CN107529241B - 一种单段线性恒功率led驱动电路及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种单段线性恒功率LED驱动电路及方法，包括：电压输入模块；LED负载；功率开关管；采样电阻；检测功率开关管漏端电压的过压控制模块；限制LED负载峰值电流的电流控制模块；以及比较模块。当输入电压大于LED负载的导通电压时，电流控制模块对峰值电流进行限制，以使不同输入电压周期内的电流平均值恒定，当输入电压大于设定值时，关断流经所述LED负载的电流，进而减小功耗；当输入电压小于所述LED负载的导通电压时，LED负载截止。本发明由补偿电容实现交流周期内平均电流的控制，并限制峰值电流，实现宽输入电压范围内的恒功率输出；通过外部电阻调整LED的关断电压和关断斜率，实现***的高效率并优化***的电磁干扰性能。

Description

一种单段线性恒功率LED驱动电路及方法
技术领域
本发明涉及电路设计领域，特别是涉及一种单段线性恒功率LED驱动电路及方法。
背景技术
LED是一种能发光的半导体电子元件，这种电子元件早期只能发出低光度的红光，随着技术的不断进步，现在已发展到能发出可见光、红外线及紫外线的程度，光度也有了很大的提高。LED具有效率高、寿命长、不易破损、开关速度高、高可靠性等传统光源不及的优点，已被广泛应用于指示灯、显示器及照明领域。
通常情况下，单段线性LED驱动中整体的效率由LED导通电压与输入电压决定，满足如下关系：
如图1所示为单段线性LED驱动常见的结构，交流电压AC通过整流桥后转化为输入电压VIN，并向LED灯段供电，所述LED灯段由n个LED灯串联形成，所述LED灯段的输出端连接恒流控制芯片，通过恒流控制芯片内的恒流控制管的开关实现恒流控制，电容C和电阻R并联于输入电压的两端，为可调器件。由于串联LED数目是固定的，因此在输入电压超过LED正向压降时多余的电压是由LED下方的恒流控制管承担的，VIN-VLED就是调整管上的电压。输入电压越高，***的效率就越低。
通常单段线性LED驱动中可以通过提高LED的数目提高输出电压，使得LED灯段的导通电压尽量接近输入电压，从而提高效率，但是带来的问题就是输入电压范围比较窄，同时高输入电压时效率仍然比较低。
另外可以采取高压降电流的技术，减少高压时带来的损耗，但恒流效果不好，效率提升也有限。
因此，如何解决单段线性LED驱动中输入电压范围窄、效率低等问题已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种单段线性恒功率LED驱动电路及方法，用于解决现有技术中单段线性LED驱动中输入电压范围窄、效率低等问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种单段线性恒功率LED驱动电路，所述单段线性恒功率LED驱动电路至少包括：
电压输入模块，LED负载，功率开关管，采样电阻，电流控制模块，比较模块及过压控制模块；
所述电压输入模块用于提供输入电压；
所述LED负载连接于所述电压输入模块的输出端，由所述电压输入模块供电；
所述功率开关管的漏端连接于所述LED负载的输出端，通过所述功率开关管的导通和截止实现所述LED负载的恒流控制；
所述采样电阻的一端连接于所述功率开关管的源端，另一端接地，用于对流经所述功率开关管的电流进行采样并转化为采样电压；
所述过压控制模块连接于所述功率开关管的漏端，对所述功率开关管的漏端电压进行检测，当所述功率开关管的漏端电压大于设定高压时，所述过压控制模块输出关断信号以控制流经所述LED负载的电流关断；
