CN204145814U - 一种多段控制的线性恒流驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种多段控制的线性恒流驱动电路，输入电压整流之后，分别输入电压采样模块、高压线性稳压器、高压线性可调恒流模块。高压线性可调恒流模块驱动LED灯负载，决定了LED灯的功率。高压线性稳压器将恒定电压输入逻辑控制多路开关的总正相输入端，电压采样模块的输出电压经过调整伏值大小后输入逻辑控制多路开关的总反相输入端。逻辑控制多路开关可控制负载中接入的LED数量，调整整个LED灯组在不同输入电压时的工作状态。相对于其他线性驱动方式，本实用新型有可驱动功率大，驱动功率可灵活设定，电路结构简单、使用寿命长、系统效率高、功率因素高等优点，可广泛应用于LED灯的大功率线性驱动方案。
Description
技术领域
本实用新型涉及LED灯具控制电路结构，具体涉及一种多段控制的线性恒流驱动电路。
背景技术
分段式高压线性LED恒流驱动电路，现在最广泛最通用的办法是采用内置MOS管在一个集成电路的封装体内，而且，每段控制电路输出的驱动电流分别由这一段恒流输出电路设定，受制于集成电路的工艺极限，以及半导体封装尺寸和封装功率的极限，现行分段控制线性驱动电路存在着驱动电流有限，且缺乏设定灵活性。不能驱动市场所需的大功率LED灯。特别是几十瓦、上百瓦的大功率LED灯。
实用新型内容
为了解决上述问题，本实用新型提供了一种可以驱动超大功率LED灯的多段控制的线性恒流驱动电路，可以随意灵活调整所控制的系统功率。配合其他控制电路，可以实现智能化功率自动调整。
本实用新型的技术方案如下：
一种多段控制的线性恒流驱动电路，包括交流电源、全波整流器、可调恒流模块、LED灯组、电压采样模块、高压线性稳压器与逻辑控制多路开关；
所述交流电源连接全波整流器的输入端，可调恒流模块、电压采样模块与高压线性稳压器三个部分的输入端共同连接全波整流器的输出端；所述可调恒流模块的输出端连接所述LED灯组的一端，所述LED灯组的另一端接地；所述电压采样模块的输出端连接所述逻辑控制多路开关的总反相输入端；所述高压线性稳压器的输出端连接所述逻辑控制多路开关的总正向输入端；所述逻辑控制多路开关有至少一个输出端；
所述LED灯组由至少两个LED灯串串联而成，由可调恒流模块的输出端开始依次为第一灯串、第二灯串至第n灯串；所述LED灯串由至少一个LED灯泡串联而成，每相邻两个LED灯串的公共端连接所述逻辑控制多路开关的一个输出端，由第一灯串与第二灯串的公共端开始依次为第一输出端、第二输出端至第n-1输出端。
其进一步的技术方案为：所述全波整流器为桥式整流器。
其进一步的技术方案为：可调恒流模块包括一个以上线性驱动网络和一个以上恒流二极管，所述线性驱动网络包括三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第一场效应管；所述恒流二极管的正极连接三极管的发射极，负极连接三极管的集电极；第一电阻一端连接第一场效应管的栅极，另一端连接第一场效应管的漏极；第二电阻一端连接三极管的基极，另一端连接第一场效应管的源极；第三电阻一端连接三极管的发射极，另一端连接第一场效应管的源极。
其进一步的技术方案为：当所述可调恒流模块包括两个以上的线性驱动网络或恒流二极管时，各恒流二极管相互并联，各线性驱动网络相互并联。并联的线性驱动电路或恒流二极管的数量根据LED灯功率的需要灵活决定。
其进一步的技术方案为：所述电压采样模块包括第四电阻与第五电阻；所述第四电阻一端连接全波整流器输出端，另一端与所述第五电阻的一端串联；所述第五电阻的另一端接地；所述第四电阻与第五电阻的公共端连接逻辑控制多路开关的总反相输入端。
其进一步的技术方案为：所述高压线性稳压器包括第六电阻、稳压二极管与电容；所述第六电阻一端连接全波整流器的输出端，另一端连接所述稳压二极管的负极，所述稳压二极管的正极接地；所述电容与稳压二极管并联，所述稳压二极管的负极连接逻辑控制多路开关的总正向输入端。
