CN113099579B - Led恒流驱动***及方法 - Google Patents

Led恒流驱动***及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113099579B
CN113099579B CN201911339911.6A CN201911339911A CN113099579B CN 113099579 B CN113099579 B CN 113099579B CN 201911339911 A CN201911339911 A CN 201911339911A CN 113099579 B CN113099579 B CN 113099579B
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
led
constant current
energy storage
storage capacitor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201911339911.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113099579A (zh
Inventor
刘军
吴泉清
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CRM ICBG Wuxi Co Ltd
Original Assignee
CRM ICBG Wuxi Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CRM ICBG Wuxi Co Ltd filed Critical CRM ICBG Wuxi Co Ltd
Priority to CN201911339911.6A priority Critical patent/CN113099579B/zh
Priority to PCT/CN2020/094377 priority patent/WO2021128743A1/zh
Priority to EP20751466.2A priority patent/EP3863379A4/en
Publication of CN113099579A publication Critical patent/CN113099579A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113099579B publication Critical patent/CN113099579B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30—Driver circuits
    • H05B45/355—Power factor correction [PFC]; Reactive power compensation
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30—Driver circuits
    • H05B45/347—Dynamic headroom control [DHC]
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/10—Controlling the intensity of the light
    • H05B45/14—Controlling the intensity of the light using electrical feedback from LEDs or from LED modules

Landscapes

  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Abstract

本发明提供一种LED恒流驱动***及方法，包括：恒流控制模块，连接于LED负载的负极；储能电容，在母线电压小于储能电容电压时向LED负载放电；放电电压检测模块，基于LED负载负极电压判断储能电容的放电电压大小，得到控制信号；母线电压检测模块，对母线电压进行检测得到第一检测电压；充电电流控制模块，基于控制信号及第一检测电压调整储能电容的充电电流。当母线电压小于LED导通电压时，储能电容放电；当母线电压大于LED导通电压时，母线电压为所述LED负载供电，同时为储能电容充电；母线电压小于储能电容的电压时，储能电容放电。本发明在保证输出LED无频闪的情况下兼顾功率因数和***效率。