所述电流控制模块连接一补偿电容，所述补偿电容的另一端接地，所述电流控制模块接收所述采样电压，并对所述补偿电容进行积分，产生一控制信号以限制流经所述功率开关管的峰值电流，进而实现在不同输入电压周期内的电流平均值恒定，同时接收所述关断信号，当所述关断信号起效时关断流经所述LED负载的电流，进而减小功耗；
所述比较模块连接所述采样电阻及所述电流控制模块，将所述采样电压与所述控制信号进行比较，以产生所述功率开关管的开关信号，进而实现所述LED负载的恒流控制。
优选地，所述过压控制模块包括第一电阻、第二电阻以及过压检测单元；所述第一电阻的一端连接所述功率开关管的漏端、另一端连接所述第二电阻后接地，所述第一电阻及所述第二电阻对所述功率开关管的漏端电压进行检测，并输出检测电压；所述过压检测单元连接于所述第一电阻及所述第二电阻之间，根据所述检测电压产生所述关断信号。
更优选地，所述过压控制模块还包括一恒流源，所述恒流源的一端连接于所述第一电阻及所述第二电阻之间、另一端接地，通过所述第一电阻、所述第二电阻及所述恒流源调节流经所述LED负载的电流的关断斜率。
优选地，还包括一工作电压产生电路，所述工作电压产生电路为各模块提供工作电压；所述工作电压产生电路的一端连接所述电压输入模块的输出端，另一端通过一储能电容接地。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种上述单段线性恒功率LED驱动电路的驱动方法，所述单段线性恒功率LED驱动方法至少包括：
功率开关管导通，当输入电压大于LED负载的导通电压时，所述LED负载导通，并有电流流经所述LED负载及所述功率开关管，电流控制模块接收采样电压并对补偿电容积分得到控制信号，所述控制信号控制所述功率开关管对流经所述LED负载的峰值电流进行限制，以使不同输入电压周期内的电流平均值恒定；
所述输入电压继续升高，当所述功率开关管的漏端电压大于设定高压时，所述过压控制模块输出一关断信号，以关断流经所述LED负载的电流，进而减小功耗；
随后所述输入电压下降，当所述功率开关管的漏端电压小于设定高压时，所述关断信号失效，电流流经所述LED负载及所述功率开关管，并在保持不同输入电压周期内的电流平均值恒定；
所述输入电压继续下降，当所述输入电压小于所述LED负载的导通电压时，所述LED负载截止，没有电流流经所述LED负载及所述功率开关管。
优选地，通过设定流经所述LED负载的电流的下降点和关断点，来设置流经所述LED负载的电流的关断斜率，进而减小电磁干扰。
更优选地，对所述功率开关管的漏端电压进行检测，当检测电压大于零时，流经所述LED负载的电流开始下降；当检测电压大于参考电压时，流经所述LED负载的电流关断。
更优选地，当所述检测电压大于零时，所述功率开关管的漏端电压为I1*R1，其中，I1为恒流源的恒定电流，R1为第一电阻的阻值。
更优选地，当所述检测电压大于参考电压时，所述功率开关管的漏端电压为(Vref/R2+I1)*(R1+R2)，其中，Vref为所述参考电压，I1为恒流源的恒定电流，R1为第一电阻的阻值，R2为第二电阻的阻值。
如上所述，本发明的单段线性恒功率LED驱动电路及方法，具有以下有益效果：
1、本发明的单段线性恒功率LED驱动电路及方法由补偿电容实现交流周期内平均电流的控制，并限制峰值电流，实现宽输入电压范围内的恒功率输出。
2、本发明的单段线性恒功率LED驱动电路及方法通过外部电阻调整LED的关断电压，当输入电压较高时关断LED，实现***的高效率。
3、本发明的单段线性恒功率LED驱动电路及方法通过外部电阻调整LED的关断斜率，实现LED电流的线性关断，优化***的电磁干扰性能。
4、本发明的单段线性恒功率LED驱动电路及方法由于高效率的实现，整个***可以高度集成，实现***电路最简化。
附图说明
图1显示为现有技术中的单段线性LED驱动结构示意图。
图2显示为本发明的单段线性恒功率LED驱动电路的一种实施方式示意图。
