CN204598381U - 抗干扰高压线性大功率led灯组控制电路 - Google Patents

Abstract

抗干扰高压线性大功率LED灯组控制电路，包括接入高压线路中的电压采样模块、信号处理模块、控制补偿模块；所述电压采样模块一端与MOS管负压驱动电路连接；所述信号处理模块一端与电压采样模块另一端连接、另一端与控制补偿模块一端连接；所述控制补偿模块一端接基准电压，一端与比较器N2同相输入端连接，MOS管负压驱动电路连接一LED灯组和整流桥；本实用新型通过电压采集模块采集控制LED灯组驱动开关的电压，通过控制补偿模块将LED灯组的功率维持平稳，而且本实用新型能在驱动电压结束时产生负压快速关断MOS管，适用于高频及以及电路抗干扰性要求较高的场合。

Description

抗干扰高压线性大功率LED灯组控制电路

技术领域

本实用新型涉及一种LED控制电路，具体为抗干扰高压线性大功率LED灯组控制电路。

背景技术

目前市场上LED控制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10％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正常工作时的电流、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灯组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灯组)；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灯组的导通电流、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灯组的导通时间明显增长(第一段LED灯组的恒流时间T1、第二段LED灯组的恒流时间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LED灯在现代消费电子产品中是不可缺少的一种器件；对于集成式大功率LED灯组的开关集成控制方式，目前常见有两种：1、继电器开关控制，2、大功率模块开关控制(MOS管)。其中，功率模块开关控制方式，目前电压源驱动的开关频率已经超过1MHz，但是开关频率过高会导致一系列问题，其中阻碍电压源驱动开关频率提高的主要瓶颈就是开关器件导通和关断过程的损耗、门极驱动的损耗和开关器件输出电容的损耗，相比于传统的驱动电路，高频负压驱动能够在开关断开的过程中以小于零的负压快速关断MOS管，降低高频的电路损耗，提高驱动电路的抗干扰性，解决MOS管高频率开关带来的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种抗干扰高压线性大功率LED灯组控制电路，以解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

抗干扰高压线性大功率LED灯组控制电路，包括接入高压线路中的电压采样模块、信号处理模块、控制补偿模块；所述电压采样模块一端与MOS管负压驱动电路连接；所述信号处理模块一端与电压采样模块另一端连接、另一端与控制补偿模块一端连接；所述控制补偿模块一端接基准电压，一端与控制MOS管负压驱动电路开关导通的时间比较器N2同相输入端连接，MOS管负压驱动电路连接一LED灯组和整流桥，所述的MOS管负压驱动电路包括：稳压电路、负压电路、保护电路和MOS管VT，所述的稳压电路由稳压二极管VD1和限流电阻R4组成，所述稳压二极管VD1的负极与驱动电压VDD相连，所述限流电阻R4接在VD1正极与所述MOS管VT源极的两端；所述的负压电路由二极管VD3、稳压管VD5、三极管Q1、电容C1以及栅极输入电阻R5组成，所述二极管VD3的正极与驱动电压比较器N2的输出端相连，二极管VD3的负极同时与所述电容C1的正极和所述稳压管VD5的负极相连，所述稳压管VD5的正极与电容C1的负极相连，所述三极管Q1的基极与二极管VD3的正极相连，三极管Q1的集电极与电容C1的正极相连，三极管Q1的发射极与所述MOS管VT的源极相连；所述的栅极输入电阻R5接在电容C1负极与MOS管VT栅极的两端；

进一步的，所述的保护电路由二极管VD4、保护电阻R5和滤波电容C3组成，所述的二极管VD4的正极与MOS管VT的栅极相连，二极管VD4的负极与电容C1的正极相连，所述保护电阻R5接在MOS管VT的栅极与门极之间。所述的滤波电容C3与电阻R6并联；比较器N2用于控制MOS管VT的导通时间。

进一步的，所述电压采样模块包括：比较器N4、电阻R1、电容C2；所述比较器N4的同相输入端与参考电压VSS连接，其反相输入端与比较器N4的输出端连接；所述比较器N4的输出端与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端与电容C2的一端连接，电容C2的另一端接地。

进一步的，所述信号处理模块包括依次串联连接的电阻R9和电阻R10；所述电阻R0 的一端与电阻R11和电容C2的连接点连接，电阻R9的一端接地。

进一步的，所述控制补偿模块包括减法器N3；所述减法器N3的同相输入端连接VDD，其反相输入端与电阻R9和电阻R10的连接点连接，其输出端与比较器N2的同相输入端连接，用于为与比较器N2提供新的参考电压。