Description

LED恒流驱动***及方法
技术领域
本发明涉及***设计领域，特别是涉及一种LED恒流驱动***及方法。
背景技术
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：
Figure BDA0002331976810000011
其中，VLED为LED导通电压，VIN为输入电压。
如图1所示为常见的单段线性LED驱动结构1，交流输入电压AC IN经过整流模块11转化为输入电压VIN，串联LED的正极连接于整流模块11的输出端，串联LED的负极连接恒流控制芯片12，恒流控制芯片12的采样端经由采样电阻13接地，可调模块14并联于整流模块11的两端。由于串联LED数目是固定的，因此在输入电压VIN超过LED正向压降VLED时多余的电压由LED下方的恒流控制管(设置于恒流控制芯片12中，图中未显示)承担，VIN-VLED就是恒流控制管上的电压；输入电压VIN越高，***的效率Eff就越低。可调模块14中电解电容C可储能，进而保证输出LED无频闪，但是会导致***的功率因数PF偏低。
为了提高功率因数PF，可以在输入电解电容C下串入一个开关管，以控制电解电容C的充电电压，在高电压时关断，使得电解电容C上的电压降低，从而扩大输入电流的导通角来得到较高的功率因数PF。图2是一种外置开关的LED驱动方案，开关管N1串联于所述电解电容C的下极板；图3是一种内置开关的LED驱动方案，开关管位于恒流控制芯片12内部，图中未显示。图2及图3所示的方案针对输入电压VIN只是做了一个简单的开关切换动作，即只能开或者只能关，在***的高效和高功率因数之间只能选择一个方向，两者不能兼顾，无法做到最佳的组合。
因此，如何兼顾LED控制中的效率和功率因数，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LED恒流驱动***及方法，用于解决现有技术中效率和功率因数不能兼顾的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种LED恒流驱动***，所述LED恒流驱动***至少包括：
LED负载，正极连接母线电压；
恒流控制模块，连接于所述LED负载的负极，用于对所述LED负载进行恒流控制；
储能电容，上极板连接所述LED负载的正极，用于在所述母线电压小于所述储能电容上的电压时向所述LED负载放电；
放电电压检测模块，连接所述LED负载的负极，基于所述LED负载的负极电压判断所述储能电容的放电电压大小，得到控制信号；
母线电压检测模块，对所述母线电压进行检测得到第一检测电压；
充电电流控制模块，连接所述放电电压检测模块、所述母线电压检测模块的输出端及所述储能电容的下极板，基于所述控制信号及所述第一检测电压调整所述储能电容的充电电流。
可选地，所述恒流控制模块包括第一功率开关管，第一采样单元及第一运算放大单元；所述第一功率开关管的漏极连接所述LED负载的负极，源极经由所述第一采样单元接地；所述第一运算放大单元的输入端分别连接所述第一功率开关管的源极及一参考电压，输出端连接所述第一功率开关管的栅极，将采样电压与所述参考电压进行比较以控制流经所述LED负载的电流大小。
更可选地，所述恒流控制模块还包括连接所述第一运算放大单元的调光单元，所述调光单元接收调光控制信号，基于所述调光控制信号调整所述参考电压的大小，进而实现调光控制。
更可选地，所述调光控制信号为模拟信号或脉冲宽度调制信号。
可选地，所述放电电压检测模块包括检测单元及比较单元；所述检测单元连接所述LED负载的负极，对所述LED负载的负极电压进行检测得到第二检测电压；所述比较单元连接所述检测单元的输出端，基于所述第二检测电压判断所述储能电容的放电电压大小。
更可选地，所述比较单元包括第一比较器及第二比较器；所述第一比较器的输入端分别连接所述第二检测电压及第一预设电压，当所述第二检测电压大于所述第一预设电压时输出第一控制信号；所述第二比较器的输入端分别连接所述第二检测电压及第二预设电压，当所述第二检测电压小于所述第二预设电压时输出第二控制信号。
可选地，所述充电电流控制模块包括第二功率开关管、第二采样单元、补偿单元、减法单元及第二运算放大单元；
所述第二功率开关管的漏极连接所述储能电容的下极板，源极经由所述第二采样单元接地；
所述补偿单元的输入端连接所述放电电压检测模块，基于所述放电电压检测模块的输出信号产生相应的补偿电压；
所述减法单元连接所述补偿单元及所述母线电压检测模块的输出端，得到所述补偿电压与所述第一检测电压的差值；
所述第二运算放大单元的输入端分别连接所述减法单元的输出端及所述第二功率开关管的源极，输出端连接所述第二功率开关管的栅极，以实现对所述储能电容的充电电流的调整。
更可选地，所述补偿单元包括补偿电压产生电路，补偿电容、第一电流源及第二电流源；所述补偿电压产生电路连接所述补偿电容的上极板，所述补偿电容的下极板接地；所述第一电流源的一端接地，另一端连接所述补偿电容的上极板；所述第二电流源的一端连接所述补偿电容的上极板，另一端连接工作电压；所述第一电流源及所述第二电流源的控制端分别连接所述放电电压检测模块的输出端，基于所述第一电流源及所述第二电流源充放电调整所述补偿电压的值。