图3显示为本发明的单段线性恒功率LED驱动电路的另一种实施方式示意图。
图4显示为本发明的单段线性恒功率LED驱动电路的工作原理示意图。
元件标号说明
1 单段线性恒功率LED驱动电路
11 电压输入模块
12 LED负载
13 电流控制模块
14 比较模块
15 过压控制模块
151 过压检测单元
16 工作电压产生电路
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图2～图4。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
实施例一
如图2所示，本发明提供一种单段线性恒功率LED驱动电路1，所述单段线性恒功率LED驱动电路1至少包括：
电压输入模块11，LED负载12，功率开关管M，采样电阻Rcs，电流控制模块13，比较模块14、过压控制模块15以及工作电压产生电路16。
如图2所示，所述电压输入模块11用于提供输入电压VIN_ac。
具体地，如图2所示，所述电压输入模块11为芯片外部器件，包括一交流电源AC、一保险丝F1及一整流单元，所述整流单元包括并联的两组二极管组，各二极管组包括串联的两个二极管，所述交流电源AC经所述保险丝F1后连接于各二极管组的两个二极管之间，所述电压输入模块11提供所述输入电压VIN_ac，所述输入电压VIN_ac为连续增大或连续减小的正弦电压整流后的整流电压。
如图2所示，所述LED负载12连接于所述电压输入模块11的输出端，由所述电压输入模块11供电。
具体地，如图2所示，所述LED负载12为芯片外部器件，包括串联的多个LED灯，所述LED负载12也可以是多个LED灯的串并联结构，不以本实施例为限。所述电压输入模块11为所述LED负载12供电，当所述LED负载12两端的电压达到其导通电压时，所述LED负载12中的LED点亮，起到照明的作用。
如图2所示，所述功率开关管M的漏端连接于所述LED负载12的输出端，通过所述功率开关管M的导通和截止实现所述LED负载12的恒流控制。
具体地，如图2所示，在本实施例中，所述功率开关管M为N型MOS管，在实际使用时，所述功率开关管的类型不限。所述功率开关管M为芯片内部器件，通过S1端口实现所述功率开关管M的漏端与芯片外部器件的连接。
如图2所示，所述采样电阻Rcs的一端连接于所述功率开关管M的源端，另一端接地，用于对流经所述功率开关管M的电流进行采样并转化为采样电压Vcs。
具体地，如图2所示，所述采样电阻Rcs为芯片外部器件，通过CS端与芯片内部的功率开关管M的源端连接。
如图2所示，所述过压控制模块15连接于所述功率开关管M的漏端，对所述功率开关管M的漏端电压VS1进行检测，当所述功率开关管M的漏端电压VS1大于设定高压时，所述过压控制模块15输出关断信号以控制流经所述LED负载12的电流关断，进而减小功耗。在本实施例中，当所述功率开关管M的漏端电压VS1达到设定高压时，所述输入电压VIN_ac大于LED负载12的工作电压。本领域的技术人员可以理解，随着输入电压VIN_ac的增大，所述LED负载12逐渐导通，两端的电压稳定于工作电压，随着所述输入电压VIN_ac的继续升高，多余的电压均由所述功率开关管M承担，势必导致效率的低下，因此，本领域的技术人员可以根据不同的工作电流、工作电压要求设定关断流经所述LED负载12的电流的设定高压，具体数值不一一限定。