其进一步的技术方案为：所述逻辑控制多路开关由至少一个逻辑开关组成；所述逻辑开关包括第一分压电阻、第二分压电阻、比较器和第二场效应管；所述第二场效应管为N型MOS晶体管；所述第一分压电阻一端连接辑控制多路开关的总正向输入端，另一端与所述第二分压电阻的一端串联，所述第二分压电阻另一端接地，所述第一分压电阻与第二分压电阻的公共端连接比较器的正向输入端，比较器的负向输入端连接逻辑控制多路开关的总负向输入端，比较器的输出端连接第二场效应管的栅极，第二场效应管的漏极作为逻辑控制多路开关的一个输出端，连接于相邻两个LED灯串中间，第二场效应管的源极接地。
其进一步的技术方案为：当所述逻辑控制多路开关包括多个逻辑开关时，多个逻辑开关相互并联，各个逻辑开关的输出端连接于LED灯组的不同位置。每个逻辑开关的分压电阻比值也不同；所述分压电阻比值为第二分压电阻的阻值比第一分压电阻与第二分压电阻的阻值之和；对应所述逻辑控制多路开关输出端的第一输出端、第二输出端至第n-1输出端，所述分压电阻比值依次为第一分压电阻比值、第二分压电阻比值至第n-1分压电阻比值。所述分压电阻比值依次增大。
本实用新型的有益技术效果是：
本实用新型使用了分段控制的原理，实现了在全电压全相位范围内最大限度地点亮全部LED灯。而且，驱动LED的功率由一个可调恒流模块来灵活决定，方便地驱动超大功率的LED灯，功率的调节，是依靠增加或减少可调恒流模块中并联的线性驱动电路或恒流二极管的个数来实现的。在工作过程中，LED灯的驱动电流始终保持不变，大大增加了LED灯的使用寿命。本实用新型的实现的核心是使用了由并联的线性驱动电路或恒流二极管构成的可调恒流模块，来集中控制LED灯的工作电流，具有可驱动功率大，驱动功率可灵活设定，电路结构简单、使用寿命长、系统效率高、功率因素高等优点。
附图说明
图1是本实用新型的电路结构框图。
图2是本实用新型的具体电路图。
具体实施方式
图1为本实用新型的电路结构框图。包括交流电源1、全波整流器2、可调恒流模块3、LED灯组4、高压线性稳压器5、电压采样模块6与逻辑控制多路开关7。
交流电源1连接全波整流器2的输入端，可调恒流模块3、高压线性稳压器5与电压采样模块6三个部分的输入端共同连接全波整流器2的输出端。可调恒流模块3的输出端连接LED灯组4的一端，LED灯组4的另一端接地；高压线性稳压器6的输出端连述逻辑控制多路开关7的总正向输入端；电压采样模块5的输出端连接逻辑控制多路开关7的总反相输入端；逻辑控制多路开关7有至少一个输出端。
LED灯组4由至少两个LED灯串串联而成，每个LED灯串由至少一个LED灯泡串联而成，相邻LED灯串的公共端连接逻辑控制多路开关7的一个输出端。
图2是本实用新型的具体电路图。如图2所示，在本实施例中，全波整流器2为一个桥式整流电路，可以将方向与数值均脉动变化的交流电整流为方向不变数值脉动变化的直流电。
全波整流器2的输出端连接可调恒流模块3、电压采样模块5与高压线性稳压器6。将全波整流器2的输出端电压设为Vout。
可调恒流模块3包括一个以上的线性驱动电路或恒流二极管形成的并联电路网络。可调恒流模块3将全波整流器2输出的方向不变数值脉动变化的直流电调整为方向不变数值恒定的稳恒直流电，传输给负载LED灯组4。
所述线性驱动网络包括三极管Q2、电阻R12、电阻R16、电阻R22和场效应管MOSFET1；所述恒流二极管Z1的正极连接三极管Q2的发射极，负极连接三极管Q2的集电极；电阻R12一端连接场效应管MOSFET1的栅极，另一端连接场效应管MOSFET1的漏极；电阻R16一端连接三极管Q2的基极，另一端连接场效应管MOSFET1的源极；电阻R22一端连接三极管Q2的发射极，另一端连接场效应管MOSFET1的源极。
