CN214708113U - 一种线性led驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种线性LED驱动电路，包括整流电路，还包括：恒流控制电路和电压转换电路；其中，恒流控制电路，包括功率晶体管、第一电阻和功率晶体管控制电路；该线性LED驱动电路在输入的PWM信号的占空比在大于阈值时，能够实现LED电流随着PWM占空比的减小而减小；PWM信号的占空比在不大于阈值时，实现进一步的深度调光，实现了LED设备的线性恒流驱动；并且该线性LED驱动电路既可应用于Traic调光和PWM调光系统，也可应用于非调光系统，应用范围广泛，且应用于Traic调光系统时能够减少系统损耗。此外，本实用新型还公开了另一种线性LED驱动电路，实现Traic调光和PWM调光的兼容使用。

Description

一种线性LED驱动电路

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术领域，特别涉及一种线性LED驱动电路。

背景技术

目前，传统的PWM调光系统，在PWM信号为高时，允许系统输出能量到输出，在PWM信号为低时，关闭功率器件，不允许系统输出能量到输出，以这种方式来达到输出LED电流随PWM信号占空比的变化而变化，实现PWM调光功能，如图1所示，整流电路输出的电压(Vac)大于LED设备的电压(Vled)时，控制功率管的电压(Vcs)随PWM信号的占空比对应变化，使输出LED电流随PWM信号占空比的变化而变化。但是，但这种方式不适用于TRAIC(可控硅)调光，由于TRAIC调光器工作时需要有一个最小的维持电流(holding电流)维持TRAIC调光器的开通，TRAIC调光器关断再开启时，需要有很大的擎住电流(latching电流)来使TRAIC调光器开启，使得传统PWM调光系统中间歇性打开功率管的工作方式，不能满足TRAIC调光所需要的必要条件。如图2所示，具有传统PWM调光功能的芯片如果应用于带有前切TRAIC调光器的系统，需要在前切TRAIC调光器的切沿处从线电压中抽取较大的擎住电流(如图2中Ibleeder的60mA)，使得前切TRAIC调光器正常启动；在前切TRAIC调光器启动后，PWM关断时，给输出提供电流的主功率管关断，需要从线电压中抽取维持电流(如图2中Ibleeder的30mA)，在线电压达到波峰时，增加了系统损耗，大大降低了系统效率。

因此，如何提供一种能够满足TRAIC调光的PWM调光系统，减少系统损耗，满足市场需求，是现今急需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种线性LED驱动电路，以实现能够兼容Traic调光的PWM调光系统，减少系统损耗，满足市场需求。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种线性LED驱动电路，包括整流电路，还包括：

恒流控制电路，包括功率晶体管、第一电阻和功率晶体管控制电路；其中，所述功率晶体管具有第一端子、第二端子和控制端子，所述整流电路的第一输出端通过LED设备与所述第一端子连接，所述第二端子通过所述第一电阻接地，所述控制端子与所述功率晶体管控制电路连接；

电压转换电路，与所述功率晶体管控制电路连接，用于将输入的PWM信号转换成直流信号，以参与控制所述功率晶体管；

其中，所述功率晶体管控制电路，用于根据所述直流信号，在所述PWM信号的占空比大于阈值时，控制所述功率晶体管的导通时间与所述占空比成正比；在所述PWM信号的占空比小于或等于阈值时，控制所述功率晶体管的导通时间不变，并控制通过所述功率晶体管的电流与所述占空比成正比。

可选的，所述功率晶体管控制电路，包括：瞬电流基准产生电路、电流参考值产生电路、电压控制电路、第一运算放大器、第二运算放大器和导通时间控制电路；

其中，所述瞬电流基准产生电路的输出端与所述第一运算放大器的同相输入端连接，用于生成输入的所述直流信号和所述整流电路的第一输出端的输出电压信号对应的基准电压信号；

所述电流参考值产生电路的输出端与所述第二运算放大器的同相输入端连接，用于生成输入的所述直流信号对应的参考电压信号；

所述电压控制电路的输出端与所述导通时间控制电路的第一输入端连接，用于根据输入的控制信号，输出在预设时间段内持续增大的控制电压信号；

所述第一运算放大器和所述第二运算放大器的反相输入端均与所述第二端子连接，所述第一运算放大器的输出端与所述控制端子连接，所述第二运算放大器的输出端与所述导通时间控制电路的第二输入端连接；所述导通时间控制电路的输出端与所述第一运算放大器的控制端连接，用于在所述控制电压信号大于所述第二运算放大器输出的放大信号时，控制所述第一运算放大器停止工作。

可选的，所述导通时间控制电路的第三输入端与所述整流电路的第一输出端连接，用于在所述输出电压信号大于电压阈值且所述控制电压信号大于所述第二运算放大器输出的放大信号时，控制所述第一运算放大器停止工作；其中，所述电压阈值小于LED设备的导通电压。

可选的，所述导通时间控制电路，包括：比较器、RS触发器和电压比较电路；

其中，所述比较器的负端与所述第二运算放大器的输出端连接，所述比较器的正端与所述电压控制电路的输出端连接，所述比较器的输出端与所述RS触发器的R输入端连接；

所述电压比较电路的输入端与所述整流电路的第一输出端连接，所述电压比较电路的输出端与所述RS触发器的S输入端连接，用于在所述输出电压信号大于所述电压阈值时，向所述RS触发器输出高电平信号；所述RS触发器的Q输出端与所述第一运算放大器的控制端连接。

