本發(fā)明涉及LED驅(qū)動電路
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種線性恒功率LED驅(qū)動電路、芯片以及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：隨著人類在綠色節(jié)能環(huán)保上的認知的提升，未來與綠色環(huán)保節(jié)能相關(guān)的產(chǎn)業(yè)前景發(fā)展?jié)摿薮?，賦有熱門產(chǎn)業(yè)的LED半導(dǎo)體技術(shù)將成為最有發(fā)展?jié)摿Φ母咝?br>技術(shù)領(lǐng)域：
之一。LED作為一種新型光源，因其具備亮度強、能耗低且壽命長的優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。線性恒流技術(shù)方案以其簡單的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在中小功率LED恒流系統(tǒng)中得到了廣泛使用。目前常見的線性可控硅調(diào)光恒流方案，如圖1和圖2所示，包括整流電路、泄放電路、恒流控制模塊以及LED負載，其恒流輸出為Iout＝Vref/Rcs。此應(yīng)用方案的缺點在于系統(tǒng)負載LED燈的數(shù)量必須嚴格按照輸入電壓來設(shè)計，輸入電壓的變化會導(dǎo)致整個系統(tǒng)輸入功率的變化，從而影響系統(tǒng)的效率以及LED燈的光效。例如一個220VAC輸入7W功率的線性LED恒流系統(tǒng)，當輸入電壓增大到240V時，輸入功率可能上升到8W，而260V輸入時，輸入功率則上升到9W，極大的降低了效率和LED燈的光效。綜上可見，現(xiàn)有技術(shù)中存在輸入電壓的變化會導(dǎo)致整個系統(tǒng)輸入功率的變化，從而影響系統(tǒng)的效率以及LED燈的光效的問題。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述輸入電壓變化導(dǎo)致系統(tǒng)功率變化、影響系統(tǒng)效率及LED燈光效的缺陷，提供一種支持可控硅調(diào)光方案、輸入電壓變化時系統(tǒng)功率基本保持不變的線性恒功率LED驅(qū)動電路、芯片以及恒流LED控制系統(tǒng)。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：構(gòu)造一種線性恒功率LED驅(qū)動電路，包括：恒流控制模塊，用于與LED負載串聯(lián)；線網(wǎng)檢測模塊，用于對線網(wǎng)輸入電壓進行采樣并輸出采樣電壓，以及在采樣電壓達到鉗位電壓時輸出鉗位電壓；恒功率控制模塊，用于根據(jù)采樣電壓調(diào)節(jié)輸出給恒流控制模塊的輸出電壓，以調(diào)節(jié)恒流控制模塊的輸出電流使所述LED負載的輸入功率保持恒定，以及通過所述鉗位電壓控制輸出給恒流控制模塊的最小的輸出電壓以使恒流控制模塊的輸出電流為可控硅的最小維持電流。可選的，所述線網(wǎng)檢測模塊包括：分壓電路，用于對線網(wǎng)輸入電壓進行分壓采樣，并生成采樣電壓；鉗位電路，用于在采樣電壓達到鉗位電壓時輸出鉗位電壓，所述鉗位電壓為當線網(wǎng)的電流為可控硅的最小維持電流時的線網(wǎng)輸入電壓所對應(yīng)的采樣電壓。可選的，鉗位電路包括齊納二極管，分壓電路包括第一電阻和第二電阻，第一電阻的第一端作為驅(qū)動電路的電源輸入端接收線網(wǎng)輸入電壓，第一電阻的第二端同時連接齊納二極管的負極、第二電阻的第一端以及恒功率控制模塊，所述齊納二極管的正極以及第二電阻的第二端同時接地?？蛇x的，恒功率控制模塊包括：電壓檢測電路，用于檢測所述采樣電壓；電壓比較電路，在所述采樣電壓小于恒流基準電壓時將恒流基準電壓作為輸出電壓，在采樣電壓大于恒流基準電壓時使輸出電壓隨著采樣電壓的升高而降低，且在采樣電壓為鉗位電壓時所述輸出電壓為最小的輸出電壓。