与现有技术相比，本实用新型通过电压采集模块采集控制LED灯组驱动开关的电压，再将采集到的电压通过信号处理模块进行处理，处理成控制补偿模块可使用的电压，最终通过控制补偿模块将LED灯组的功率维持平稳，从而提高了使用者的舒适度，而且本实用新型能在驱动电压结束时产生负压快速关断MOS管，适用于高频及以及电路抗干扰性要求较高的场合。

附图说明

图1为高压线性电路中LED灯组在一个周期内电流随电压变化的波形图。

图2为本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

如图2所示的抗干扰高压线性大功率LED灯组控制电路，包括接入高压线路中的电压采样模块、信号处理模块、控制补偿模块；所述电压采样模块一端与MOS管负压驱动电路连接，用于采集接MOS管负压驱动电路的电压并提供给信号处理模块；所述信号处理模块一端与电压采样模块另一端连接、另一端与控制补偿模块一端连接，用于将电压采样模块采集到的电压分压成控制补偿模块可使用的电压；所述控制补偿模块一端接基准电压，一端与控制MOS管负压驱动电路开关导通的时间比较器N2同相输入端连接，用于根据信号处理模块处理后输出电压的大小来改变比较器N2同相输入端电压的大小，进而根据比较器N2输出电压的大小来调节每段LED灯组电流的大小，使LED灯组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LED灯组，LED灯组连接MOS管负压驱动电路， 所述的MOS管负压驱动电路包括：稳压电路、负压电路、保护电路和MOS管VT，所述的稳压电路由稳压二极管VD1和限流电阻R4组成，所述稳压二极管VD1的负极与驱动电压VDD相连，所述限流电阻R4接在VD1正极与所述MOS管VT源极的两端；所述的负压电路由二极管VD3、稳压管VD5、三极管Q1、电容C1以及栅极输入电阻R5组成，所述二极管VD3的正极与驱动电压比较器N2的输出端相连，二极管VD3的负极同时与所述电容C1的正极和所述稳压管VD5的负极相连，所述稳压管VD5的正极与电容C1的负极相连，所述三极管Q1的基极与二极管VD3的正极相连，三极管Q1的集电极与电容C1的正极相连，三极管Q1的发射极与所述MOS管VT的源极相连；所述的栅极输入电阻R5接在电容C1负极与MOS管VT栅极的两端；所述的保护电路由二极管VD4、保护电阻R5和滤波电容C3组成，所述的二极管VD4的正极与MOS管VT的栅极相连，二极管VD4的负极与电容C1的正极相连，所述保护电阻R5接在MOS管VT的栅极与门极之间。所述的滤波电容C3与电阻R6并联；比较器N2用于控制MOS管VT的导通时间。

所述电压采样模块包括：比较器N4、电阻R1、电容C2；所述比较器N4的同相输入端与参考电压VSS连接，其反相输入端与比较器N4的输出端连接；所述比较器N4的输出端与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端与电容C2的一端连接，电容C2的另一端接地；

所述信号处理模块包括依次串联连接的电阻R9和电阻R10；所述电阻R0的一端与电阻R11和电容C2的连接点连接，电阻R9的一端接地。

所述控制补偿模块包括减法器N3；所述减法器N3的同相输入端连接VDD，其反相输入端与电阻R9和电阻R10的连接点连接，其输出端与比较器N2的同相输入端连接，用于为与比较器N2提供新的参考电压。

电压采样模块采集驱动开关的电压，与电压采样模块连接的信号处理模块将采样电压采集到的电压进行分压处理，使分压后的电压可以适用于与基准连接的控制补偿模块，经过控制补偿模块处理后的电压可以为比较器N2提供新的参考电压，根据新的参考电压就可以改变LED灯组的导通电流。由于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灯组的恒流时间会增长，从而导致LED灯组的功率会有明显变化， 而为了降低这种LED灯组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，通过减小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；而具体实现LED功率变化保持平稳的方式就是通过电压采集模块采集控制LED灯组导通与关断的MOS管VT的电压；当采集到电压后，将该电压信号进行处理，处理成控制补偿模块可使用的电压，然后通过控制补偿模块将比较器同相输入端电压进行改变，从而使比较器的输出电压发生变化，MOS管VT栅极电压发生变化，导致MOS管VT的导通阻抗发生变化，从而达到使LED导通电流发生变化的目的，该控制补偿模块的具体工作原理为：当整流桥输入电压升高后，根据图1显示的波形图可知LED灯组的恒流时间增长，此时，通过电压采集模块采集MOS管栅极的电压，然后经过信号处理模块分压采集到的电压，分压后的电压输入给控制补偿模块，控制补偿模块就能够控制与驱动开关连接的比较器N2的输出电压减小，则MOS管VT栅极电压就会减小，MOS管VT导通阻抗就会增大，那么与MOS管VT连接的LED灯组的电流就会减小，即控制补偿模块就会随着整流桥两端输入电压的增大而减小LED灯组的导通电流，从而根据LED的功率计算公式P＝(U1I1T1+U2I2T2+U3I3T3)/T可知，LED的功率波动范围就会降低；反之，当输入电压降低后，控制补偿模块就会增大LED灯组的导通电流，同样也能维持使LED的功率在较小范围内波动变化。

