一种采用交流市电的LED照明驱动电路及方法技术

本发明专利技术公开了一种采用交流市电的LED照明驱动方法，通过整流桥电路将交流市电全波整流,得到的脉冲电压VCP用于驱动LED灯串；同相位分压电路将脉冲电压VCP降为相同相位的波峰大小等于4V的交流电压VSIN；上升下降检测模块检测电压VSIN，分辨出脉冲电压VCP处于上升或者下降阶段；在上升阶段、在下降阶段，逻辑选择模块分别选择上升逻辑控制模块、下降逻辑控制模块的输出作为通道选择模块的控制信号。本发明专利技术的驱动方法及电路，能够充分利用高压部分电能，提高系统效率，并且不受市电波峰波动的影响，具有更好的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种采用交流市电的LED照明驱动电路及方法
本专利技术涉及LED照明领域，特别涉及一种采用交流市电的LED照明驱动电路及方法。
技术介绍
LED照明驱动电路，就是能够使采用LED作为发光器件的照明设备能够正常工作所需要的电源电路，能够为LED器件的正常工作提供所需的电压和电流。目前，由于LED比传统光源在节能方面具有较高的效率，其应用越来越广泛，各种LED照明产品中所使用的驱动电源结构也越来越丰富。早期的LED驱动电源多为AC/DC模式，由于变压器与开关电源电路的存在，严重影响了系统效率与LED灯具的寿命。AC(即交流电)LED技术的出现使其驱动电源可直接采用交流市电驱动。AC(即交流电)LED分段式驱动电路无需电解电容进行电压储能，功率因素较高，整灯寿命也不会受制于电容，但此驱动方式也有不足之处。目前所存在的分段式驱动方案分为分段式恒流驱动与分段式可变电流驱动。如图1，分段式恒流驱动在每个波段内采用恒流处理，将会有很大的电压降落在高压开关管上，这部分将会以热能的形式浪费在开关管上，严重影响系统效率。为了提高系统效率，此方案大多采用增加分段段数的方式，这种方法，将会集成更多的高压管在芯片内，电路结构也更加复杂，严重增加了成本与开发周期。如图2，分段式可变电流驱动相较于分段式恒流驱动具有更高的系统效率，但是为了解决电压波峰波动等非理想因素的影响，在高压区域关断所有的LED负载，这将影响LED的灯珠利用率，增大闪烁效应。为了减小这一效应，此方案在LED灯串后接入阻性负载，增长了LED点亮时间，但是这种方案对闪烁效应的改善有限，并会有大量电能以热能的形式浪费在阻性负载上，影响系统效率。由LED器件的伏安特性可知，在其正常工作电压条件下，电压的细小差异会导致电流的明显波动，而LED的光强主要和流过LED的电流有关。在实际应用中，即使同一厂家同一批次生产的LED芯片，其伏安特性曲线也会存在着差异。因此依据固定分压比进行分段的驱动方式，由于用于比较的参考电压精度以及LED芯片伏安特性差异的原因，使得灯串中LED的工作电流不可精确预测和设计，出现欠流或者过流的驱动状态。欠流会造成灯串的亮度偏暗，而过流则会对LED芯片造成损害。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种采用交流市电的LED照明驱动电路。本专利技术的另一目的在于提供一种采用交流市电的LED照明驱动方法。本专利技术的目的通过以下的技术方案实现：一种采用交流市电的LED照明驱动电路，包括整流桥电路、同相位分压模块、上升下降检测模块、上升逻辑控制模块、采样保持模块、下降逻辑控制模块、逻辑选择模块、通道选择模块、LED灯串、电流监控电路、恒流电路、可变电阻；通过整流桥电路将交流市电全波整流,得到的脉冲电压VCP直接用于驱动LED灯串；通过同相位分压电路将脉冲电压VCP降为相同相位的波峰大小等于4V的交流电压VSIN；通过上升下降检测模块检测电压VSIN，分辨出脉冲电压VCP处于上升或者下降阶段；在上升阶段，逻辑选择模块将选择上升逻辑控制模块的输出作为通道选择模块的控制信号；在下降阶段，逻辑选择模块将选择下降逻辑控制模块的输出作为通道选择模块的控制信号；电流监控电路反馈给上升逻辑控制模块和采样保持模块；高压阶段通过恒流电路控制流过LED灯串的电流恒定在一预设正值；通过改变可变电阻的大小改变电流预设值的大小用于兼容不同特征电流的LED负载。