具体地，如图2所示，所述过压控制模块15包括第一电阻R1、第二电阻R2以及过压检测单元151。在本实施例中，所述第一电阻R1、所述第二电阻R2为芯片外部器件，所述过压检测单元151为芯片内器件。所述第一电阻R1的一端连接所述功率开关管M的漏端S1、另一端连接所述第二电阻R2后接地；通过所述第一电阻R1及所述第二电阻R2的分压检测所述功率开关管M的漏端电压VS1，并得到检测电压Vov。所述过压检测单元151连接于所述第一电阻R1及所述第二电阻R2之间，将所述检测电压Vov与内部的参考电压(参考电压为所述设定高压通过所述第一电阻R1及所述第二电阻R2分压得到)作比较，进而得到所述关断信号并作用于所述电流控制模块13。所述检测电压Vov反映所述功率开关管M的漏端电压VS1，当所述功率开关管M的漏端电压VS1大于所述设定高压时，所述检测电压Vov大于所述过压检测单元151内部的参考电压，所述过压检测单元151输出的关断信号起效，进而控制所述电流控制模块13以关断流经所述LED负载12的电流，减小功耗，实现***的高效率。所述第一电阻R1及所述第二电阻R2为芯片外部器件，可通过改变所述第一电阻R1及所述第二电阻R2的值来改变流经所述LED负载12的电流的关断点，灵活性大大提高。
如图2所示，所述电流控制模块13连接一补偿电容Ccomp，所述补偿电容Ccomp的另一端接地；所述电流控制模块接收所述采样电压Vcs，并对所述补偿电容Ccomp进行积分，产生一控制信号以限制流经所述功率开关管M的峰值电流，进而实现在不同输入电压VIN_ac周期内的电流平均值恒定；同时接收所述关断信号，当所述关断信号起效时关断流经所述LED负载的电流，进而减小功耗。
具体地，如图2所示，所述电流控制模块13为芯片内部器件，连接所述采样电阻Rcs及一补偿电容Ccomp，所述补偿电容Ccomp为芯片外部器件，通过COMP端口实现补偿电容与所述电流控制模块13的连接，所述电流控制模块13对所述补偿电容Ccomp的积分产生一控制信号，所述补偿电容Ccomp上的电压决定了流经所述LED负载12的峰值电流。通过对所述补偿电容Ccomp的积分实现在不同输入电压周期内电流平均值恒定，进而实现宽输入电压范围内的恒功率输出。同时，所述电流控制模块13接收所述过压控制模块15输出的关断信号，当所述关断信号失效时，对所述控制信号不产生影响；当所述关断信号起效时，调整所述控制信号以使所述功率开关管M关断，在本实施例中，通过减小所述控制信号以使所述比较模块14的输出信号翻转，进而关断所述功率开关管M。
如图2所示，所述比较模块14连接所述采样电阻Rcs及所述电流控制模块13，将所述采样电压Vcs与所述控制信号进行比较，以产生所述功率开关管M的开关信号，进而实现所述LED负载12的恒流控制。
具体地，如图2所示，所述比较模块14为芯片内部器件，在本实施例中，所述比较模块14为一比较器，所述比较器的正相输入端连接所述电流控制模块13，反相输入端连接所述采样电阻Rcs，当所述采样电压Vcs大于所述控制信号时，所述比较器输出低电平，驱动所述功率开关管M关断，以减小流经所述LED负载12的电流；当所述采样电压Vcs小于所述控制信号时，所述比较器输出高电平，驱动所述功率开关管M打开，以增大流经所述LED负载12的电流。通过所述功率开关管M的导通和截止实现所述LED负载12的恒流控制。
如图2所示，所述单段线性恒功率LED驱动电路1还包括一工作电压产生电路16，所述工作电压产生电路16为各模块提供工作电压。
具体地，如图2所示，所述工作电压产生电路16为芯片内部器件，其一端通过HV端口连接所述电压输入模块11的输出端，从所述电压输入模块11获取电能，另一端通过VCC端口与芯片外部储能电容Cvcc连接后接地。所述工作电压产生电路16将产生的电压VCC保存于所述储能电容Cvcc上，保证即使在所述输入电压VIN_ac位于谷底时仍有足够能量维持各模块工作。
实施例二
如图3所示，本发明提供一种单段线性恒功率LED驱动电路，其结构与实施例一基本相同，不同之处在于，所述过压控制模块15还包括一恒流源I1，以调节流经所述LED负载12的电流的关断斜率，进而减小电磁干扰，优化电路性能。