MOS管负压驱动电路的工作过程为：当驱动电压为零时，负压产生电路在MOS管VT的门极与栅极之间产生负电压，二极管VD3可以防止电流反向流动，电容C1利用电荷泵原理在正极电压突变为零时产生负压，并联稳压二极管VD5保证电容两端电压稳定，PNP型三极管Q1用来为产生负压提供通道，电阻R5保证电荷泵的放电时间；保护电路中的电阻R6连接在MOS管VT的栅极和源极之间，防止静电击穿，小电容C3起滤波作用，减少驱动脉冲前后沿的畸变现象，二极管VD4的作用是给MOS管VT栅极寄生输入电容提供低阻抗放电通道，加速输入电容放电，从而加速MOS管VT的关断。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的 技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.抗干扰高压线性大功率LED灯组控制电路，其特征在于，抗干扰高压线性大功率LED灯组控制电路，包括接入高压线路中的电压采样模块、信号处理模块、控制补偿模块；所述电压采样模块一端与MOS管负压驱动电路连接；所述信号处理模块一端与电压采样模块另一端连接、另一端与控制补偿模块一端连接；所述控制补偿模块一端接基准电压，一端与控制MOS管负压驱动电路开关导通的时间比较器N2同相输入端连接，MOS管负压驱动电路连接一LED灯组和整流桥，所述的MOS管负压驱动电路包括：稳压电路、负压电路、保护电路和MOS管VT，所述的稳压电路由稳压二极管VD1和限流电阻R4组成，所述稳压二极管VD1的负极与驱动电压VDD相连，所述限流电阻R4接在VD1正极与所述MOS管VT源极的两端；所述的负压电路由二极管VD3、稳压管VD5、三极管Q1、电容C1以及栅极输入电阻R5组成，所述二极管VD3的正极与驱动电压比较器N2的输出端相连，二极管VD3的负极同时与所述电容C1的正极和所述稳压管VD5的负极相连，所述稳压管VD5的正极与电容C1的负极相连，所述三极管Q1的基极与二极管VD3的正极相连，三极管Q1的集电极与电容C1的正极相连，三极管Q1的发射极与所述MOS管VT的源极相连；所述的栅极输入电阻R5接在电容C1负极与MOS管VT栅极的两端。

2.根据权利要求1所述的抗干扰高压线性大功率LED灯组控制电路，其特征在于：所述的保护电路由二极管VD4、保护电阻R5和滤波电容C3组成，所述的二极管VD4的正极与MOS管VT的栅极相连，二极管VD4的负极与电容C1的正极相连，所述保护电阻R5接在MOS管VT的栅极与门极之间，所述的滤波电容C3与电阻R6并联。

3.根据权利要求1所述的抗干扰高压线性大功率LED灯组控制电路，其特征在于，所述电压采样模块包括：比较器N4、电阻R1、电容C2；所述比较器N4的同相输入端与参考电压VSS连接，其反相输入端与比较器N4的输出端连接；所述比较器N4的输出端与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端与电容C2的一端连接，电容C2的另一端接地。

4.根据权利要求2所述的抗干扰高压线性大功率LED灯组控制电路，其特征在于：所述信号处理模块包括依次串联连接的电阻R9和电阻R10；所述电阻R0的一端与电阻R11和电容C2的连接点连接，电阻R9的一端接地。

5.根据权利要求2所述的抗干扰高压线性大功率LED灯组控制电路，其特征在于：所述信号处理模块包括依次串联连接的电阻R9和电阻R10；所述电阻R0的一端与电阻R11和电容C2的连接点连接，电阻R9的一端接地。