可选的，所述功率晶体管控制电路，还包括：第二电阻和第三电阻；

其中，所述瞬电流基准产生电路通过所述第二电阻与所述整流电路的第一输出端连接，所述瞬电流基准产生电路与所述第二电阻连接的公共端通过所述第三电阻接地。

可选的，所述功率晶体管控制电路，还包括：第三电容；

其中，所述第三电容的第一端与所述第二运算放大器的输出端连接，所述第三电容的第二端接地。

可选的，电压控制电路具体为开关电容电路，用于根据输入的时钟信号，输出在预设时间段内阶梯增大的控制电压信号。

可选的，所述电压控制电路，包括：第一可控开关、第二可控开关、第一电容和第二电容；

其中，所述第一可控开关的第一端与预设直流电压的输出端连接，所述第一可控开关的第二端与所述第二可控开关的第一端连接其公共端与所述第一电容的第一端连接；

所述第二可控开关的第二端与所述第二电容的第一端连接其公共端作为所述电压控制电路的输出端与所述导通时间控制电路的第一输入端连接，用于向所述导通时间控制电路输出所述控制电压信号；

所述第一电容和所述第二电容的第二端均接地；所述第一可控开关的控制端与第一时钟信号的输出端连接，用于根据所述第一时钟信号对应导通和关断；所述第二可控开关的控制端与第二时钟信号的输出端连接，用于根据所述第一时钟信号对应导通和关断；其中，所述第一可控开关和所述第二可控开关不同时导通。

可选的，该线性LED驱动电路还包括：

泄放电流控制电路，与所述整流电路的第一输出端连接，用于在所述功率晶体管截止时，从所述整流电路抽取电流并进行泄放。

可选的，所述泄放电流控制电路，包括：泄放电路和逻辑控制器；

其中，所述整流电路的第一输出端通过所述泄放电路接地，所述泄放电路包括串联的恒流源和逻辑控制开关；所述逻辑控制器的第一输入端和第二输入端分别与所述整流电路的第一输出端和所述控制端子一对一连接，所述逻辑控制器的输出端与所述逻辑控制开关的控制端连接。

本实用新型还提供了一种线性LED驱动电路，包括整流电路和TRAIC调光器，还包括：

恒流控制电路，包括功率晶体管、第一电阻和功率晶体管控制电路；其中，所述功率晶体管具有第一端子、第二端子和控制端子，所述整流电路的第一输出端通过LED设备与所述第一端子连接，所述第二端子通过所述第一电阻接地，所述控制端子与所述功率晶体管控制电路的输出端连接；

电压转换电路，与所述功率晶体管控制电路连接，用于将输入的PWM信号转换成直流信号，以参与控制所述功率晶体管；

泄放电流控制电路，与所述整流电路的第一输出端连接，用于在所述功率晶体管截止时，从所述整流电路抽取电流并进行泄放。

可选的，所述泄放电流控制电路，包括：泄放电路和逻辑控制器；

其中，所述整流电路的第一输出端通过所述泄放电路接地，所述泄放电路包括串联的恒流源和逻辑控制开关；所述逻辑控制器的第一输入端和第二输入端分别与所述整流电路的第一输出端和所述控制端子一对一连接，所述逻辑控制器的输出端与所述逻辑控制开关的控制端连接。

可选的，所述功率晶体管控制电路，包括：瞬电流基准产生电路、电流参考值产生电路、电压控制电路、第一运算放大器、第二运算放大器和导通时间控制电路；

其中，所述瞬电流基准产生电路的输出端与所述第一运算放大器的同相输入端连接，用于生成输入的所述直流信号和所述整流电路的第一输出端的输出电压信号对应的基准电压信号；

所述电流参考值产生电路的输出端与所述第二运算放大器的同相输入端连接，用于生成输入的所述直流信号对应的参考电压信号；

所述电压控制电路的输出端与所述导通时间控制电路的第一输入端连接，用于根据输入的控制信号，输出在预设时间段内持续增大的控制电压信号；

所述第一运算放大器和所述第二运算放大器的反相输入端均与所述第二端子连接，所述第一运算放大器的输出端与所述控制端子连接，所述第二运算放大器的输出端与所述导通时间控制电路的第二输入端连接；所述导通时间控制电路的输出端与所述第一运算放大器的控制端连接，用于在所述控制电压信号大于所述第二运算放大器输出的放大信号时，控制所述第一运算放大器停止工作。

本实用新型所提供的一种线性LED驱动电路，包括整流电路，还包括：恒流控制电路，包括功率晶体管、第一电阻和功率晶体管控制电路；其中，功率晶体管具有第一端子、第二端子和控制端子，整流电路的第一输出端通过LED设备与第一端子连接，第二端子通过第一电阻接地，控制端子与功率晶体管控制电路连接；电压转换电路，与功率晶体管控制电路连接，用于将输入的PWM信号转换成直流信号，以参与控制功率晶体管；其中，功率晶体管控制电路，用于根据直流信号，在PWM信号的占空比大于阈值时，控制功率晶体管的导通时间与占空比成正比；在PWM信号的占空比小于或等于阈值时，控制功率晶体管的导通时间不变，并控制通过功率晶体管的电流与占空比成正比；

可见，本实用新型所提供的线性LED驱动电路在输入的PWM信号的占空比在大于阈值时，功率晶体管的导通时间能够随PWM占空比的减小而减小，从而实现LED电流随着PWM占空比的减小而减小；PWM信号的占空比在不大于阈值时，功率晶体管的导通时间不变，而通过功率晶体管的电流随PWM占空比减小而减小，从而能够实现深度调光，实现了LED设备的线性恒流驱动；并且本实用新型所提供的线性LED驱动电路既可以应用于Traic调光和PWM调光系统，也可以应用于非调光系统，应用范围广泛，且应用于Traic调光系统时能够减少系统损耗。此外，本实用新型还提供了另一种线性LED驱动电路，实现Traic调光和PWM调光的兼容使用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为未应用Traic调光器的传统PWM调光方法的各节点波形图；