具体地，如图3所示，所述过压控制模块15包括第一电阻R1、第二电阻R2、恒流源I1以及过压检测单元151。在本实施例中，所述第一电阻R1、所述第二电阻R2为芯片外部器件，所述恒流源I1、所述过压检测单元151为芯片内器件。所述第一电阻R1的一端连接所述功率开关管M的漏端S1、另一端连接所述第二电阻R2后接地；所述恒流源I1的一端连接于所述第一电阻R1及所述第二电阻R2之间、恒流源I1的另一端接地；通过所述第一电阻R1、所述第二电阻R2及所述恒流源I1检测所述功率开关管M的漏端电压VS1，并得到检测电压Vov。为了减小电磁干扰，通过所述第一电阻R1、所述第二电阻R2、所述恒流源I1对所述功率开关管M的漏端电压VS1的两个点进行了检测，分别作为流经所述LED负载12的电流的下降点和关断点。在本实施例中，设定所述功率开关管M的漏端电压VS1为VLED_DEC时，开始有电流流过所述过压控制模块15，所述检测电压Vov开始从零上升，所述关断信号开始起效，其幅值与所述检测电压Vov有关，并控制所述电流控制模块13调整所述控制信号以开始减小流经所述LED负载12的电流；设定所述功率开关管M的漏端电压VS1为VLED_OFF时，所述检测电压Vov达到所述过压检测单元151内部的参考电压Vref，所述关断信号控制所述电流控制模块13调整所述控制信号以完全关断流经所述LED负载12的电流。在本实施例中，VLED_DEC设定为I1*R1，VLED_OFF设定为(Vref/R2+I1)*(R1+R2)，其中，I1为所述恒流源I1的恒定电流，R1为所述第一电阻R1的阻值，R2为所述第二电阻R2的阻值，Vref为所述过压检测单元151内部的参考电压，可通过改变所述第一电阻R1、所述第二电阻R2及所述恒流源I1的值来改变流经所述LED负载12的电流的下降点、关断点，灵活性大大提高，具体数值可根据***应用环境做具体设定，在此不一一限定。下降点和关断点决定了流经所述LED负载12的电流的关断斜率，该斜率可根据具体电路做具体设定，通过线性关断流经所述LED负载12的电流，可有效减小高电压输入时的损耗，提高***效率，并提高抗电磁干扰能力。
如图2～图4所示，所述单段线性恒功率LED驱动电路1的工作原理如下：
功率开关管M导通，当输入电压VIN_ac大于LED负载12的导通电压时，所述LED负载12导通，并有电流流经所述LED负载12及所述功率开关管M，电流控制模块13接收采样电压Vcs并对补偿电容Ccomp积分得到控制信号，所述控制信号控制所述功率开关管M对流经所述LED负载12的峰值电流进行限制，以使不同输入电压周期内的电流平均值恒定，以此实现宽输入电压范围内的恒功率输出；
所述输入电压VIN_ac继续升高，当所述功率开关管M的漏端电压VS1大于设定高压时，所述过压控制模块15输出一关断信号，以关断流经所述LED负载12的电流，进而减小功耗；
随后所述输入电压VIN_ac下降，当所述功率开关管M的漏端电压VS1小于设定高压时，所述关断信号失效，电流流经所述LED负载12及所述功率开关管M，并在保持不同输入电压周期内的电流平均值恒定；
所述输入电压VIN_ac继续下降，当所述输入电压VIN_ac小于所述LED负载12的导通电压时，所述LED负载12截止，没有电流流经所述LED负载12及所述功率开关管M。
在本实施例中，当所述功率开关管M的漏端电压VS1达到设定高压时，所述输入电压VIN_ac大于LED负载12的工作电压。本领域的技术人员可以理解，随着输入电压VIN_ac的增大，所述LED负载12逐渐导通，两端的电压稳定于工作电压，随着所述输入电压VIN_ac的继续升高，多余的电压均由所述功率开关管M承担，势必导致效率的低下，因此，本领域的技术人员可以根据不同的工作电流、工作电压要求设定关断流经所述LED负载12的电流的设定高压，具体数值不一一限定。通过所述过压控制模块15检测所述功率开关管M的漏端电压VS1，在高输入电压时减小损耗，提高***效率。