所述的同相位分压模块包括电阻R1、R2，市电经整流桥整流后连接电阻R1的一端，电阻R1与电阻R2串联分压，电阻R2的一端接地，电阻R1与电阻R2的连接端作为同相位分压模块的输出端，输出信号VSIN。VSIN/VCP＝4/310，所以在正常的市电下，VSIN波峰为4V。所述的上升下降检测模块为顺时针双稳态迟滞比较器，顺时针双稳态迟滞比较器的负输入端口与同相位分压模块输出端相连，通过检测VSIN信号将周期性脉动电压VCP划分为上升阶段、高压阶段与下降阶段。所述的上升逻辑控制模块，由N个顺序连接的D触发器组成，其中N由LED灯串中的LED分段个数M决定，N＝M-1，N为正整数，每个D触发器的使能端EN连接上升下降检测模块的输出端，时钟端CLC连接电流检测电路的输出端，第一个D触发器的D端口接地，后面的每个D触发器的D端口接前一个D触发器的输出端Q，每个D触发器的输出端Q作为上升逻辑控制模块的输出。所述的采样保持模块由L个这样的采样保持电路并列组成，其中，L由LED灯串中的LED分段个数M决定，L＝M-1，L为正整数；所述的采样保持电路包括顺序相连的与非门、反相器、开关，与非门两个输入端分别连接上升逻辑控制模块的输出端、上升下降检测模块的输出端，分别用于接收上升逻辑控制模块输出的SU信号、上升下降检测模块输出的UD信号；与非门的输出端连接反相器的输入端，反相器的输出端连接开关的控制端；开关的输入端连接同相位分压模块的输出端，用于接收同相位分压模块的输出信号VSIN，开关的输出端连接电容的一端，电容另一端接地。所述的采样保持模块由CMOS开关与片内电容组成的采样保持电路构成，并以电流监控电路的输出作为开关控制信号；在上升阶段时，当采样保持模块检测到电流监控电路输出信号中的脉冲信号，电路从采样阶段转换为保持阶段，保持此刻的VSIN电压大小，作为下降逻辑控制模块的分段依据。所述的逻辑选择模块由K个两个开关并联的结构组成，其中K由LED灯串中的LED分段个数M决定，K＝M-1，K为正整数，所述的两个开关并联的结构包括并联的开关A、B，开关A的控制端连接上升下降检测模块的输出端，开关A的输入端接上升逻辑控制模块的输出端；开关B的的控制端连接上升下降检测模块的输出端反相后的信号，开关A的输入端连接下降逻辑控制模块的输出端；开关A、开关B的的输出端连接在一起，作为逻辑选择模块的输出端。所述的电流监控电路为比较器CMP，比较器CMP的正输入端连接通道选择模块的开关S1～SN的源极，并由可变电阻RC1连接到地，比较器CMP的负输入端输入参考电压VREF1；比较器CMP的输出端口为I_TEST，当电流达到VREF1/RC1时，输出I_TEST中会出现一个脉冲信号。所述的恒流电路为误差放大器AMP，误差放大器AMP的负输入端连接通道选择模块的开关S0的源极，并由可变电阻RC2连接到地，正输入端输入参考电压VREF2，误差放大器AMP的输出端连接开关S0的栅极。本专利技术的另一目的通过以下的技术方案实现：一种采用交流市电的LED照明驱动方法，包含以下顺序的步骤：S1.交流市电经过整流桥电路全波整流后，输出具有周期性的高压脉动电压VCP；在该脉动电压VCP的一个周期内，电压从谷值变化到峰值的过程为上升阶段，电压从峰值变化到谷值的过程为下降阶段，在波峰附近称为高压部分；S2.同相位分压电路对整流后的高压脉动电压VCP按一定的比例进行线性分压，得到低压脉动电压VSIN提供给上升下降检测模块与采样保持模块；S3.