CN103079320A - 一种led恒流控制器及led恒流驱动电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种LED恒流控制器及LED恒流驱动电路，LED恒流驱动电路只包括输入整流电路和LED恒流控制模块两部分结构，LED恒流控制模块包括并联的LED灯串和LED恒流控制器，其中LED恒流控制器包括：NNMOS管，电流检测电阻，驱动器，基准源及逻辑电路，LED恒流控制器通过检测电源装置提供的电压，控制流经LED灯串电流的大小，以实现恒定大小电流驱动LED灯串，本发明为LED恒流驱动电源提供了一种***极为简化的驱动电路方式，其中LED恒流控制模块可根据用户需求进行不同的组合，整个电路结构简单，具有高功率因数和低谐波失真度，整体电路体积小，用户调试、安装方便，使用灵活，生产成本低。

Description

一种LED恒流控制器及LED恒流驱动电路

技术领域

本发明涉及一种LED驱动电路，特别是涉及一种LED恒流控制器及LED恒流驱动电路。 

背景技术

交流电供电LED照明可降低成本，但是电网电压波动会造成 LED过流驱动而影响其使用寿命，所以在交流供电的场合对LED进行恒流驱动是重要的。目前LED驱动电路主要采用非隔离Buck降压方案、PSR原边反馈和隔离脉冲宽度调制(PWM)开关电源等方案。Buck降压方案虽结构简单，但仍然存在滤波电容限制了使用寿命，并且需要功率型器件、电感等不利于把成本最低话。PSR原边反馈对变压器要求高，批量生产一致性不好。PWM开关电源方案恒流电路主要有两种方法：一种直接应用PWM集成电路进行峰值限流，这种方 法结构简单，但是恒流精度差；另外一种方法对LED工作电流进行采样，得到采样电压与 基准电压进行比较放大后驱动光耦对PWM集成电路进行闭环反馈控制，这种方法恒流精度高，但是由于需要专用的恒流电路，***电路复杂，不容易，成本比较高。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种LED恒流控制器，在驱动多只串联LED时，根据输入电压的大小完成LED恒流控制。

本发明的另一目的是提供一种LED恒流驱动电路，在对串接LED灯个数上有不同要求的应用场合，组合出多种恒流驱动电路来满足应用要求。

为达成如上目的，本发明提供了以下技术方案：

一种LED恒流控制器，包括：NMOS管，电流检测电阻，驱动器，基准源及逻辑电路；所述LED恒流控制器并联在所需控制的LED灯串两端或与LED灯串串联连接，其中NMOS管的漏极连接控制器的阳极输入端，NMOS管的源极连接驱动器的负极输入端并串联电流检测电阻后连接控制器的阴极输出端，驱动器的输出连接NMOS管的栅极，基准源提供基准电压给驱动器正极输入和逻辑电路使用，逻辑电路通过将LED灯串的阳极电压与预设的开通电压阈值和关断电压阈值比较来对驱动器进行控制，控制NMOS管的开通与关断以实现对LED灯串的恒流驱动控制。

优选的，当LED恒流控制器并联在所需控制LED灯串的两端时，所述阳极输入端连接所需控制的LED灯串的阳极，所述阴极输出端连接LED灯串的阴极。

优选的，当LED恒流控制器与LED灯串串联连接时，控制器的阳极输入端为电流输入端，阴极输出端为电流输出端。

一种应用如上所述LED恒流控制器的LED恒流驱动电路，包括：电源装置，包括输入整流电路，用以供应电源；若干LED恒流控制模块，串联连接于电路中，利用电源装置供应LED发光，所述LED恒流控制模块包括：第一LED灯串，其包括串联连接的1只以上LED，第一LED恒流控制器，并联连接于所述第一LED灯串的阳极和阴极，检测电源装置提供的电压并为LED灯串提供恒定大小的电流。

优选的，还包括串联在电路中的若干第二LED灯串和若干第二LED恒流控制器，其中第二LED恒流控制器的阳极输入端为电流输入端，阴极输出端为电流输出端，利用LED恒流控制器控制流经LED灯串电流的大小，以实现恒定大小电流驱动LED灯串。 

