一种LED开关恒流驱动电路制造技术

本发明专利技术提供一种LED开关恒流驱动电路，所述LED开关恒流驱动电路至少包括：电压输入模块；连接于所述电压输入模块的LED模块；连接于所述LED模块的功率管，通过调节功率管的开关占空比可以实现恒流；连接于功率管输出端的滤波器，用于对采样电压进行滤波；将采样电压和参考电压进行比较的误差放大器；产生PWM信号的脉冲宽度调制电路；调整PWM信号幅值的电流限制电路；用于调整和驱动所述功率管门电压的控制电路和驱动电路。本发明专利技术通过一种开关和线性结合的新拓扑结构来实现LED的恒流，不需要电感和电解电容，采用开关的方式来控制功率管，效率比纯线性的控制架构高。

【技术实现步骤摘要】
一种LED开关恒流驱动电路
本专利技术涉及LED驱动控制
，特别是涉及一种LED开关恒流驱动电路。
技术介绍
LED因具有效率高、寿命长、不易破损、开关速度高、可靠性高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。LED是一种低压直流条件下工作的半导体器件。对照明应用而言，外置电压需大于LED的正向驱动电压VF值，同时需要通过一个恒流控制电路使LED二极管工作在恒定的电流条件下，以实现照明的应用要求。当输入电压高于LED的VF时，一般会采用所谓的Buck降压电路使电压降至和VF一致而使之工作；反之，当输入电压低于LED的VF时，须采用Boost升压电路使电压和VF相匹配，从而实现正常的恒流控制工作。如图1所示即为传统技术中常用的Buck开关架构的LED恒流驱动电路，控制开关管11导通和截止的驱动信号一般是PWM（脉宽调制）信号，当驱动信号使开关管11导通时，电容C开始充电，输出电压加在LED灯串12上。电容C在充电过程中电感L的电流逐渐增加，储存的能量也逐渐增加，此时续流二极管D反向截止。当驱动信号使开关管11截止时，开始释放能量，电感L中的电流开始减小，产生的感应电动势使续流二极管D导通，电流通过电感L、续流二极管D，构成回路给LED灯串12传递能量，LED灯串12上的电压低于输入电压。如图2所示即为传统技术中常用的Boost开关架构的LED恒流驱动电路，当驱动信号使开关管21导通时，电容C开始充电，输入电压流过电感L，二极管D防止电容C对地放电，电感L上的电流逐渐增大，随着电感电流增加，电感L里储存了一些能量。当驱动信号使开关管21截止时，由于电感L的电流保持特性，电感L开始缓慢的给电容C充电，电容C两端电压升高，此时LED灯串22上的电压高于输入电压了。但是Buck和Boost开关拓扑结构的LED恒流驱动电路需要使用电感、电容等储能器件，应用设计相对复杂，而且还影响灯具的使用寿命。线性控制是有别于Buck和Boost开关拓扑的另外一种常见的拓扑，它避免使用电感，而是通过控制功率管的导通阻抗来使LED灯串的电流和电压保持在设定值。如图3所示，随输入电压的不断增大，流过LED灯串32的电流不断增大，当检测电阻Rcs上的电压大于参考电压Vref时，误差放大器33输出控制信号使功率管31的导通阻抗增大，流过LED灯串32的电流减小；当检测电阻Rcs上的电压小于参考电压Vref时，误差放大器33输出控制信号使功率管31的导通阻抗减小，流过LED灯串32的电流增大；通过这种功率管导通阻抗大小的调节使流过LED灯串的电流保持恒定。因为流过LED灯串的电流等于输入电流，所以线性控制的效率实际上就是LED灯串电压Vled与输入电压Vin的比值，特别是Vin与Vled的差值比较大的时候，该差值全部落在功率管上，功耗很大，因此这种线性控制的缺点是效率较低。Buck和Boost开关拓扑结构的LED恒流驱动电路需要使用电感、电容等储能器件，应用设计相对复杂，而且还影响灯具的使用寿命。线性控制拓扑结构的LED恒流驱动电路设计相对简单，对灯具的使用寿命不产生影响，但是效率低是该拓扑结构的主要缺陷。这些是目前此类LED恒流驱动控制芯片的基本限制，如何设计出一种应用设计简单、对灯具寿命不产生影响，同时又具有比较高效率的LED恒流驱动电路成为现在LED驱动设计领域急需解决的问题。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种LED开关恒流驱动电路，用于解决现有技术中Buck和Boost开关拓扑结构的LED恒流驱动电路需要使用电感、电容等储能器件，应用设计相对复杂，影响灯具的使用寿命；线性控制的LED恒流驱动电路效率较低等问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种LED开关恒流驱动电路，所述LED开关恒流驱动电路至少包括：电压输入模块，用于提供可调输入电压；LED模块，连接于所述电压输入模块；功率管，连接于所述LED模块，通过调节该功率管的开关占空比可实现所述LED模块的恒流；滤波器，连接于所述功率管的输出端，用于对所述功率管的输出信号进行滤波；连接于所述滤波器输出端的误差放大器，用于将所述滤波器的输出电压和参考电压进行比较，并将比较结果放大输出；脉冲宽度调制电路，连接于所述误差放大器输出端并与一振荡器相连，通过所述误差放大器的输出结果及所述振荡器共同作用产生PWM信号，用于调节所述功率管的开关信号的占空比；电流限制电路，连接于所述功率管的输出端，用于限制流过所述LED模块的峰值电流，调整所述功率管的开关信号的幅值；控制电路，所述控制电路连接于所述脉冲宽度调制电路和所述电流限制电路，通过所述脉冲宽度调制电路和所述电流限制电路输出的信号来整合所述功率管的开关的信号的占空比和幅值；驱动电路，连接于所述控制电路和所述功率管的控制端之间，用于驱动所述功率管的门电压。优选地，所述电压输入模块包括一交流电源及一整流单元，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，所述交流电源的两极分别连接于各二极管组的两个二极管之间。优选地，所述电压输入模块输出的电压为连续增大或连续减小。优选地，所述电压输入模块输出的电压为正弦电压整流后的整流电压。优选地，还包括一滤波电容，所述滤波电容一端与所述电压输入模块的输出端相连，另一端接地。优选地，还包括一补偿电容，所述补偿电容一端与所述滤波器的输出端相连，另一端接地，用于稳定所述滤波器的输出电压。优选地，还包括一检测电阻，所述检测电阻一端与所述功率管的输出端相连，另一端接地，用于将流经所述LED模块的电流转换为电压信号。优选地，还包括一补偿电容，所述补偿电容一端与所述误差放大器的输出端相连，另一端接地，用于稳定所述误差放大器的输出电压。优选地，还包括一滤波电容，所述滤波电容并联于所述LED模块。优选地，所述参考电压为预设的定值或变化值。如上所述，本专利技术的一种LED开关恒流驱动电路，具有以下有益效果：本专利技术结合开关拓扑和线性拓扑的各自优点，摈弃两种拓扑各自的缺点，形成了一种开关和线性结合的新的拓扑结构来实现LED的恒流，完全不需要电感，也可以省去电解电容，同时采用开关的方式来控制功率管，应用设计简单、不影响灯具的使用寿命，同时效率比纯线性的控制架构高。附图说明图1显示为现有技术中的Buck开关架构的LED恒流驱动电路示意图。图2显示为现有技术中的Boost开关架构的LED恒流驱动电路示意图。图3显示为现有技术中的线性控制的LED恒流驱动电路示意图。图4显示为本专利技术的LED开关恒流驱动电路的电压输入模块后不接滤波电容的示意图。图5显示为本专利技术的LED开关恒流驱动电路的电压输入模块后接滤波电容的示意图。图6显示为本专利技术的LED开关恒流驱动电路的整流后的输入电压Vin的波形示意图。图7显示为本专利技术的LED开关恒流驱动电路的检测电压Vcs、滤波器输出端的电压Vfb及参考电压Vref的波形示意图。图8显示为本专利技术的LED开关恒流驱动电路的误差放大信号Vcomp的波形示意图。图9显示为本专利技术的LED开关恒流驱动电路的功率管门电压Vgate的波形示意图。元件标号说明1Buck开关架构的LED恒流驱动电路11开关管12LED灯串2Boost开关架构的L本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LED开关恒流驱动电路，其特征在于，所述LED开关恒流驱动电路至少包括：电压输入模块，用于提供可调输入电压；LED模块，连接于所述电压输入模块；功率管，连接于所述LED模块，通过调节该功率管的开关占空比实现所述LED模块的恒流；滤波器，连接于所述功率管的输出端，用于对所述功率管的输出信号进行滤波；连接于所述滤波器输出端的误差放大器，用于将所述滤波器的输出电压和参考电压进行比较，并将比较结果放大输出；脉冲宽度调制电路，连接于所述误差放大器输出端并与一振荡器相连，通过所述误差放大器的输出结果及所述振荡器共同作用产生PWM信号，用于调节所述功率管的开关信号的占空比；电流限制电路，连接于所述功率管的输出端，用于限制流过所述LED模块的峰值电流，调整所述功率管的开关信号的幅值；控制电路，所述控制电路连接于所述脉冲宽度调制电路和所述电流限制电路，通过所述脉冲宽度调制电路和所述电流限制电路输出的信号来整合所述功率管的开关信号的占空比和幅值；驱动电路，连接于所述控制电路和所述功率管的控制端之间，用于驱动所述功率管的门电压。

