CN108012380B - 一种线性宽电压恒流恒功率电路及具有它的led灯 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种线性宽电压恒流恒功率电路及具有它的LED灯，包括：整流电路环和两个负载，以及第一恒流管IC1和第二恒流管IC2；设置开关恒流管IC3，开关恒流管IC3的D3端连接至所述第一恒流管的S1端或第一恒流的D1端，用于控制第一组件和第二组件的串并联关系。本发明的两负载能够在高压输入下串联分压，低压输入下并联分流；同时不管是本发明的两个负载串联或者并联，其均连接有至少一个起恒流作用的恒流管或开关恒流管，从而实现了全电压下，负载恒流和恒功率的目的，大大提供了负载的全球通用性。

Description

一种线性宽电压恒流恒功率电路及具有它的LED灯
技术领域
本发明涉及LED照明灯驱动电路领域，具体涉及一种线性宽电压恒流恒功率电路及具有它的LED灯。
背景技术
LED灯作为一种高效的新光源，由于具有寿命长，能耗低，节能环保，正广泛应用于各领域照明。一般家庭照明用LED灯由开关电源或阻容电源驱动；
对于阻容电源，其虽能够驱动LED灯使其工作在工作电压VF值下，但其并不能实现LED灯的110-220VAC宽电压的全球化通用。
对于开关电源，其不但能够驱动LED灯使其工作在工作电压VF值下，且能够通过变频技术实现LED灯的110-220VAC宽电压的全球化通用，但其技术复杂价格昂贵，具有LED灯生产成本高，迫切需要加以改进或替换。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种线性宽电压恒流恒功率电路及具有它的LED灯。本发明的LED灯能够满足全球110-220VAC电源供电，自动切换负载的串并联状态，具体的说，本发明的两负载能够在高压输入下串联分压，低压输入下并联分流；同时不管是本发明的两个负载串联或者并联，其均连接有至少一个起恒流作用的恒流管或开关恒流管，从而实现了全电压下，负载恒流和恒功率的目的，大大提高了LED灯具的全球通用性。
为实现所述技术目的，本发明的技术方案是：一种线性宽电压恒流恒功率电路，包括：
整流电路，所述整流电路的输入端连接于电源；
第一负载和第二负载，以及第一恒流管IC1和第二恒流管IC2；
所述整流电路的输出端DB1连接至所述第二恒流管IC2的S2端；且第二恒流管IC2的S2端连接至第一负载后接地；
且，所述整流电路的输出端DB1连接依次所述第二负载和第一恒流管IC1的D1端；
所述第一恒流管IC1的S1端连接至所述第二恒流管IC2的CS2端，用于控制第二恒流管IC2的状态；
设置开关恒流管IC3，开关恒流管IC3的D3端连接至所述第一恒流管的S1端或第一恒流的D1端，用于控制第一组件和第二组件的串并联关系。
进一步，所述第一恒流管IC1的CS1端通过第一测压电阻R4连接至第一恒流管IC1的S1端；所述第一恒流管IC1的S1端接地。
进一步，所述第二恒流管IC2的CS2端通过第二测压电阻R3连接至第二恒流管IC2的S2端。
进一步，所述第一恒流管IC1的S1端通过导向二极管D连接至所述第二恒流管IC2的CS2端，且导向二极管D正端和第一恒流管IC1的S1端连接，导向二极管D负端和第二恒流管IC2的CS2端连接.