与现有技术相比，本发明提供的的一种LED恒流控制器及LED恒流驱动电路，具有以下优点：

1、整流电路后无传统电路中的滤波电容，可延长整个驱动电路的工作寿命；

2、可提供较高的恒流精度；

3、整流电路后无传统电路中的滤波电容，可提高驱动电路的功率因数和谐波失真度，减小驱动电路对电网的干扰；

4、AC供电、宽电压范围输入；

5、电路结构简单、体积小、安装方便、成本低。 

附图说明

   图1为本发明所述LED恒流控制器的工作原理图；

   图2为本发明所述LED恒流驱动电路中LED恒流控制模块电路示意图；

   图3为本发明所述LED恒流控制器内部电路构架；

   图4为本发明所述LED恒流驱动电路应用电路；

图5为图4电路中LED灯串的工作电流随AC周期变化示意图。 

具体实施方式

本发明的实施例提供LED恒流控制器及LED恒流驱动电路的具体实施方式。如图3所示， LED恒流控制器，包括：NMOS管，电流检测电阻，驱动器，基准源及逻辑电路；所述LED恒流控制器并联在所需控制的LED灯串两端或与LED灯串串联连接，其中NMOS管的漏极连接控制器的阳极输入端，NMOS管的源极连接驱动器的负极输入端并串联电流检测电阻后连接控制器的阴极输出端，驱动器的输出连接NMOS管的栅极，基准源提供基准电压给驱动器正极输入和逻辑电路使用，逻辑电路通过将LED灯串的阳极电压与预设的开通电压阈值和关断电压阈值比较来对驱动器进行控制，控制NMOS管的开通与关断以实现对LED灯串的恒流驱动控制。当LED恒流控制器并联在所需控制LED灯串的两端时，所述阳极输入端连接所需控制的LED灯串的阳极，所述阴极输出端连接LED灯串的阴极。当LED恒流控制器与LED灯串串联连接时，控制器的阳极输入端为电流输入端，阴极输出端为电流输出端。

如图4所示，LED恒流驱动电路，包括：电源装置，包括输入整流电路，用以供应电源；若干LED恒流控制模块，串联连接于电路中，利用电源装置供应LED发光，所述LED恒流控制模块包括：第一LED灯串，其包括串联连接的1只以上LED，第一LED恒流控制器（T1至Tn），并联连接于所述第一LED灯串的阳极和阴极，检测电源装置提供的电压并为LED灯串提供恒定大小的电流。电路还包括串联在电路中的第二LED灯串和第二LED恒流控制器（T（n+1）），其中第二LED恒流控制器的阳极输入端为电流输入端，阴极输出端为电流输出端，利用LED恒流控制器控制流经LED灯串电流的大小，以实现恒定大小电流驱动LED灯串。

为更好理解LED恒流驱动电路的工作方式，以下先说明LED恒流控制器的工作原理，然后说明LED恒流驱动电路工作方式。

LED恒流控制器的工作原理（如图1、图2、图3所示）：在AC交流整流后电压逐渐升高过程中，当 LED恒流控制器两端电压Vak小于Vdrop电压时，LED恒流控制器中开始有电流流过I_ak，图2中与LED恒流控制器并联的LED灯串通过的电流为0，I_ak会随Vak的增大而增大，此时I_ak<Imax（在此过程中图3 LED恒流控制器的内部大致工作原理为：当0V<Vak<Vdrop时，逻辑电路使驱动器产生的驱动信号让NMOS管完全导通，NMOS管导通后电流Isense通过NMOS管和电流检测电阻；Isense会随着Vak的增大而增大;此过程中I_ak≈Isense=Vak/电流检测电阻 <Imax，Isense在电流检测电阻上产生的电压远小于基准电压源的电压值）；当LED恒流控制器两端电压Vak升高到Vdrop电压并且Vak<Voff_th电压时， LED恒流控制器开始以LED恒流控制器所限制的最大电流Imax通过，图2中与LED恒流控制器并联的LED灯串通过的电流仍为0，此时I_ak=Imax（在此过程中图3 LED恒流控制器的内部大致工作原理为：当上升沿检测电路检测到Vak的电压升高到Vdrop电压后，逻辑电路使驱动器产生的驱动信号让NMOS管工作在线性导通区域，即驱动信号越小NMOS导通越不充分,NMOS管流过的电流也越小；在Vak>Vdrop后，Isense在电流检测电阻上产生电压越接近基准电压源的电压值，驱动信号越小，NMOS导通越不充分，NMOS的内阻越大，流过NMOS管和电流检测电阻的电流Isense被钳位在Imax；此过程中Iak≈Isense=Imax=基准电压/电流检测电阻，随着Vak的升高，NMOS管消耗的能量越多）；当LED恒流控制器两端电压Vak升高到Voff_th电压时，LED恒流控制器将关断（无电流通过），图2中与LED恒流控制器并联的LED灯串将有电流通过（在此过程中图3 LED恒流控制器的内部大致工作原理为：当上升沿检测电路检测到Vak的电压升高到Voff_th电压后，逻辑电路会完全关断NMOS管，NMOS管和电流检测电路中无电流流过，电流会流过LED恒流控制器外面并联的LED灯串；此过程中I_ak≈Isense=0）。在AC交流整流后电压逐渐降低过程中，当LED恒流控制器两端电压Vak降低到Von_th电压并且Vak大于Vdrop电压时，LED恒流控制器又开始以LED恒流控制器所限制的最大电流Imax通过，图2中与LED恒流控制器并联的LED灯串通过的电流仍为0，此时I_ak=Imax（在此过程中图3 LED恒流控制器的内部大致工作原理为：当下降沿检测电路检测到Vak的电压下降到Von_th电压后，逻辑电路使驱动器产生的驱动信号让NMOS管又工作在线性导通区域，即驱动信号越小NMOS导通越不充分,NMOS管流过的电流也越小；Isense会在电流检测电阻上产生电压越远离基准电压源的电压值，NMOS导通越充分，NMOS的内阻越小，但流过NMOS管和电流检测电阻的电流Isense仍会被钳位在Imax；此过程中Iak≈Isense=Imax=基准电压/电流检测电阻，随着Vak的降低，NMOS管消耗越少）；当LED恒流控制器两端电压Vak下降到Vdrop电压时，LED恒流控制器中流过的电流I_ak开始减小，I_ak会随Vak的减小而减小，此时I_ak<Imax，图2中与LED恒流控制器并联的LED灯串通过的电流仍为0（在此过程中图3LED恒流控制器的内部大致工作原理为：当逻辑电路检测到Vak的电压下降到Vdrop电压后，逻辑电路使驱动器产生的驱动信号让NMOS管完全导通，NMOS管导通后电流Isense通过NMOS管和电流检测电阻；Isense会随着Vak的减小而减小;此过程中I_ak≈Isense=Vak/电流检测电阻 <Imax，Isense在电流检测电阻上产生的电压远小于基准电压源的电压值）。