更可选地，所述补偿单元还包括第三比较器及第三电流源；所述第三比较器的输入端分别连接所述恒流控制模块中功率开关管的栅极及第三预设电压；所述第三电流源的一端连接所述补偿电容的上极板，另一端连接所述工作电压，控制端连接所述第三比较器的输出端；当功率开关管的栅极电压大于所述第三预设电压时所述第三电流源导通。
更可选地，所述LED恒流驱动***还包括工作电压产生模块，所述工作电压产生模块连接所述母线电压，基于所述母线电压为所述LED恒流驱动***提供工作电压。
更可选地，所述LED恒流驱动***还包括整流模块，所述整流模块对交流电源进行整流得到所述母线电压。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种LED恒流驱动方法，所述LED恒流驱动方法至少包括：
当母线电压小于LED的导通电压时，储能电容对LED负载放电，并基于恒流控制模块对所述LED负载进行恒流控制；
当所述母线电压大于LED的导通电压时，所述母线电压为所述LED负载供电，并基于所述恒流控制模块对所述LED负载进行恒流控制；同时所述母线电压为所述储能电容充电；
当所述母线电压小于所述储能电容的电压时，所述储能电容对所述LED负载放电，并基于所述恒流控制模块对所述LED负载进行恒流控制。
可选地，基于所述LED负载的负极电压与所述母线电压调整所述储能电容的充电电流。
更可选地，基于所述母线电压的大小调节所述储能电容的充电电流大小，所述母线电压的峰值越大，所述储能电容的充电电流的峰值越小。
更可选地，当所述恒流控制模块中功率开关管的栅压大于预设电压时，增大所述储能电容的充电电流。
更可选地，所述储能电容的充电电流呈先减小后增大的变化趋势。
如上所述，本发明的LED恒流驱动***及方法，具有以下有益效果：
1、本发明的LED恒流驱动***及方法检测LED负极电压以控制储能电容的充电电流，在保证输出LED无频闪的情况下控制恒流功率开关管的损耗最低。
2、本发明的LED恒流驱动***及方法检测恒流功率开关管的栅极电压以加快环路响应速度，保证快速启动。
3、本发明的LED恒流驱动***及方法在输入电压谷底通过储能电容为LED供电，同时，在输入电压高压时减小储能电容的充电电流，功率因数和***效率两者兼顾，可以进行折衷考虑。
4、本发明的LED恒流驱动***的******最简化，***成本低。
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显示为现有技术中的外置开关的LED驱动方案示意图。
图3显示为现有技术中的内置开关的LED驱动方案示意图。
图4显示为本发明的LED恒流驱动***的结构示意图。
图5显示为本发明的LED恒流驱动方法的波形示意图。
元件标号说明
1 LED驱动结构
11 整流模块
12 恒流控制芯片
13 采样电阻
14 可调模块
2 LED恒流驱动***
21 恒流控制模块
211 第一采样单元
212 第一运算放大单元
213 调光单元
22 放电电压检测模块
221 检测单元
222 比较单元
23 母线电压检测模块
24 充电电流控制模块
241 第二采样单元
242 补偿单元
242a 补偿电压产生电路
243 减法单元
244 第二运算放大单元
25 整流模块
26 工作电压产生模块
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4～图5。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4所示，本实施例提供一种LED恒流驱动***2，所述LED恒流驱动***2包括：
LED负载，恒流控制模块21，储能电容Co，放电电压检测模块22、母线电压检测模块23及充电电流控制模块24。
如图4所示，所述LED负载连接母线电压Vin。
具体地，在本实施例中，所述母线电压Vin由整流模块25提供，所述整流模块25对交流电源AC进行整流以得到所述母线电压Vin。所述整流模块25包括整流桥结构BD1及保险丝F1，所述整流桥结构BD1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。所述母线电压Vin为正弦电压整流后的整流电压。
具体地，所述LED负载的正极连接于所述整流模块25的输出端，所述LED负载包括串联的多个LED灯，所述LED负载也可以是多个LED灯的串并联结构，不以本实施例为限。当所述LED负载两端的电压达到其导通电压时，所述LED负载中的LED点亮，起到照明的作用。
如图4所示，所述恒流控制模块21连接于所述LED负载的负极，用于对所述LED负载进行恒流控制。
具体地，在本实施例中，所述恒流控制模块21包括：第一功率开关管Q1，第一采样单元211及第一运算放大单元212。所述第一功率开关管Q1的漏极连接所述LED负载的负极，源极经由所述第一采样单元211接地，栅极连接所述第一运算放大单元212的输出端；作为示例，本实施例中所述第一采样单元211包括第一采样电阻Rcs，所述第一采样电阻Rcs的一端连接所述第一功率开关管Q1的源极，另一端接地。所述第一运算放大单元212的反相输入端连接所述第一功率开关管Q1的源极，正相输入端连接参考电压Vref，输出端连接所述第一功率开关管Q1的栅极，所述第一运算放大单元212将所述第一功率开关管Q1源极的采样电压与所述参考电压Vref进行比较以控制流经所述LED负载的电流大小，进而实现恒流控制。