进一步地，为了优化***的抗电磁干扰能力，线性关断流经所述LED负载12的电流。
具体地，通过设定流经所述LED负载12的电流的下降点和关断点，来设置流经所述LED负载12的电流的关断斜率，进而减小电磁干扰。
在本实施例中，对应于流经所述LED负载12的电流的下降点，所述功率开关管M的漏端电压VS1设定为VLED_DEC＝I1*R1，其中，I1为恒流源的恒定电流，R1为第一电阻的阻值；所述检测电压Vov开始从零上升，流经所述LED负载12的电流开始下降。对应于流经所述LED负载12的电流的关断点，所述功率开关管M的漏端电压VS1设定为VLED_OFF＝(Vref/R2+I1)*(R1+R2)，其中，I1为恒流源的恒定电流，R1为第一电阻的阻值，R2为所述第二电阻的阻值，Vref为所述过压检测单元151内部的参考电压；所述检测电压Vov达到参考电压Vref，流经所述LED负载12的电流完全关断。
如图4所示，在不同的输入电压周期内，流经所述LED负载12的电流的平均值相同，具体工作过程如下：
在t0时刻，VIN_ac<VLED，其中，VLED为LED负载12的导通电压，LED负载12不导通，没有电流流经LED负载12；t1时刻开始，VIN_ac>VLED，LED负载12开始导通，流经LED负载12的峰值电流由补偿电容Ccomp上的电压VCOMP决定；在t2时刻之前，VIN_ac<VLED+VLED_DEC，因此流经LED负载12的电流维持恒定；t2时刻后VIN_ac<VLED，LED负载12又截止，直到t3时刻周期结束。在t0-t3时刻周期的LED负载的平均电流保持一个设定的值。
t4时刻，另一个输入电压幅值不同的交流周期开始；t5时刻之前VIN_ac<VLED，LED负载12截止；t6时刻之前，VIN_ac<＝VLED+VLED_DEC，此时LED负载12导通，流经LED负载12的峰值电流由补偿电容Ccomp上的电压VCOMP决定，且维持恒定；在t7时刻之前，VLED+VLED_DEC<VIN_ac<VLED+VLED_OFF，此时流经LED负载12的电流随输入电压VIN_ac的电压变化而变化，且成反比关系，即随着所述输入电压VIN_ac的升高流经LED负载12的电流下降；在t8时刻之前，VLED+VLED_DEC>VIN_ac>VLED，流经LED负载12的电流被补偿电容Ccomp上的电压VCOMP钳位。t9时刻一个周期结束，这个周期的平均电流与t0-t3周期的平均电流一致，这个过程通过对补偿电容Ccomp的积分完成。
t10时刻又一个周期开始；在t11时刻VIN_ac＝VLED，之前LED负载12截止，电流为零；t11时刻后LED负载12导通，电流由补偿电容Ccomp上的电压VCOMP决定；在t12时刻VIN_ac＝VLED+VLED_DEC，电流开始线性下降，到t13时刻VIN_ac＝VLED+VLED_OFF，电流降为零；在t14时刻之前，VIN_ac一直大于VLED+VLED_OFF，LED负载12一直被关断；直到t14时刻开始，VLED+VLED_DEC<VIN_ac<VLED+VLED_OFF，流经LED负载12的电流线性上升；t15时刻之后VIN_ac<VLED+VLED_DEC，流经LED负载12的电流重新被补偿电容Ccomp上的电压VCOMP钳位控制；t16时刻后VIN_ac<VLED，LED负载12不再导通，电流降为零，直到t17时刻一个周期结束。同理t10-t17时刻LED的平均电流同前两个周期一致。
本发明通过在高输入电压时关断流经所述LED负载的电流，来减少功率开关管M上的损耗，提高整体的效率；进一步，为了减小电磁干扰而设定电流下降点和关断点，进而调整关断斜率。同时由于补偿电容Ccomp的积分作用，可以保持整个周期内的平均电流一致，从而实现宽输入电压范围内的恒功率输出。