当可调恒流模块包括一个以上的线性驱动网络或恒流二极管时，多个恒流二极管相互并联，多个线性驱动网络相互并联。并联的线性驱动电路或恒流二极管的数量根据LED灯功率的需要灵活决定。
在本实施例中，LED灯组4由4个LED灯串串联而成，每个LED灯串由22个LED灯泡串联而成。4个LED灯串由可调恒流模块3的输出端开始依次为LED串1、LED串2、LED串3和LED串4。
电压采样模块5由电阻R9与电阻R21串联而成，电阻R9与电阻R21的公共端作为输出端，连接逻辑控制多路开关7的总反相输入端。将电压采样模块5的输出电压设为Vin，则有：
Vin＝[R21/(R21+R9)]Vout
高压线性稳压器6由电容C1与稳压二极管D7并联之后串联电阻R3组成，稳压二极管D7两端电压作为高压线性稳压器6的输出端，连接逻辑控制多路开关7的总正向输入端，由于其中稳压二极管D7的作用，使得高压线性稳压器6的输出端电压保持稳定。设高压线性稳压器6的输出端电压为V0。
逻辑控制多路开关7由至少一个逻辑开关组成；每个逻辑开关包括第一分压电阻、第二分压电阻、比较器和场效应管；所述场效应管为N型MOS晶体管，场效应管的栅极和源极之间并联有电阻，用于泄放栅源电荷。当场效应管的栅极为高电平时，场效应管的漏极和源极短路，当栅极为低电平时，场效应管的漏极和源极断路；所述第一分压电阻一端连接辑控制多路开关7的总正向输入端，另一端与所述第二分压电阻的一端串联，所述第二分压电阻另一端接地，所述第一分压电阻与第二分压电阻的公共端连接比较器的正向输入端，比较器的负向输入端连接逻辑控制多路开关7的总负向输入端，比较器的输出端连接场效应管的栅极，场效应管的漏极作为逻辑控制多路开关7的一个输出端，连接于相邻两个LED灯串中间。
在本实施例中，逻辑控制多路开关7由3个并联的逻辑开关组成。
第一逻辑开关由电阻R25、电阻R26、比较器OP3D与场效应管MOSFET4组成，设比较器OP3D正向输入端输入电压为V1，则有：
V1＝[R26/(R25+R26)]V0
场效应管MOSFET4的漏极连接于LED串1与LED串2之间。
第二逻辑开关由电阻R7、电阻R19、比较器OP2C与场效应管MOSFET3组成，设比较器OP2C正向输入端输入电压为V2，则有：
V2＝[R19/(R7+R19)]V0
场效应管MOSFET3的漏极连接于LED串2与LED串3之间。
第三逻辑开关由电阻R2、电阻R13、比较器OP1B与场效应管MOSFET2组成，设比较器OP1B正向输入端输入电压为V3，则有：
V3＝[R13/(R2+R13)]V0
场效应管MOSFET2的漏极连接于LED串3与LED串4之间。
调整各个逻辑开关中分压电阻的大小，使得各个逻辑开关中比较器的正向输入电压满足：V1＜V2＜V3。
调整电压采样模块5中电阻R9与电阻R21的阻值，可以实现调整LED灯串接入电路的数量，达到调整整个LED灯组4亮度的目的。
例如：调整电阻R9与电阻R21的阻值，使得电压采样模块5的输出电压满足Vin满足：V1＜V2＜V3＜Vin，此时各个比较器的输出端都为低电平，各个场效应管都为断路，LED串1、LED串2、LED串3和LED串4都接入了电路，LED灯组4达到最大亮度。
调整电阻R9与电阻R21的阻值，使得电压采样模块5的输出电压Vin满足：V1＜Vin＜V3＜V2，则比较器OP3D输出低电平，场效应管MOSFET4为断路，比较器OP1B和比较器OP2C输出高电平，场效应管MOSFET2与场效应管MOSFET3为短路，只有LED串1与LED串2接入电路，LED灯组4的亮度为最大亮度的一半。
调整电阻R9与电阻R21的阻值，使得电压采样模块5的输出电压Vin满足：Vin＜V1＜V3＜V2，则各个比较器都输出高电平，各个场效应管都为短路，只有LED串1接入电路，LED灯组4的亮度最小。
本实施例只列举了一个简单的情况，在实际操作中，可根据实际情况，调整可调恒流模块的具体电路，可调恒流模块的性能指标更加符合实际需要，并且使调整更加精确。电压采样模块中两个电阻的阻值大小调节，在实践中可以使用分段开关或者滑动变阻器实现。
