一种均衡效率和功率因数的LED驱动电路及方法技术

本发明专利技术提供一种均衡效率和功率因数的LED驱动电路及方法，包括：电压输入模块；LED负载；恒流控制模块；调节流经所述LED负载的电流的关断斜率，以实现效率和功率因数的折衷的电流关断斜率控制模块。当输入电压大于设定电压时，关断流经所述LED负载的电流，进而减小功耗；同时通过调整电流关断斜率来均衡效率和功率因数。本发明专利技术由补偿电容实现交流周期内平均电流的控制，并限制峰值电流，实现宽输入电压范围内的恒功率输出；通过外部电阻调整LED的关断电压和关断斜率，实现系统的效率和功率因数的折衷，并优化系统的电磁干扰性能。

【技术实现步骤摘要】
一种均衡效率和功率因数的LED驱动电路及方法
本专利技术涉及电路设计领域，特别是涉及一种均衡效率和功率因数的LED驱动电路及方法。
技术介绍
LED是一种能发光的半导体电子元件，这种电子元件早期只能发出低光度的红光，随着技术的不断进步，现在已发展到能发出可见光、红外线及紫外线的程度，光度也有了很大的提高。LED具有效率高、寿命长、不易破损、开关速度高、高可靠性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。功率因数(PF)是指输入电压和输入电流的相位差的余弦值，功率因数低会增大电网的损耗。效率(EFF)是LED导通电压与输入电压的比值，满足如下关系：效率低会增加电源的损耗。通常情况下，在线性LED驱动中，其系统的PF值在高输入电压时通常会很高，但是效率比较低，两者无法得到兼顾。如图1所示为单段线性LED驱动常见的结构，交流电压AC通过整流桥后转化为输入电压VIN，并向LED灯段供电，所述LED灯段由n个LED灯串联形成，所述LED灯段的输出端连接恒流控制芯片，通过恒流控制芯片内的恒流控制管的开关实现恒流控制，电容C和电阻R并联于输入电压的两端，为可调器件。如图2所示为上述单段线性LED驱动结构的工作波形图，在不同的输入电压VIN周期内，所述输入电压VIN的幅值越大，系统的功率因数也越大；但是相反地，所述输入电压VIN的幅值越大，系统的效率就越低。如图3所示，通常可以采取高压降电流的技术来减小高输入电压时的输出电流，以此减少系统损耗及发热，提高效率，但是这时功率因数会下降。因此，效率和功率因数呈现此消彼长的关系，如何在LED驱动控制中均衡效率和功率因数，实现两者的折衷控制已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。
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均衡效率和功率因数的LED驱动电路及方法，用于解决现有技术中效率和功率因数无法兼顾优化的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种均衡效率和功率因数的LED驱动电路，所述均衡效率和功率因数的LED驱动电路至少包括：电压输入模块，LED负载，恒流控制模块及电流关断斜率控制模块；所述电压输入模块用于提供输入电压；所述LED负载连接于所述电压输入模块的输出端，由所述电压输入模块供电；所述恒流控制模块连接于所述LED负载的输出端，对所述LED负载进行恒流控制；所述电流关断斜率控制模块连接于所述LED负载的输入端或输出端，当所述输入电压大于设定电压时，所述电流关断斜率控制模块输出关断信号以控制流经所述LED负载的电流线性关断，通过调节流经所述LED负载的电流的关断斜率实现效率和功率因数的折衷。优选地，所述电流关断斜率控制模块包括第一电阻、第二电阻、恒流源以及过压检测单元；所述第一电阻的一端连接所述LED负载的输出端、另一端连接所述第二电阻后接地；所述恒流源的一端连接于所述第一电阻及所述第二电阻之间、另一端接地；所述过压检测单元连接于所述第一电阻及所述第二电阻之间，产生所述关断信号；通过所述第一电阻、所述第二电阻及所述恒流源调节流经所述LED负载的电流的关断斜率。优选地，所述恒流控制模块包括：功率开关管、采样电阻、第一参考电压产生单元及比较单元；所述功率开关管的漏端连接所述LED负载的输出端，源端通过所述采样电阻后接地；所述第一参考电压产生单元的输入端连接所述电流关断斜率控制模块；所述比较单元的第一输入端连接于所述功率开关管的源端，第二输入端连接所述第一参考电压产生单元，输出端连接所述功率开关管的栅端。更优选地，所述恒流控制模块连接于所述LED负载的输入端。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术还提供一种上述均衡效率和功率因数的LED驱动电路的驱动方法，所述均衡效率和功率因数的LED驱动方法至少包括：功率开关管导通，当输入电压大于LED负载的导通电压时，所述LED负载导通，恒流控制模块对流经所述LED负载的电流进行恒流控制；所述输入电压继续升高，当所述输入电压大于设定电压时，所述电流关断斜率控制模块输出一关断信号，以线性关断流经所述LED负载的电流，进而减小功耗、提高效率，同时，通过调节流经所述LED负载的电流的关断斜率实现效率和功率因数的折衷；随后所述输入电压下降，当所述输入电压小于设定电压时，所述关断信号失效，所述恒流控制模块对流经所述LED负载的电流进行恒流控制；所述输入电压继续下降，当所述输入电压小于所述LED负载的导通电压时，所述LED负载截止。优选地，采样电阻对所述功率开关管的源端电压进行采样，得到采样电压，所述采样电压与第一参考电压进行比较并输出驱动电压，以此驱动所述功率开关管实现恒流控制。优选地，设置流经所述LED负载的电流的关断斜率的具体方法为通过对所述LED负载的输出端电压进行检测以设定流经所述LED负载的电流的下降点和关断点。更优选地，当检测电压从零升至第二参考电压时，流经所述LED负载的电流逐渐下降；当检测电压大于所述第二参考电压时，流经所述LED负载的电流关断。更优选地，当所述检测电压开始从零上升时，所述LED负载的输出端电压为I1*R1，其中，I1为恒流源的恒定电流，R1为第一电阻的阻值。更优选地，当所述检测电压为第二参考电压时，所述LED负载的输出端电压为(Vref2/R2+I1)*R1+Vref2，其中，Vref2为所述第二参考电压，I1为恒流源的恒定电流，R1为第一电阻的阻值，R2为第二电阻的阻值。如上所述，本专利技术的均衡效率和功率因数的LED驱动电路及方法，具有以下有益效果：1、本专利技术的均衡效率和功率因数的LED驱动电路及方法通过外部电阻调整LED的关断电压，当输入电压较高时关断LED，实现系统的高效率。2、本专利技术的均衡效率和功率因数的LED驱动电路及方法通过外部电阻调整LED的关断斜率，实现效率和功率因数的折衷，同时优化系统的电磁干扰性能。3、本专利技术的均衡效率和功率因数的LED驱动电路及方法采用电流源的结构可以实现一个引脚设定两个互不关联的电压检测点，节省芯片引脚数目，使得外围电路最简化。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单段线性LED驱动结构的工作波形示意图。图3显示为现有技术中的高压降电流技术的工作波形示意图。图4显示为本专利技术的均衡效率和功率因数的LED驱动电路的一种实施方式示意图。图5显示为本专利技术的均衡效率和功率因数的LED驱动电路的另一种实施方式示意图。图6显示为本专利技术的均衡效率和功率因数的LED驱动电路的工作原理示意图。图7显示为本专利技术的均衡效率和功率因数的LED驱动方法的原理示意图。元件标号说明1均衡效率和功率因数的LED驱动电路11电压输入模块12LED负载13恒流控制模块131第一参考电压产生单元132比较单元14电流关断斜率控制模块141过压检测单元15工作电压产生电路具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，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专利技术的其他优点与功效。本专利技术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，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。请参阅图4～图7。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专利技术的基本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种均衡效率和功率因数的LED驱动电路，其特征在于，所述均衡效率和功率因数的LED驱动电路至少包括：电压输入模块，LED负载，恒流控制模块及电流关断斜率控制模块；所述电压输入模块用于提供输入电压；所述LED负载连接于所述电压输入模块的输出端，由所述电压输入模块供电；所述恒流控制模块连接于所述LED负载的输出端，对所述LED负载进行恒流控制；所述电流关断斜率控制模块连接于所述LED负载的输入端或输出端，当所述输入电压大于设定电压时，所述电流关断斜率控制模块输出关断信号以控制流经所述LED负载的电流线性关断，通过调节流经所述LED负载的电流的关断斜率实现效率和功率因数的折衷。