图2为应用前切Traic调光器的传统PWM调光方法的各节点波形图；

图3为本实用新型实施例所提供的一种线性LED驱动电路的结构示意图；

图4为本实用新型实施例所提供的一种线性LED驱动电路的各节点波形图；

图5为本实用新型实施例所提供的一种线性LED驱动电路的在PWM信号的占空比0至100％的调光曲线；

图6为本实用新型实施例所提供的一种线性LED驱动电路的在PWM信号的占空比在0至10％的调光曲线；

图7为本实用新型实施例所提供的另一种线性LED驱动电路的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参考图3，图3为本实用新型实施例所提供的一种线性LED驱动电路的结构示意图。该驱动电路包括整流电路10，还可以包括：

恒流控制电路20，包括功率晶体管21、第一电阻22(R3)和功率晶体管控制电路23；其中，功率晶体管21具有第一端子、第二端子和控制端子，整流电路10的第一输出端通过LED设备60与第一端子连接，第二端子通过第一电阻22接地，控制端子与功率晶体管控制电路23连接；

电压转换电路30，与功率晶体管控制电路23连接，用于将输入的PWM信号转换成直流信号，以参与控制功率晶体管21；

其中，功率晶体管控制电路23，用于根据直流信号，在PWM信号的占空比大于阈值时，控制功率晶体管21的导通时间与占空比成正比；在PWM信号的占空比小于或等于阈值时，控制功率晶体管21的导通时间不变，并控制通过功率晶体管21的电流与占空比成正比。

可以理解的是，本实施例所提供的恒流控制电路20可以利用功率晶体管控制电路23控制功率晶体管21的导通和关断，从而实现对LED设备60的线性恒流驱动。也就是说，功率晶体管控制电路23可以利用电压转换电路30输出的直流信号，控制功率晶体管21的导通和关断，使PWM信号的占空比大于阈值时，功率晶体管21的导通时间与占空比成正比，使PWM信号的占空比小于或等于阈值时，功率晶体管21的导通时间不变，且通过功率晶体管21的电流与占空比成正比，从而在保证了LED设备60的线性恒流驱动的基础上，实现了PWM的深度调光。

具体的，本实施例中的电压转换电路30可以将输入的PWM信号转换成直流信号(即直流电压信号)，并通过将PWM信号转换的直流信号输入到功率晶体管控制电路23，参与控制功率晶体管21的导通和关断。对于本实施例中的电压转换电路30的具体电路结构，可以由设计人员自行设置，如可以采用与现有技术中的占空比转换电路相同或相似的方式实现，即电压转换电路30可以根据PWM信号的占空比，将PWM信号转为占空比对应的直流信号；例如本实施例中的电压转换电路30可以将PWM信号转为与占空比成正比的直流信号，即电压转换电路30输入的PWM信号的占空比越大，则电压转换电路30输入的直流信号的电压值越大。

对应的，对于本实施例中功率晶体管控制电路23的具体电路结构，可以由设计人员根据实用场景和用户需求自行设置，如图3所示，功率晶体管控制电路23可以包括瞬电流基准产生电路231、电流参考值产生电路232、电压控制电路233、第一运算放大器234(OPA1)、第二运算放大器235(OPA2)和导通时间控制电路236；其中，瞬电流基准产生电路231的输出端与第一运算放大器234的同相输入端连接，用于生成输入的直流信号和整流电路10的第一输出端的输出电压信号对应的基准电压信号(Vref_ref)；电流参考值产生电路232的输出端与第二运算放大器235的同相输入端连接，用于生成输入的直流信号对应的参考电压信号(Vref)；电压控制电路的输出端与导通时间控制电路236的第一输入端连接，用于根据输入的控制信号，输出在预设时间段内持续增大的控制电压信号(SC_OUT)；第一运算放大器234和第二运算放大器235的反相输入端均与第二端子连接，第一运算放大器234的输出端与控制端子连接，第二运算放大器235的输出端与导通时间控制电路236的第二输入端连接；导通时间控制电路236的输出端与第一运算放大器234的控制端连接，用于在控制电压信号大于第二运算放大器235输出的放大信号(COMP)时，控制第一运算放大器234停止工作。

也就是说，本实施例中功率晶体管控制电路23可以通过如下过程实现PWM调光功能：第一阶段当输入的PWM方波(PWM信号)的占空比大于占空比D1(阈值)时，瞬电流基准产生电路231输出的基准电压信号保持不变，电流参考值产生电路232输出的参考电压信号随着PWM方波的占空比的减小而减小，第二运算放大器235输出的放大信号随参考电压信号减小而减小，功率晶体管21的导通时间随放大信号减小而减小，从而实现了LED设备60的电流随着PWM信号的占空比的减小而减小。第二阶段当输入的PWM方波的小于占空比D1时，由于第二运算放大器235输出的放大信号不变，功率晶体管21的导通时间不变，而瞬电流基准产生电路231输出的基准电压信号随着PWM方波的占空比的减小而减小，即功率晶体管21导通时的实时电流值随着PWM方波的占空比的减小而减小，实现LED电流的进一步减小，从而可以实现PWM调光的深度调光。

如图3至图6所示，输入到电压转换电路30的PWM信号的占空比(dutycycle)大于10％(即阈值)时，瞬电流基准产生电路231输出的基准电压信号(VCS_ref)保持不变，电压转换电路30输出的直流电压信号(PWM_dc)随着PWM信号的占空比的减小而减小，电流参考值产生电路232输出的参考电压信号(Vref)也会随PWM信号的占空比的减小而减小，第二运算放大器235输出的放大信号(COMP)随Vref减小而减小，使MOS管(即功率晶体管21)的导通时间随放大信号减小而减小，使LED电流随着PWM信号的占空比的减小而减小；输入到占空比转换电路的PWM信号的占空比小于10％时，随着PWM信号的占空比的减小，COMP保持不变，MOS管的导通时间不变，转而减小VCS_ref，即减小MOS管导通时的实时电流值，实现LED电流的进一步减小，从而可以实现小于1％的调光深度。