需要说明的是，所述参考电压Vref为内部固定值或外部提供，当所述参考电压Vref为内部固定值时，可通过改变所述第一采样电阻Rcs的阻值来调整所述LED负载的输出电流。所述第一运算放大单元212的输入端、输出端的连接关系可调整，通过增加反相器即可实现相同的逻辑关系，不以本实施例为限。
作为本发明的一种实现方式，所述恒流控制模块21还包括调光单元213，所述调光单元213的输入端接收调光控制信号DIM，输出端连接所述第一运算放大单元212的正相输入端，基于所述调光控制信号DIM调整所述参考电压Vref的大小，进而实现调光控制。所述调光控制信号DIM包括但不限于模拟信号或脉冲宽度调制信号(PWM)，在此不一一赘述。
需要说明的是，任意可实现恒流控制的***结构均适用于本发明，不限于本实施例。
如图4所示，所述储能电容Co的上极板连接于所述LED负载的正极，用于在所述母线电压Vin小于所述储能电容Co上的电压VCo时向所述LED负载放电。
具体地，所述储能电容Co的上极板连接于所述整流模块25及所述LED负载之间，下极板连接所述充电电流控制模块24，当所述母线电压Vin大于所述储能电容Co上的电压VCo时，所述母线电压Vin给所述储能电容Co充电，同时所述母线电压Vin为所述LED负载供电。当所述母线电压Vin小于所述储能电容Co上的电压VCo时，所述储能电容Co为所述LED负载供电。
如图4所示，所述放电电压检测模块22连接所述LED负载的负极，基于所述LED负载的负极电压判断所述储能电容Co的放电电压大小，得到控制信号。
具体地，所述放电电压检测模块22包括：第一检测单221及比较单元222。所述检测单元221连接所述LED负载的负极，对所述LED负载的负极电压进行检测得到第二检测电压。所述比较单元222连接所述检测单元221的输出端，基于所述第二检测电压判断所述储能电容Co的放电电压大小。
更具体地，在本实施例中，所述检测单元221包括第一电阻R1及第二电阻R2，所述第一电阻R1及所述第二电阻R2串联于所述LED负载的负极与地之间，通过分压获得所述第二检测电压。
更具体地，所述比较单元222包括第一比较器CMP1及第二比较器CMP2。所述第一比较器CMP1的正相输入端连接所述第二检测电压，反相输入端连接第一预设电压Ref1，输出第一控制信号。当所述第二检测电压大于所述第一预设电压Ref1时，所述第一比较器CMP1输出高电平，所述第一控制信号有效；当所述第二检测电压小于所述第一预设电压Ref1时，所述第一比较器CMP1输出低电平，所述第一控制信号无效。所述第二比较器CMP2的反相输入端连接所述第二检测电压，正相输入端连接第二预设电压Ref2，输出第二控制信号。当所述第二检测电压大于所述第二预设电压Ref2时，所述第二比较器CMP2输出低电平，所述第二控制信号无效；当所述第二检测电压小于所述第二预设电压Ref2时，所述第二比较器CMP2输出高电平，所述第二控制信号有效。其中，所述第一预设电压Ref1大于所述第二预设电压Ref2。
需要说明的是，所述第一比较器CMP1及所述第二比较器CMP2输入端、输出端的连接关系可调整，通过增加反相器即可实现相同的逻辑关系，不以本实施例为限。
如图4所示，所述母线电压检测模块23连接所述母线电压Vin，对所述母线电压Vin进行检测得到第一检测电压VLN。
具体地，在本实施例中，所述母线电压检测模块23包括第三电阻R3及第四电阻R4，所述第三电阻R3及所述第四电阻R4串联于所述整流模块25的输出端与地之间，通过分压获得所述第一检测电压VLN。所述母线电压检测模块23可以集成在芯片内部，也可以设置在芯片外部。
如图4所示，所述充电电流控制模块24连接所述放电电压检测模块22、所述母线电压检测模块23的输出端及所述储能电容Co的下极板，基于所述控制信号及所述第一检测电压VLN调整所述储能电容Co的充电电流。
具体地，所述充电电流控制模块24包括第二功率开关管Q2、第二采样单元241、补偿单元242、减法单元243及第二运算放大单元244。
更具体地，所述第二功率开关管Q2的漏极连接所述储能电容Co的下极板，源极经由所述第二采样单元241接地，栅极连接所述第二运算放大单元244的输出端，用于调节所述储能电容Co的充电电流。作为示例，本实施例中所述第二采样单元241包括第二采样电阻Rs，所述第二采样电阻Rs的一端连接所述第二功率开关管Q2的源极，另一端接地。
更具体地，所述补偿单元242的输入端连接所述放电电压检测模块22，基于所述放电电压检测模块22的输出信号产生相应的补偿电压Vcomp。在本实施例中，所述补偿单元242包括补偿电压产生电路242a，补偿电容Ccomp、第一电流源I1及第二电流源I2。所述补偿电压产生电路242a连接所述补偿电容Ccomp的上极板，所述补偿电容Ccomp的下极板接地。所述第一电流源I1的一端接地，另一端连接所述补偿电容Ccomp的上极板，控制端连接所述第一控制信号，当所述第一控制信号有效时所述第一电流源I1导通，对所述补偿电容Ccomp放电；所述第二电流源I2的一端连接所述补偿电容Ccomp的上极板，另一端连接工作电压VDD，控制端连接所述第二控制信号，当所述第二控制信号有效时所述第二电流源I1导通，对所述补偿电容Ccomp充电；基于所述第一电流源I1及所述第二电流源I2的充放电调整所述补偿电压Vcomp的值。所述补偿电容Ccomp可以设置在芯片外部，也可以用数字滤波技术集成到芯片内部，以减少***元件，使***最简化。