可選的，所述電壓檢測電路包括第一運算放大器和第一開關(guān)管；所述第一運算放大器的同相輸入端接入所述采樣電壓，所述第一運算放大器的輸出端連接所述第一開關(guān)管的控制端，所述第一開關(guān)管的輸入端連接高電平電壓，所述第一開關(guān)管的輸出端連接所述第一運算放大器的異相輸入端以及所述電壓比較電路。可選的，電壓比較電路包括第三電阻、第四電阻以及第二運算放大器；第三電阻的第一端連接所述電壓檢測電路，所述第三電阻的第二端連接所述第二運算放大器的異相輸入端和第四電阻的第一端，第二運算放大器的同相輸入端接收所述恒流基準電壓，第四電阻的第二端連接第二運算放大器的輸出端以及恒流控制模塊?？蛇x的，恒流控制模塊包括第三運算放大器和第二開關(guān)管，第三運算放大器的同相輸入端連接所述恒功率控制模塊，第二開關(guān)管的輸入端作為所述驅(qū)動電路的電源輸入端接收線網(wǎng)輸入電壓，第二開關(guān)管的控制端連接第三運算放大器的輸出端，第二開關(guān)管的輸出端連接第三運算放大器的異相輸入端并作為驅(qū)動電路的恒流設(shè)置端，所述恒流設(shè)置端經(jīng)過一個恒流設(shè)置電阻接地。本發(fā)明還公開了一種線性恒功率LED驅(qū)動芯片，包括電源輸入端OUT、恒流設(shè)置端REXT、GND端，所述芯片內(nèi)部設(shè)置有所述的線性恒功率LED驅(qū)動電路。本發(fā)明還公開了一種恒流LED控制系統(tǒng)，包括整流電路、泄放電路、所述的線性恒功率LED驅(qū)動電路。實施本發(fā)明的線性恒功率LED驅(qū)動電路，具有以下有益效果：由于本發(fā)明恒功率控制模塊可以根據(jù)采樣電壓調(diào)節(jié)輸出給恒流控制模塊的輸出電壓，進而可以調(diào)節(jié)恒流控制模塊的輸出電流，最終達到輸入電壓變化而輸入功率不變的效果；同時，在采樣電壓達到鉗位電壓時，恒功率控制模塊輸出給恒流控制模塊最小的輸出電壓可使輸出電流為可控硅的最小維持電流，保證了可控硅調(diào)光的正常應(yīng)用。附圖說明為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖：圖1是現(xiàn)有技術(shù)中提供的一種恒功率線性恒流LED驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)中提供的另一種恒功率線性恒流LED驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明的線性恒功率LED驅(qū)動電路的較佳實施例的模塊框圖；圖4是本發(fā)明的線性恒功率LED驅(qū)動電路的較佳實施例的電路圖。具體實施方式為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對本發(fā)明進行更全面的描述。附圖中給出了本發(fā)明的典型實施例。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實現(xiàn)，并不限于本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本發(fā)明的公開內(nèi)容更加透徹全面。需要說明的是，詞語“相等”、“相同”“同時”或者其他類似的用語，不限于數(shù)學術(shù)語中的絕對相等或相同，在實施本專利所述權(quán)利時，可以是工程意義上的相近或者在可接受的誤差范圍內(nèi)。詞語“相連”或“連接”，不僅僅包括將兩個實體直接相連，也包括通過具有有益改善效果的其他實體間接相連。除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學術(shù)語與屬于本發(fā)明的
技術(shù)領(lǐng)域：