以一个实际的模拟及仿真案例为例，输出LED负载250V，在200Vac～264Vac输入电压范围内，输出电流变化率<1％，***效率>85％。
如上所述，本发明的单段线性恒功率LED驱动电路及方法，具有以下有益效果：
1、本发明的单段线性恒功率LED驱动电路及方法由补偿电容实现交流周期内平均电流的控制，并限制峰值电流，实现宽输入电压范围内的恒功率输出。
2、本发明的单段线性恒功率LED驱动电路及方法通过外部电阻调整LED的关断电压，当输入电压较高时关断LED，实现***的高效率。
3、本发明的单段线性恒功率LED驱动电路及方法通过外部电阻调整LED的关断斜率，实现LED电流的线性关断，优化***的电磁干扰性能。
4、本发明的单段线性恒功率LED驱动电路及方法由于高效率的实现，整个***可以高度集成，实现***电路最简化。
综上所述，本发明提供一种单段线性恒功率LED驱动电路及方法，包括电压输入模块，LED负载，功率开关管，采样电阻，电流控制模块，比较模块及过压控制模块；所述电压输入模块向所述LED负载供电；所述功率开关管通过导通和截止实现所述LED负载的恒流控制；所述采样电阻反馈采样电压；所述过压控制模块对所述功率开关管的漏端电压进行检测，当所述功率开关管的漏端电压大于设定高压时，所述过压控制模块输出关断信号以控制流经所述LED负载的电流关断；所述电流控制模块接收所述采样电压，并对补偿电容进行积分，产生一控制信号以限制流经所述功率开关管的峰值电流，进而实现在不同输入电压周期内的电流平均值恒定，同时接收所述关断信号，当所述关断信号起效时关断流经所述LED负载的电流，进而减小功耗；所述比较模块产生所述功率开关管的开关信号，进而实现所述LED负载的恒流控制。功率开关管导通，当输入电压大于LED负载的导通电压时，所述LED负载导通，并有电流流经所述LED负载及所述功率开关管，电流控制模块接收采样电压并对补偿电容积分得到控制信号，所述控制信号控制所述功率开关管对流经所述LED负载的峰值电流进行限制，以使不同输入电压周期内的电流平均值恒定；所述输入电压继续升高，当所述功率开关管的漏端电压大于设定高压时，所述过压控制模块输出一关断信号，以关断流经所述LED负载的电流，进而减小功耗；随后所述输入电压下降，当所述功率开关管的漏端电压小于设定高压时，所述关断信号失效，电流流经所述LED负载及所述功率开关管，并在保持不同输入电压周期内的电流平均值恒定；所述输入电压继续下降，当所述输入电压小于所述LED负载的导通电压时，所述LED负载截止，没有电流流经所述LED负载及所述功率开关管。本发明的单段线性恒功率LED驱动电路及方法由补偿电容实现交流周期内平均电流的控制，并限制峰值电流，实现宽输入电压范围内的恒功率输出；通过外部电阻调整LED的关断电压，当输入电压较高时关断LED，实现***的高效率；通过外部电阻调整LED的关断斜率，实现LED电流的线性关断，优化***的电磁干扰性能；同时由于高效率的实现，整个***可以高度集成，实现***电路最简化。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种单段线性恒功率LED驱动电路，其特征在于，所述单段线性恒功率LED驱动电路至少包括：
电压输入模块，LED负载，功率开关管，采样电阻，电流控制模块，比较模块及过压控制模块；
所述电压输入模块用于提供输入电压；
所述LED负载连接于所述电压输入模块的输出端，由所述电压输入模块供电；
所述功率开关管的漏端连接于所述LED负载的输出端，通过所述功率开关管的导通和截止实现所述LED负载的恒流控制；
所述采样电阻的一端连接于所述功率开关管的源端，另一端接地，用于对流经所述功率开关管的电流进行采样并转化为采样电压；