进一步，所述整流电路的输出端DB1连接依次连接第一钳位电阻R5和第二钳位电阻R6并接地，用于将整流电路输出电压钳位至开关恒流管IC3的FB端的测压范围；所述开关恒流管IC3的FB端连接至第一钳位电阻R5和第二钳位电阻R6之间。
进一步，所述开关恒流管IC3的CS3端通过第三测压电阻R7连接至开关恒流管IC3的S3端；所述开关恒流管IC3的S3端接地。
进一步，所述整流电路采用桥式整流电路。
作为本发明的一种优选的实施方案，基于上述内容，不同的是，在所述整流电路输出电压的0V至峰值电压之间设置参考电压；
所述开关恒流管IC3的D3端连接至所述第一恒流管的S1端，若整流电路输出电压小于参考电压，所述开关恒流管IC3的FB端控制开关恒流管IC3为导通状态，所述导向二极管D截止，整流电路输出端DB1分别为第二恒流管IC2和第一负载组成的第一支路，第二负载、第一恒流管IC1、第三恒流管IC3组成的第二支路供电，此时第一负载和第二负载并联；若整流电路输出电压大于参考电压，所述开关恒流管IC3的FB端控制开关恒流管IC3为截止状态，所述导向二极管D导通，使得第二恒流管IC2截止，整流电路输出端DB1和第二负载、第一恒流管IC1、导向二极管D、第二测压电阻R3、第一负载形成回路，此时第一负载和第二负载串联。
需要说明的是，在本实施方案里，当输入电压较大，第一负载、第二负载和第一恒流管彼此串联分压(需要指出的是，恒流管能够实现动态分压的功能，使得负载始终工作在其工作电压VF下)，第一恒流管工作在恒流状态，故两个负载也工作在恒流状态，其负载功率为工作电压VF乘以恒流电流；在输入电压较小时，第一负载、第二负载并联分流，且两个恒流管处于恒流状态，故负载电流为分流电流(两个恒流管分别串联负载，故分流电流也即恒流电流)，负载电压同样为工作电压VF，其负载功率为工作电压VF乘以分流电流，且在此情况下的负载功率和输入电压较大下的负载功率一致；或者说，上述两种情况，根据整流电路的输出电压，两负载高压串联，低压并联，实现了全电压下，负载的自动串并联，进一步达到了恒流和恒功率的目的。
作为本发明的另一种优选的实施方案，基于上述内容，不同的是，在所述整流电路输出电压的0V至峰值电压之间设置参考电压；
一种LED灯，包括上述两种实施方案的至少一种线性宽电压恒流恒功率电路，且所述负载为LED灯。
本发明的有益效果在于：
本发明的LED灯能够满足全球110-220VAC电源，自动切换负载的串并联状态，具体的说，本发明的两负载能够在高压输入下串联分压，低压输入下并联分流；同时不管是本发明的两个负载串联或者并联，其均连接有至少一个起恒流作用的恒流管或开关恒流管，从而实现了全电压下，负载恒流和恒功率的目的，大大提供了负载的全球通用性。
附图说明
图1是本发明线性宽电压恒流恒功率电路的一种实施方案原理图；
图2是本发明线性宽电压恒流恒功率电路的另一种实施方案原理图；
图3是本发明的恒流管外部引脚结构图；
图4是本发明的恒流管内部模块电路原理图；
图5是本发明的开关恒流管的外部引脚结构图；
图6是本发明的整流电路输出为110V时的各负载电流电压波形图；
图7是本发明的整流电路输出为220V时的各负载电流电压波形图。
具体实施方式
下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。
需要说明的是，如图3和图4所示，恒流管作为本发明技术领域内的人员来说，是一种公知常识，其内部集成高压功率器件，外部引脚包括接地极S端、漏极D端、检测CS端，内部由运算放大器和mos管组成，mos管栅极接运算放大器；且接地极S端接地，检测CS端接mos管源极，漏极D端mos管源极。在CS端为低电平(当前电压小于图3中的Vref)时，恒流管为恒流状态，此时漏极D端对地导通，且D端电流处于恒定(恒流)状态；反之在CS端为高电平时，恒流管为截止状态。
如图5所示，开关恒流管作为本发明技术领域内的人员来说，也是一种公知常识，其包括S端、D端、CS端、FB端；且S端接地，FB端为高电平时D-S端处于截止(断开)状态，反之导通；CS端为低电平时，开关恒流管为开关状态(由FB端决定其状态)，反之为恒流状态。
同时，也需要说明的是，本发明中的个电阻阻值，需要按照恒流管以及开关恒流管的设计基准电压Vref、以及各负载的功率而设定的，作为本发明的技术人员，能够根据自身负载功率和基准电压Vref，结合本发明的电路构架，清楚的计算出各电阻阻值，在本发明中不做赘述。
如图1和图2所示，一种线性宽电压恒流恒功率电路，包括：
整流电路，所述整流电路的输入端连接于电源；电源可为全球110V-220VAC电源。同时，下述的输入电压，输出电压等，均为交流电压的有效值。
