CN210405722U - 高效线性led驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高效线性LED驱动电路，包括线性调节管和控制电路，交流输入电源经整流电路整流后得到输入电压，所述线性调节管与LED负载串联，所述的输入电压对LED负载供电，所述控制电路与所述线性调节管的控制端连接；控制电路根据所述第一电压采样信号和电流参考信号调节流经所述线性调节管的电流，使得所述第一电压采样信号趋近于所述电流参考信号；在半个工频周期内，从线性调节管开始流过电流时，所述电流参考信号与所述输入电压的变化趋势相反，当所述电流参考信号低于最小参考阈值时，所述电流参考信号被钳位至定值参考信号。本实用新型能够兼容可控硅调光的应用，满足可控硅维持电流的要求。

Description

高效线性LED驱动电路

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术领域，具体涉及一种高效线性LED驱动电路。

背景技术

现有技术的线性LED驱动电路，包括整流电路、线性调节管和用于控制线性调节管的控制电路。所述控制电路通过采样流经所述线性调节管的电流与相应的电流参考值进行误差处理，以控制所述线性调节管的状态，从而实现输出恒流。

输入电压VIN为正弦波状，在工频周期内，越靠近电压VIN波形的峰值位置，电压VIN与LED负载两端电压VLED之压差就越大。线性调节管M01上的功耗为(VIN-VLED)*Iout，即当电压VIN比LED两端电压VLED大越多，则线性调节管M01上的功耗越大，系统效率就越低。

为了提高线性LED驱动电路的效率，可以根据输入电压的波形对流经LED的电流进行补偿，使得流经LED负载的电流呈下凹形状，以提高LED的驱动效率。如图1所示，示意了正常情况下的高效线性LED驱动电路的工作波形，其中InputVoltage为输入电压，LEDcurrent为流经LED的电流，ITRACIC_HOLD为可控硅维持电流，由于对流经LED电流的补偿是根据输入电压变化的，在输入电压越高时，则流经LED的电流越低。在可控硅调光的应用方案中，流经LED的电流需要大于可控硅调光器的维持电流。在上述情况下，输出电流若低于可控硅调光器的维持电流，则会影响可控硅调光器的正常工作，如图3所示。此外，在过温保护时，由于过温保护功能会使得LED电流整体降低，更易造成LED电流低于可控硅调光器的维持电流的情况，如图2所示。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种兼容可控硅调光的高效线性LED驱动电路，用以解决现有技术存在的负载电流低于可控硅维持电流的技术问题。

本实用新型的技术解决方案是，提供一种以下结构的高效线性LED驱动电路，包括线性调节管和控制电路，交流输入电源经整流电路整流后得到输入电压，所述线性调节管与LED负载串联，所述的输入电压对LED负载供电，所述控制电路与所述线性调节管的控制端连接；

采样流经线性调节管的电流，得到表征输出电流的第一电压采样信号，所述控制电路接收所述第一电压采样信号和电流参考信号，所述控制电路根据所述第一电压采样信号和电流参考信号调节流经所述线性调节管的电流，使得所述第一电压采样信号趋近于所述电流参考信号；

在半个工频周期内，从线性调节管开始流过电流时，所述电流参考信号与所述输入电压的变化趋势相反或者所述电流参考信号中间小两边大，当所述电流参考信号低于最小参考阈值时，所述电流参考信号被钳位至定值参考信号。

可选的，所述控制电路包括参考信号产生电路，所述参考信号产生电路接收第一参考信号、补偿参考信号和定值参考信号，所述的补偿参考信号与所述输入电压变化趋势相同，所述所述第一参考信号与所述补偿参考信号作差叠加，得到第二参考信号，当所述电流参考信号高于最小参考阈值时，所述电流参考信号为所述第二参考信号或第二参考信号与所述定值参考信号之和，当所述电流参考信号低于最小参考阈值时，所述电流参考信号为所述定值参考信号。

可选的，所述参考信号产生电路包括第一电流源、第二电流源、第三电流源和第一电阻，所述第一电流源、第二电流源和第三电流源均与第一电阻连接，所述第一电流源在所述第一电阻上产生的压降为表征所述第一参考信号，所述第二电流源与第一电流源的方向相反，其在所述第一电阻上产生的压降表征所述补偿参考信号，所述第三电流源在所述第一电阻上产生的压降表征所述定值参考信号。

可选的，所述参考信号产生电路还包括单向导通元件，所述单向导通元件的第一端连接所述第一电流源和第二电流源，所述单向导通元件的第二端连接所述第一电阻和所述第三电流源。

可选的，所述补偿参考信号与输入电压或负载一端的电压成比例关系。

采用本实用新型，与现有技术相比，具有以下优点：采用本实用新型，流经负载的输出电流与输入电压呈相反变化趋势，以实现LED线性高效驱动，当所述电流参考信号低于最小参考阈值时，即输出电流低于相应阈值时，所述电流参考信号被钳位至定值参考信号，使得流经负载的输出电流处于满足可控硅维持电流条件的定值，该定值可以根据所述定值参考信号进行设置。本实用新型能够兼容可控硅调光的应用，满足可控硅维持电流的要求，提高了电路的可靠性。

