本發(fā)明涉及LED驅動電路，具體涉及一種線性恒流驅動電路，尤其涉及到能夠使用集成電路實現(xiàn)的線性恒流驅動方案。

背景技術：

當前的LED驅動方案以傳統(tǒng)的高頻開關電源為主，該方案使用高頻開關電路，電路復雜，成本高，使得眾多廠商開始研究簡單、可靠和廉價的線性恒流驅動方案。

圖1為目前使用的一種線性恒流驅動電路,包含一市電VAC1，一整流橋DB1、一LED串LED1，一電流源CC1。

整流橋DB1的輸入端與市電VAC1相連，輸出端正極與LED1的陽極相連，負極接地，LED1的陰極經(jīng)電流源CC1與整流橋的負極相連。

該方案中，市電整流電壓幅值超過LED1壓降的部分全部轉換成熱量，消耗在恒流源CC1上。

恒流源CC1兩端的電壓為整流橋的整流電壓克服LED1壓降后的剩余值，該部分剩余值越大，則恒流源CC1的發(fā)熱量越大，電路的效率越低，為提高效率，降低發(fā)熱量，需要使得LED的壓降盡可能的接近整流電壓，但這樣一來，當市電電壓降低時，LED1上流過的電流又會比較明顯的下降，因此實際應用中，必須在效率和輸入電壓范圍之間做出折衷選擇。當前，比較常用的配置為：在220vac輸入電壓下，LED1的總電壓設計為230-260V；對于120vac輸入電壓下，LED1的總電壓設計為120-135V，不同的功率，不同的產品，都是如此，這給LED照明產品的方案設計和成本控制帶來了極大的困難。

因此，需要一種線性恒流電路結構，在固定的市電供電時，能允許較寬范圍的LED電壓，使得照明設計者對LED的選擇更加靈活。

技術實現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術存在的技術缺陷，本發(fā)明提供了一種線性恒流驅動電路以及使用集成電路實現(xiàn)的線性恒流驅動電路。

本發(fā)明提供一種線性恒流驅動電路，由市電供電，包括：整流橋、LED串、儲能電容、第一開關子電路、第二開關子電路和第三開關子電路；整流橋的輸入連接市電，包含兩個輸出端；LED串由若干個LED串聯(lián)組成，具有第一端、第二端和抽頭端，抽頭端為LED串的任一串聯(lián)節(jié)點或第一端；LED串的第一端連接到整流橋的一個輸出端、第二端經(jīng)由第一開關子電路和儲能電容的一端連接，儲能電容的另一端連接到整流橋的另一個輸出端，構成能量吸收支路；第二開關子電路的一端連接到第一開關子電路和儲能電容的交匯點，另一端連接到LED串的抽頭端；第三開關子電路的一端連接到LED串的第二端，另一端連接到整流橋和儲能電容的交匯點；儲能電容、第二開關子電路、LED串的抽頭端與第二端之間的LED和第三開關子電路構成能量泄放支路；整流橋的兩個輸出端、LED串和第三開關子電路構成LED直通支路。

本發(fā)明提供一種線性恒流驅動電路，還具有以下特征：當整流橋的輸出電壓幅值大于LED串的電壓和儲能電容兩端電壓之和時，第一開關子電路和能量吸收支路導通；第二開關子電路、第三開關子電路、能量泄放支路和LED直通支路截止；當整流橋的輸出電壓幅值大于LED串的電壓，但小于LED串的電壓和儲能電容兩端電壓之和時，第三開關子電路和LED直通支路導通，第一開關子電路、第二開關子電路、能量吸收支路和能量泄放支路均截止；當整流橋的輸出電壓幅值小于LED串的電壓時，第一開關子電路、能量吸收支路和LED直通支路截止，第二開關子電路、第三開關子電路和能量泄放支路導通。

本發(fā)明提供一種線性恒流驅動電路，還具有以下特征：第三開關子電路為一受控電流源，受控電流源在能量吸收支路導通時處于截止狀態(tài)，反之處于導通狀態(tài)，導通狀態(tài)時具有限流功能。

本發(fā)明提供一種線性恒流驅動電路，還具有以下特征：在能量吸收支路上的任一位置串聯(lián)入一電流源，電流源在能量吸收支路導通時承受正向電壓，具有限流功能。

