CN213522470U - 一种高功率因数、无频闪的led驱动电路及装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高功率因数、无频闪的LED驱动电路及装置，高功率因数、无频闪的LED驱动电路包括采样模块、储能模块、第一恒流源、电流补偿模块和第二恒流源；采样模块分别连接储能模块、第一恒流源和电流补偿模块，第一恒流源还连接LED灯串的输出端，第二恒流源分别连接电流补偿模块、储能模块和第一恒流源；采样模块用于为电流补偿模块提供第一采样电压和第二采样电压；电流补偿模块用于根据第一采样电压和第二采样电压输出调节电压至第二恒流源；第二恒流源用于根据调节电压调节储能模块的充电电流在预设范围内，使得充电电压在预设的电压范围内，确保在提高驱动电路的功率因素的同时不会发生频闪。

Description

一种高功率因数、无频闪的LED驱动电路及装置

技术领域

本实用新型涉及LED照明技术领域，特别涉及一种高功率因数、无频闪的LED驱动电路及装置。

背景技术

如图1所示，现有的LED恒流驱动电路中，会采用自适应恒流芯片根据输出端电压自动调节电流，在此过程中，储能电容在充电时的电容电流Icap＝I2-Iled，I2为恒流源的电流,放电时电容电流Icap＝-Iled，根据电容电量公式dV*C＝I*dT，C和I不变的情况下，电容电压的变化量dV正比于充放电时间dT，因此当交流电压波动导致充电时间和放电时间的变化时，电容两端的电压也随之变化。如果充电时间变长，放电时间变短，则电容电压Vc增大，效率降低，降低了功率因素，容易烧坏自适应恒流源；反之，充电时间变短，放电时间变长，则电容电压Vc减少，就会出现频闪。

因而现有技术还有待改进和提高。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种高功率因数、无频闪的LED驱动电路，能够有效解决因储能电容电压的过大或减小导致的功率因素低过出现频闪的问题。

为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：

一种高功率因数、无频闪的LED驱动电路，包括采样模块、储能模块、第一恒流源、电流补偿模块和第二恒流源；采样模块分别连接储能模块、第一恒流源和电流补偿模块，第一恒流源还连接LED灯串的输出端，第二恒流源分别连接电流补偿模块、储能模块和第一恒流源；采样模块用于为电流补偿模块提供第一采样电压和第二采样电压；电流补偿模块用于根据第一采样电压和第二采样电压输出调节电压至第二恒流源；第二恒流源用于根据调节电压调节储能模块的充电电流在预设范围内。

所述的高功率因数、无频闪的LED驱动电路中，所述电流补偿模块包括第一减法器、缩放单元和第二减法器；所述第一减法器连接分别连接所述采样模块和所述缩放单元，所述缩放单元还连接所述第二减法器，所述第二减法器还连接所述第二恒流源；所述第一减法器用于将所述第一采样电压和第二采样电压作差后输出差值电压至所述缩放单元，所述缩放单元用于将所述差值电压乘以预设系数后输出中间电压至所述第二减法器，所述第二减法器用于将参考电压与所述中间电压作差处理后输出所述调节电压至所述第二恒流源。

所述的高功率因数、无频闪的LED驱动电路中，所述电流补偿模块包括第三减法器、比较器和选择器，所述第三减法器分别连接所述采样模块和所述比较器的正相输入端，所述比较器的反相输入端连接预设电压输入端，所述比较器的输出端连接所述选择器，所述选择器还连接所述第二恒流源；所述第三减法器用于将所述第一采样电压和所述第二采样电压作差处理后输出差值电压至所述比较器，所述比较器用于将所述差值电压与预设电压进行比较后输出反馈信号至所述选择器，所述选择器用于根据所述反馈信号选择输出对应的调节电压至所述第二恒流源。

所述的高功率因数、无频闪的LED驱动电路中，所述采样模块包括第一采样单元和第二采样单元，所述第一采样单元连接所述储能模块的输入端和所述电流补偿模块，所述第二采样单元连接所述储能模块的输出端和所述电流补偿模块；所述第一采样单元用于对所述储能模块的输入端电压进行采样后输出第一采样电压至所述电流补偿模块，所述第二采样单元用于对所述储能模块的输出端电压进行补偿后输出第二采样电压至所述电流补偿模块。

