CN102014544B - Led灯驱动电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及LED灯驱动电路，采用恒流源与多路电流镜像电路构成多路恒流均流电路。该LED灯驱动电路包括恒流源、恒流驱动电路、采样电路、至少一路负载电路及与负载电路对应连接的电流镜像电路，其中负载电路与电源并联连接；采样电路用于采集电流镜像电路逻辑组合的电压；恒流驱动电路与采样电路及电流镜像电路连接，根据采集电路采集的电压，控制电流镜像电路进行均流调节。本发明LED灯驱动电路通过采集电流镜像电路逻辑组合的电压，控制电流镜像电路进行均流调节，即可以满足高均流精度，又可以提高驱动效率。而且其线路简单，价格低廉。

Description

LED灯驱动电路
技术领域
本发明涉及驱动电路技术领域，特别涉及一种LED灯驱动电路。
背景技术
随着世界能源危机的激化，降低能耗，保护环境已成共识。LED照明将取代能效低的第一代和第二代照明技术。针对LED照明灯，TI、ONSEMI、PI等公司已经开发了许多产品。电路拓扑包括BUCK、BOOST、FLYBACK、LLC和线性稳流等，采用的技术包括以下两种：
(1)电流型PWM控制技术，通过直接采样串联LED的电流，将该采样电流与参考电压进行比较，并根据比较结果调整占空比，从而控制LED的工作电流。
(2)线性稳流技术，通过直接采样串联LED的电流，将该采样电流与参考电压进行比较，并根据比较结果调整稳流管的导通阻抗，从而控制LED的工作电流。
现有的大功率LED照明灯一般采用多只LED串联，且每一串LED需要对应的恒流源进行单独驱动。因此，当多串LED并联工作时，则需要相应个数的恒流源供电。而且，每一路恒流源都必须独立完成电流采样，其采样电阻的功耗将增加，同时设计多个恒流源也使得成本增加。若采用一路恒流源和多路电流镜像电路构成多路恒流均流电路将可以简化设计，但无法控制均流电路的功耗。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种LED灯驱动电路，旨在降低LED灯驱动电路的成本，提高驱动效率。
本发明提供了一种LED灯驱动电路，包括：恒流源、恒流驱动电路、采样电路、至少一路负载电路及与负载电路对应连接的电流镜像电路，其中所述负载电路与电源并联连接；所述采样电路用于采集电流镜像电路逻辑组合的电压；所述恒流驱动电路与采样电路及电流镜像电路连接，根据采集电路采集的电压，控制电流镜像电路进行均流调节。
优选地，上述电流镜像电路包括与负载电路对应连接的开关管，所述开关管的漏极与负载电路连接，栅极均与恒流驱动电路连接，根据恒流驱动电路的控制，对负载电路进行均流调节。
优选地，上述采集电路采集的电流镜像电路逻辑组合的电压包括最小电压、平均电压或最大电压。
优选地，上述恒流驱动电路包括运算放大器，所述运算放大器的正相输入端与采样电路连接，反相输入端与开关管的源极连接，输出端与开关管的栅极连接；所述运算放大器根据正相输入端信号及反相输入端信号，产生输出信号，控制电流镜像电路对负载电路进行均流调节。
优选地，上述恒流驱动电路还包括反馈电阻及分压电阻，所述反馈电阻的一端与运算放大器的输出端连接，另一端与运算放大器的反相输入端连接；分压电阻的一端与反馈电阻及运算放大器的反相输入端连接，另一端与开关管的源极连接。
优选地，上述反馈电阻与分压电阻均为可调电阻。
优选地，上述开关管MOSFET晶体管或BIPOLAR晶体管。
优选地，上述负载电路包括至少两LED串联连接。
本发明LED灯驱动电路通过采集电流镜像电路逻辑组合的电压，控制电流镜像电路进行均流调节，即可以满足高均流精度，又可以提高驱动效率。而且其线路简单，价格低廉。
附图说明
图1是本发明LED灯驱动电路一实施例的结构示意图；
图2是本发明LED灯驱动电路一实施例的电路结构示意图；
图3是本发明LED灯驱动电路相关的开关管的输出特性示意图；
图4是本发明LED灯驱动电路中开关管的实验报告；
图5是本发明LED灯驱动电路一实施例的仿真电路图；
图6是上述实施例中LED灯驱动电路的仿真结果图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1是本发明LED灯驱动电路一种实施例的结构示意图。
本实施例LED灯驱动电路采用恒流源与多路电流镜像电路构成多路恒流均流电路，包括恒流源10、恒流驱动电路20、采样电路30、至少一路负载电路40及与负载电路40对应连接的电流镜像电路50。其中，多路负载电路40与恒流源10并联连接。采样电路30用于采集电流镜像电路50逻辑组合的电压。恒流驱动电路20与其中一路负载电路40、采样电路30连接，根据采样电路30采集的电压，控制电流镜像电路50进行均流调节。
图2是本发明LED灯驱动电路的电路结构图。本实施例LED灯驱动电路中负载电路40为3路。
电流镜像电路50包括与负载电路40对应连接的开关管。该开关管的漏极与负载电路40连接，栅极均与恒流驱动电路20连接，根据恒流驱动电路20的控制，对负载电路40进行均流调节。开关管优选为晶体管(例如MOSFET晶体管、BIPOLAR晶体管)。本实施例的开关管21为MOSFET，如图2中的第一MOSFETQ1、第二MOSFETQ2、第三MOSFETQ3。该开关管包括栅极、漏极及源极。其中，开关管的栅极与恒流驱动电路20的输出端连接，漏极与负载电路40连接。
上述采样电路30采集的电流镜像电路50逻辑组合的电压包括最小电压、平均电压或最大电压。
