CN106658865B - Led线性恒功率驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种LED线性恒功率驱动电路,包括交流电源、整流桥、LED灯串、主控芯片、电压调节电阻、稳压电容、补偿电容和电流调节电阻;整流桥的输入端连接交流电源,整流桥的输出端连接LED灯串和主控芯片,主控芯片***电路包括电压调节电阻、稳压电容、补偿电容和电流调节电阻,电流调节电阻控制***的输出平均电流。本发明的LED线性恒功率驱动电路可以在电压波动的应用环境中,实现恒定功率输出;具有灯串利用率高、功率因数高、电路效果好等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种恒定输出功率电路,尤其涉及一种LED线性恒功率驱动电路。
背景技术
LED高压线性恒流技术以其方案简单、成本低廉、无高频变压器和无EMC问题等优点得到越来越广泛的应用,并逐步运用到LED可控硅调光中。
目前市场上现有的LED线性恒流电路如图1所示,输入交流电压源经整流桥101整流后连接LED灯串104的正端,LED灯串104的负端连接主控芯片102,流经LED灯串104的电流由主控芯片102和电流调节电阻103控制,维持电流控制芯片和维持电流调节电阻控制输出电流。现有的电路存在输出功率无法恒定的问题,随着母线电压的变化而变化,当母线电压高于LED灯串压降和芯片启动电压时,才能实现恒流输出,但是当母线电压低于LED灯串压降和芯片启动电压时,灯串不能导通发光,这样的工作方式会导致在不同输入电压、不同LED灯组情况下,LED灯实际的平均电流值不一致,无法实现恒定功率输出。
发明内容
发明目的:针对以上问题,本发明提出一种LED线性恒功率驱动电路。
技术方案:为实现上述设计目的,本发明所采用的技术方案是:一种LED线性恒功率驱动电路,包括交流电源、整流桥、LED灯串、主控芯片、电压调节电阻、稳压电容、补偿电容和电流调节电阻。
整流桥的输入端连接交流电源,整流桥的输出端1和LED灯串的正端相连;LED灯串的负端和主控芯片的OUT1端口、电压调节电阻的正端相连;电压调节电阻的负端和主控芯片的OUT2端口相连;稳压电容的正端和主控芯片的VDD端口相连,稳压电容的负端和整流桥的输出端2相连;补偿电容的正端和主控芯片的COMP端口相连,补偿电容的负端和整流桥的输出端2相连;电流调节电阻的正端和主控芯片的CS端口相连,电流调节电阻的负端和整流桥的输出端2相连;主控芯片的GND端口和整流桥的输出端2相连。
LED线性恒功率驱动电路的控制方法,包括以下步骤:
(1)当母线电压升高至主控芯片的启动电压,主控芯片启动,通过VDD端口向稳压电容充电;
(2)VDD端口的电位建立后,主控芯片检测CS端口电位,并计算采样的平均值,建立COMP端口的补偿电容的电位;
(3)主控芯片检测OUT2端口的电位,选择控制模式;
(4)主控芯片检测OUT1端口的电位,控制LED灯串的输出电流,实现周期内恒定的输出功率,并通过电流调节电阻进行恒功率的电流检测。
有益效果:本发明的LED线性恒功率驱动电路可以在电压波动的应用环境中,实现恒定功率输出;具有灯串利用率高、功率因数高、电路效果好等优点。
附图说明
图1是现有的LED线性恒流电路;
图2是本发明的LED线性恒功率驱动电路;
图3是主控芯片的工作流程图;
图4是主控芯片的内部结构框图;
图5是混合式控制灯串电流与输入电压的关系图;
图6是三段台阶式控制灯串电流与输入电压的关系图;
图7是四段台阶式控制灯串电流与输入电压的关系图;
图8是五段台阶式控制灯串电流与输入电压的关系图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
如图2所示是本发明所述的LED线性恒功率驱动电路,包括交流电源、整流桥201、LED灯串202、主控芯片203、电压调节电阻204、稳压电容205、补偿电容206和电流调节电阻207。整流桥201的输入端连接交流电源,整流桥201的输出端1和LED灯串202的正端相连;LED灯串202的负端和主控芯片203的OUT1端口、电压调节电阻204的正端相连;电压调节电阻204的负端和主控芯片203的OUT2端口相连;稳压电容205的正端和主控芯片203的VDD端口相连,稳压电容205的负端和整流桥201的输出端2相连;补偿电容206的正端和主控芯片203的COMP端口相连,补偿电容206的负端和整流桥201的输出端2相连;电流调节电阻207的正端和主控芯片203的CS端口相连,电流调节电阻207的负端和整流桥201的输出端2相连;主控芯片203的GND端口和整流桥201的输出端2相连。电流调节电阻207控制***的输出平均电流。
如图3所示是主控芯片的工作流程图,如图4所示是主控芯片的内部结构框图,结合图3和图4,对主控芯片的工作原理进行说明。
