CN206181449U - 一种消除电流纹波的线性恒流led驱动电路以及led发光装置 - Google Patents

一种消除电流纹波的线性恒流led驱动电路以及led发光装置 Download PDF

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Abstract

一种消除电流纹波的线性恒流LED驱动电路以及LED发光装置，包括相互并联的第一支路和第二支路，所述第一支路包括串接的滤纹波芯片和LED负载，第二支路包括第一电容，所述第一支路和第二支路并联后的整体与所述线性恒流控制电路串接于整流桥的直流输出端之间；相对传统的通过加大电容的方法，本实用新型设计一个滤纹波芯片与LED负载串接后再与一个第一电容并联，这种方式驱动下第一电容不需要较大的容值，可大大减小电容的容值，既可以达到消除LED灯串电流纹波的目的，使LED灯串两端电流保持恒定，又占用了较小的系统面积，增加系统的应用的灵活性和提高系统的稳定性。

Description

一种消除电流纹波的线性恒流LED驱动电路以及LED发光装置
技术领域
本实用新型涉及LED驱动领域，尤其涉及一种消除电流纹波的线性恒流LED驱动电路以及LED发光装置。
背景技术
LED作为一种新型光源，因其具备亮度强、能耗低且寿命长的优点而被广泛应用于各个领域。由于LED具有固定的正向导通电压，只有达到整个LED灯串的总的正向导通电压时，LED灯串才能发光。为了保证LED灯串能够正常稳定地工作，需要对其进行恒流控制，而传统的LED灯串的恒流控制方法就是通过将一个恒流控制电路连接于整流桥的输出端与LED灯串的输入端之间，如图1所示；或者连接于LED灯串的输出端与地之间，如图2所示。而在市电供电条件下，采用上述恒流源对LED灯串进行恒流控制时，LED灯串只能在输入电压达到其总的正向导通电压时才会发光，因此，如图3所示，LED灯串的电流会以方波的形式出现，电流的变化会对人眼造成一定的不适，并会被一些摄影设置捕抓到，比如相机等。
为解决上述LED灯串电流问题，现有技术是在LED灯串两端并联一下电容参考图4。在电网电压小于LED灯串正向导通电压时，通过电容存储的电量使LED灯串的电流流过，以此来达到减小LED灯串电流纹波。由于在市网电压周期内，电容在充放电，并且电容充放电的非线性，LED灯串电流会以三角波的形式出现，为了尽可能的消除三角波电流，达到较好的消除电流纹波效果，以 符合LED照明频闪要求，需要尽可能大的加大电容值，从而造成整个控制系统体积较大和成本较高，并降低了系统的可靠性。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种消除电流纹波的线性恒流LED驱动电路以及LED发光装置。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种消除电流纹波的线性恒流LED驱动电路，包括相互并联的第一支路和第二支路，所述第一支路包括串接的滤纹波芯片和LED负载，第二支路包括第一电容，所述第一支路和第二支路并联后的整体与所述线性恒流控制电路串接于整流桥的直流输出端之间。
在本实用新型所述的线性恒流LED驱动电路中，所述滤纹波芯片具有电压端和接地端，芯片内部包括：第一运算放大器、第二运算放大器、第一MOS管、第二MOS管、第一电阻、积分电容，所述第一MOS管的漏极连接所述电压端、源极连接第一运算放大器的异相输入端以及经由所述第一电阻连接接地端、栅极连接至第一运算放大器的输出端，第二运算放大器的异相输入端连接至所述电压端、同相输入端用于接收参考电压、输出端连接至第二MOS管的栅极，所述第二MOS管的源极经由直流源连接接地端、漏接连接另一直流源，所述第二MOS管的漏极还连接第一运算放大器的同相输入端以及经由积分电容连接至接地端。
在本实用新型所述的线性恒流LED驱动电路中，所述线性恒流LED驱动电路还包括可控硅泄放电路，可控硅泄放电路连接于整流桥的直流输出端之间。
在本实用新型所述的线性恒流LED驱动电路中，所述线性恒流LED驱动电 路还包括单向电路，所述单向电路的输入端连接至整流桥的直流正输出端或者经由所述线性恒流控制电路连接至整流桥的直流正输出端，所述单向电路的输出端与并联的第一支路和第二支路连接。
在本实用新型所述的线性恒流LED驱动电路中，所述单向电路为一二极管。
本实用新型还公开了一种LED发光装置，包括可控硅调光电路、整流桥以及所述的线性恒流LED驱动电路，所述整流桥的交流正输入端经由所述可控硅调光电路连接市电火线，所述整流桥的交流负输入端连接市电零线。
实施本实用新型的消除电流纹波的线性恒流LED驱动电路以及LED发光装置，具有以下有益效果：相对传统的通过加大电容的方法，本实用新型通过一个滤纹波芯片与LED负载串接后再与一个第一电容并联，这种方式驱动下第一电容不需要较大的容值，可大大减小电容的容值，既可以达到消除LED灯串电流纹波的目的，使LED灯串两端电流保持恒定，又占用了较小的系统面积，增加系统的应用的灵活性和提高系统的稳定性。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
图1是一种传统线性恒流LED驱动电路的结构示意图；
图2是另一种传统线性恒流LED驱动电路的结构示意图；
图3是传统驱动方式下LED电压和电流波形图；
图4是传统的消除电流纹波的线性恒流LED驱动电路的结构示意图；
图5是本实用新型的线性恒流LED驱动电路的第一实施例的结构示意图；
图6是图5中的滤纹波芯片的内部电路结构示意图；
图7是本实用新型的线性恒流LED驱动电路的第二实施例的结构示意图。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。
参考图5是本实用新型的线性恒流LED驱动电路的第一实施例的结构示意图。
本实用新型的消除电流纹波的线性恒流LED驱动电路包括：相互并联的第一支路和第二支路，所述第一支路包括串接的滤纹波芯片20和LED负载10，第二支路包括第一电容C1，所述第一支路和第二支路并联后的整体与所述线性恒流控制电路30串接于整流桥50的直流输出端之间。
