一种基于自适应控制的高效率线性LED驱动器制造技术

一种基于自适应控制的高效率线性LED驱动器，包括由整流桥、LED灯、开关管、采样电阻Rset串联构成的主回路，所述开关管与输出控制波形给其的比较器2连接，所述比较器2的正相输入端与一产生凹型电流波形的控制器连接，其反相输入端与采样电阻Rset和开关管连接的一端连接。本实用新型专利技术的优点：在小功率场合的应用背景下，比平直型电流方案具有更高的效率。而比多段式LED灯串联的方案结构更简单，成本更低，灯的利用率也更高，同时自适应控制可以使得单凹型电流控制不受宽输入电压变化的影响，时时保持系统在最高效率下工作。在相同功率等级下，可以减小IC设计中MOS管的损耗，从而减小管子的体积，改善系统的热特性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于自适应控制的高效率线性LED驱动器
本技术涉及一种基于自适应控制的高效率线性LED驱动器。
技术介绍
线性LED驱动是一种比较直接的驱动方式，只需整流桥，集成芯片，采样电阻等少量器件。因此，线性LED驱动相比传统开关驱动具有结构简单、EMI小和无需电解电容等优点。然而线性LED驱动也存在系统效率低、调节性差等问题。目前线性LED驱动方案主要有单段式方案和分段式方案。专利CN103428969中提到单段式线性方案，该方案的系统框图和波形图如图1、2所示。根据输入电压有效值的变化，该方案可以保持输出电流和功率的恒定。由于单段式效率不高，目前解决线性驱动的方案主要是根据输入电压的变化来改变LED灯串联在回路中的个数，例如:专利CN103188848,CN103260296,CN103260299 等等。专利 CN103188848 中的结构图和输入电压电流波形如图3、如4所示。输入电压为整流后的馒头波，当输入电压值达到第一串灯的电压值时，第一串灯导通；当输入电压值达到前两串时，让第二串灯加入，依此类推可以得到如上的波形图。这种工作方式可以让电流的波形不再是一条直线，而是多阶梯形状。这种电流波形更接近正弦使得系统PF值较高，同时分段灯的接入可以提高系统的整体效率，但是多支路方案同时也存在受输入电压影响较大，第一串LED灯的数量不能太少，末端串数的LED灯利用率低等弊端。因此，在低功率尤其是小于5W，且对PF要求不高的场合下，单段线性方案的效率不高，而分段方案中LED灯的利用率不高。
技术实现思路
本技术提供了一种基于自适应控制的高效率线性LED驱动器，可以随着输入电压有效值的变化，时时调整电流波形，使得系统在最大效率下工作，同时保证输出电流的平均值不变，显著地提高了系统的整体效率。本技术采用的技术方案是:一种基于自适应控制的高效率线性LED驱动器，包括由整流桥、LED灯、开关管、采样电阻Rset串联构成的主回路，其特征在于:所述开关管与输出控制波形给其的比较器2连接，所述比较器2的正相输入端与一产生凹型电流波形的控制器连接，其反相输入端与采样电阻Rset和开关管连接的一端连接，所述控制器包括减法器，所述减法器的反相输入端与对采样开关管上端的电压进行分压的分压电路的采样点连接，其正相输入端与自适应控制器产生基准电压连接，所述自适应控制器产生基准电压与分压电路的采样点连接，所述减法器的输出端与一乘法器的输入端连接，所述乘法器的另一输入端与补偿电容Com的一端、比较器I的输出端连接，其输出端与所述比较器2的正相输入端连接，所述补偿电容Com的另一端与采样电阻Rset和整流桥连接的一端连接，所述比较器I的正相输入端与一平均电流基准Iref连接,其反相输入端与采样电阻Rset和开关管连接的一端连接。进一步，所述开关管是MOS管或BJT管。进一步，所述分压电路是由电阻Rl和电阻R2串联组成，电阻Rl和电阻R2连接端是分压电路的采样点。本技术将产生一个凹型的基准电流，使得在每个周期内输入电压值高的时候，降低输入电流；输入电压低的时候，抬高输入电流，同时保证整个周期内的平均电流值恒定。通过自适应控制器产生基准电压与分压电路的采样电压进行减法处理，同时通过采样电阻Rset或其它采样方式采集回路中的电流，它与平均电流基准Iref相比较，经过补偿电容Com补偿后，其结果与减法器出来的结果相乘，从而得到电压基准波形。这个电压基准波形就是所需要的凹型电流波形。它与整个回路的电流波形时时比较，控制开关管的开通与关断，就可以实现整个回路电流的波形为所设定的电流波形一致。本技术的采样电阻Rset也可以采用其它的采样方式。电阻R1、电阻R2为分压电阻采样开关管上端的电压波形，也可以采用其它的电压采集方式实现。所述减法器用于将电压波形自动变成凹型的形状。乘法器用于保持所产生的电压基准波形的平均值保持不变。补偿电容Com用于对采样的电流与设定的平均电流基准Iref进行补偿，使输出的平均电流保持一定。本技术的有益效果:在小功率场合的应用背景下，具有自适应控制的带箝位凹型电流方案比平直型电流方案具有更高的效率。而比多段式LED灯串联的方案结构更简单，成本更低，灯的利用率也更高，同时自适应控制可以使得单凹型电流控制不受宽输入电压变化的影响，时时保持系统在最高效率下工作。