【技术特征摘要】
1.一种LED开关恒流驱动电路，其特征在于，所述LED开关恒流驱动电路至少包括：电压输入模块，用于提供可调输入电压；LED模块，连接于所述电压输入模块且不与功率电感连接；功率管，直接连接于所述LED模块且不与功率电感连接，通过调节该功率管的开关占空比实现所述LED模块的恒流；滤波器，连接于所述功率管的输出端，用于对所述功率管的输出信号进行滤波；连接于所述滤波器输出端的误差放大器，用于将所述滤波器的输出电压和参考电压进行比较，并将比较结果放大输出；脉冲宽度调制电路，连接于所述误差放大器输出端并与一振荡器相连，通过所述误差放大器的输出结果及所述振荡器共同作用产生PWM信号，用于调节所述功率管的开关信号的占空比；电流限制电路，连接于所述功率管的输出端，用于限制流过所述LED模块的峰值电流，调整所述功率管的开关信号的幅值；控制电路，所述控制电路连接于所述脉冲宽度调制电路和所述电流限制电路，通过所述脉冲宽度调制电路和所述电流限制电路输出的信号来整合所述功率管的开关信号的占空比和幅值；驱动电路，连接于所述控制电路和所述功率管的控制端之间，用于根据整合后的开关信号驱动所述功率管的门电压，以控制所述功率管的导通与关断，进而在整个电路的工作过程中直接调整流过所述LED模块的电流，避免使用功率电感来调整流过所述LED模块的电流。2.根据权利要求1所述的LED开关恒流驱动电路，其特征在于：所述电压输入模块包括一交流电源...

【专利技术属性】
技术研发人员：严守平，蔡晓辉，
申请(专利权)人：上海莱托思电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31