需要说明的是，功率晶体管控制电路23中的瞬电流基准产生电路231的第一输入端和第二输入端可以分别与电压转换电路30的输出端和整流电路10的第一输出端一对一连接，以利用电压转换电路30输出的直流信号和整流电路10的输出电压信号(如图3中的bus信号)生成决定环路工作实时电流的基准电压信号；功率晶体管控制电路23中的电流参考值产生电路232的输入端可以与电压转换电路30的输出端连接，以将电压转换电路30输出的直流信号转换为决定环路输出电流的参考电压信号。

具体的，瞬电流基准产生电路231的第二输入端可以通过分压电路与整流电路10的第一输出端连接，使瞬电流基准产生电路231的可以通过分压电路接收整流电路10的第一输出端的输出电压信号对应的分压电压信号(如图3中的Vbus信号)，从而利用输入的分压电压信号和PWM信号生成基准电压信号。如图3所示，本实施例所提供的线性LED驱动电路还可以包括：第二电阻(R1)和第三电阻(R2)；其中，瞬电流基准产生电路231的第二输入端通过第二电阻与整流电路10的第一输出端连接，瞬电流基准产生电路231的第二输入端与第二电阻连接的公共端通过第三电阻接地。

对应的，功率晶体管控制电路23中的电压控制电路可以根据控制信号的控制，向导通时间控制电路236输出在预设时间段内持续增大的控制电压信号，即电压控制电路输出的控制电压信号可以根据输入的控制信号的控制，在预设时间段内从初始电压值(如0)持续增大到预设电压值。对于本实施例中的电压控制电路的具体电路结构，可以由设计人员自行设置，如控制信号为时钟信号时，电压控制电路可以具体为开关电容电路，用于根据输入的时钟信号，输出在预设时间段内持续增大的控制电压信号。

如图3所示，电压控制电路为开关电容电路(如图3中的Switch cap)时，可以包括：第一可控开关(S1)、第二可控开关(S1)、第一电容(C1)和第二电容(C2)；其中，第一可控开关的第一端与预设直流电压(Vdc_sc)的输出端连接，第一可控开关的第二端与第二可控开关的第一端连接其公共端与第一电容的第一端连接；第二可控开关的第二端与第二电容的第一端连接其公共端作为电压控制电路的输出端与导通时间控制电路236的第一输入端连接，用于向导通时间控制电路236输出控制电压信号(SC_OUT)；第一电容和第二电容的第二端均接地；第一可控开关的控制端与第一时钟信号(clkL)的输出端连接，用于根据第一时钟信号对应导通和关断；第二可控开关的控制端与第二时钟信号(clkR)的输出端连接，用于根据第一时钟信号对应导通和关断；其中，第一可控开关和第二可控开关可以不同时导通。也就是说，电压控制电路受第一时钟信号clkL以及第二时钟信号clkR控制，clkL控制第一可控开关的和clkR控制第二可控开关不同时导通，第一可控开关导通，第二可控开关关断时，Vdc_sc信号给第一电容C1充电，使C1上的电压为Vdc_sc；当第二可控开关导通，第一可控开关关断时，第二电容C2和C1电容分享C1电容上的电荷Vdc_sc*C1，C2上的电压为Vdc_sc*C1/(C1+C2)，以C2的电容量是C1的电容量的1000倍为例，C2上的电压在第二可控开关导通时增加的值约为Vdc_sc的千分之一；这就保证了电压控制电路的输出端输出的控制电压信号能够在mS的时间内达到第二运算放大器235输出的放大信号(COMP)，COMP值越高则功率晶体管21的导通时间越长，反之则相反。

其中，功率晶体管控制电路23中的导通时间控制电路236的第一输入端可以与电压控制电路的输出端连接，导通时间控制电路236的第二输入端可以与第二运算放大器235的输出端连接；导通时间控制电路236的输出端可以与第一运算放大器234的控制端连接，用于控制第一运算放大器234的启动和关闭；导通时间控制电路236能够在输入的控制电压信号的电压值达到第二运算放大器235输出的放大信号时，控制第一运算放大器234停止工作，从而使功率晶体管21关断。只要导通时间控制电路236可以实现上述功能，本实施例并不限定导通时间控制电路236的具体电路结构，如本实施例中的导通时间控制电路236还可以与整流电路10的第一输出端连接，即导通时间控制电路236的第三输入端可以与整流电路10的第一输出端连接，用于在输出电压信号的电压值大于电压阈值且控制电压信号的电压值大于第二运算放大器235输出的放大信号时，控制第一运算放大器234停止工作；其中，电压阈值小于LED设备60的导通电压。

具体的，如图3所示，导通时间控制电路236，可以包括：比较器、RS触发器和电压比较电路；其中，比较器的负端作为导通时间控制电路236的第二输入端与第二运算放大器235的输出端连接，比较器的正端作为导通时间控制电路236的第一输入端与电压控制电路的输出端连接，比较器的输出端与RS触发器的R输入端连接；电压比较电路的输入端作为导通时间控制电路236的第三输入端与整流电路10的第一输出端连接，电压比较电路的输出端与RS触发器的S输入端连接，用于在输出电压信号大于电压阈值(如图3中的40V)时，向RS触发器输出高电平信号；RS触发器的Q输出端与第一运算放大器234的控制端连接。也就是说，当比较器正端的电压(SC_OUT)达到比较器负端的电压(COMP)时，比较器输出由低变高，后续的RS触发器使得第一运算放大器234停止工作，使功率晶体管21(MOS管)关断。