所述的高功率因数、无频闪的LED驱动电路中，所述采样模块包括第三采样单元和第四采样单元，所述第三采样单元连接所述第一恒流源的输入端和所述电流补偿模块，所述第三采样单元连接所述第二恒流源的输出端和所述电流补偿模块；所述第三采样单元用于对所述第一恒流源的输入端电压进行采样后输出第一采样电压至所述电流补偿模块，所述第四采样单元用于对所述第一恒流源的输出端电压进行采样后输出第二采样电压至所述电流补偿模块。

所述的高功率因数、无频闪的LED驱动电路中，所述第一采样单元包括第一电阻和第二电阻，所述第二采样单元包括第三电阻和第四电阻；所述第一电阻的一端连接所述储能模块的输入端，所述第一电阻的另一端连接所述第二电阻的一端和所述电流补偿模块，所述第二电阻的另一端接地，所述第三电阻的一端连接所述储能模块的输出端，所述第三电阻的另一端连接所述第四电阻的一端和所述电流补偿模块，所述第四电阻的另一端接地。

所述的高功率因数、无频闪的LED驱动电路中，所述第三采样单元包括第五电阻和第六电阻，所述第四采样单元包括第七电阻和第八电阻；所述第五电阻的一端连接所述第一恒流源的输入端，所述第五电阻的另一端连接所述第六电阻的一端和所述电流补偿模块，所述第六电阻的另一端接地，所述第七电阻的一端连接所述第一恒流源的输出端，所述第七电阻的另一端连接所述第八电阻的一端和所述电流补偿模块，所述第八电阻的另一端接地。

所述的高功率因数、无频闪的LED驱动电路中，所述第一恒流源包括第一运算放大器、第一MOS管和第九电阻；所述第一运算放大器的正相输入端连接参考电压输入端，所述第一运算放大器的反相输入端连接所述第一MOS管的源极和所述第九电阻的一端，所述第九电阻的另一端接地，所述第一MOS管的漏极连接所述LED灯串的输出的端所述第一MOS管的栅极连接所述第一运算放大器的输出端。

所述的高功率因数、无频闪的LED驱动电路中，所述第二恒流源包括第二运算放大器、第二MOS管和第十电阻；所述第二运算放大器的正相输入端连接所述电流补偿模块，所述第一运算放大器的反相输入端连接所述第十电阻的一端和所述第二MOS管的源极，所述第二MOS管的漏极连接所述储能模块的输出端和所述第一恒流源的输出端，所述第二MOS管的栅极连接所述第一运算放大器的输出端。

一种高功率因素无频闪LED驱动装置，包括上述的高功率因数、无频闪的LED驱动电路。

相较于现有技术，本实用新型提供的一种高功率因数、无频闪的LED驱动电路及装置，高功率因数、无频闪的LED驱动电路包括采样模块、储能模块、第一恒流源、电流补偿模块和第二恒流源；采样模块分别连接储能模块、第一恒流源和电流补偿模块，第一恒流源还连接LED灯串的输出端，第二恒流源分别连接电流补偿模块、储能模块和第一恒流源；采样模块用于为电流补偿模块提供第一采样电压和第二采样电压；电流补偿模块用于根据第一采样电压和第二采样电压输出调节电压至第二恒流源；第二恒流源用于根据调节电压调节储能模块的充电电流在预设范围内，使得充电电压在预设的电压范围内，确保在提高驱动电路的功率因素的同时不会发生频闪。