需要明确的是，LED负载10的具体连接并不做限制。本实施例中，LED负载10为多个LED灯串联。可以理解的是，还可以并联或者是串并联结合。例如，LED负载10还可以是多个灯组的并联，每个灯组的LED数量可以相同或者不同，还可以是其他不规则的排列组合等，这些都在本实用新型的保护范围之内。
相对传统的通过加大电容的方法，本实用新型通过一个滤纹波芯片20与LED负载10串接后再与一个第一电容C1并联，这种方式驱动下第一电容C1不需要较大的容值，可大大减小电容的容值，既可以达到消除LED灯串电流纹波的目的，使LED灯串两端电流保持恒定，又占用了较小的系统面积，增加系统的应用的灵活性和提高系统的稳定性。
参考图6是图5中的滤纹波芯片的内部电路结构示意图。
具体的，所述滤纹波芯片20具有电压端Drain和接地端GND，芯片内部包括：第一运算放大器Amp1、第二运算放大器Amp2、MOS管Q1、MOS管Q2、 第一电阻R1、积分电容C2，所述MOS管Q1的漏极连接所述电压端Drain、源极连接第一运算放大器Amp1的异相输入端以及经由所述第一电阻R1连接接地端GND、栅极连接至第一运算放大器Amp1的输出端，第二运算放大器Amp2的异相输入端连接至所述电压端Drain、同相输入端用于接收参考电压Vref、输出端连接至MOS管Q2的栅极，所述MOS管Q2的源极经由直流源连接接地端GND、漏接连接另一直流源，所述MOS管Q2的漏极还连接第一运算放大器Amp1的同相输入端以及经由积分电容C2连接至接地端GND。
具体的，MOS管Q1、MOS管Q2均为P沟道的MOS管。
滤纹波芯片20通过MOS管Q1漏端电压来检测LED灯串电流，通过第二运算放大器Amp2进行反馈控制，调整MOS管Q1栅极电压，最终使MOS管Q1源极电压保持恒定，具体的，当漏端电压大于一设定值时，缓慢抬高MOS管Q1栅端电压，当漏端电压小于一设定值时，缓慢降低MOS管Q1栅极电压，最终改变MOS管Q1的导通状态以达到恒流的目的。
优选的，所述线性恒流LED驱动电路还包括可控硅泄放电路40，可控硅泄放电路40连接于整流桥50的直流输出端之间。
其中，线性恒流控制电路30以及可控硅泄放电路40的实现和具体原理为现有技术，此处不再赘述。
优选的，所述线性恒流LED驱动电路还包括单向电路，以防止第一电容C1放电时电流流向整流桥50，所述单向电路的输入端连接至整流桥50的直流正输出端或者经由所述线性恒流控制电路30连接至整流桥50的直流正输出端，所述单向电路的输出端与并联的第一支路和第二支路连接。
具体的，所述单向电路可以为一二极管D1。
第一实施例中，二极管D1的正极直接连接整流桥50的直流正输出端，二 极管D1的负极连接LED灯串的输入端和第一电容C1的放电端。
参考图7是本实用新型的线性恒流LED驱动电路的第二实施例的结构示意图。
第二实施例与第一实施例的唯一不同在于线性恒流控制电路30的位置，第二实施例中，线性恒流控制电路30位于整流桥50的直流正输出端和二极管D1的正极之间，第一支路和第二支路并联后是直接接地，即整流桥50的直流负输出端。
本实用新型的工作原理如下：
当市网电压大于LED灯串正向导通电压和滤纹波芯片20两端电压之和时，线性恒流控制电路30以设置好的固定电流导通，该电流为流过LED灯串及滤纹波芯片20和流进电容的电流总和；当市网电压小于LED灯串灯串正向导通电压和滤纹波芯片20两端电压之和时，线性恒流控制电路30关闭，第一电容C1上的电量通过LED灯串和滤纹波芯片20泄放。
在市网周期内，LED灯串电流都通过滤纹波芯片20，滤纹波芯片20通过MOS管Q1漏端电压检测LED灯串的平均电流，经过几个周期的检测后，滤纹波芯片20MOS管Q1的栅极电压保持恒定，流过滤纹波芯片20的电流保持恒定，也即流过LED灯串的电流保持恒定。
具体的，当市网电压大于LED灯串正向导通电压时，LED灯串流过恒定电流，多余电流通过给第一电容C1充电，第一电容C1电压增加，MOS管Q1漏端电压随着电容电压增加而增加，并且幅度保持一致，所以，在市网电压大于LED灯串正向导通电压和滤纹波芯片20两端电压之和时，LED以恒定电流导通；在市网电压小于灯串正向导通电压和滤纹波芯片20两端电压之和时，第一电容C1通过LED灯串放电，LED灯串流过恒定电流，第一电容C1电压线性下降， MOS管Q1漏端电压随着第一电容C1电压减少而减小，并且幅度保持一致，从而，在整个市网电压周期内，LED电流保持恒定。
为了便于理解本实用新型的效果，下面举例说明。
以图5的第一实施例为例，输入为交流120V/60Hz，串接120V LED灯串，第一电容C1的容值为10uF。假设线性恒流控制电路30(芯片)开启时电流为100mA，滤纹波芯片20MOS管Q1漏端检测电压为3V，当给积分电容C2充电和放电的时间比为9：1时，MOS管Q1栅极电压达到恒定。交流电压峰值为170V，当电压大于灯串正向导通电压120V时，线性恒流控制芯片开启，导通相角为 所以平均电流为当滤纹波芯片20MOS漏端电压大于0.5V时，滤纹波芯片20可以保持50mA恒定电流。滤纹波芯片20MOS漏端电压小于3V时间为：滤纹波芯片20的MOS漏端最小电压为: 大于MOS管Q1保持恒流的最小电压，所以在电网周期内，LED灯串可以保持50mA恒流。
本实用新型的另一目的，是保护一种LED发光装置，包括可控硅调光电路60、整流桥50以及所述的线性恒流LED驱动电路，所述整流桥50的交流正输入端经由所述可控硅调光电路60连接市电火线，所述整流桥50的交流负输入端连接市电零线。
综上所述，实施本实用新型的消除电流纹波的线性恒流LED驱动电路以及LED发光装置，具有以下有益效果：相对传统的通过加大电容的方法，本实用新型通过一个滤纹波芯片与LED负载串接后再与一个第一电容并联，这种方式 驱动下第一电容不需要较大的容值，可大大减小电容的容值，既可以达到消除LED灯串电流纹波的目的，使LED灯串两端电流保持恒定，又占用了较小的系统面积，增加系统的应用的灵活性和提高系统的稳定性。
上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (6)