也就是说，本实施例通过功率晶体管控制电路23控制功率晶体管21的导通时间实现线性恒流输出以及PWM调光。导通时间的控制可以如下：当整流电路10的输出大于LED设备60的导通电压时，功率晶体管21开通；功率晶体管21的导通时间可以取决于电压控制电路输出的控制电压信号大于第二运算放大器235输出的放大信号，第二运算放大器235输出的放大信号由瞬电流基准产生电路231、电流参考值产生电路232、第一运算放大器234和第二运算放大器235组成的环路调整，实现环路输出电流恒定，且为第二电压信号的电压值与第一电阻22的电阻值之商，即图3中的Vref/R3。

需要说明的是，本实施例中为LED设备60的阳极供电的具体电路结构，可以由设计人员根据实用场景和用户需求自行设置，如可以采用与现有技术中的为LED设备60供电的供电电路相同或相似的方式实现，如通过整流电路10将交流电源的直接输出或经过TRAIC调光器40调整后的转换为相应的半波波形为LED设备60供电。无论是否应用TRAIC调光器40本实施例所提供的LED驱动电路均可以通过控制功率晶体管21的导通时间来实现恒流输出，以及PWM调光。

具体的，本实施例所提供的线性LED驱动电路应用于前切TRAIC调光系统时，该线性LED驱动电路还可以包括：TRAIC调光器40；其中，整流电路10的第一输入端通过TRAIC调光器40与交流电源的第一输出端连接，整流电路10的第二输入端与交流电源的第二输出端连接，整流电路10的第一输出端与LED设备60的阳极连接，整流电路10的第二输出端接地，用于利用输入的交流电为LED设备60供电；LED设备60的阴极依次通过功率晶体管21和第一电阻22接地。

对应的，如图3所示，本实施例所提供的线性LED驱动电路还可以包括还可以包括设置在整流电路10与LED设备60之间的二极管(D1)，以避免电流反向；即整流电路10的第一输出端可以与二极管的阳极连接，二极管的阴极可以与LED设备60的阳极连接。

具体的，对于本实施例中的整流电路10的具体电路结构，可以由设计人员自行设置，如图3所示，整流电路10可以为包含4个二极管的全桥整流电路10，只要整流电路10可以将输入的交流电压波形转换为相应的半波波形，本实施例对此不做任何限制。

可以理解的是，如图3所示，本实施例所提供的线性LED驱动电路还可以包括与整流电路10的第一输出端连接的泄放电流控制电路50，用于在功率晶体管21截止(即关断)时，从整流电路10抽取电流并进行泄放，从而能够在应用于TRAIC调光系统的情况下，在功率晶体管21截止时从整流电路10抽取TRAIC调光器40启动时所需要的擎住电流和启动后所需的维持电流。

具体的，如图3和图4所示，线性LED驱动电路还包括TRAIC调光器40时，泄放电流控制电路50可以在检测到TRAIC调光器40的切沿处的电压(即切沿电压)时，从整流电路10抽取擎住电流(如图4中Ibleeder的60mA)，之后在预设延迟时间后将抽取的电流调整为维持电流(如图4中Ibleeder的30mA)，并且在功率晶体管21再次关闭且检测到整流电路10的第一输出端输出的电压(如图4中Vac)小于预设阈值电压时，从整流电路10抽取维持电流，保证了TRAIC调光器40的启动和使用，相较于如图2所示的现有技术减少了维持电流的使用，减少了系统损耗，提升了系统效率。

对应的，本实施例中的泄放电流控制电路50可以包括泄放电路51和逻辑控制器52；其中，整流电路10的第一输出端通过泄放电路51接地，泄放电路51可以包括一个或多个串联的恒流源和逻辑控制开关；逻辑控制器52的第一输入端和第二输入端分别与整流电路10的第一输出端和控制端子一对一连接，逻辑控制器52的输出端与逻辑控制开关的控制端连接。如图3所示，逻辑控制器52的第一输入端可以通过分压电路接收整流电路10的第一输出端的输出电压信号对应的分压电压信号(如图3中的Vbus信号)，即逻辑控制器52的第一输入端通过第二电阻与整流电路10的第一输出端连接，逻辑控制器52的第一输入端与第二电阻连接的公共端通过第三电阻接地。

也就是说，逻辑控制器52可以根据整流电路10的第一输出端输出的输出电压信号对应的分压电压信号(如图4中的Vbus信号)和用于控制功率晶体管21的电压信号(如图4中GATE信号)，控制泄放电路51中的逻辑控制开关的导通和关断。如图4所示，逻辑控制器52可以在功率晶体管21关断且检测到TRAIC调光器40的切沿电压对应的Vbus信号时，控制对应的逻辑控制开关导通，使泄放电路51从整流电路10的第一输出端抽取60mA的电流(即擎住电流)，并在预设延迟时间后调整导通的逻辑控制开关抽取30mA的电流(即维持电流)，之后在功率晶体管21导通时关断逻辑控制开关不再抽取电流，并在功率晶体管21再次关闭且通过检测Vbus信号检测到整流电路10的第一输出端输出的电压小于预设阈值电压时，控制对应的逻辑控制开关导通，使泄放电路51从整流电路10的第一输出端抽取30mA的电流。