附图说明

图1为现有的LED驱动电路的结构框图；

图2为本实用新型提供的高功率因数、无频闪的LED驱动电路中第一实施例的原理图；

图3为本实用新型提供的高功率因数、无频闪的LED驱动电路中第一实施例的电流补偿模块的原理图；

图4为本实用新型提供的高功率因数、无频闪的LED驱动电路中第一恒流源的原理图；

图5为本实用新型提供的高功率因数、无频闪的LED驱动电路中第二恒流源的原理图；

图6为本实用新型提供的高功率因数、无频闪的LED驱动电路中第二实施例的电流补偿模块的原理图；

图7为本实用新型提供的高功率因数、无频闪的LED驱动电路中第三实施例的原理图。

具体实施方式

本实用新型的目的在于提供一种高功率因数、无频闪的LED驱动电路，能够有效解决因储能电容电压的过大或减小导致的功率因素低或出现频闪的问题。

为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图2，本实用新型提供的高功率因数、无频闪的LED驱动电路与LED灯串连接，该高功率无频闪LED驱动电路包括整流模块100、采样模块200、储能模块300、第一恒流源400、电流补偿模块500和第二恒流源600；整流模块100连接交流电源、储能模块300和LED灯串的输入端，采样模块200分别连接储能模块300、第一恒流源400和电流补偿模块500，第一恒流源400还连接LED灯串的输出端，第二恒流源600分别连接电流补偿模块500、储能模块300和第一恒流源400。

具体地，整流模块100用于将交流电源输入的交流电整流后输出线电压至后端电路，为LED灯串提供电能；采样模块200用于为电流补偿模块500提供第一采样电压(本实施例中为Vsen1)和第二采样电压(本实施例中为Vsen2)；电流补偿模块500用于根据第一采样电压和第二采样电压输出调节电压(本实施例中为Vref2)至第二恒流源600；第一恒流源400用于调节流经LED灯串的电流；第二恒流源600用于根据调节电压调节储能模块300的充电电流在预设范围内，对应的储能模块300的充电电压也会在预设的电压范围内，使得储能模块300的充电电压不会因过大或过小导致功率因素低或有频闪的问题，确保在提高驱动电路的功率因素的同时不会发生频闪。

请继续参阅图2，本实用新型的第一实施中，由采样模块200直接采样储能模块300两端的电压；具体地，本实施中采样模块200包括采样模块200包括第一采样单元210和第二采样单元220，其中，第一采样单元210连接储能模块300的输入端和电流补偿模块500，第二采样单元220连接储能模块300的输出端和电流补偿模块500；第一采样单元210用于对储能模块300的输入端电压进行采样后输出第一采样电压至电流补偿模块500，第二采样单元220用于对储能模块300的输出端电压进行采样后输出第二采样电压至电流补偿模块500，通过采样模块200直接采样储能模块300两端的电压，得到储能模块300的电压差，以便于后续根据该电压差输出对应的调节调节电压至第二恒流源600。

进一步地，请参阅图3，本实施例中电流补偿模块500包括第一减法器510、缩放单元520和第二减法器530；第一减法器510连接分别连接采样模块200和缩放单元520，缩放单元520还连接第二减法器530，第二减法器530还连接第二恒流源600；第一减法器510用于将第一采样电压和第二采样电压作差后输出差值电压至缩放单元520，缩放单元520用于将差值电压乘以预设系数后输出中间电压至第二减法器530，第二减法器530用于将参考电压与中间电压作差处理后输出调节电压至第二恒流源600，由第二恒流模块根据调节电压设置第二恒流源600的电流，因第二恒流源600的电流等于储能模块300的充电电压加上第一恒流源400的电流，因第一恒流源400的电流固定，因此通过设置第二恒流源600的电流达到间接调节储能模块300的充电电流的效果，使得储能模块300的充电电流在预设范围内，确保在提高功率因素的同时保证不会发生频闪。

具体地，由第一减法器510将第一采样电压减去第二采样电压，得到差值电压(本实施例中为dVsen)，该电压反映了储能模块300两端的电压差；之后由缩放单元520按照一定比例系数(本实施例中为a，a>0)后输出中间电压a*dVsen至第二减法器530，由第二减法器530将参考电压减去中间电压得到调节电压Vref2＝Vref1-a*dVsen，该调节电压作为第二恒流源600的参考电压，也即作为储能模块300的充电电流的参考电压，由调节电压可知，当储能模块300两端的电压dVsen越高，则Vref2越小，那么充电电流越小，也就是说本实施例中当储能模块300两端的电压增大时，对应充电电流的参考电压会减小，使得充电电压相应的减小，反之，若储能模块300两端的电压减小时，对应充电电流的参考电压会增大，那么充电电压相应的增大，由此以来会限定储能模块300两端的电压不会过大也不会过小，最后动态平衡就可以控制每个周期储能模块300两端的电压的最高电压在设定电压范围内。