的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語“及/或”包括一個或多個相關(guān)的所列項目的任意的和所有的組合。本發(fā)明總的思路是：一方面，根據(jù)采樣電壓調(diào)節(jié)輸出給恒流控制模塊的輸出電壓，進而可以調(diào)節(jié)恒流控制模塊的輸出電流，以達到輸入電壓變化而輸入功率不變的效果；另一方面，當在采樣電壓達到鉗位電壓時，不再讓輸出電流隨著輸入電壓的變化而變化，而是將輸出給恒流控制模塊的輸出電壓限制在最小的輸出電壓，進而使輸出電流為可控硅的最小維持電流，保證了可控硅調(diào)光的正常應(yīng)用。為了更好的理解上述技術(shù)方案，下面將結(jié)合說明書附圖以及具體的實施方式對上述技術(shù)方案進行詳細的說明，應(yīng)當理解本發(fā)明實施例以及實施例中的具體特征是對本申請技術(shù)方案的詳細的說明，而不是對本申請技術(shù)方案的限定，在不沖突的情況下，本發(fā)明實施例以及實施例中的技術(shù)特征可以相互組合。參考圖1，本發(fā)明的線性恒功率LED驅(qū)動電路包括：恒流控制模塊3，用于與LED負載串聯(lián)，如圖中LED負載為LED1-LEDn。線網(wǎng)檢測模塊1，用于對線網(wǎng)輸入電壓進行采樣并輸出采樣電壓，以及在采樣電壓達到鉗位電壓時輸出鉗位電壓；恒功率控制模塊2，用于根據(jù)采樣電壓調(diào)節(jié)輸出給恒流控制模塊3的輸出電壓，以調(diào)節(jié)恒流控制模塊3的輸出電流使所述LED負載的輸入功率保持恒定，以及通過所述鉗位電壓控制輸出給恒流控制模塊3的最小的輸出電壓以使恒流控制模塊3的輸出電流為可控硅的最小維持電流。需要說明的是，線網(wǎng)檢測模塊1采樣的位置并不限于圖中所示的LED負載的負極，還可以是LED負載的正極或者串接通路中的其他位置，這些都是本發(fā)明的簡單變形，都在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。另外，恒流控制模塊3還可以設(shè)置在LED負載的正極側(cè)，或者LED1-LEDn內(nèi)部的任意兩個LED之間，對此并不做限制。結(jié)合圖3-圖4，本實施例中所述線網(wǎng)檢測模塊1包括：分壓電路11，用于對線網(wǎng)輸入電壓進行分壓采樣，并生成采樣電壓；鉗位電路12，用于在采樣電壓達到鉗位電壓時輸出鉗位電壓，所述鉗位電壓為當線網(wǎng)的電流為可控硅的最小維持電流時的線網(wǎng)輸入電壓所對應(yīng)的采樣電壓。本實施例中，所述恒功率控制模塊2包括：電壓檢測電路21，用于檢測所述采樣電壓；電壓比較電路22，在所述采樣電壓小于恒流基準電壓Vref時將恒流基準電壓Vref作為輸出電壓，在采樣電壓大于恒流基準電壓Vref時使輸出電壓隨著采樣電壓的升高而降低，且在采樣電壓為鉗位電壓時所述輸出電壓為最小的輸出電壓。具體的，鉗位電路12包括齊納二極管Z1，分壓電路11包括電阻R1和電阻R2，電壓檢測電路21包括運算放大器U1和開關(guān)管Q1，電壓比較電路22包括電阻R3、電阻R4以及運算放大器U2，恒流控制模塊3包括運算放大器U3和開關(guān)管Q2。電阻R1的第一端作為驅(qū)動電路的電源輸入端接收線網(wǎng)輸入電壓，電阻R1的第二端同時連接齊納二極管Z1的負極、電阻R2的第一端以及運算放大器U1的同相輸入端，所述齊納二極管Z1的正極以及電阻R2的第二端同時接地。運算放大器U1的輸出端連接所述開關(guān)管Q1的控制端，所述開關(guān)管Q1的輸入端連接高電平電壓，所述開關(guān)管Q1的輸出端連接所述運算放大器U1的異相輸入端以及電阻R3的第一端，所述電阻R3的第二端連接所述運算放大器U2的異相輸入端和電阻R4的第一端，運算放大器U2的同相輸入端接收所述恒流基準電壓Vref，電阻R4的第二端連接運算放大器U2的輸出端以及運算放大器U3的同相輸入端，開關(guān)管Q2的輸入端連接電阻R1的第一端，開關(guān)管Q2的控制端連接運算放大器U3的輸出端，開關(guān)管Q2的輸出端連接運算放大器U3的異相輸入端并作為驅(qū)動電路的恒流設(shè)置端，所述恒流設(shè)置端經(jīng)過一個恒流設(shè)置電阻REXT1接地。需要說明的是，開關(guān)管包括各種等效開關(guān)電子器件，不限于二極管或者三極管。