本发明所述LED恒流驱动电路工作方式（如图4、图5所示）：在整个AC交流周期中，LED恒流控制器T(n+1)的电压一直小于它的Vdrop电压，因此I_ak(n+1)在整个AC周期中会小于T(n+1)的最大导通电流Imax’。在AC交流整流后电压逐渐升高过程中， T1至Tn中Voff_th电压偏小的LED恒流控制器首先关断，与之并联的LED灯串将有电流流过，其它导通LED恒流控制器会把流过LED灯串的最大电流限制在Imax以内；随着AC电压的升高剩余的LED恒流控制器会依次关断（达到相应LED恒流控制器的Voff_th电压后），直到T1至Tn全部关断时整个LED灯串都会有电流通过，此时Iled会限制在Imax’以内。在AC交流整流后电压逐渐降低过程中，T1至Tn中Von_th电压偏大的LED恒流控制器首先导通，与之并联的LED灯串将熄灭，它会把通过其它LED灯串的最大电流限制在Imax以内；随着AC电压的降低剩余的LED恒流控制器会依次导通（达到相应LED恒流控制器的Von_th电压后），直到T1至Tn全部导通时与T1至Tn并联的LED灯串全部熄灭，只有与T(n+1)串联的灯串才会导通，其电流会被限制在Imax。随AC交流周期的变化， LED恒流驱动电路反复重复上面的工作过程，实现LED恒流驱动的目的。

注：1，图4中所选择LED恒流控制器T1……Tn的最大电流能力大小基本一致,

设Imax≈Imax1≈Imax2≈……≈Imaxn；

    2，图4中所选择LED恒流控制器T(n+1)的最大电流能力Imax’=Imax(n+1)>Imax;

    3，LED恒流控制器T(n+1)的Vdrop电压点大于LED恒流控制器T1……Tn；

    4，实际生产中，元器件的差异性使LED恒流控制器T1……Tn的Vdrop电压存在差异。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种LED恒流控制器，其特征在于，包括：

NMOS管，电流检测电阻，驱动器，基准源及逻辑电路；

所述LED恒流控制器并联在所需控制的LED灯串两端或与LED灯串串联连接，其中NMOS管的漏极连接控制器的阳极输入端，NMOS管的源极连接驱动器的负极输入端并串联电流检测电阻后连接控制器的阴极输出端，驱动器的输出连接NMOS管的栅极，基准源提供基准电压给驱动器正极输入和逻辑电路使用，逻辑电路通过将LED灯串的阳极电压与预设的开通电压阈值和关断电压阈值比较来对驱动器进行控制，控制NMOS管的开通与关断以实现对LED灯串的恒流驱动控制。

2.根据权利要求1所述的LED恒流控制器，其特征在于：当LED恒流控制器并联在所需控制LED灯串的两端时，所述阳极输入端连接所需控制的LED灯串的阳极，所述阴极输出端连接LED灯串的阴极。

3.根据权利要求1所述的LED恒流控制器，其特征在于：当LED恒流控制器与LED灯串串联连接时，控制器的阳极输入端为电流输入端，阴极输出端为电流输出端。

4.一种应用如权利要求1所述LED恒流控制器的LED恒流驱动电路，包括：

电源装置，包括输入整流电路，用以供应电源；若干LED恒流控制模块，串联连接于电路中，利用电源装置供应LED发光，所述LED恒流控制模块包括：第一LED灯串，其包括串联连接的1只以上LED，第一LED恒流控制器，并联连接于所述第一LED灯串的阳极和阴极，检测电源装置提供的电压并为LED灯串提供恒定大小的电流。

5.根据权利要求4所述的一种LED恒流驱动电路，其特征在于，还包括串联在电路中的若干第二LED灯串和若干第二LED恒流控制器，其中第二LED恒流控制器的阳极输入端为电流输入端，阴极输出端为电流输出端，利用LED恒流控制器控制流经LED灯串电流的大小，以实现恒定大小电流驱动LED灯串。

Images