第一负载和第二负载，以及第一恒流管IC1和第二恒流管IC2；
所述整流电路的输出端DB1连接至所述第二恒流管IC2的S2端；且第二恒流管IC2的S2端连接至第一负载后接地；
且，所述整流电路的输出端DB1连接依次所述第二负载和第一恒流管IC1的D1端；
所述第一恒流管IC1的S1端连接至所述第二恒流管IC2的CS2端，用于控制第二恒流管IC2的状态；
设置开关恒流管IC3，开关恒流管IC3的D3端连接至所述第一恒流管的S1端或第一恒流的D1端，用于控制第一组件和第二组件的串并联关系。
进一步，所述第一恒流管IC1的CS1端通过第一测压电阻R4连接至第一恒流管IC1的S1端；所述第一恒流管IC1的S1端接地。
进一步，所述第二恒流管IC2的CS2端通过第二测压电阻R3连接至第二恒流管IC2的S2端。
进一步，所述第一恒流管IC1的S1端通过导向二极管D连接至所述第二恒流管IC2的CS2端，且导向二极管D正端和第一恒流管IC1的S1端连接，导向二极管D负端和第二恒流管IC2的CS2端连接。需要说明的是，在整流电路的输出电压高于下述的参考电压时，所述导向二极管D导通，由于导向二极管D负端和第二恒流管IC2的CS2端连接，提高了CS2端电压，故能够使得第二恒流管IC2截止。
进一步，所述整流电路的输出端DB1连接依次连接第一钳位电阻R5和第二钳位电阻R6并接地，用于将整流电路输出电压钳位至开关恒流管IC3的FB端的测压范围；所述开关恒流管IC3的FB端连接至第一钳位电阻R5和第二钳位电阻R6之间。
进一步，所述开关恒流管IC3的CS3端通过第三测压电阻R7连接至开关恒流管IC3的S3端；所述开关恒流管IC3的S3端接地。
进一步，所述整流电路采用桥式整流电路。
作为本发明的一种优选的实施方案，基于上述内容，不同的是，如图1所示，开关恒流管IC3的D3端连接至所述第一恒流管的S1端；若整流电路输出电压小于参考电压，所述开关恒流管IC3的FB端控制开关恒流管IC3为导通状态，所述导向二极管D截止，整流电路输出端DB1分别为第二恒流管IC2和第一负载组成的第一支路，第二负载、第一恒流管IC1、第三恒流管IC3组成的第二支路供电，此时第一负载和第二负载并联；若整流电路输出电压大于参考电压，所述开关恒流管IC3的FB端控制开关恒流管IC3为截止状态，所述导向二极管D导通，使得第二恒流管IC2截止，整流电路输出端DB1和第二负载、第一恒流管IC1、导向二极管D、第二测压电阻R3、第一负载形成回路，此时第一负载和第二负载串联。
需要说明的是，在本实施方案里，当输入电压较大，第一负载、第二负载和第一恒流管彼此串联分压(需要指出的是，恒流管能够实现动态分压的功能，使得负载始终工作在其工作电压VF下)，第一恒流管工作在恒流状态，故两个负载也工作在恒流状态，其负载功率为工作电压VF乘以恒流电流；在输入电压较小时，第一负载、第二负载并联分流，且两个恒流管处于恒流状态，故负载电流为分流电流(两个恒流管分别串联负载，故分流电流也即恒流电流)，负载电压同样为工作电压VF，其负载功率为工作电压VF乘以分流电流，且在此情况下的负载功率和输入电压较大下的负载功率一致；或者说，上述两种情况，根据整流电路的输出电压，两负载高压串联，低压并联，实现了全电压下，负载的自动串并联，进一步达到了恒流和恒功率的目的。
作为本发明的另一种优选的实施方案，基于上述内容，不同的是，在所述开关恒流管IC3的D3端连接至所述第一恒流管的D1端；
如图2所示，所述开关恒流管IC3的D3端连接至所述第一恒流管的D1端，若整流电路输出电压小于参考电压，所述开关恒流管IC3的FB端、CS控制开关恒流管IC3为恒流状态，所述导向二极管D和第一恒流管IC1截止，整流电路输出端DB1分别为第二恒流管IC2和第一负载组成的第一支路，第二负载和第三恒流管IC3组成的第二支路供电，此时第一负载和第二负载并联分流；若整流电路输出电压大于参考电压，所述开关恒流管IC3的FB端控制开关恒流管IC3为截止状态，所述导向二极管D导通，使得第二恒流管IC2截止，整流电路输出端DB1和第二负载、第一恒流管IC1、导向二极管D、第二测压电阻R3、第一负载形成回路，此时第一负载和第二负载串联分流。