本發(fā)明提供一種線性恒流驅動電路，還具有以下特征：電流源的限流值大于受控電流源的限流值。

本發(fā)明提供一種線性恒流驅動電路，還具有以下特征：第一開關子電路和/或第二開關子電路為一二極管。

本發(fā)明提供一種線性恒流驅動電路，還具有以下特征：還包括第一電阻、第二電阻、第三電阻、第一集成電路；第一開關子電路為第一二極管，第二開關子電路為第二二極管，第三開關子電路為第二集成電路；整流橋的輸入連接市電，輸出第一端為正，第二端接地；第一集成電路和第二集成電路均具有三個腳，第一腳為電流輸入端，第二腳為芯片地，第三腳為電流檢測端；第一集成電路包含第一壓控電流源和第一信號基準，第一壓控電流源包含兩個功率端和兩個控制端，第一壓控電流源的兩個功率端分別連接到第一集成電路第一腳和第三腳，第一壓控電流源的一個控制端與第一信號基準的正極相連，另一個控制端連接到第一集成電路的第三腳，第一信號基準的負極連接到第一集成電路的第二腳；第二集成電路包含第二壓控電流源和第二信號基準，第二壓控電流源包含兩個功率端和兩個控制端，第二壓控電流源的兩個功率端分別連接到第二集成電路第一腳和第三腳，第二壓控電流源的一個控制端與第二信號基準的正極相連，另一個控制端連接到第二集成電路的第三腳，第二信號基準的負極連接到第二集成電路的第二腳；LED串的第一端連接到整流橋輸出的第一端、第二端接第一二極管的陽極，第一二極管的陰極與儲能電容的一端連接，儲能電容的另一端經(jīng)由第一電阻連接到第一集成電路的第一腳，第一集成電路的第三腳經(jīng)由第二電阻接地；第一集成電路的第二腳接地；第二二極管的陽極連接到第一二極管和儲能電容的交匯點，陰極連接到LED串的抽頭端；第二集成電路第一腳連接到LED串的第二端、第二腳連接到第一集成電路的第一腳、第三腳經(jīng)由第三電阻連接到儲能電容與第一電阻的交匯處。

本發(fā)明提供一種線性恒流驅動電路，還具有以下特征：還包括第四電阻、第五電阻和第三集成電路；第一開關子電路為第一二極管，第二開關子電路為第二二極管；第三開關子電路為第四集成電路；整流橋的輸入連接市電，輸出第一端為正，第二端接地；第三集成電路和第四集成電路均具有三個腳，第一腳為電流輸入端，第二腳為芯片地，第三腳為電流檢測端；第三集成電路包含第三壓控電流源和第三信號基準，第三壓控電流源包含兩個功率端和兩個控制端，第三壓控電流源的兩個功率端分別連接到第三集成電路的第一腳和第三腳，第三壓控電流源的一個控制端與第三信號基準的正極相連，另一個控制端連接到第三集成電路的第三腳，第三信號基準的負極連接到第三集成電路的第二腳；第四集成電路包含第四壓控電流源和第四信號基準，第四壓控電流源包含兩個功率端和兩個控制端，第四壓控電流源的兩個功率端分別連接到第四集成電路的第一腳和第三腳，第四壓控電流源的一個控制端與第四信號基準的正極相連，另一個連接到第四集成電路的第三腳，第四信號基準的負極連接到第四集成電路的第二腳；LED串的第一端連接到整流橋輸出的第一端、第二端接第一二極管的陽極，第一二極管的陰極與儲能電容的一端連接，儲能電容的另一端連接到第三集成電路的第一腳，第三集成電路的第三腳經(jīng)由第四電阻接地；第四集成電路第一腳連接到LED串的第二端、第三腳經(jīng)由第五電阻連接到第三集成電路的第三腳；第三集成電路和第四集成電路的第二腳均接地；第二二極管的陽極連接到第一二極管和儲能電容的交匯點，陰極連接到LED串的抽頭端。

本發(fā)明提供一種線性恒流驅動電路，還具有以下特征：還包括一并聯(lián)在整流橋輸出兩端的開關電流源，開關電流源在能量吸收支路和LED直通支路中的任意一個導通的時候截止，反之導通。

本發(fā)明提供了一種線性恒流驅動電路以及使用集成電路實現(xiàn)的線性恒流驅動電路，其有益效果為：在固定的市電供電電壓下，能允許較寬范圍的LED電壓，使得照明設計者對LED的選擇更加靈活。