具体的，对于上泄放电路51中的恒流源和逻辑控制开关的具体器件类型和数量，可以由设计人员自行设置，如可以包括两个恒流源和两个逻辑控制开关，即每个恒流源与各自对应的一个逻辑控制开关一对一串联，整流电路10的第一输出端通过两个串联的恒流源和逻辑控制开关接地，从而在导通一个逻辑控制开关时使泄放电路51从整流电路10的第一输出端抽取擎住电流，在导通另一个逻辑控制开关时使泄放电路51从整流电路10的第一输出端抽取维持电流。只要保证逻辑控制器52可以通过控制逻辑控制开关的导通和关断，控制泄放电路51从整流电路10的第一输出端抽取擎住电流和维持电流，本实施例对此不作任何限制。

相应的，本实施例并不限定擎住电流和维持电流的具体电流值，如维持电流可以为不小于30mA的电流值，擎住电流可以为大于维持电流的电流值，如60mA。

进一步的，如图3所示，功率晶体管控制电路23还可以包括：第三电容(环路补偿电容)；其中，第三电容的第一端与第二运算放大器235的输出端连接，第三电容的第二端接地。

进一步的，如图3所示，本实施例所提供的线性LED驱动电路还可以包括：第四电容(C3)和第四电阻(R4)；其中，第四电容和第四电阻的第一端均用于与LED设备60的阳极连接，第四电容和第四电阻的第二端均用于与LED设备60的阴极连接。

本实施例中，本实用新型实施例提供的线性LED驱动电路在输入的PWM信号的占空比在大于阈值时，功率晶体管21的导通时间能够随PWM占空比的减小而减小，从而实现LED电流随着PWM占空比的减小而减小；PWM信号的占空比在不大于阈值时，功率晶体管21的导通时间不变，而通过功率晶体管21的电流随PWM占空比减小而减小，从而能够实现深度调光，实现了LED设备60的线性恒流驱动；并且本实用新型所提供的线性LED驱动电路既可以应用于Traic调光和PWM调光系统，也可以应用于非调光系统，应用范围广泛，且应用于Traic调光系统时能够减少系统损耗。

此外，本实用新型实施例还提供了另一种线性LED驱动电路，实现Traic调光和PWM调光的兼容使用，以实现Traic调光和PWM调光的兼容使用。具体的，请参考图7，图7为本实用新型实施例所提供的另一种线性LED驱动电路的结构示意图，该驱动电路包括整流电路10和TRAIC调光器40，还可以包括：

恒流控制电路20，包括功率晶体管21、第一电阻22(R3)和功率晶体管控制电路23；其中，功率晶体管21具有第一端子、第二端子和控制端子，整流电路10的第一输出端通过LED设备60与第一端子连接，第二端子通过第一电阻22接地，控制端子与功率晶体管控制电路23的输出端连接；

电压转换电路30，与功率晶体管控制电路23连接，用于将输入的PWM信号转换成直流信号，以参与控制功率晶体管21；

泄放电流控制电路50，与整流电路10的第一输出端连接，用于在功率晶体管21截止时，从整流电路10抽取电流并进行泄放。

可以理解的是，本实施例所提供的线性LED驱动电路通过泄放电流控制电路50和恒流控制电路20的设置，使Traic调光和PWM调光可以兼容使用。本实施例中的泄放电流控制电路50可以在功率晶体管21截止(即关断)时，从整流电路10抽取TRAIC调光器40启动时所需要的擎住电流和启动后所需的维持电流并进行泄放。

具体的，如图4和图7所示，泄放电流控制电路50可以在检测到TRAIC调光器40的切沿处的电压(即切沿电压)时，从整流电路10抽取擎住电流(如图4中Ibleeder的60mA)，之后在预设延迟时间后将抽取的电流调整为维持电流(如图4中Ibleeder的30mA)，并且在功率晶体管21再次关闭且检测到整流电路10的第一输出端输出的电压(如图4中Vac)小于预设阈值电压时，从整流电路10抽取维持电流，保证了TRAIC调光器40的启动和使用，相较于如图2所示的现有技术减少了维持电流的使用，减少了系统损耗，提升了系统效率。

对应的，本实施例中的泄放电流控制电路50可以包括泄放电路51和逻辑控制器52；其中，整流电路10的第一输出端通过泄放电路51接地，泄放电路51可以包括一个或多个串联的恒流源和逻辑控制开关；逻辑控制器52的第一输入端和第二输入端分别与整流电路10的第一输出端和控制端子一对一连接，逻辑控制器52的输出端与逻辑控制开关的控制端连接。如图7所示，逻辑控制器52的第一输入端可以通过第二电阻(R1)和第三电阻(R2)组成的分压电路接收整流电路10的第一输出端的输出电压信号对应的分压电压信号(如图3中的Vbus信号)，即逻辑控制器52的第一输入端通过第二电阻与整流电路10的第一输出端连接，逻辑控制器52的第一输入端与第二电阻连接的公共端通过第三电阻接地。

也就是说，逻辑控制器52可以根据整流电路10的第一输出端输出的输出电压信号对应的分压电压信号(如图4中的Vbus信号)和用于控制功率晶体管21的电压信号(如图4中GATE信号)，控制泄放电路51中的逻辑控制开关的导通和关断。如图4所示，逻辑控制器52可以在功率晶体管21关断且检测到TRAIC调光器40的切沿电压对应的Vbus信号时，控制对应的逻辑控制开关导通，使泄放电路51从整流电路10的第一输出端抽取60mA的电流(即擎住电流)，并在预设延迟时间后调整导通的逻辑控制开关抽取30mA的电流(即维持电流)，之后在功率晶体管21导通时关断逻辑控制开关不再抽取电流，并在功率晶体管21再次关闭且通过检测Vbus信号检测到整流电路10的第一输出端输出的电压小于预设阈值电压时，控制对应的逻辑控制开关导通，使泄放电路51从整流电路10的第一输出端抽取30mA的电流。