上升下降检测模块把分压后的低压脉动电压VSIN信号转换成与其具有相同周期频率的方波信号，该方波信号的高电平表示VSIN处于上升阶段；低电平表示VSIN处于下降阶段；因VSIN与VCP具有相同的相位，所以此方波信号同样可以用来指示VCP信号处于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用交流市电的LED照明驱动电路，其特征在于：包括整流桥电路、同相位分压模块、上升下降检测模块、上升逻辑控制模块、采样保持模块、下降逻辑控制模块、逻辑选择模块、通道选择模块、LED灯串、电流监控电路、恒流电路、可变电阻；通过整流桥电路将交流市电全波整流,得到的脉冲电压VCP直接用于驱动LED灯串；通过同相位分压电路将脉冲电压VCP降为相同相位的波峰大小等于4V的交流电压VSIN；通过上升下降检测模块检测电压VSIN，分辨出脉冲电压VCP处于上升或者下降阶段；在上升阶段，逻辑选择模块将选择上升逻辑控制模块的输出作为通道选择模块的控制信号；在下降阶段，逻辑选择模块将选择下降逻辑控制模块的输出作为通道选择模块的控制信号；电流监控电路反馈给上升逻辑控制模块和采样保持模块；高压阶段通过恒流电路控制流过LED灯串的电流恒定在一预设正值；通过改变可变电阻的大小改变电流预设值的大小用于兼容不同特征电流的LED负载。

【技术特征摘要】
1.一种采用交流市电的LED照明驱动电路，其特征在于：包括整流桥电路、同相位分压模块、上升下降检测模块、上升逻辑控制模块、采样保持模块、下降逻辑控制模块、逻辑选择模块、通道选择模块、LED灯串、电流监控电路、恒流电路、可变电阻；通过整流桥电路将交流市电全波整流,得到的脉冲电压VCP直接用于驱动LED灯串；通过同相位分压电路将脉冲电压VCP降为相同相位的波峰大小等于4V的交流电压VSIN；通过上升下降检测模块检测电压VSIN，分辨出脉冲电压VCP处于上升或者下降阶段；在上升阶段，逻辑选择模块将选择上升逻辑控制模块的输出作为通道选择模块的控制信号；在下降阶段，逻辑选择模块将选择下降逻辑控制模块的输出作为通道选择模块的控制信号；电流监控电路反馈给上升逻辑控制模块和采样保持模块；高压阶段通过恒流电路控制流过LED灯串的电流恒定在一预设正值；通过改变可变电阻的大小改变电流预设值的大小用于兼容不同特征电流的LED负载。2.根据权利要求1所述的采用交流市电的LED照明驱动电路，其特征在于：所述的同相位分压模块包括电阻R1、R2，市电经整流桥整流后连接电阻R1的一端，电阻R1与电阻R2串联分压，电阻R2的一端接地，电阻R1与电阻R2的连接端作为同相位分压模块的输出端，输出信号VSIN。3.根据权利要求1所述的采用交流市电的LED照明驱动电路，其特征在于：所述的上升下降检测模块为顺时针双稳态迟滞比较器，顺时针双稳态迟滞比较器的负输入端口与同相位分压模块输出端相连，通过检测VSIN信号将周期性脉动电压VCP划分为上升阶段、高压阶段与下降阶段。4.根据权利要求1所述的采用交流市电的LED照明驱动电路，其特征在于：所述的上升逻辑控制模块，由N个顺序连接的D触发器组成，其中N由LED灯串中的LED分段个数M决定，N＝M-1，N为正整数，每个D触发器的使能端EN连接上升下降检测模块的输出端，时钟端CLC连接电流检测电路的输出端，第一个D触发器的D端口接地，后面的每个D触发器的D端口接前一个D触发器的输出端Q，每个D触发器的输出端Q作为上升逻辑控制模块的输出。5.根据权利要求1所述的采用交流市电的LED照明驱动电路，其特征在于：所述的采样保持模块由L个这样的采样保持电路并列组成，其中，L由LED灯串中的LED分段个数M决定，L＝M-1，L为正整数；所述的采样保持电路包括顺序相连的与非门、反相器、开关，与非门两个输入端分别连接上升逻辑控制模块的输出端、上升下降检测模块的输出端，分别用于接收上升逻辑控制模块输出的SU信号、上升下降检测模块输出的UD信号；与非门的输出端连接反相器的输入端，反相器的输出端连接开关的控制端；开关的输入端连接同相位分压模块的输出端，用于接收同相位分压模块的输出信号VSIN，开关的输出端连接电容的一端，电容另一端接地。6.根据权利要求1所述的采用交流市电的LED照明驱动电路，其特征在于：所述的逻辑选择模块由K个两个开关并联的结构组成，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国元，张冠军，吴朝晖，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44