其中，缩放单元520可以选择运算放大器实现电压放缩，也可选择电阻将差值电压转换成电流信号，然后用电流镜实现电流放缩，当然还可以选择其他的缩放方式，本实施实施例中对缩放单元520的具体结构不作限定。

进一步地，请继续参阅图3，本实施例中，第一采样单元210包括第一电阻R1和第二电阻R2，第二采样单元220包括第三电阻R3和第四电阻R4；第一电阻R1的一端连接储能模块300的输入端，第一电阻R1的另一端连接第二电阻R2的一端和第一减法器510，第二电阻R2的另一端接地，第三电阻R3的一端连接储能模块300的输出端，第三电阻R3的另一端连接第四电阻R4的一端和第一减法器510，第四电阻R4的另一端接地；通过第一电阻R1和第二电阻R2对储能模块300的输入端电压进行分压采样后得到第一采样电压，通过第三电阻R3和第四电阻R4对储能模块300的输入端电压进行分压采样后得到第二采样电压，以便于后续电流补偿模块500根据第一采样电压和第二采样电压得到调节电压。

进一步地，请参阅图4，本实施例中，第一恒流源400包括第一运算放大器OP1、第一MOS管Q1和第九电阻R9；第一运算放大器OP1的正相输入端连接参考电压输入端，第一运算放大器OP1的反相输入端连接第一MOS管Q1的源极和第九电阻R9的一端，第九电阻R9的另一端接地，第一MOS管Q1的漏极连接LED灯串的输出的端第一MOS管Q1的栅极连接第一运算放大器OP1的输出端，第一运算放大器OP1输入的参考电压为恒定的，对应的第一恒流模块输出的电流也是恒定的，由此调节流经LED灯串的电流为恒定电流。

进一步地，请参阅图5，本实施例中第二恒流源600包括第二运算放大器OP2、第二MOS管Q2和第十电阻R10；第二运算放大器OP2的正相输入端连接第二减法器530，第一运算放大器OP1的反相输入端连接第十电阻R10的一端和第二MOS管Q2的源极，第二MOS管Q2的漏极连接储能模块300的输出端和第一恒流源400的输出端，第二MOS管Q2的栅极连接第一运算放大器OP1的输出端；第二运算放大器OP2的参考电压由电流补偿模块500提供，对应为调节电压，该调节电压与储能模块300两端的电压有关，由此第二恒流源600会根据该电压调节储能模块300的充电电流，使得储能模块300两端的电压处于一个动态平衡的变化过程。

进一步地，储能模块300包括储能电容C1，储能电容C1的一端连接整流模块100，储能电容C1的另一端连接第二MOS管Q2的漏极，当整流模块100输出的线电压大于LED灯串的导通电压时，储能电容C1为充电状态，当整流模块100输出的线电压小于LED灯串的导通电压时，由储能电容C1为LED灯串供电。

进一步地，请参阅图6，本实用新型的第二实施例中，电流补偿模块500包括第三减法器540、比较器550和选择器560，第三减法器540分别连接采样模块200和比较器550的正相输入端，比较器550的反相输入端连接预设电压输入端，比较器550的输出端连接选择器560，选择器560还连接第二恒流源600；第三减法器540用于将第一采样电压和第二采样电压作差处理后输出差值电压至比较器550，比较器550用于将差值电压与预设电压进行比较后输出反馈信号至选择器560，选择器560用于根据反馈信号选择输出对应的调节电压至第二恒流源600，由第二恒流源600根据该调节电压调节储能模块300的充电电流。

具体地，本实施例中将采样得到第一采样电压和第二采样电压作差后，将得到的差值电压与预设电压进行比较，当差值电压大于预设电压时，表明此时储能模块300两端的电压过大，此时由选择器560选择输出的调节电压为0，也即此时控制第二恒流模块关闭，停止对储能模块300充电；当差值电压不大于预设电压时，则此时由选择器560选择输出参考电压Vref作为调节电压，储能模块300对应的以固定的充电电流充电，那么同样本实施例中也会调节储能模块300两端的电压在预设范围内，不会过大也不会国小，以达到提高功率因素的同时保证不会出现频闪的效果。