更具体地，所述减法单元243连接所述补偿单元242及所述母线电压检测模块23的输出端，得到所述补偿电压Vcopm与所述第一检测电压VLN的差值。
更具体地，所述第二运算放大单元244的反相输入端连接所述第二功率开关管Q2的源极，正相输入端连接所述减法单元243的输出端，输出端连接所述第二功率开关管Q2的栅极，所述第二运算放大单元244将所述第二功率开关管Q2源极的采样电压与所述减法单元243的输出电压进行比较以实现对所述储能电容Co的充电电流的调整。
需要说明的是，所述第二运算放大单元244的输入端、输出端的连接关系可调整，通过增加反相器即可实现相同的逻辑关系，不以本实施例为限。
作为本发明的一种实现方式，所述补偿单元242还包括第三比较器CMP3及第三电流源I3。所述第三比较器CMP3的正相输入端连接所述第一功率开关管Q1的栅极，反相输入端连接第三预设电压Ref3，输出第三控制信号；当所述第一功率开关管Q1的栅极电压大于所述第三预设电压Ref3时输出高电平，所述第三控制信号有效。所述第三电流源I3的一端连接所述补偿电容Ccomp的上极板，另一端连接所述工作电压VDD，控制端连接所述第三比较器CMP3的输出端；当所述第三控制信号有效时所述第三电流源导通。
需要说明的是，所述第三比较器CMP3输入端、输出端的连接关系可调整，通过增加反相器即可实现相同的逻辑关系，不以本实施例为限。
作为本发明的一种实现方式，所述LED恒流驱动***还包括工作电压产生模块26，所述工作电压产生模块26连接所述母线电压Vin，基于所述母线电压Vin为所述LED恒流驱动***提供工作电压VDD。
本发明的LED恒流驱动***基于恒流控制消除LED频闪的问题，通过储能电容Co在母线电压谷底期间为LED供电，并在母线电压过高时降低储能电容Co的充电电流，从而兼顾功率因数及***效率。
实施例二
如图4及图5所示，本实施例提供一种LED恒流驱动方法，在本实施例中基于实施例一的LED恒流驱动***实现本发明的LED恒流驱动方法，在实际使用中，任意可实现本发明的LED恒流驱动方法的硬件电路或软件代码均适用。所述LED恒流驱动方法包括：
当母线电压Vin小于LED的导通电压时，储能电容Co对LED负载放电，并基于恒流控制模块21对所述LED负载进行恒流控制。
具体地，正常工作期间，所述储能电容Co上的电压不会降得很低，因此在所述母线电压Vin的谷底期间可以给芯片内部供电。当所述母线电压Vin小于所述LED负载的导通电压时，所述母线电压Vin不足以导通所述LED负载，此时，所述储能电容Co对所述LED负载放电，以使得所述LED负载点亮，且所述恒流控制模块21对流过所述LED负载的电流进行恒流控制。
具体地，所述恒流控制模块21检测所述第一功率开关管Q1的源极电压，并将所述第一功率开关管Q1的源极电压与参考电压Vref进行比较，以比较结果控制所述第一功率开关管Q1的栅极，进而实现恒流控制，确保流经LED负载的电流恒定不变以消除频闪。
需要说明的是，所述参考电压Vref为内部预设的值，通过改变第一采样电阻Rcs的阻值来调整LED输出电流，所述参考电压Vref为外部提供的可调整值。
作为本发明的一种实现方式，所述恒流控制模块21还基于调光控制信号DIM调整所述参考电压Vref的值，以实现调光控制。所述调光控制信号DIM包括但不限于模拟信号或PWM信号。
当所述母线电压Vin大于LED的导通电压时，所述母线电压Vin为所述LED负载供电，并基于所述恒流控制模块21对所述LED负载进行恒流控制；同时所述母线电压Vin为所述储能电容Co充电。
具体地，所述母线电压Vin逐渐增大，当所述母线电压Vin大于LED的导通电压时，所述母线电压Vin为所述LED负载供电，且为所述储能电容Co充电。通过所述第二功率开关管Q2，所述第二运算放大单元244，所述第二采样电阻Rs控制所述储能电容Co的充电电流，从而扩展输入电流的导通角来提高功率因数。
具体地，本实施例中，基于所述LED负载的负极电压与所述母线电压Vin调整所述储能电容的充电电流。所述母线电压检测模块23检测所述母线电压Vin，在所述母线电压Vin过高时降低所述储能电容Co的充电电流直至为零，从而减小所述第二功率开关管Q2的损耗，提高***的整体效率。为了保证***效率的最高，所述储能电容Co的放电电压不能太高，为了输出LED电流保持恒定，因此所述储能电容Co放电电压也不能太低，本实施例通过LED负极电压来判断所述储能电容Co放电电压(VOUT＝Vin-VLED)。更具体地，通过所述检测单元221检测LED负极电压，当检测到的电压高于第一预设电压Ref1时，说明所述储能电容Co的放电电压比较高，所述第一比较器CMP1控制所述第一恒流源I1导通，对所述补偿电容Ccomp进行放电，降低所述补偿电压Vcomp，以减小所述储能电容Co的充电电流，从而降低所述储能电容Co的放电电压；当检测到的电压低于第二预设电压Ref2时，说明所述储能电容Co的放电电压比较低，所述第二比较器CMP2控制所述第二恒流源I2开通，对所述补偿电容Ccomp进行充电，提高所述补偿电压Vcomp，以增大所述储能电容Co的充电电流，从而提高所述储能电容Co的放电电压。为了优化***性能，其中，Ref1>Ref2。经过所述补偿单元242的环路调整，确保LED电流恒流后LED负极电压最低电平不会太高而导致***效率的损失。