随着母线电压的逐渐升高,主控芯片OUT1端口的电位将会逐渐升高至芯片的启动电压,芯片启动,OUT1端口通过REGULATOR模块给VDD端口的稳压电容充电,产生稳定的内部工作电压和高压器件的栅极驱动电压,VDD端口的电位建立完成,CS Sense电路中的EA模块检测CS电位,Calculator模块计算CS sense电路采样的平均值,建立COMP端口的补偿电容电位;OUT2Sense模块检测OUT2端口电位,通过Model Control模块选择合适的OUT2电位翻转点和相对的各段输出电流值比例。由Calculator模块计算CS sense电路采样的平均值,所以无论OUT2 Sense模块如何调整,主控运放的输出在一个周期内是恒定的,进而实现周期内恒定的输出功率。
当温度达到过温调节的阈值,OTC模块通过降低EA的参考电压,降低整个周期内的***输出功率;***电流高于OCP模块的阈值时,OCP模块将会启动,控制主控运放的输出电压,进而避免***电流失控。
下面结合图2、图5、图6、图7和图8对本发明的LED线性恒功率驱动电路的工作过程进行说明。
如图5所示是本发明的LED线性恒功率驱动电路混合式控制灯串电流与输入电压的关系图。结合图2和图5,当母线电压VLINE高于LED灯串202的正向导通压降和主控芯片203的启动电压V1后,主控芯片203开始工作,主控芯片203通过VDD端口向稳压电容205充电,主控芯片203通过电流调节电阻207进行恒功率的电流检测,控制LED灯串202的输出电流为I1。随着母线电压VLINE的继续升高,当主控芯片203的OUT1端口电压达到芯片检测电压V2时,主控芯片203控制LED灯串202的输出电流为I2。当母线电压VLINE继续升高,主控芯片203的OUT1端口电压达到芯片检测电压V3后,LED灯串202的输出电流将随着电压的升高而缓慢降低至I3,并保持LED灯串202的输出电流为I3直至主控芯片203的OUT1端口电压降低到V3附近为止。当主控芯片203的OUT1端口电压降低到V3附近时,主控芯片203控制LED灯串202的输出电流缓慢升高;当主控芯片203的OUT1端口电压低于V3后,主控芯片203控制LED灯串202的输出电流为I2;当母线电压VLINE低于V2后,主控芯片203控制LED灯串202的输出电流为I1;当母线电压VLINE低于V1后,主控芯片203控制LED灯串202的输出电流逐渐降低至零。电压调节电阻204用于调节V1、V2和V3的数值。
如图6所示是本发明的LED线性恒功率驱动电路三段台阶式控制灯串电流与输入电压的关系图。结合图2和图6,当母线电压VLINE高于LED灯串202的正向导通压降和主控芯片203的启动电压V1后,主控芯片203开始工作,主控芯片203通过VDD端口向稳压电容205充电,主控芯片203通过电流调节电阻207进行恒功率的电流检测,控制LED灯串202的输出电流为I1。随着母线电压VLINE的继续升高,当主控芯片203的OUT1端口电压达到芯片检测电压V2时,主控芯片203控制LED灯串202的输出电流为I2。当母线电压VLINE继续升高,OUT1端口电压达到芯片检测电压V3后,主控芯片203控制LED灯串202的输出电流为I3,并保持LED灯串202的输出电流为I3直至OUT1端口电压低于V3为止。当OUT1端口电压低于V3后,主控芯片203控制LED灯串202的输出电流为I2;当母线电压VLINE低于V2后,主控芯片203控制LED灯串202的输出电流为I1;当母线电压VLINE低于V1后,主控芯片203控制LED灯串202的输出电流逐渐降低至零。电压调节电阻204用于调节V1、V2和V3的数值。
如图7所示是本发明的LED线性恒功率驱动电路四段台阶式控制灯串电流与输入电压的关系图。结合图2和图7,当母线电压VLINE高于LED灯串202的正向导通压降和主控芯片203的启动电压V1后,主控芯片203开始工作,主控芯片203通过VDD端口向稳压电容205充电,主控芯片203通过电流调节电阻207进行恒功率的电流检测,控制LED灯串202的输出电流为I1。随着母线电压VLINE的继续升高,当主控芯片203的OUT1端口电压达到芯片检测电压V2时,主控芯片203控制LED灯串202的输出电流为I2。当母线电压VLINE继续升高,OUT1端口电压达到芯片检测电压V3后,主控芯片203控制LED灯串202的输出电流为I3;随着母线电压VLINE的继续升高,当主控芯片203的OUT1端口电压达到芯片检测电压V4时,主控芯片203控制LED灯串202的输出电流为I4,并保持LED灯串202的输出电流为I4,直至OUT1端口电压低于V4为止。当OUT1端口电压低于V4后,主控芯片203控制LED灯串202的输出电流为I3;当OUT1端口电压低于V3后,主控芯片203控制LED灯串202的输出电流为I2;当母线电压VLINE低于V2后,主控芯片203控制LED灯串202的输出电流为I1;当母线电压VLINE低于V1后,主控芯片203控制LED灯串202的输出电流逐渐降低至零。电压调节电阻204用于调节V1、V2、V3和V4的数值。