在相同功率等级下，可以减小IC设计中MOS管的损耗，从而减小管子的体积，改善系统的热特性。【附图说明】图1是专利CN103428969的系统框图。图2是专利CN103428969的波形图。图3是专利CN103188848的系统框图。图4是专利CN103188848的波形图。图5是本技术的结构示意图。图6是平直型电流波形图。图7是凸型电流波形图。图8是凹型电流波形图。图9是本技术产生的带箝位的凹型电流波形图。图10是单段式四种电流控制方案效率比较图。图11是单段式四种电流控制方案功率因数比较图。【具体实施方式】下面结合具体实施例来对本技术进行进一步说明，但并不将本技术局限于这些【具体实施方式】。本领域技术人员应该认识到，本技术涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。参照图5，一种基于自适应控制的高效率线性LED驱动器，包括由整流桥、LED灯、开关管、采样电阻Rset串联构成的主回路，所述开关管与输出控制波形给其的比较器2连接，所述比较器2的正相输入端与一产生凹型电流波形的控制器连接，其反相输入端与采样电阻Rset和开关管连接的一端连接，所述控制器包括减法器，所述减法器的反相输入端与对采样开关管上端的电压进行分压的分压电路的采样点连接，其正相输入端与自适应控制器产生基准电压连接，所述自适应控制器产生基准电压与分压电路的采样点连接，所述减法器的输出端与一乘法器的输入端连接，所述乘法器的另一输入端与补偿电容Com的一端、比较器I的输出端连接，其输出端与所述比较器2的正相输入端连接，所述补偿电容Com的另一端与采样电阻Rset和整流桥连接的一端连接，所述比较器I的正相输入端与一平均电流基准Iref连接,其反相输入端与采样电阻Rset和开关管连接的一端连接。所述开关管是MOS管或BJT管。所述分压电路是由电阻Rl和电阻R2串联组成，电阻Rl和电阻R2连接端是分压电路的采样点。本技术将产生一个凹型的基准电流，使得在每个周期内输入电压值高的时候，降低输入电流；输入电压低的时候，抬高输入电流，同时保证整个周期内的平均电流值恒定。通过自适应控制器产生基准电压与分压电路的采样电压进行减法处理，同时通过采样电阻Rset或其它采样方式采集回路中的电流，它与平均电流基准Iref相比较，经过补偿电容Com补偿后，其结果与减法器出来的结果相乘，从而得到电压基准波形。这个电压基准波形就是所需要的凹型电流波形。它与整个回路的电流波形时时比较，控制开关管的开通与关断，就可以实现整个回路电流的波形为所设定的电流波形一致。本技术的采样电阻Rset也可以采用其它的采样方式。电阻R1、电阻R2为分压电阻采样开关管上端 的电压波形，也可以采用其它的电压采集方式实现。所述减法器用于将电压波形自动变成凹型的形状。乘法器用于保持所产本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于自适应控制的高效率线性LED驱动器，包括由整流桥、LED灯、开关管、采样电阻Rset串联构成的主回路，其特征在于：所述开关管与输出控制波形给其的比较器2连接，所述比较器2的正相输入端与一产生凹型电流波形的控制器连接，其反相输入端与采样电阻Rset和开关管连接的一端连接，所述控制器包括减法器，所述减法器的反相输入端与对采样开关管上端的电压进行分压的分压电路的采样点连接，其正相输入端与自适应控制器产生基准电压连接，所述自适应控制器产生基准电压与分压电路的采样点连接，所述减法器的输出端与一乘法器的输入端连接，所述乘法器的另一输入端与补偿电容Com的一端、比较器1的输出端连接，其输出端与所述比较器2的正相输入端连接，所述补偿电容Com的另一端与采样电阻Rset和整流桥连接的一端连接，所述比较器1的正相输入端与一平均电流基准Iref连接，其反相输入端与采样电阻Rset和开关管连接的一端连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于自适应控制的高效率线性LED驱动器，包括由整流桥、LED灯、开关管、采样电阻Rset串联构成的主回路，其特征在于:所述开关管与输出控制波形给其的比较器2连接，所述比较器2的正相输入端与一产生凹型电流波形的控制器连接，其反相输入端与采样电阻Rset和开关管连接的一端连接，所述控制器包括减法器，所述减法器的反相输入端与对采样开关管上端的电压进行分压的分压电路的采样点连接，其正相输入端与自适应控制器产生基准电压连接，所述自适应控制器产生基准电压与分压电路的采样点连接，所述减法器的输出端与一乘法器的输入端连接，所述乘法器的另一输入端与...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕晓峰，黄必亮，任远程，周逊伟，
申请(专利权)人：杰华特微电子杭州有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33