作为本发明的一种实现方式，为了滤除工频纹波，所述补偿电容Ccomp比较大，环路响应比较慢，当输出电压偏低较多时LED电流会下降，此时所述第一功率开关管Q1的栅极电压会升得比较高(尤其在刚启动时所述补偿电压Vcomp比较低)，所述第三比较器CMP3检测到所述第一功率开关管Q1的栅极电压超过第三预设电压Ref3时，控制所述第三恒流源I3导通(在本实施例中，流过所述第三电流源的电流大于流过所述第二电流源的电流I1>I2)，快速提高所述补偿电压Vcomp，增加所述储能电容Co的充电电流，快速提高所述储能电容Co的放电电压。
当所述母线电压Vin小于所述储能电容Co的电压时，所述储能电容Co对所述LED负载放电，并基于所述恒流控制模块21对所述LED负载进行恒流控制。
具体地，所述母线电压Vin达到峰值后逐渐减小，当所述母线电压Vin小于所述储能电容Co的电压时，所述储能电容Co对所述LED负载放电，直至所述母线电压Vin重新大于LED导通电压或所述储能电容Co上的电压小于LED导通电压。
如图5所示为本发明的LED恒流驱动方法的工作波形图：
如图5所示，t0时刻，母线电压Vin从零开始上升，Vin<VLED，其中，VLED为LED负载的导通电压，此时所述储能电容Co对LED负载放电，所述储能电容Co上的电压VCo放电的最低电压为VLED，所述储能电容Co的放电时的电流ICo为恒定值，流经所述LED负载的电流为恒定值，所述LED负载的负极电压VLED-逐渐降低(最低值为VLED-_min)。
如图5所示，随着所述母线电压Vin上升，在t1时刻，所述母线电压Vin大于所述LED负载的导通电压VLED，所述母线电压Vin给LED供电的同时对所述储能电容Co进行充电，所述母线电压Vin提供的电流Iin包括所述储能电容Co的充电电流及所述LED负载的恒定电流。充电电流由所述补偿电压Vcomp与所述母线电压Vin的检测电压共同决定，所述储能电容Co的充电电流随着所述母线电压Vin的增大整体呈下降趋势，在本实施例中，所述储能电容Co的充电电流呈先减小后增大。随着所述储能电容Co电压VCo充电到最高电压VCo_max，所述储能电容Co停止充电。在此过程中，所述LED负载的负极电压VLED-逐渐增大。
如图5所示，所述母线电压Vin达到峰值后开始下降，在t2时刻，所述母线电压Vin小于所述储能电容Co的电压VCo(在本实施例中，此时所述储能电容Co的电压为最高电压VCo_max，且为方便示意起见，图中不同工频周期VCo_max采用同一电平)时，所述储能电容Co开始对LED负载放电，直到t3时刻一个工频周期结束。在这个工频周期内，图中所述储能电容Co充电电流A的阴影面积与放电电流B的阴影面积相等，其中C为母线电压提供给LED的电流的阴影面积。
如图5所示，t4～t7时刻与t8～t11时刻是不同母线电压的工频周期，充电电流随着母线电压的变化而变化，高输入电压时最小充电电流可以降到零，并且经过环路调整后使得LED负载的负极电压最低值为VLED-_min保持不变，在保持输出LED电流恒定的同时使得第二功率开关管Q2的损耗到最小。
如图5所示，本发明通过检测母线电压Vin，在母线电压Vin高时降低储能电容Co的充电电流，从而减小了第二功率开关管Q2的充电功耗，提高了***的整体效率。调整第三电阻R3及第四电阻R4的分压比例可以调节高压降电流的大小，所述母线电压Vin的峰值越大，所述储能电容Co的充电电流的峰值越小，从而在***的效率和功率因素之间得到一个折衷点。
综上所述，本发明提供一种LED恒流驱动***及方法，包括：LED负载，正极连接母线电压；恒流控制模块，连接于所述LED负载的负极，用于对所述LED负载进行恒流控制；储能电容，上极板连接所述LED负载的正极，用于在所述母线电压小于所述储能电容上的电压时向所述LED负载放电；放电电压检测模块，连接所述LED负载的负极，基于所述LED负载的负极电压判断所述储能电容的放电电压大小，得到控制信号；母线电压检测模块，对所述母线电压进行检测得到第一检测电压；充电电流控制模块，连接所述放电电压检测模块的输出端及所述储能电容的下极板，基于所述控制信号及所述第一检测电压调整所述储能电容的充电电流。当母线电压小于LED的导通电压时，储能电容对LED负载放电，并基于恒流控制模块对所述LED负载进行恒流控制；当所述母线电压大于LED的导通电压时，所述母线电压为所述LED负载供电，并基于所述恒流控制模块对所述LED负载进行恒流控制；同时所述母线电压为所述储能电容充电；当所述母线电压小于所述储能电容的电压时，所述储能电容对所述LED负载放电，并基于所述恒流控制模块对所述LED负载进行恒流控制。本发明的LED恒流驱动***及方法检测LED负极电压以控制储能电容的充电电流，在保证输出LED无频闪的情况下控制恒流功率开关管的损耗最低；检测恒流功率开关管的栅极电压以加快环路响应速度，保证快速启动；在输入电压谷底通过储能电容为LED供电，同时，在输入电压高压时减小储能电容的充电电流，功率因数和***效率两者兼顾，可以进行折衷考虑；且本发明的LED恒流驱动***的******最简化，***成本低。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 (13)