以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种多段控制的线性恒流驱动电路，其特征在于：包括交流电源(1)、全波整流器(2)、可调恒流模块(3)、LED灯组(4)、电压采样模块(5)、高压线性稳压器(6)与逻辑控制多路开关(7)；
所述交流电源(1)连接全波整流器(2)的输入端，可调恒流模块(3)、电压采样模块(5)与高压线性稳压器(6)三个部分的输入端共同连接全波整流器(2)的输出端；所述可调恒流模块(3)的输出端连接所述LED灯组(4)的一端，所述LED灯组(4)的另一端接地；所述电压采样模块(5)的输出端连接所述逻辑控制多路开关(7)的总反相输入端；所述高压线性稳压器(6)的输出端连接所述逻辑控制多路开关(7)的总正向输入端；所述逻辑控制多路开关(7)有至少一个输出端；
所述LED灯组(4)由至少两个LED灯串串联而成；所述LED灯串由至少一个LED灯泡串联而成，每两个相邻LED灯串的公共端连接所述逻辑控制多路开关(7)的一个输出端。
2.根据权利要求1所述的多段控制的线性恒流驱动电路，其特征在于：所述全波整流器(2)为桥式整流器。
3.根据权利要求1所述的多段控制的线性恒流驱动电路，其特征在于：可调恒流模块(3)包括一个以上的线性驱动网络以及一个以上的恒流二极管，所述线性驱动网络包括三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第一场效应管；所述恒流二极管的正极连接三极管的发射极，负极连接三极管的集电极；第一电阻一端连接第一场效应管的栅极，另一端连接第一场效应管的漏极；第二电阻一端连接三极管的基极，另一端连接第一场效应管的源极；第三电阻一端连接三极管的发射极，另一端连接第一场效应管的源极。
4.根据权利要求3所述的多段控制的线性恒流驱动电路，其特征在于：当所述可调恒流模块(3)包括两个以上的线性驱动网络或恒流二极管时，各恒流二极管相互并联，各线性驱动网络相互并联。
5.根据权利要求1所述的多段控制的线性恒流驱动电路，其特征在于：所述电压采样模块(5)包括第四电阻与第五电阻；所述第四电阻一端连接全波整流器(2)输出端，另一端与所述第五电阻的一端串联；所述第五电阻的另一端接地；所述第四电阻与第五电阻的公共端连接逻辑控制多路开关(7) 的总反相输入端。
6.根据权利要求1所述的多段控制的线性恒流驱动电路，其特征在于：所述高压线性稳压器(6)包括第六电阻、稳压二极管与电容；所述第六电阻一端连接全波整流器(2)的输出端，另一端连接所述稳压二极管的负极，所述稳压二极管的正极接地；所述电容与稳压二极管并联，所述稳压二极管的负极连接逻辑控制多路开关(7)的总正向输入端。
7.根据权利要求1所述的多段控制的线性恒流驱动电路，其特征在于：所述逻辑控制多路开关(7)由至少一个逻辑开关组成；所述逻辑开关包括第一分压电阻、第二分压电阻、比较器和第二场效应管；所述第二场效应管为N型MOS晶体管；所述第一分压电阻一端连接辑控制多路开关(7)的总正向输入端，另一端与所述第二分压电阻的一端串联，所述第二分压电阻另一端接地，所述第一分压电阻与第二分压电阻的公共端连接比较器的正向输入端，比较器的负向输入端连接逻辑控制多路开关(7)的总负向输入端，比较器的输出端连接第二场效应管的栅极，第二场效应管的漏极作为逻辑控制多路开关(7)的一个输出端，连接于相邻两个LED灯串中间，第二场效应管的源极接地。
8.根据权利要求7所述的多段控制的线性恒流驱动电路，其特征在于：当所述逻辑控制多路开关(7)包括多个逻辑开关时，多个逻辑开关相互并联，各个逻辑开关的输出端连接于LED灯组(4)的不同位置。
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