附圖說明

圖1為目前使用的一種線性恒流驅動電路。

圖2是本發(fā)明的線性恒流驅動電路的原理圖。

圖3是實施例一的線性恒流驅動電路圖。

圖4是實施例二的線性恒流驅動電路圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步的描述。

圖2是本發(fā)明的線性恒流驅動電路的原理圖。

如圖2所示，線性恒流驅動電路包括：市電AC2、整流橋DB2、LED12至LEDn2依次串聯(lián)組成的LED串、儲能電容C2、第一開關子電路SA2、第二開關子電路SB2和第三開關SC2子電路。

整流橋DB2的輸入連接市電AC2，包含兩個輸出端。

LED串由LED12至LEDn2若干個LED串聯(lián)組成。LED串具有第一端L1、第二端L2和抽頭端LC，分別定義如下：未與其他LED相連的LED12的一端為第一端L1、未與其他LED相連的LEDn2的一端為第二端L2，LED串的任一串聯(lián)節(jié)點或第一端為抽頭端LC。

LED串的第一端L1連接到整流橋DB2的一個輸出端、第二端L2經(jīng)由第一開關SA2和儲能電容C2的一端連接，儲能電容C2的另一端連接到整流橋DB2的第二輸出端，構成能量吸收支路。

第二開關SB2的一端連接到第一開關SA2和儲能電容C2的交匯點，另一端連接到LED串的抽頭端LC。第三開關SC2的一端連接到LED串的第二端L2，另一端連接到整流橋DB2的另一輸出端。儲能電容C2、第二開關SB2、LED串的抽頭端LC與第二端L2之間的LEDn2和第三開關SC2構成能量泄放支路。

整流橋DB1的輸出、LED串和第三開關SC2構成LED直通支路。

其工作原理為：

當整流橋DB2的輸出電壓幅值大于LED串的電壓和儲能電容C2兩端電壓之和時，第一開關SA2和能量吸收支路導通；第二開關SB2、第三開關SC2、能量泄放支路和LED直通支路截止。

當整流橋DB2的輸出電壓幅值大于LED串的電壓，但小于LED串的電壓和儲能電容C2兩端電壓之和時，第三開關SC2和LED直通支路導通，第一開關SA2、第二開關SB2、能量吸收支路和能量泄放支路均截止。

當整流橋DB2的輸出電壓幅值小于LED串的電壓時，第一開關SA2、能量吸收支路和LED直通支路截止，第二開關SB2、第三開關SC2和能量泄放支路導通。

因此，圖2的電路結構和工作原理具有如下有益效果：

1)利用儲能電容吸收了市電整流電壓的峰值能量，該峰值能量在市電電壓較低時被釋放到部分或者全部LED中去，避免了傳統(tǒng)線性恒流驅動電路將市電整流電壓幅值超過LED門限電壓的部分轉換成熱量的缺點，因而，在實際LED照明產品設計中，可以使用較低壓降的LED串。

2)由于可以使用較低壓降的LED串，圖2中的LED直通支路允許LED串在較低的市電幅值電壓下導通，這使得實際LED照明產品的輸入電壓范圍更寬。

3)由于LED串的電壓較低，使得市電輸入電流的導通角度加大，導通占空比更大，因此功率因數(shù)獲得改善，減少了對電網(wǎng)的干擾。

4)當使用交流調壓器逐漸降低市電電壓降或者在交流電上串聯(lián)切相調光器對LED調光時，在低亮度時所有的LED亮度一致。

5)上述3)和4)使得該方案適合應用在交流側串聯(lián)切相調光器的場合。

公知的是，LED為電流型驅動器件，但圖2中并未包含任何電流限制的器件，這是為了簡化說明本發(fā)明的思路和電路原理。

對圖2做如下處理，可以使之成為一個實用的線性恒流驅動電路：

1)將圖2中的第三開關SC2替換為一受控電流源，并使該受控電流源在能量吸收支路導通時處于截止狀態(tài)，反之處于導通狀態(tài)。

2)在能量吸收支路上的任一位置串聯(lián)入一電流源，電流源在能量吸收支路導通時具有限流功能。

3)將圖2中的第一開關SA2和第二開關SB2分別替換為二極管。

圖3是實施例一的線性恒流驅動電路圖。

如圖3所示，線性恒流驅動電路，包括：整流橋DB3、LED串、儲能電容C3、第一開關子電路SA3、第二開關子電路SB3、第一電阻R13、第二電阻R23、第三電阻R33、第一集成電路UA3和第三開關子電路UB3。

第一開關子電路SA3為第一二極管，第二開關子電路SB3為第二二極管。第三開關子電路UB3為第二集成電路。整流橋DB3的輸入連接市電AC3，第一輸出端I3為正，第二輸出端II3接地。