所述过压控制模块连接于所述功率开关管的漏端，对所述功率开关管的漏端电压进行检测，当所述功率开关管的漏端电压大于设定高压时，所述过压控制模块输出关断信号以控制流经所述LED负载的电流关断；
所述电流控制模块连接一补偿电容，所述补偿电容的另一端接地，所述电流控制模块接收所述采样电压，并对所述补偿电容进行积分，产生一控制信号以限制流经所述功率开关管的峰值电流，进而实现在不同输入电压周期内的电流平均值恒定，同时接收所述关断信号，当所述关断信号起效时关断流经所述LED负载的电流，进而减小功耗；
所述比较模块连接所述采样电阻及所述电流控制模块，将所述采样电压与所述控制信号进行比较，以产生所述功率开关管的开关信号，进而实现所述LED负载的恒流控制。
2.根据权利要求1所述的单段线性恒功率LED驱动电路，其特征在于：所述过压控制模块包括第一电阻、第二电阻以及过压检测单元；所述第一电阻的一端连接所述功率开关管的漏端、另一端连接所述第二电阻后接地，所述第一电阻及所述第二电阻对所述功率开关管的漏端电压进行检测，并输出检测电压；所述过压检测单元连接于所述第一电阻及所述第二电阻之间，根据所述检测电压产生所述关断信号。
3.根据权利要求2所述的单段线性恒功率LED驱动电路，其特征在于：所述过压控制模块还包括一恒流源，所述恒流源的一端连接于所述第一电阻及所述第二电阻之间、另一端接地，通过所述第一电阻、所述第二电阻及所述恒流源调节流经所述LED负载的电流的关断斜率。
4.根据权利要求1所述的单段线性恒功率LED驱动电路，其特征在于：还包括一工作电压产生电路，所述工作电压产生电路为各模块提供工作电压；所述工作电压产生电路的一端连接所述电压输入模块的输出端，另一端通过一储能电容接地。
5.一种如权利要求1～4任意一项所述的单段线性恒功率LED驱动电路的驱动方法，其特征在于，所述单段线性恒功率LED驱动电路的驱动方法至少包括：
功率开关管导通，当输入电压大于LED负载的导通电压时，所述LED负载导通，并有电流流经所述LED负载及所述功率开关管，电流控制模块接收采样电压并对补偿电容积分得到控制信号，所述控制信号控制所述功率开关管对流经所述LED负载的峰值电流进行限制，以使不同输入电压周期内的电流平均值恒定；
所述输入电压继续升高，当所述功率开关管的漏端电压大于设定高压时，所述过压控制模块输出一关断信号，以关断流经所述LED负载的电流，进而减小功耗；
随后所述输入电压下降，当所述功率开关管的漏端电压小于设定高压时，所述关断信号失效，电流流经所述LED负载及所述功率开关管，并在保持不同输入电压周期内的电流平均值恒定；
所述输入电压继续下降，当所述输入电压小于所述LED负载的导通电压时，所述LED负载截止，没有电流流经所述LED负载及所述功率开关管。
6.根据权利要求5所述的单段线性恒功率LED驱动电路的驱动方法，其特征在于：通过设定流经所述LED负载的电流的下降点和关断点，来设置流经所述LED负载的电流的关断斜率，进而减小电磁干扰。
7.根据权利要求6所述的单段线性恒功率LED驱动电路的驱动方法，其特征在于：对所述功率开关管的漏端电压进行检测，当检测电压大于零时，流经所述LED负载的电流开始下降；当检测电压大于参考电压时，流经所述LED负载的电流关断。
8.根据权利要求7所述的单段线性恒功率LED驱动电路的驱动方法，其特征在于：当所述检测电压大于零时，所述功率开关管的漏端电压为I1*R1，其中，I1为恒流源的恒定电流，R1为第一电阻的阻值。
9.根据权利要求7所述的单段线性恒功率LED驱动电路的驱动方法，其特征在于：当所述检测电压大于参考电压时，所述功率开关管的漏端电压为(Vref/R2+I1)*(R1+R2)，其中，Vref为所述参考电压，I1为恒流源的恒定电流，R1为第一电阻的阻值，R2为第二电阻的阻值。
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