具体的，对于上泄放电路51中的恒流源和逻辑控制开关的具体器件类型和数量，可以由设计人员自行设置，如可以包括两个恒流源和两个逻辑控制开关，即每个恒流源与各自对应的一个逻辑控制开关一对一串联，整流电路10的第一输出端通过两个串联的恒流源和逻辑控制开关接地，从而在导通一个逻辑控制开关时使泄放电路51从整流电路10的第一输出端抽取擎住电流，在导通另一个逻辑控制开关时使泄放电路51从整流电路10的第一输出端抽取维持电流。只要保证逻辑控制器52可以通过控制逻辑控制开关的导通和关断，控制泄放电路51从整流电路10的第一输出端抽取擎住电流和维持电流，本实施例对此不作任何限制。

相应的，本实施例并不限定擎住电流和维持电流的具体电流值，如维持电流可以为不小于30mA的电流值，擎住电流可以为大于维持电流的电流值，如60mA。

可以理解的是，本实施例所提供的恒流控制电路20可以利用功率晶体管控制电路23控制功率晶体管21的导通和关断，从而实现对LED设备60的线性恒流驱动。进一步的，功率晶体管控制电路23可以利用电压转换电路30输出的直流信号，控制功率晶体管21的导通和关断，使PWM信号的占空比大于阈值时，功率晶体管21的导通时间与占空比成正比，使PWM信号的占空比小于或等于阈值时，功率晶体管21的导通时间不变，且通过功率晶体管21的电流与占空比成正比，从而在保证了LED设备60的线性恒流驱动的基础上，实现了PWM的深度调光；相应的，本实施例所提供的线性LED驱动电路的恒流控制电路20和电压转换电路30的具体电路结构可以采用与上述实施例所提供的驱动电路相同或相似的方式实现，以使本实施例所提供的线性LED驱动电路能够在兼容使用Traic调光和PWM调光的基础上，进一步实现PWM深度调光。

对应的，如图7所示，功率晶体管控制电路23可以包括瞬电流基准产生电路、电流参考值产生电路、电压控制电路(Switch cap)、第一运算放大器(OPA1)、第二运算放大器(OPA2)和导通时间控制电路；其中，瞬电流基准产生电路的输出端与第一运算放大器的同相输入端连接，用于生成输入的直流信号和整流电路10的第一输出端的输出电压信号对应的基准电压信号(Vref_ref)；电流参考值产生电路的输出端与第二运算放大器的同相输入端连接，用于生成输入的直流信号对应的参考电压信号(Vref)；电压控制电路的输出端与导通时间控制电路的第一输入端连接，用于根据输入的控制信号，输出在预设时间段内持续增大的控制电压信号(SC_OUT)；第一运算放大器和第二运算放大器的反相输入端均与第二端子连接，第一运算放大器的输出端与控制端子连接，第二运算放大器的输出端与导通时间控制电路的第二输入端连接；导通时间控制电路的输出端与第一运算放大器的控制端连接，用于在控制电压信号大于第二运算放大器输出的放大信号(COMP)时，控制第一运算放大器停止工作。

本实施例中，本实施例提供的线性LED驱动电路通过泄放电流控制电路50的设置，在功率晶体管21截止时，从整流电路10抽取并泄放TRAIC调光器40启动时所需要的擎住电流和启动后所需的维持电流，使Traic调光和PWM调光的能够兼容使用。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本实用新型所提供的一种LED驱动电路进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (13)

1.一种线性LED驱动电路，包括整流电路，其特征在于，还包括：

恒流控制电路，包括功率晶体管、第一电阻和功率晶体管控制电路；其中，所述功率晶体管具有第一端子、第二端子和控制端子，所述整流电路的第一输出端通过LED设备与所述第一端子连接，所述第二端子通过所述第一电阻接地，所述控制端子与所述功率晶体管控制电路连接；

电压转换电路，与所述功率晶体管控制电路连接，用于将输入的PWM信号转换成直流信号，以参与控制所述功率晶体管；

其中，所述功率晶体管控制电路，用于根据所述直流信号，在所述PWM信号的占空比大于阈值时，控制所述功率晶体管的导通时间与所述占空比成正比；在所述PWM信号的占空比小于或等于阈值时，控制所述功率晶体管的导通时间不变，并控制通过所述功率晶体管的电流与所述占空比成正比。

2.根据权利要求1所述的线性LED驱动电路，其特征在于，所述功率晶体管控制电路，包括：瞬电流基准产生电路、电流参考值产生电路、电压控制电路、第一运算放大器、第二运算放大器和导通时间控制电路；

其中，所述瞬电流基准产生电路的输出端与所述第一运算放大器的同相输入端连接，用于生成输入的所述直流信号和所述整流电路的第一输出端的输出电压信号对应的基准电压信号；

所述电流参考值产生电路的输出端与所述第二运算放大器的同相输入端连接，用于生成输入的所述直流信号对应的参考电压信号；

所述电压控制电路的输出端与所述导通时间控制电路的第一输入端连接，用于根据输入的控制信号，输出在预设时间段内持续增大的控制电压信号；

所述第一运算放大器和所述第二运算放大器的反相输入端均与所述第二端子连接，所述第一运算放大器的输出端与所述控制端子连接，所述第二运算放大器的输出端与所述导通时间控制电路的第二输入端连接；所述导通时间控制电路的输出端与所述第一运算放大器的控制端连接，用于在所述控制电压信号大于所述第二运算放大器输出的放大信号时，控制所述第一运算放大器停止工作。

3.根据权利要求2所述的线性LED驱动电路，其特征在于，所述导通时间控制电路的第三输入端与所述整流电路的第一输出端连接，用于在所述输出电压信号大于电压阈值且所述控制电压信号大于所述第二运算放大器输出的放大信号时，控制所述第一运算放大器停止工作；其中，所述电压阈值小于LED设备的导通电压。

