二极管D1负极与电容C1另一端的连接点连接，电压跟随器AR5的输出端与电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端与NMOS管Q7的栅极连接。
本发明提供的高压线性功率电流补偿电路，通过电压采集模块采集控制LED灯串的驱动开关的电压，再将采集到的电压通过信号处理模块进行处理，处理成电流补偿模块可使用的电压，最终通过电流补偿模块将LED灯串的功率维持平稳，从而提高了使用者的舒适度。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种高压线性功率电流补偿电路，其特征在于，包括电压采样模块、电流补偿模块； 
所述电压采样模块一端与高压线性电路中控制某段LED灯串导通与关断的驱动开关连接，用于采集该驱动开关的电压； 
所述电流补偿模块一端与电压采样模块另一端连接、另一端与控制驱动开关导通时间的比较器反相输入端连接，用于调节比较器反相输入端电压的大小，进而根据比较器输出电压的大小来调节每段LED灯串的导通电流大小，从而使LED灯串的输出功率维持平稳。 
2.根据权利要求1所述的高压线性功率电流补偿电路，其特征在于，所述驱动开关为MOS管。 
3.根据权利要求2所述的高压线性功率电流补偿电路，其特征在于，所述电压采样模块包括：比较器AR6、电阻R12、电容C1；所述比较器AR6的同相输入端与参考电压连接，其反相输入端与接入高压线性电路中的控制最末段LED灯串的MOS管Q2栅极连接；所述比较器AR6的输出端与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端与电容C1的一端连接，电容C1的另一端接地； 
所述电流补偿模块包括NMOS管Q9、PMOS管Q7、PMOS管Q8；所述NMOS管Q9的栅极与电阻R12和电容C1的连接点连接、NMOS管Q9源极接地、漏极与PMOS管Q7的源极连接；PMOS管Q7的漏极与PMOS管Q8的漏极连接；PMOS管Q8的栅极与PMOS管Q7的栅极共同与NMOS管Q9的漏极连接、PMOS管Q8的源极与比较器AR1反相输入端连接，所述比较器AR1用于控制接入高压线性电路的首段LED灯串的MOS管的导通时间。 
4.根据权利要求3所述的高压线性功率电流补偿电路，其特征在于，还包括连接在电压采样模块与电流补偿模块之间的信号处理模块；所述信号处理模块用于将电压采样模块采集到的电压保持平稳并供给电流补偿模块；所述信号处理模块包括电压跟随器AR7及电阻R13，所述电压跟随器AR7的同相输入端与电阻R12和电容C1的连接点连接，电压跟随器AR7的输出端与电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端与NMOS管Q9的栅极连接。 
5.根据权利要求2所述的高压线性功率电流补偿电路，其特征在于，所述电压采样模块包括电阻R11、电阻R12、二极管D1、二极管D2、电容C1；所述电阻R11的一端与接入高压线性电路中的控制首段LED灯串的MOS管Q5的漏极连接，其另一端分别与二极管D1和二极管D2的正极连接，二极管D2的负极与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端与电容C1一端的连接点共同接地； 
所述电流补偿模块包括NMOS管Q7、PMOS管Q8、PMOS管Q9；所述NMOS管Q7的栅极与二极管D2的负极与电容C1另一端的连接点连接、NMOS管Q7源极接地、漏极与PMOS管Q8的源极连接；PMOS管Q8的漏极与PMOS管Q9的漏极连接；PMOS管Q9的栅极与PMOS管Q8的栅极共同与NMOS管Q7的漏极连接、PMOS管Q9的源极与比较器AR1反相输入端连接，所述比较器AR1用于控制接入高压线性电路的首段LED灯串的MOS管的导通时间。 
6.根据权利要求5所述的高压线性功率电流补偿电路，其特征在于，还包括连接在电压采样模块与电流补偿模块之间的信号处理模块；所述信号处理模块用于将电压采样模块采集到的电压保持平稳并供给电流补偿模块；所述信号处理模块包括电压跟随器AR5及电阻R13，所述电压跟随器AR5的同相输入端与二极管D1负极与电容C1另一端的连接点连接，电压跟随器AR5的输出端与电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端与NMOS管Q7的栅极连接。 
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