恒流驱动电路20包括运算放大器X1、反馈电阻R2及分压电阻R3。该运算放大器X1的正相输入端与开关管的漏极连接，反相输入端与反馈电阻R2及分压电阻R3连接。运算放大器X1根据正相输入端信号及反相输入端信号，产生输出信号，并输出至开关管的栅极，控制开关管对负载电路40进行均流调节。反馈电阻R2的一端与运算放大器X1的输出端连接，另一端与运算放大器X1的反相输入端连接，用于运算放大器X1的负反馈，实现了负载电路40的恒流驱动。分压电阻R3的一端与开关管的源极连接，另一端与反馈电阻R2及运算放大器X1的反相输入端连接。该运算放大器X1、反馈电阻R2及分压电阻R3可以构成最小功耗恒流驱动控制电路。
上述恒流源也可以用恒压源代替，根据负载的阻抗特性使得该恒压源能达到恒流源等同的效果，为负载提供恒定电流。
图3是MOSFET的输出特性曲线图。该MOSFET参考飞利浦的型号BSH105的开关管。由图3可知，该开关管BSH105的ID电流受VGS的控制，其中VGS为开关管BSH105源极与栅极之间的电压。当VGS为1.1V时，其ID电流恒定、约为0.3A。VDS为开关管BSH105的漏极与源极之间的电压，可以在0.5V～2V的电压范围内变化。而且VDS越高，开关管的损耗越大。
由于本实施例中多路负载电路40对应的开关管的VGS相等，则流过开关管的电流也相等。因此恒流源10提供的总电流I将平均为3份，分别流过每一路负载电路40对应的开关管。当I为1.05A时，则流过每一路负载电流40对应的开关管的电流ID均为350mA。因此，通过调整反馈电阻R2、分压电阻R3的比值，从而调节开关管VGS的大小，满足均流的精度。而通过采样电路选择最大的VDS，则可以获得最低的功耗。
图4为本发明LED灯驱动电路中开关管的实验报告。其中该开关管为西门子公司的BS296型号的开关管。由图4可知，1路负载串联46颗LED灯，输入电流为1.05A，如果使得均流效果最好(各路负载电流分别为0.363A、0.353A、0.343A)，电流误差仅为5.51％。则MOSFET的损耗较大(MOSFET的总功耗达0.79W)。如果使得功耗最小(MOSFET的总功耗为0.499W)，则均流效果相对较差(负载电流分别为0.354A、0.390A、0.317A)，电流误差高达18.72％。因此，通过采集电路30采集的电流镜像电路的逻辑组合、反馈电阻R2及分压电阻R3阻值的调节，可以达到均流效果较好且功耗最小的目的。
图5是本实施例LED灯驱动电路的仿真电路，各个元件的参数如图5所示。
第一路负载电路与第二路负载电路之间的阻抗相差220mΩ，与第三路负载电路之间的阻抗相差470mΩ。与负载电路对应连接的开关管为飞利浦公司的BSH105型号的开关管。采样电路采集开关管逻辑组合的电压为最大电压，即采集第一路负载电路对应的开关管的电压VDS。反馈电阻R2的阻值为22KΩ，分压电阻R3的阻值为10KΩ。恒流源的电流为1.05A。
图6是本实施例LED灯驱动电路的仿真结果。
由图6可知，本实施例LED灯驱动电路中开关管Q1的电流ID1为358mA，开关管Q2的电流ID2为351mA，开关管Q3的电流ID3为334mA。开关管Q1的VDS1为1V，开关管Q2的VDS2为0.962V，开关管Q3的VDS3为0.928V。因此，开关管Q1的功耗为149.6mW，开关管Q2的功耗为131mW，开关管Q3的功耗为115.8mW。
本发明LED灯驱动电路通过采集电流镜像电路逻辑组合的电压，控制电流镜像电路进行均流调节，即可以满足高均流精度，又可以提高驱动效率。而且其线路简单，价格低廉。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种LED灯驱动电路，其特征在于，包括恒流源、恒流驱动电路、采样电路、至少一路负载电路及与负载电路对应连接的电流镜像电路，其中所述负载电路与电源并联连接；所述采样电路用于采集电流镜像电路逻辑组合的电压；所述恒流驱动电路与采样电路及电流镜像电路连接，根据采集电路采集的所述电流镜像电路逻辑组合的电压，控制电流镜像电路进行均流调节；
其中，所述恒流驱动电路包括运算放大器、反馈电阻及分压电阻，所述运算放大器的正相输入端与采样电路连接，反相输入端与所述恒流驱动电路中的反馈电阻及分压电阻连接，输出端与开关管的栅极连接；所述反馈电阻的一端与运算放大器的输出端连接，另一端与运算放大器的反相输入端连接；分压电阻的一端与反馈电阻及运算放大器的反相输入端连接，另一端与开关管的源极连接；所述运算放大器根据正相输入端信号及反相输入端信号，产生输出信号，控制电流镜像电路对负载电路进行均流调节。
2.根据权利要求1所述的LED灯驱动电路，其特征在于，所述电流镜像电路包括与负载电路对应连接的开关管，所述开关管的漏极与负载电路连接，栅极均与恒流驱动电路连接，根据恒流驱动电路的控制，对负载电路进行均流调节。
3.根据权利要求2所述的LED灯驱动电路，其特征在于，所述采集电路采集的电流镜像电路逻辑组合的电压包括最小电压、平均电压或最大电压。
4.根据权利要求1所述的LED灯驱动电路，其特征在于，所述反馈电阻与分压电阻均为可调电阻。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的LED灯驱动电路，其特征在于，所述开关管为MOSFET晶体管或BIPOLAR晶体管。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的LED灯驱动电路，其特征在于，所述负载电路包括至少两LED串联连接。
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