4.根据权利要求3所述的线性LED驱动电路，其特征在于，所述导通时间控制电路，包括：比较器、RS触发器和电压比较电路；

其中，所述比较器的负端与所述第二运算放大器的输出端连接，所述比较器的正端与所述电压控制电路的输出端连接，所述比较器的输出端与所述RS触发器的R输入端连接；

所述电压比较电路的输入端与所述整流电路的第一输出端连接，所述电压比较电路的输出端与所述RS触发器的S输入端连接，用于在所述输出电压信号大于所述电压阈值时，向所述RS触发器输出高电平信号；所述RS触发器的Q输出端与所述第一运算放大器的控制端连接。

5.根据权利要求2所述的线性LED驱动电路，其特征在于，所述功率晶体管控制电路，还包括：第二电阻和第三电阻；

其中，所述瞬电流基准产生电路通过所述第二电阻与所述整流电路的第一输出端连接，所述瞬电流基准产生电路与所述第二电阻连接的公共端通过所述第三电阻接地。

6.根据权利要求2所述的线性LED驱动电路，其特征在于，所述功率晶体管控制电路，还包括：第三电容；

其中，所述第三电容的第一端与所述第二运算放大器的输出端连接，所述第三电容的第二端接地。

7.根据权利要求1所述的线性LED驱动电路，其特征在于，电压控制电路具体为开关电容电路，用于根据输入的时钟信号，输出在预设时间段内阶梯增大的控制电压信号。

8.根据权利要求7所述的线性LED驱动电路，其特征在于，所述电压控制电路，包括：第一可控开关、第二可控开关、第一电容和第二电容；

其中，所述第一可控开关的第一端与预设直流电压的输出端连接，所述第一可控开关的第二端与所述第二可控开关的第一端连接其公共端与所述第一电容的第一端连接；

所述第二可控开关的第二端与所述第二电容的第一端连接其公共端作为所述电压控制电路的输出端与所述导通时间控制电路的第一输入端连接，用于向所述导通时间控制电路输出所述控制电压信号；

所述第一电容和所述第二电容的第二端均接地；所述第一可控开关的控制端与第一时钟信号的输出端连接，用于根据所述第一时钟信号对应导通和关断；所述第二可控开关的控制端与第二时钟信号的输出端连接，用于根据所述第一时钟信号对应导通和关断；其中，所述第一可控开关和所述第二可控开关不同时导通。

9.根据权利要求1至8任一项所述的线性LED驱动电路，其特征在于，还包括：

泄放电流控制电路，与所述整流电路的第一输出端连接，用于在所述功率晶体管截止时，从所述整流电路抽取电流并进行泄放。

10.根据权利要求9所述的线性LED驱动电路，其特征在于，所述泄放电流控制电路，包括：泄放电路和逻辑控制器；

其中，所述整流电路的第一输出端通过所述泄放电路接地，所述泄放电路包括串联的恒流源和逻辑控制开关；所述逻辑控制器的第一输入端和第二输入端分别与所述整流电路的第一输出端和所述控制端子一对一连接，所述逻辑控制器的输出端与所述逻辑控制开关的控制端连接。

11.一种线性LED驱动电路，包括整流电路和TRAIC调光器，其特征在于，还包括：

恒流控制电路，包括功率晶体管、第一电阻和功率晶体管控制电路；其中，所述功率晶体管具有第一端子、第二端子和控制端子，所述整流电路的第一输出端通过LED设备与所述第一端子连接，所述第二端子通过所述第一电阻接地，所述控制端子与所述功率晶体管控制电路的输出端连接；

电压转换电路，与所述功率晶体管控制电路连接，用于将输入的PWM信号转换成直流信号，以参与控制所述功率晶体管；

泄放电流控制电路，与所述整流电路的第一输出端连接，用于在所述功率晶体管截止时，从所述整流电路抽取电流并进行泄放。

12.根据权利要求11所述的线性LED驱动电路，其特征在于，所述泄放电流控制电路，包括：泄放电路和逻辑控制器；

其中，所述整流电路的第一输出端通过所述泄放电路接地，所述泄放电路包括串联的恒流源和逻辑控制开关；所述逻辑控制器的第一输入端和第二输入端分别与所述整流电路的第一输出端和所述控制端子一对一连接，所述逻辑控制器的输出端与所述逻辑控制开关的控制端连接。

13.根据权利要求11或12所述的线性LED驱动电路，其特征在于，所述功率晶体管控制电路，包括：瞬电流基准产生电路、电流参考值产生电路、电压控制电路、第一运算放大器、第二运算放大器和导通时间控制电路；

其中，所述瞬电流基准产生电路的输出端与所述第一运算放大器的同相输入端连接，用于生成输入的所述直流信号和所述整流电路的第一输出端的输出电压信号对应的基准电压信号；

所述电流参考值产生电路的输出端与所述第二运算放大器的同相输入端连接，用于生成输入的所述直流信号对应的参考电压信号；

所述电压控制电路的输出端与所述导通时间控制电路的第一输入端连接，用于根据输入的控制信号，输出在预设时间段内持续增大的控制电压信号；

所述第一运算放大器和所述第二运算放大器的反相输入端均与所述第二端子连接，所述第一运算放大器的输出端与所述控制端子连接，所述第二运算放大器的输出端与所述导通时间控制电路的第二输入端连接；所述导通时间控制电路的输出端与所述第一运算放大器的控制端连接，用于在所述控制电压信号大于所述第二运算放大器输出的放大信号时，控制所述第一运算放大器停止工作。

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