需要说明的是，在本实施方案里，在输入电压较大(大于参考电压)时，第一负载、第二负载、第一恒流管IC1串联分压(需要指出的是，恒流管能够实现动态分压的功能，使得负载始终工作在其工作电压VF下)，且第一恒流管IC1处于恒流状态，故负载电压为工作电压VF，负载电流为恒流电流，其负载功率为工作电压VF乘以恒流电流；在输入电压较小时，第一负载、第二负载并联分流，且第二恒流管IC2和开关恒流管IC3处于恒流状态，故负载电压为工作电压VF，负载电流为分流电流(第二恒流管和开关恒流管分别串联负载，故分流电流也即恒流电流)，其负载功率为工作电压VF乘以恒流电流，且在此情况下的负载功率和输入电压较大下的负载功率一致。或者说，上述两种情况，根据整流电路的输出电压，两负载高压串联，低压并联，实现了全电压下，负载的自动串并联，进一步达到了恒流和恒功率的目的。当输入电压较小，第一负载和第二负载彼此并联分流，开关恒流管IC3和第二恒流管IC2处于恒流状态，故两个负载也工作在恒流状态，其负载功率为输入电压乘以分流电流；
一种LED灯，包括上述两种实施方案的至少一种线性宽电压恒流恒功率电路，且所述负载为LED灯。
对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种线性宽电压恒流恒功率电路，包括：
整流电路，所述整流电路的输入端连接于电源；
第一负载和第二负载，以及第一恒流管IC1和第二恒流管IC2；
其特征在于，
所述整流电路的输出端DB1连接至所述第二恒流管IC2的S2端；且第二恒流管IC2的S2端连接至第一负载后接地；
且，所述整流电路的输出端DB1连接依次所述第二负载和第一恒流管IC1的D1端；
所述第一恒流管IC1的S1端连接至所述第二恒流管IC2的CS2端，用于控制第二恒流管IC2的状态；
设置开关恒流管IC3，开关恒流管IC3的D3端连接至所述第一恒流管的S1端或第一恒流的D1端，用于控制第一组件和第二组件的串并联关系；
所述整流电路的输出端DB1连接依次连接第一钳位电阻R5和第二钳位电阻R6并接地，用于将整流电路输出电压钳位至开关恒流管IC3的FB端的测压范围；所述开关恒流管IC3的FB端连接至第一钳位电阻R5和第二钳位电阻R6之间；
所述开关恒流管IC3的CS3端通过第三测压电阻R7连接至开关恒流管IC3的S3端；所述开关恒流管IC3的S3端接地；
所述第一恒流管IC1的S1端通过导向二极管D连接至所述第二恒流管IC2的CS2端，且导向二极管D正端和第一恒流管IC1的S1端连接，导向二极管D负端和第二恒流管IC2的CS2端连接。
2.根据权利要求1所述的一种线性宽电压恒流恒功率电路，其特征在于，所述第一恒流管IC1的CS1端通过第一测压电阻R4连接至第一恒流管IC1的S1端；所述第一恒流管IC1的S1端接地。
3.根据权利要求1所述的一种线性宽电压恒流恒功率电路，其特征在于，所述第二恒流管IC2的CS2端通过第二测压电阻R3连接至第二恒流管IC2的S2端。
4.根据权利要求1所述的一种线性宽电压恒流恒功率电路，其特征在于，所述整流电路采用桥式整流电路。
5.根据权利要求2-4任一项所述的一种线性宽电压恒流恒功率电路，其特征在于，在所述整流电路输出电压的0V至峰值电压之间设置参考电压；
所述开关恒流管IC3的D3端连接至所述第一恒流管的S1端，若整流电路输出电压小于参考电压，所述开关恒流管IC3的FB端控制开关恒流管IC3为导通状态，所述导向二极管D截止，整流电路输出端DB1分别为第二恒流管IC2和第一负载组成的第一支路，第二负载、第一恒流管IC1、第三恒流管IC3组成的第二支路供电，此时第一负载和第二负载并联；若整流电路输出电压大于参考电压，所述开关恒流管IC3的FB端控制开关恒流管IC3为截止状态，所述导向二极管D导通，使得第二恒流管IC2截止，整流电路输出端DB1和第二负载、第一恒流管IC1、导向二极管D、第二测压电阻R3、第一负载形成回路，此时第一负载和第二负载串联。
6.根据权利要求2-4任一项所述的一种线性宽电压恒流恒功率电路，其特征在于，在所述整流电路输出电压的0V至峰值电压之间设置参考电压；
所述开关恒流管IC3的D3端连接至所述第一恒流管的D1端，若整流电路输出电压小于参考电压，所述开关恒流管IC3的FB端、CS控制开关恒流管IC3为恒流状态，所述导向二极管D和第一恒流管IC1截止，整流电路输出端DB1分别为第二恒流管IC2和第一负载组成的第一支路，第二负载和第三恒流管IC3组成的第二支路供电，此时第一负载和第二负载并联；若整流电路输出电压大于参考电压，所述开关恒流管IC3的FB端控制开关恒流管IC3为截止状态，所述导向二极管D导通，使得第二恒流管IC2截止，整流电路输出端DB1和第二负载、第一恒流管IC1、导向二极管D、第二测压电阻R3、第一负载形成回路，此时第一负载和第二负载串联。
7.一种LED灯，包括权利要求1-6任一项所述的一种线性宽电压恒流恒功率电路，其特征在于，所述负载为LED灯。
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