1.一种消除电流纹波的线性恒流LED驱动电路，其特征在于，包括相互并联的第一支路和第二支路，所述第一支路包括串接的滤纹波芯片和LED负载，第二支路包括第一电容，所述第一支路和第二支路并联后的整体与所述线性恒流控制电路串接于整流桥的直流输出端之间。
2.根据权利要求1所述的线性恒流LED驱动电路，其特征在于，所述滤纹波芯片具有电压端和接地端，所述滤纹波芯片具有芯片内包括：第一运算放大器、第二运算放大器、第一MOS管、第二MOS管、第一电阻、积分电容，所述第一MOS管的漏极连接所述电压端、源极连接第一运算放大器的异相输入端以及经由所述第一电阻连接接地端、栅极连接至第一运算放大器的输出端，第二运算放大器的异相输入端连接至所述电压端、同相输入端用于接收参考电压、输出端连接至第二MOS管的栅极，所述第二MOS管的源极经由直流源连接接地端、漏接连接另一直流源，所述第二MOS管的漏极还连接第一运算放大器的同相输入端以及经由积分电容连接至接地端。
3.根据权利要求1所述的线性恒流LED驱动电路，其特征在于，所述线性恒流LED驱动电路还包括可控硅泄放电路，可控硅泄放电路连接于整流桥的直流输出端之间。
4.根据权利要求1所述的线性恒流LED驱动电路，其特征在于，所述线性恒流LED驱动电路还包括单向电路，所述单向电路的输入端连接至整流桥的直流正输出端或者经由所述线性恒流控制电路连接至整流桥的直流正输出端，所述单向电路的输出端与并联的第一支路和第二支路连接。
5.根据权利要求4所述的线性恒流LED驱动电路，其特征在于，所述单向电路为一二极管。
6.一种LED发光装置，其特征在于，包括可控硅调光电路、整流桥以及如权利要求1-5任一项所述的线性恒流LED驱动电路，所述整流桥的交流正输入端经由所述可控硅调光电路连接市电火线，所述整流桥的交流负输入端连接市电零线。
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