附图说明

图1为现有技术LED驱动电路的正常波形图；

图2为现有技术LED驱动电路的过温保护下的波形图；

图3为现有技术LED驱动电路的输入电压较大时的波形图；

图4为本实用新型高效线性LED驱动电路的正常波形图；

图5为本实用新型高效线性LED驱动电路的过温保护下的波形图；

图6为本实用新型高效线性LED驱动电路的输入电压较大时的波形图；

图7为本实用新型高效线性LED驱动电路的结构示意图；

图8为参考信号产生电路的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细描述，但本实用新型并不仅仅限于这些实施例。本实用新型涵盖任何在本实用新型的精神和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。

为了使公众对本实用新型有彻底的了解，在以下本实用新型优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本实用新型。

在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本实用新型。需说明的是，附图均采用较为简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

本实用新型的基本实现方案如下：高效线性LED驱动电路，包括线性调节管和控制电路，交流输入电源经整流电路整流后得到输入电压，所述线性调节管与LED负载串联，所述的输入电压对LED负载供电，所述控制电路与所述线性调节管的控制端连接；

采样流经线性调节管的电流，得到表征输出电流的第一电压采样信号，所述控制电路接收所述第一电压采样信号和电流参考信号，所述控制电路根据所述第一电压采样信号和电流参考信号调节流经所述线性调节管的电流，使得所述第一电压采样信号趋近于所述电流参考信号；

在半个工频周期内，从线性调节管开始流过电流时，所述电流参考信号与所述输入电压的变化趋势相反，当所述电流参考信号低于最小参考阈值时，所述电流参考信号被钳位至定值参考信号。

基于上述基本实现方案，采用具体实施例予以详细说明。

参考图4-6所示，分别示意了高效线性LED驱动电路的在正常情况下、输入电压较大时和过温保护时的工作波形。其中InputVoltage为输入电压，LED current为流经LED的电流，ITRACIC_HOLD为可控硅维持电流，ILED_MIN为流经LED的最小电流。最小电流ILED_MIN大于可控硅维持电流ITRACIC_HOLD，ILED_MIN由定值参考信号确定。LED current的波形与电流参考信号的波形一致。如图4所示，在正常情况下，电流参考信号一般不会低于最小参考阈值，所以流经LED的电流LED current大于可控硅维持电流ITRACIC_HOLD，因此，不会对可控硅调光器的工作造成影响。如图5所示，在发生过温保护的情况下，流经LED的电流整体降低，此时LED电流的最低处可能低于可控硅维持电流ITRACIC_HOLD，一旦所述电流参考信号低于最小参考阈值时，所述电流参考信号被钳位至定值参考信号，即流经LED的电流被钳位至最小电流ILED_MIN。如图6所示，在输入电压较大时，对流经LED电流的补偿量也加大，此时LED电流的最低处也可能低于可控硅维持电流ITRACIC_HOLD，一旦所述电流参考信号低于最小参考阈值时，所述电流参考信号被钳位至定值参考信号，即流经LED的电流被钳位至最小电流ILED_MIN。以上只是列举了输入电压较大和过温保护下的情况，但本实用新型不仅限于这两种情况，在发生其他可能导致LED电流低于可控硅维持电流的情况下，均可以将电流钳位至最小电流ILED_MIN。

参考图7所示，示意了本实用新型的基本电路结构。高效线性LED驱动电路，包括线性调节管M01和控制电路，交流输入电源经整流电路整流后得到输入电压，所述线性调节管M01与LED负载串联，所述的输入电压对LED负载供电，所述控制电路与所述线性调节管M01的控制端连接；在可控硅调光方案中，在交流输入电源与整流电路之间设置有可控硅调光器；

采样流经线性调节管M01的电流，得到表征输出电流的第一电压采样信号VS，所述控制电路接收所述第一电压采样信号VS和电流参考信号VREF，所述控制电路根据所述第一电压采样信号VS和电流参考信号VREF调节流经所述线性调节管的电流，使得所述第一电压采样信号VS趋近于所述电流参考信号VREF；

在半个工频周期内，从线性调节管开始流过电流时，所述电流参考信号与所述输入电压的变化趋势相反或者所述电流参考信号中间小两边大，当所述电流参考信号VREF低于最小参考阈值时，所述电流参考信号被钳位至定值参考信号。其中，所述电流参考信号中间小两边大指的是有三个区间，依次为第一区间、第二区间和第三区间，在第二区间的电流参考信号小于第一和第三区间的电流参考信号，第一区间和第三区间的电流参考信号相等。