进一步地，因储能模块300两端的电压Vc＝Vcs1+Vf，其中，Vcs1为第一恒流源400两端的电压，Vf为LED灯串的导通电压，因此也可以通过采样第一恒流源400两端的电压来间接得到储能模块300两端的电压变化状态；请参阅图7，本实用新型的第三实施中采样模块200采样的是第一恒流源400两端的电压。

具体地，采样模块200包括第三采样单元230和第四采样单元240，第三采样单元230连接第一恒流源400的输入端和电流补偿模块500，第三采样单元230连接第二恒流源600的输出端和电流补偿模块500；第三采样单元230用于对第一恒流源400的输入端电压进行采样后输出第一采样电压至电流补偿模块500，第四采样单元240用于对第一恒流源400的输出端电压进行采样后输出第二采样电压至电流补偿模块500，以便于后续电流补偿模块500根据采样电压为第二恒流源600提供参考电压。

进一步地，第三采样单元230包括第五电阻R5和第六电阻R6，第四采样单元240包括第七电阻R7和第八电阻R8；第五电阻R5的一端连接第一恒流源400的输入端，第五电阻R5的另一端连接第六电阻R6的一端和电流补偿模块500，第六电阻R6的另一端接地，第七电阻R7的一端连接第一恒流源400的输出端，第七电阻R7的另一端连接第八电阻R8的一端和电流补偿模块500，第八电阻R8的另一端接地；本实施例中通过第五电阻R5和第六电阻R6对第一恒流源400的输入端电压进行分压采样后输出第一采样电压至电流补偿模块500，通过第七电阻R7和第八电阻R8对第一恒流源400的输出端电压进行分压采样后输出第二采样电压至电流补偿模块500，以便于后续电流补偿模块500根据第一采样电压和第二采样电压得到调节电压。

本实用新型还相应提供一种高功率因素无频闪LED驱动装置，包括如上的高功率因数、无频闪的LED驱动电路，由于上文已对高功率因数、无频闪的LED驱动电路进行了详细介绍，此处不再详述。

综上所述，本实用新型提供的一种高功率因数、无频闪的LED驱动电路及装置，高功率因数、无频闪的LED驱动电路包括采样模块、储能模块、第一恒流源、电流补偿模块和第二恒流源；采样模块分别连接储能模块、第一恒流源和电流补偿模块，第一恒流源还连接LED灯串的输出端，第二恒流源分别连接电流补偿模块、储能模块和第一恒流源；采样模块用于为电流补偿模块提供第一采样电压和第二采样电压；电流补偿模块用于根据第一采样电压和第二采样电压输出调节电压至第二恒流源；第二恒流源用于根据调节电压调节储能模块的充电电流在预设范围内，使得充电电压在预设的电压范围内，确保在提高驱动电路的功率因素的同时不会发生频闪。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种高功率因数、无频闪的LED驱动电路，其特征在于，包括采样模块、储能模块、第一恒流源、电流补偿模块和第二恒流源；采样模块分别连接储能模块、第一恒流源和电流补偿模块，第一恒流源还连接LED灯串的输出端，第二恒流源分别连接电流补偿模块、储能模块和第一恒流源；采样模块用于为电流补偿模块提供第一采样电压和第二采样电压；电流补偿模块用于根据第一采样电压和第二采样电压输出调节电压至第二恒流源；第二恒流源用于根据调节电压调节储能模块的充电电流在预设范围内。

2.根据权利要求1所述的高功率因数、无频闪的LED驱动电路，其特征在于，所述电流补偿模块包括第一减法器、缩放单元和第二减法器；所述第一减法器连接分别连接所述采样模块和所述缩放单元，所述缩放单元还连接所述第二减法器，所述第二减法器还连接所述第二恒流源；所述第一减法器用于将所述第一采样电压和第二采样电压作差后输出差值电压至所述缩放单元，所述缩放单元用于将所述差值电压乘以预设系数后输出中间电压至所述第二减法器，所述第二减法器用于将参考电压与所述中间电压作差处理后输出所述调节电压至所述第二恒流源。