LED串由LED13至LEDn3若干個LED串聯(lián)組成，具有第一端L31、第二端L32和抽頭端L3C，分別定義如下：未與其他LED相連的LED13的一端為第一端L31、未與其他LED相連的LEDn3的一端為第二端L32，LED串的任一串聯(lián)節(jié)點或第一端為抽頭端L3C。

第一集成電路UA3和第二集成電路UB3均具有三個腳，第一腳為電流輸入端，第二腳為芯片地，第三腳為電流檢測端。

第一集成電路UA3內部包含第一壓控電流源CCA3和第一信號基準VA3，第一壓控電流源CCA3包含兩個功率端和兩個控制端，兩個功率端分別連接到第一集成電路UA3的第一腳1和第三腳3。第一壓控電流源CCA3的一個控制端與第一信號基準VA3的正極相連，另一個連接到第一集成電路UA3的第三腳3，第一信號基準VA3的負極連接到第一集成電路UA3的第二腳2。

作為第三開關子電路的第二集成電路UB3內部包含：第二壓控電流源CCB3和第二信號基準VB3，第二壓控電流源CCB3包含兩個功率端和兩個控制端，兩個功率端分別連接到第二集成電路UB3的第一腳4和第三腳6。第二壓控電流源CCB3的一個控制端與第二信號基準VB3的正極相連，另一個控制端連接到第二集成電路UB3的第三腳6，第二信號基準VB3的負極連接到第二集成電路UB3的第二腳5。

LED串的第一端L31連接到整流橋DB3的第一輸出端I3，第二端L32接第一二極管SA3的陽極，第一二極管SA3的陰極與儲能電容C3的一端連接，儲能電容C3的另一端經(jīng)由第一電阻R13連接到第一集成電路UA3的第一腳1，第一集成電路UA3的第三腳3經(jīng)由第二電阻R23接地。

第一集成電路UA3的第二腳2和整流橋DB3的第二輸出端II3接地。

第二二極管SB3的陽極連接到第一二極管SA3和儲能電容C3的交匯點，陰極連接到LED串的抽頭端L3C。

第二集成電路UB3的第一腳4連接到LED串的第二端L32、第二腳5連接到第一集成電路UA3的第一腳1、第三腳6經(jīng)由第三電阻R33連接到儲能電容C3與第一電阻R13的交匯處。

整流橋DB3的輸出、LED串、第一二極管SA3、儲能電容C3、第一電阻R13、第一集成電路的第一腳1至第三腳3和第二電阻R23構成了能量吸收支路。

儲能電容C3、第二二極管SB3、LED串的抽頭端與第二端之間的LEDn3、第二集成電路UB3的第一腳4至第三腳6和第三電阻R33構成能量泄放支路。

整流橋DB3的輸出、LED串、第二集成電路UB3的第一腳4至第三腳6、第三電阻R33、第一電阻R13、第一集成電路UA3的第一腳1至第三腳2和第二電阻R23構成LED直通支路。

其工作原理為：

當整流橋DB3的輸出電壓幅值大于LED串的電壓和儲能電容C3兩端電壓之和時，第一二極管SA3和能量吸收支路導通；第二二極管SB3、第二集成電路UB3、能量泄放支路和LED直通支路截止；

當整流橋DB3的輸出電壓幅值大于LED串的電壓，但小于LED串的電壓和儲能電容C3兩端電壓之和時，第二集成電路UB3和LED直通支路導通，第一二極管SA3、第二二極管SB3、能量吸收支路和能量泄放支路均截止；

當整流橋DB3的輸出電壓幅值小于LED串的電壓時，第一二極管SA3、能量吸收支路和LED直通支路截止，第二二極管SB3、第二集成電路UB3和能量泄放支路導通。

實施例一中的線性恒流驅動電路，利用兩個獨立的集成電路實現(xiàn)了本發(fā)明的有益效果。

實施例二

圖4是實施例二的線性恒流驅動電路圖。

如圖4所示，線性恒流驅動電路，包括整流橋DB4、LED串、儲能電容C4、第一開關子電路SA4、第二開關子電路SB4、第四電阻R14、第五電阻R24和第三集成電路UA4。

第一開關子電路SA4為第一二極管，第二開關子電路SB4為第二二極管，第四集成電路UB4作為第三開關子電路。

整流橋DB4的輸入連接市電AC4，第一輸出端I4為正，第二輸出端II4接地。

LED串由LED14至LEDn4若干個LED串聯(lián)組成，具有第一端L41、第二端L42和抽頭端L4C，分別定義如下：未與其他LED相連的LED14的一端為第一端L41、未與其他LED相連的LEDn4的一端為第二端L42，LED串的任一串聯(lián)節(jié)點或第一端為抽頭端L4C。