再以所述电流参考信号与所述输入电压的变化趋势相反的情况进一步说明具体的实现电路，所述控制电路包括参考信号产生电路，所述参考信号产生电路接收第一参考信号VREF1、补偿参考信号VREF2和定值参考信号VREF3，所述的补偿参考信号VREF2与所述输入电压变化趋势相同，所述所述第一参考信号VREF1与所述补偿参考信号VREF2作差叠加，得到第二参考信号，当所述电流参考信号高于最小参考阈值时，所述电流参考信号为所述第二参考信号或第二参考信号与所述定值参考信号之和，当所述电流参考信号低于最小参考阈值时，所述电流参考信号为所述定值参考信号VREF3。

所述参考信号产生电路包括第一电流源I1、第二电流源I2、第三电流源I3和第一电阻R1，所述第一电流源I1、第二电流源I2和第三电流源I3均与第一电阻R1连接，所述第一电流源I1在所述第一电阻R1上产生的压降为表征所述第一参考信号，所述第二电流源I2与第一电流源I1的方向相反，其在所述第一电阻R1上产生的压降表征所述补偿参考信号，所述第三电流源I3在所述第一电阻上产生的压降表征所述定值参考信号。

所述参考信号产生电路还包括单向导通元件，所述单向导通元件的第一端连接所述第一电流源I1和第二电流源I2，所述单向导通元件的第二端连接所述第一电阻R1和所述第三电流源I3。

所述补偿参考信号与输入电压或负载一端的电压成比例关系。

第一参考信号VREF1＝I1*R1，补偿参考信号VREF2＝I2*R1，定值参考信号VREF3＝I3*R1。第一电流源I1和第三电流源I3为恒流源，在本实施例中，在正常情况下:

VREF＝VREF1-VREF2+VREF3，其波形与输入电压呈相反变化趋势；

当VREF1≦VREF2时，将所述电流参考信号VREF钳位于定值参考信号VREF3，在本实施例中，由于单向导通元件的阻隔，使得VREF1≦VREF2时，VREF＝VREF3。

以上只是一种实施例，还可以采用其他实施例，比如，将电流参考信号VREF直接与一个最小参考阈值进行比较，当所述电流参考信号VREF低于或低至所述最小参考阈值时，则通过开关切换至一个固定值的参考信号。

虽然以上将实施例分开说明和阐述，但涉及部分共通之技术，在本领域普通技术人员看来，可以在实施例之间进行替换和整合，涉及其中一个实施例未明确记载的内容，则可参考有记载的另一个实施例。

以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高效线性LED驱动电路，包括线性调节管和控制电路，交流输入电源经整流电路整流后得到输入电压，所述线性调节管与LED负载串联，所述的输入电压对LED负载供电，所述控制电路与所述线性调节管的控制端连接，其特征在于：

采样流经线性调节管的电流，得到表征输出电流的第一电压采样信号，所述控制电路接收所述第一电压采样信号和电流参考信号，所述控制电路根据所述第一电压采样信号和电流参考信号调节流经所述线性调节管的电流，使得所述第一电压采样信号趋近于所述电流参考信号；

在半个工频周期内，从线性调节管开始流过电流时，所述电流参考信号与所述输入电压的变化趋势相反或者所述电流参考信号中间小两边大，当所述电流参考信号低于最小参考阈值时，所述电流参考信号被钳位至定值参考信号。

2.根据权利要求1所述的高效线性LED驱动电路，其特征在于：所述控制电路包括参考信号产生电路，所述参考信号产生电路接收第一参考信号、补偿参考信号和定值参考信号，所述的补偿参考信号与所述输入电压变化趋势相同，所述第一参考信号与所述补偿参考信号作差叠加，得到第二参考信号，当所述电流参考信号高于最小参考阈值时，所述电流参考信号为所述第二参考信号或第二参考信号与所述定值参考信号之和，当所述电流参考信号低于最小参考阈值时，所述电流参考信号为所述定值参考信号。

3.根据权利要求2所述的高效线性LED驱动电路，其特征在于：所述参考信号产生电路包括第一电流源、第二电流源、第三电流源和第一电阻，所述第一电流源、第二电流源和第三电流源均与第一电阻连接，所述第一电流源在所述第一电阻上产生的压降为表征所述第一参考信号，所述第二电流源与第一电流源的方向相反，其在所述第一电阻上产生的压降表征所述补偿参考信号，所述第三电流源在所述第一电阻上产生的压降表征所述定值参考信号。

4.根据权利要求3所述的高效线性LED驱动电路，其特征在于：所述参考信号产生电路还包括单向导通元件，所述单向导通元件的第一端连接所述第一电流源和第二电流源，所述单向导通元件的第二端连接所述第一电阻和所述第三电流源。

5.根据权利要求2-4任意一项所述的高效线性LED驱动电路，其特征在于：所述补偿参考信号与输入电压或负载一端的电压成比例关系。

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