【技术特征摘要】
1.一种均衡效率和功率因数的LED驱动电路，其特征在于，所述均衡效率和功率因数的LED驱动电路至少包括：电压输入模块，LED负载，恒流控制模块及电流关断斜率控制模块；所述电压输入模块用于提供输入电压；所述LED负载连接于所述电压输入模块的输出端，由所述电压输入模块供电；所述恒流控制模块连接于所述LED负载的输出端，对所述LED负载进行恒流控制；所述电流关断斜率控制模块连接于所述LED负载的输入端或输出端，当所述输入电压大于设定电压时，所述电流关断斜率控制模块输出关断信号以控制流经所述LED负载的电流线性关断，通过调节流经所述LED负载的电流的关断斜率实现效率和功率因数的折衷。2.根据权利要求1所述的均衡效率和功率因数的LED驱动电路，其特征在于：所述电流关断斜率控制模块包括第一电阻、第二电阻、恒流源以及过压检测单元；所述第一电阻的一端连接所述LED负载的输出端、另一端连接所述第二电阻后接地；所述恒流源的一端连接于所述第一电阻及所述第二电阻之间、另一端接地；所述过压检测单元连接于所述第一电阻及所述第二电阻之间，产生所述关断信号；通过所述第一电阻、所述第二电阻及所述恒流源调节流经所述LED负载的电流的关断斜率。3.根据权利要求1所述的均衡效率和功率因数的LED驱动电路，其特征在于：所述恒流控制模块包括：功率开关管、采样电阻、第一参考电压产生单元及比较单元；所述功率开关管的漏端连接所述LED负载的输出端，源端通过所述采样电阻后接地；所述第一参考电压产生单元的输入端连接所述电流关断斜率控制模块；所述比较单元的第一输入端连接于所述功率开关管的源端，第二输入端连接所述第一参考电压产生单元，输出端连接所述功率开关管的栅端。4.一种如权利要求1～3任意一项所述的均衡效率和功率因数的LED驱动电路的驱动方法，其特征在于，所述均衡效率和功率因数的LED驱动方法至少包括：功率开关管导通，当输入电压大于LE...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘军，吴泉清，卢圣晟，李国成，
申请(专利权)人：华润矽威科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31