3.根据权利要求1所述的高功率因数、无频闪的LED驱动电路，其特征在于，所述电流补偿模块包括第三减法器、比较器和选择器，所述第三减法器分别连接所述采样模块和所述比较器的正相输入端，所述比较器的反相输入端连接预设电压输入端，所述比较器的输出端连接所述选择器，所述选择器还连接所述第二恒流源；所述第三减法器用于将所述第一采样电压和所述第二采样电压作差处理后输出差值电压至所述比较器，所述比较器用于将所述差值电压与预设电压进行比较后输出反馈信号至所述选择器，所述选择器用于根据所述反馈信号选择输出对应的调节电压至所述第二恒流源。

4.根据权利要求1所述的高功率因数、无频闪的LED驱动电路，其特征在于，所述采样模块包括第一采样单元和第二采样单元，所述第一采样单元连接所述储能模块的输入端和所述电流补偿模块，所述第二采样单元连接所述储能模块的输出端和所述电流补偿模块；所述第一采样单元用于对所述储能模块的输入端电压进行采样后输出第一采样电压至所述电流补偿模块，所述第二采样单元用于对所述储能模块的输出端电压进行补偿后输出第二采样电压至所述电流补偿模块。

5.根据权利要求3所述的高功率因数、无频闪的LED驱动电路，其特征在于，所述采样模块包括第三采样单元和第四采样单元，所述第三采样单元连接所述第一恒流源的输入端和所述电流补偿模块，所述第三采样单元连接所述第二恒流源的输出端和所述电流补偿模块；所述第三采样单元用于对所述第一恒流源的输入端电压进行采样后输出第一采样电压至所述电流补偿模块，所述第四采样单元用于对所述第一恒流源的输出端电压进行采样后输出第二采样电压至所述电流补偿模块。

6.根据权利要求4所述的高功率因数、无频闪的LED驱动电路，其特征在于，所述第一采样单元包括第一电阻和第二电阻，所述第二采样单元包括第三电阻和第四电阻；所述第一电阻的一端连接所述储能模块的输入端，所述第一电阻的另一端连接所述第二电阻的一端和所述电流补偿模块，所述第二电阻的另一端接地，所述第三电阻的一端连接所述储能模块的输出端，所述第三电阻的另一端连接所述第四电阻的一端和所述电流补偿模块，所述第四电阻的另一端接地。

7.根据权利要求5所述的高功率因数、无频闪的LED驱动电路，其特征在于，所述第三采样单元包括第五电阻和第六电阻，所述第四采样单元包括第七电阻和第八电阻；所述第五电阻的一端连接所述第一恒流源的输入端，所述第五电阻的另一端连接所述第六电阻的一端和所述电流补偿模块，所述第六电阻的另一端接地，所述第七电阻的一端连接所述第一恒流源的输出端，所述第七电阻的另一端连接所述第八电阻的一端和所述电流补偿模块，所述第八电阻的另一端接地。

8.根据权利要求1所述的高功率因数、无频闪的LED驱动电路，其特征在于，所述第一恒流源包括第一运算放大器、第一MOS管和第九电阻；所述第一运算放大器的正相输入端连接参考电压输入端，所述第一运算放大器的反相输入端连接所述第一MOS管的源极和所述第九电阻的一端，所述第九电阻的另一端接地，所述第一MOS管的漏极连接LED灯串的输出的端所述第一MOS管的栅极连接所述第一运算放大器的输出端。

9.根据权利要求1所述的高功率因数、无频闪的LED驱动电路，其特征在于，所述第二恒流源包括第二运算放大器、第二MOS管和第十电阻；所述第二运算放大器的正相输入端连接所述电流补偿模块，所述第二运算放大器的反相输入端连接所述第十电阻的一端和所述第二MOS管的源极，所述第二MOS管的漏极连接所述储能模块的输出端和所述第一恒流源的输出端，所述第二MOS管的栅极连接所述第二运算放大器的输出端。

10.一种高功率因素无频闪LED驱动装置，其特征在于，包括权利要求1-9任意一项所述的高功率因数、无频闪的LED驱动电路。

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