本實施例的工作原理簡述如下：電阻R1和R2分壓采樣，R2第一端的電壓VT即為采樣電壓，當電網(wǎng)電壓達到LED負載導(dǎo)通壓降時：1)若VT＜Vref，U1使得Q1截止，U2輸出Vref，即輸出電壓為Vref，此時LED負載以Vref/REXT1的恒流工作；2)若VT≥Vref，U1使得Q1導(dǎo)通并輸出VT，輸出電壓為Vref-(VT-Vref)*R4/R3，即此時LED負載以電流工作，可見此時輸出電壓隨著采樣電壓VT的增加而減小，此時LED負載為降壓工作；3)若VT≥VZ1時，Z1反向擊穿，VT保持VZ1輸出，因此此時輸出電壓恒定為Vref-R4/R3*(VZ1-Vref)，此時LED負載以電流工作，此電流即為可控硅的最小維持電流。基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還要求保護一種驅(qū)動芯片，參考圖4，芯片包括電源輸入端OUT、恒流設(shè)置端REXT、GND端，所述芯片內(nèi)部設(shè)置驅(qū)動電路。在利用該芯片時，可以通過再恒流設(shè)置端REXT、GND端之間連接一個恒流設(shè)置電阻REXT1，該恒流設(shè)置電阻REXT1的阻值大小決定恒流值。基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還要求保護一種恒流LED控制系統(tǒng)，包括整流電路、泄放電路、所述驅(qū)動電路。如圖4中，整流電路包括一整流橋，LED負載并聯(lián)一電容C1，整流橋的正輸出端經(jīng)過一二極管D1與LED負載正極連接，LED負載負極連接到驅(qū)動電路的電源輸入端OUT，泄放電路包括一恒流芯片，恒流芯片的OUT端和GND端分別連接整流橋的正輸出端、負輸出端，恒流芯片的REXT端通過一電阻REXT2連接驅(qū)動電路的恒流設(shè)置端REXT。下面以一個具體的例子來說明本發(fā)明的恒功率效果。如圖4所示，Vac為交流電，頻率為60Hz，LED燈電壓VLED＝130V，電容容值為6.8uF，REXT1＝13Ω，REXT2＝36Ω，R1/R2＝300/24，R3/R4＝1/0.7，Vref＝0.9V，芯片U4REXT端口VREXT2＝0.6V，齊納管擊穿電壓為VZ1＝1.70V。當線網(wǎng)電壓小于VLED時，泄放電路工作，輸出電流為VREXT2/REXT2；當線網(wǎng)電壓大于VLED時，驅(qū)動電路開始工作，同時，關(guān)閉泄放電流。當VT電壓大于Vref時，VREXT1開始隨著OUT端口電壓升高而減??；當VT電壓達到齊納管擊穿電壓時，VREXT1保持恒定，不隨OUT電壓變化。在一個周期內(nèi)(π)，輸入功率共由四部分組成：A:泄放功率B:恒流功率C:降壓功率D:恒壓功率其中，vpp為輸入線網(wǎng)峰值電壓，w為輸入線網(wǎng)電壓角頻率，輸入總功率為：PIN＝(PA+PB+PC+PC)/π(5)由公式(1)到(5)，可得到輸入電壓為108V、120V、132V時輸入功率如下表：VIN(Vac)108120132PIN(W)3.723.823.68由上表可得出，在輸入電壓變化+－10％時，輸入功率變化為-3.7％和-2.7％。同時，REXT端的輸出電壓的最小值為VREXT_MIN＝Vref-R4/R3*(VZ1-Vref)＝0.34V，所以最小輸出電流為I_MIN＝VREXT_MIN/REXT1＝0.34/13＝26.2mA，滿足可控硅調(diào)光最小電流的要求。綜上所述，實施本發(fā)明的線性恒功率LED驅(qū)動電路，具有以下有益效果：由于本發(fā)明恒功率控制模塊可以根據(jù)采樣電壓調(diào)節(jié)輸出給恒流控制模塊的輸出電壓，進而可以調(diào)節(jié)恒流控制模塊的輸出電流，最終達到輸入電壓變化而輸入功率不變的效果；同時，在采樣電壓達到鉗位電壓時，恒功率控制模塊輸出給恒流控制模塊最小的輸出電壓可使輸出電流為可控硅的最小維持電流，保證了可控硅調(diào)光的正常應(yīng)用。上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護之內(nèi)。當前第1頁1 2 3