1.一种LED恒流驱动***，其特征在于，所述LED恒流驱动***至少包括：
LED负载，正极连接母线电压；
恒流控制模块，连接于所述LED负载的负极，用于对所述LED负载进行恒流控制；
储能电容，上极板连接所述LED负载的正极，用于在所述母线电压小于所述储能电容上的电压时向所述LED负载放电；
放电电压检测模块，连接所述LED负载的负极，基于所述LED负载的负极电压判断所述储能电容的放电电压大小，得到控制信号，其中，所述放电电压检测模块包括检测单元及比较单元；所述检测单元连接所述LED负载的负极，对所述LED负载的负极电压进行检测得到第二检测电压；所述比较单元连接所述检测单元的输出端，基于所述第二检测电压判断所述储能电容的放电电压大小；
母线电压检测模块，对所述母线电压进行检测得到第一检测电压；
充电电流控制模块，连接所述放电电压检测模块、所述母线电压检测模块的输出端及所述储能电容的下极板，基于所述控制信号及所述第一检测电压调整所述储能电容的充电电流，其中，所述充电电流控制模块包括第二功率开关管、第二采样单元、补偿单元、减法单元及第二运算放大单元；所述第二功率开关管的漏极连接所述储能电容的下极板，源极经由所述第二采样单元接地；所述补偿单元的输入端连接所述放电电压检测模块，基于所述放电电压检测模块的输出信号产生相应的补偿电压；所述减法单元连接所述补偿单元及所述母线电压检测模块的输出端，得到所述补偿电压与所述第一检测电压的差值；所述第二运算放大单元的输入端分别连接所述减法单元的输出端及所述第二功率开关管的源极，输出端连接所述第二功率开关管的栅极，以实现对所述储能电容的充电电流的调整。
2.根据权利要求1所述的LED恒流驱动***，其特征在于：所述恒流控制模块包括第一功率开关管，第一采样单元及第一运算放大单元；所述第一功率开关管的漏极连接所述LED负载的负极，源极经由所述第一采样单元接地；所述第一运算放大单元的输入端分别连接所述第一功率开关管的源极及一参考电压，输出端连接所述第一功率开关管的栅极，将采样电压与所述参考电压进行比较以控制流经所述LED负载的电流大小。
3.根据权利要求2所述的LED恒流驱动***，其特征在于：所述恒流控制模块还包括连接所述第一运算放大单元的调光单元，所述调光单元接收调光控制信号，基于所述调光控制信号调整所述参考电压的大小，进而实现调光控制。
4.根据权利要求3所述的LED恒流驱动***，其特征在于：所述调光控制信号为模拟信号或脉冲宽度调制信号。
5.根据权利要求1所述的LED恒流驱动***，其特征在于：所述比较单元包括第一比较器及第二比较器；所述第一比较器的输入端分别连接所述第二检测电压及第一预设电压，当所述第二检测电压大于所述第一预设电压时输出第一控制信号；所述第二比较器的输入端分别连接所述第二检测电压及第二预设电压，当所述第二检测电压小于所述第二预设电压时输出第二控制信号。
6.根据权利要求1所述的LED恒流驱动***，其特征在于：所述补偿单元包括补偿电压产生电路，补偿电容、第一电流源及第二电流源；所述补偿电压产生电路连接所述补偿电容的上极板，所述补偿电容的下极板接地；所述第一电流源的一端接地，另一端连接所述补偿电容的上极板；所述第二电流源的一端连接所述补偿电容的上极板，另一端连接工作电压；所述第一电流源及所述第二电流源的控制端分别连接所述放电电压检测模块的输出端，基于所述第一电流源及所述第二电流源充放电调整所述补偿电压的值。
7.根据权利要求6所述的LED恒流驱动***，其特征在于：所述补偿单元还包括第三比较器及第三电流源；所述第三比较器的输入端分别连接所述恒流控制模块中功率开关管的栅极及第三预设电压；所述第三电流源的一端连接所述补偿电容的上极板，另一端连接所述工作电压，控制端连接所述第三比较器的输出端；当功率开关管的栅极电压大于所述第三预设电压时所述第三电流源导通。
8.根据权利要求1～7任意一项所述的LED恒流驱动***，其特征在于：所述LED恒流驱动***还包括工作电压产生模块，所述工作电压产生模块连接所述母线电压，基于所述母线电压为所述LED恒流驱动***提供工作电压。
9.根据权利要求8所述的LED恒流驱动***，其特征在于：所述LED恒流驱动***还包括整流模块，所述整流模块对交流电源进行整流得到所述母线电压。
10.一种LED恒流驱动方法，基于如权利要求1～9任意一项所述的LED恒流驱动***实现，其特征在于，所述LED恒流驱动方法至少包括：
当母线电压小于LED的导通电压时，储能电容对LED负载放电，并基于恒流控制模块对所述LED负载进行恒流控制；
当所述母线电压大于LED的导通电压时，所述母线电压为所述LED负载供电，并基于所述恒流控制模块对所述LED负载进行恒流控制；同时所述母线电压为所述储能电容充电；
当所述母线电压小于所述储能电容的电压时，所述储能电容对所述LED负载放电，并基于所述恒流控制模块对所述LED负载进行恒流控制；
其中，基于所述LED负载的负极电压与所述母线电压调整所述储能电容的充电电流。
11.根据权利要求10所述的LED恒流驱动方法，其特征在于：基于所述母线电压的大小调节所述储能电容的充电电流大小，所述母线电压的峰值越大，所述储能电容的充电电流的峰值越小。
12.根据权利要求10～11任意一项所述的LED恒流驱动方法，其特征在于：当所述恒流控制模块中功率开关管的栅压大于预设电压时，增大所述储能电容的充电电流。
13.根据权利要求10～11任意一项所述的LED恒流驱动方法，其特征在于：所述储能电容的充电电流呈先减小后增大的变化趋势。
CN201911339911.6A 2019-12-23 2019-12-23 Led恒流驱动***及方法 Active CN113099579B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911339911.6A CN113099579B (zh) 2019-12-23 2019-12-23 Led恒流驱动***及方法
PCT/CN2020/094377 WO2021128743A1 (zh) 2019-12-23 2020-06-04 Led恒流驱动***及方法
EP20751466.2A EP3863379A4 (en) 2019-12-23 2020-06-04 LED CONSTANT CURRENT DRIVE SYSTEM AND METHOD