第三集成電路UA4和第四集成電路UB4均具有三個腳。

第三集成電路UA4內部包含第三壓控電流源CCA4和第三信號基準VA4，第三壓控電流源CCA4包含兩個功率端和兩個控制端，兩個功率端分別連接到第三集成電路UA4的第一腳12和第三腳14，兩個控制端的一個與第三信號基準VA4的正極相連，另一個控制端連接到第三集成電路UA4的第三腳14，第三信號基準VA4的負極連接到第三集成電路UA4的第二腳13。

第四集成電路UB4內部包含：第四壓控電流源CCB4和第四信號基準VB4，第四壓控電流源CCB4包含兩個功率端和兩個控制端，兩個功率端分別連接到第四集成電路UB4的第一腳15和第三腳17，兩個控制端的一個與第四信號基準VB4的正極相連，另一個連接到第四集成電路UB4的第三腳17，第四信號基準VB4的負極連接到第四集成電路UB4的第二腳16。

LED串的第一端L41連接到整流橋DB4的第一輸出端I4、第二端L42接第一二極管SA4的陽極，第一二極管SA4的陰極與儲能電容C4的一端連接，儲能電容C4的另一端連接到第三集成電路UA4的第一腳12，第三集成電路UA4的第三腳14經(jīng)由第四電阻R14接地。

第四集成電路UB4第一腳15連接到LED串的第二端L42、第三腳17經(jīng)由第五電阻R24連接到第三集成電路UA4的第三腳14。

第三集成電路UA4的第二腳13和第四集成電路UB4的第二腳16均接地。

第二二極管SB4的陽極連接到第一二極管SA4和儲能電容C4的交匯點，陰極連接到LED串的抽頭端L4C。

整流橋DB4的輸出、LED串、第一二極管SA4、儲能電容C4、第三集成電路UA4的第一腳12至第三腳14和第四電阻R14構成了能量吸收支路。

儲能電容C4、第二二極管SB4、LED串的抽頭端L4C與第二端L42之間的LEDn4、第四集成電路UB4的第一腳15至第三腳17、第五電阻R24和第三集成電路UA4的第三腳14至第一腳12，構成能量泄放支路。

整流橋DB4的輸出、LED串、第四集成電路UB4的第一腳15至第三腳17、第五電阻R24、第四電阻R14，構成LED直通支路。

其工作原理為：

當整流橋DB4的輸出電壓幅值大于LED串的電壓和儲能電容C4兩端電壓之和時，第一二極管SA4和能量吸收支路導通；第二二極管SB4、第四集成電路UB4、能量泄放支路和LED直通支路截止；

當整流橋DB4的輸出電壓幅值大于LED串的電壓，但小于LED串的電壓和儲能電容C4兩端電壓之和時，第四集成電路UB4和LED直通支路導通，第一二極管SA4、第二二極管SB4、能量吸收支路和能量泄放支路均截止；

當整流橋DB4的輸出電壓幅值小于LED串的電壓時，第一二極管SA4、能量吸收支路和LED直通支路截止，第二二極管SB4、第四集成電路UB4和能量泄放支路導通。

本實施例中的第三集成電路UA4和第四集成電路UB4使用同一個地電平，方便集成到一個封裝內實現(xiàn)本發(fā)明的有益效果。

在所有上述實施例的基礎上，均可以在整流橋的輸出兩端并聯(lián)一開關電流源，該開關電流源并聯(lián)在整流橋的輸出兩端，在能量吸收支路和LED直通支路中的任意一個導通的時候截止，反之導通，其有益效果是：維持市電電流連續(xù)，使本發(fā)明更好地兼容使用傳統(tǒng)可控硅調光器的供電場合。

上述實施例是為了說明而不是限制本發(fā)明，在不脫離所附權利要求的保護范圍的前提下，本方案還會有各種變化，這些變化和改進都將落入本發(fā)明要求保護的范圍內。詞語“包含”或“包括”不排除那些與權利要求中列出的元件或步驟不同元件或步驟的存在，元件“一”或“一個”不排除多個元件的存在，在列舉幾種電路的權利要求中，這些電路中的幾個可以由一個來表現(xiàn)，電子器件項也是同樣，僅僅因為某些方法是在互不相同的從屬權利要求中描述的，并不說明這些方法的組合不能用來獲利。