如图8所示是本发明的LED线性恒功率驱动电路五段台阶式控制灯串电流与输入电压的关系图。结合图2和图8,当母线电压VLINE高于LED灯串202的正向导通压降和主控芯片203的启动电压V1后,主控芯片203开始工作,主控芯片203通过VDD端口向稳压电容205充电,主控芯片203通过电流调节电阻207进行恒功率的电流检测,控制LED灯串202的输出电流为I1。随着母线电压VLINE的继续升高,当主控芯片203的OUT1端口电压达到芯片检测电压V2时,主控芯片203控制LED灯串202的输出电流为I2。当母线电压VLINE继续升高,OUT1端口电压达到芯片检测电压V3后,主控芯片203控制LED灯串202的输出电流为I3;当母线电压VLINE继续升高,OUT1端口电压达到芯片检测电压V4后,主控芯片203控制LED灯串202的输出电流为I4;随着母线电压VLINE的继续升高,当主控芯片203的OUT1端口电压达到芯片检测电压V5时,主控芯片203控制LED灯串202的输出电流为I5,并保持LED灯串202的输出电流为I5,直至OUT1端口电压低于V5为止。当OUT1端口电压低于V5后,主控芯片203控制LED灯串202的输出电流为I4;当OUT1端口电压低于V4后,主控芯片203控制LED灯串202的输出电流为I3;当OUT1端口电压低于V3后,主控芯片203控制LED灯串202的输出电流为I2;当母线电压VLINE低于V2后,主控芯片203控制LED灯串202的输出电流为I1;当母线电压VLINE低于V1后,主控芯片203控制LED灯串202的输出电流逐渐降低至零。电压调节电阻204用于调节V1、V2、V3、V4和V5的数值。
Claims (6)
1.一种LED线性恒功率驱动电路,其特征在于:包括交流电源、整流桥(201)、LED灯串(202)、主控芯片(203)、电压调节电阻(204)、稳压电容(205)、补偿电容(206)和电流调节电阻(207);
所述整流桥(201)的输入端连接交流电源,整流桥(201)的输出端1和LED灯串(202)的正端相连;LED灯串(202)的负端和主控芯片(203)的OUT1端口、电压调节电阻(204)的正端相连;电压调节电阻(204)的负端和主控芯片(203)的OUT2端口相连;稳压电容(205)的正端和主控芯片(203)的VDD端口相连,稳压电容(205)的负端和整流桥(201)的输出端2相连;补偿电容(206)的正端和主控芯片(203)的COMP端口相连,补偿电容(206)的负端和整流桥(201)的输出端2相连;电流调节电阻(207)的正端和主控芯片(203)的CS端口相连,电流调节电阻(207)的负端和整流桥(201)的输出端2相连;主控芯片(203)的GND端口和整流桥(201)的输出端2相连;
所述主控芯片(203)通过VDD端口向稳压电容(205)充电,VDD端口的电位建立后,主控芯片(203)检测CS端口电位,并计算采样的平均值,建立COMP端口的补偿电容(206)的电位;主控芯片(203)检测OUT2端口的电位,选择控制模式;主控芯片(203)检测OUT1端口的电位,控制LED灯串(202)的输出电流,实现周期内恒定的输出功率。
2.根据权利要求1所述的LED线性恒功率驱动电路,其特征在于:整流桥(201)包括四个二极管。
3.根据权利要求1所述的LED线性恒功率驱动电路,其特征在于:LED灯串(202)包括若干个LED灯。
4.权利要求书1-3中任意一项所述的LED线性恒功率驱动电路的控制方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)当母线电压升高至主控芯片(203)的启动电压,主控芯片启动,通过VDD端口向稳压电容(205)充电;
(2)VDD端口的电位建立后,主控芯片(203)检测CS端口电位,并计算采样的平均值,建立COMP端口的补偿电容(206)的电位;
(3)主控芯片(203)检测OUT2端口的电位,选择控制模式;
(4)主控芯片(203)检测OUT1端口的电位,控制LED灯串(202)的输出电流,实现周期内恒定的输出功率,并通过电流调节电阻(207)进行恒功率的电流检测。
5.根据权利要求4所述的LED线性恒功率驱动电路的控制方法,其特征在于:主控芯片(203)设有过温调节。
6.根据权利要求4所述的LED线性恒功率驱动电路的控制方法,其特征在于:主控芯片(203)设有过流调节。
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