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911339911.6A CN113099579B (zh) 2019-12-23 2019-12-23 Led恒流驱动***及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113099579A CN113099579A (zh) 2021-07-09
CN113099579B true CN113099579B (zh) 2022-07-05

Family

ID=74797682

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911339911.6A Active CN113099579B (zh) 2019-12-23 2019-12-23 Led恒流驱动***及方法

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP3863379A4 (zh)
CN (1) CN113099579B (zh)
WO (1) WO2021128743A1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114698186B (zh) 2020-12-30 2023-03-21 华润微集成电路(无锡)有限公司 一种led驱动***及led驱动的闭环控制方法
CN113727493B (zh) * 2021-09-03 2023-11-28 江西汇荣实业有限公司 一种智能微波雷达led球泡灯
CN113825279B (zh) * 2021-11-25 2022-03-04 上海南麟电子股份有限公司 Led驱动***及其驱动方法
CN114007315B (zh) * 2021-12-31 2022-05-10 博为科技有限公司 一种以太网口指示灯控制电路及控制方法
CN114401569B (zh) * 2022-03-14 2024-07-12 江苏源微半导体科技有限公司 线性恒流电路和驱动方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104991597A (zh) * 2015-06-30 2015-10-21 南京矽力杰半导体技术有限公司 峰值电流控制电路
CN107801268A (zh) * 2016-08-31 2018-03-13 华润矽威科技（上海）有限公司 线性高效恒流无频闪led驱动电路及其驱动方法
CN108306492A (zh) * 2017-01-13 2018-07-20 华润矽威科技（上海）有限公司 一种自适应输出电流去纹波电路及其去纹波方法
CN108633126A (zh) * 2017-03-22 2018-10-09 华润矽威科技（上海）有限公司 线性高功率因素恒流无频闪led驱动电路及方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8884548B2 (en) * 2013-02-28 2014-11-11 Asahi Kasei Microdevices Corporation Power factor correction converter with current regulated output
WO2015144394A1 (de) * 2014-03-24 2015-10-01 Osram Gmbh Schaltungsanordnung und verfahren zum betreiben von halbleiterlichtquellen
CN107529241B (zh) * 2016-06-22 2019-06-21 华润矽威科技（上海）有限公司 一种单段线性恒功率led驱动电路及方法
CN107911907B (zh) * 2017-12-11 2020-03-06 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 Led驱动电路、功率变换器和控制方法
CN107995736B (zh) * 2017-12-15 2020-06-09 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 Led驱动电路、功率变换器和控制方法
CN108966430B (zh) * 2018-08-31 2020-06-30 广东工业大学 一种led照明灯具线性驱动电路
CN110505733B (zh) * 2019-08-14 2024-07-23 深圳市晟碟半导体有限公司 兼容可控硅调光器的led控制电路、装置和控制方法
CN110572897B (zh) * 2019-08-20 2024-03-19 深圳市晟碟半导体有限公司 高功率因数无频闪的led调光电路、装置及调光方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104991597A (zh) * 2015-06-30 2015-10-21 南京矽力杰半导体技术有限公司 峰值电流控制电路
CN107801268A (zh) * 2016-08-31 2018-03-13 华润矽威科技（上海）有限公司 线性高效恒流无频闪led驱动电路及其驱动方法
CN108306492A (zh) * 2017-01-13 2018-07-20 华润矽威科技（上海）有限公司 一种自适应输出电流去纹波电路及其去纹波方法
CN108633126A (zh) * 2017-03-22 2018-10-09 华润矽威科技（上海）有限公司 线性高功率因素恒流无频闪led驱动电路及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113099579A (zh) 2021-07-09
EP3863379A9 (en) 2021-11-17
WO2021128743A1 (zh) 2021-07-01
EP3863379A1 (en) 2021-08-11
EP3863379A4 (en) 2021-08-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113099579B (zh) Led恒流驱动***及方法
JP5028525B2 (ja) 電力変換装置
WO2013179562A1 (ja) 発光ダイオード駆動装置及び半導体装置
US10638566B2 (en) LED driver and LED lamp using the same
US10716184B1 (en) LED tube
JP2010135473A (ja) 発光ダイオード駆動用電源装置
CN103152913B (zh) 驱动led模块的交流电整流电路及交流电整流方法
US9013120B2 (en) Methods for driving an LED lighting device and circuits thereof
CN108347801B (zh) 一种全电压输入单段线性led驱动电路及其驱动方法
CN112469165B (zh) Led驱动电路及方法
CN111511074A (zh) 一种led驱动电路和控制方法
US11224103B2 (en) LED lighting apparatus
CN107820348B (zh) 一种线性全电压变频恒流电路及具有它的led灯
TW201330685A (zh) 回饋控制降低功率損耗的發光二極體驅動裝置
CN114698186B (zh) 一种led驱动***及led驱动的闭环控制方法
CN210183607U (zh) 一种无频闪高功率因数led驱动电路
CN209882155U (zh) 一种可控硅调光led驱动电路
CN113840424B (zh) 一种可控硅调光led驱动***及其方法
CN110505730B (zh) 线性led驱动电路及全电压输入的线性led驱动方法
CN113890355A (zh) 适应宽电压输入的***、方法及驱动电路、芯片
US20190342959A1 (en) Light emitting element driving device and driving method thereof
US8704451B2 (en) Driving circuit of light emitting diode
CN221202358U (zh) 驱动电路及照明装置
CN112839407B (zh) 线性led驱动***及驱动方法
CN212367133U (zh) 适应宽电压输入的***及驱动电路

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right
PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right

Denomination of invention: LED constant current driving system and method

Effective date of registration: 20231008

Granted publication date: 20220705

Pledgee: Bank of China Limited Wuxi Branch

Pledgor: China Resources micro integrated circuit (Wuxi) Co.,Ltd.

Registration number: Y2023980060027