一种全电压输入单段线性LED驱动电路及其驱动方法技术

本发明专利技术提供一种全电压输入单段线性LED驱动电路及其驱动方法，包括：在低输入电压时第一恒流控制模块对LED负载进行恒流控制；高输入电压时第二恒流控制模块对LED负载进行恒流控制；输入电压小于所述电解电容的最大电压时所述电解电容放电，为所述LED负载供电，并由第一恒流控制模块对LED负载进行恒流控制。本发明专利技术的全电压输入单段线性LED驱动电路及其驱动方法可实现全输入电压范围内系统达到高效率；可实现交流周期内平均电流的控制，并限制峰值电流；可优化系统的抗电磁干扰性能；加入过温降电流的控制，大大提高系统的可靠性；适于高度集成，外围电路最简化。

A full voltage input single segment linear LED driving circuit and its driving method

【技术实现步骤摘要】
一种全电压输入单段线性LED驱动电路及其驱动方法
本专利技术涉及电路设计领域，特别是涉及一种全电压输入单段线性LED驱动电路及其驱动方法。
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。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，满足如下关系：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。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。由于串联LED数目是固定的，因此在输入电压超过LED正向压降时多余的电压是由LED下方的恒流控制管承担的，VIN-VLED就是调整管上的电压。输入电压越高，系统的效率就越低。通常单段线性LED驱动中可以通过提高LED的数目提高输出电压，使得LED灯段的导通电压尽量接近输入电压，从而提高效率，但是带来的问题就是输入电压范围比较窄，同时高输入电压时效率仍然比较低。另外可以采取高压降电流的技术，减少高压时带来的损耗，但恒流效果不好，效率提升也有限。因此，如何解决单段线性LED驱动中输入电压范围窄、效率低等问题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全电压输入单段线性LED驱动电路及其驱动方法，用于解决现有技术中驱动方案效率低、输入电压范围窄等问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种全电压输入单段线性LED驱动电路，所述全电压输入单段线性LED驱动电路至少包括：电压输入模块，LED负载，第一恒流控制模块，第二恒流控制模块，第一二极管，第二二极管以及电解电容；所述电压输入模块用于提供输入电压；所述LED负载的正端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；所述第一恒流控制模块连接于所述LED负载的负端，在低输入电压时对LED负载进行恒流控制；所述第一二极管的正极连接所述LED负载的负端、第一二极管的负极连接所述电解电容的上极板，所述第二二极管的正极连接所述第一二极管的负极、第二二极管的负极连接所述LED负载的正端；所述输入电压小于所述电解电容的最大电压时所述电解电容放电，为所述LED负载供电；所述第二恒流控制模块连接于所述电解电容的下极板，在高输入电压时对LED负载进行恒流控制并为所述电解电容充电。优选地，所述第一恒流控制模块包括采样电阻、补偿电压单元、第一检测单元、第一过压检测单元、第一运算放大器及第一恒流控制管；所述第二恒流控制模块包括采样电阻、补偿电压单元、第二检测单元、第二过压检测单元、第二运算放大器及第二恒流控制管；所述采样电阻用于检测流经所述LED负载的电流大小，并输出采样电压；所述补偿电压单元连接一补偿电容，所述补偿电容的另一端接地，所述补偿电压单元接收所述采样电压，并对所述补偿电容进行积分，产生一控制电压来控制所述LED负载的峰值电流，以实现在不同输入电压周期内流经所述LED负载的电流平均值恒定；所述第一恒流控制管的漏端连接所述LED负载的负端、源端连接所述采样电阻，所述采样电阻的另一端接地；所述第一检测单元连接于所述第一恒流控制管的漏端，用于检测所述输入电压；所述第一过压检测单元连接于所述第一检测单元及所述补偿电压单元的输出端，当所述输入电压大于第一设定电压时输出关断信号以关断所述第一恒流控制管；所述第一运算放大器的第一输入端及第二输入端分别连接所述采样电阻及所述第一过压检测单元、输出端连接所述第一恒流控制管的栅端，将所述采样电压与所述控制电压进行比较，以产生所述第一恒流控制管的开关信号，进而实现所述LED负载的恒流控制；所述第二恒流控制管的漏端连接所述电解电容的下极板、源端连接第三二极管的正极后通过所述第三二极管的负极连接所述采样电阻，所述第二恒流控制管的源端还连接第四二极管的负极后通过所述第四二极管的正极接地；所述第二检测单元连接于所述第二恒流控制管的漏端，用于检测所述输入电压；所述第二过压检测单元连接于所述第二检测单元及所述补偿电压单元的输出端，当所述输入电压大于第二设定电压时输出关断信号以关断所述第二恒流控制管；所述第二运算放大器的第一输入端及第二输入端分别连接所述采样电阻及所述第二过压检测单元、输出端连接所述第二恒流控制管的栅端，将所述采样电压与所述控制电压进行比较，以产生所述第二恒流控制管的开关信号，进而实现所述LED负载的恒流控制。更优选地，所述第一恒流控制模块还包括第一恒流源，所述第一恒流源的输入端连接于所述第一检测单元的输出端、输出端接地；所述第二恒流控制模块还包括第二恒流源，所述第二恒流源的输入端连接于所述第二检测单元的输出端、输出端接地；所述第一恒流源及所述第二恒流源用于调节流经所述LED负载的电流的关断斜率。更优选地，所述全电压输入单段线性LED驱动电路还包括屏蔽模块，所述屏蔽模块连接于所述第一恒流控制模块与所述第二恒流控制模块之间，当检测到所述第二恒流控制管放电时，屏蔽所述第一恒流控制模块中的所述过压检测单元，使所述第一恒流控制模块一直处于恒流导通状态。优选地，所述全电压输入单段线性LED驱动电路还包括一工作电压产生模块，所述工作电压产生模块的一端与所述LED负载的负端连接，另一端通过滤波电容接地，为所述全电压输入单段线性LED驱动电路中各模块提供工作电压。优选地，所述全电压输入单段线性LED驱动电路还包括过温保护模块，所述过温保护模块的输入端连接温度设置电阻、所述温度设置电阻的另一端接地，所述过温保护模块的输出端连接所述第一恒流控制模块及所述第二恒流控制模块，当系统温度高于设定值时，减小输出电流，从而使温度维持在平衡值。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全电压输入单段线性LED驱动电路的驱动方法，所述全电压输入单段线性LED驱动方法至少包括：开始阶段，当VIN_ac<Vled时，没有电流流过LED负载；输入电压逐渐升高，当Vled<VIN_ac<Vled+Voff1时，第一恒流控制模块对LED负载进行恒流控制；当Vled+Voff1<VIN_ac<2Vled时，所述第一恒流控制模块停止工作，所述输入电压对电解电容充电至Vled；当2Vled<VIN_ac<Vled+Vco+Voff2时，第二恒流控制模块对LED负载进行恒流控制，所述输入电压继续对所述电解电容充电；当VIN_ac>Vled+Vco+Voff2时，所述第一恒流控制模块及所述第二恒流控制模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全电压输入单段线性LED驱动电路，其特征在于，所述全电压输入单段线性LED驱动电路至少包括：/n电压输入模块，LED负载，第一恒流控制模块，第二恒流控制模块，第一二极管，第二二极管以及电解电容；/n所述电压输入模块用于提供输入电压；/n所述LED负载的正端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；/n所述第一恒流控制模块连接于所述LED负载的负端，在低输入电压时对LED负载进行恒流控制；/n所述第一二极管的正极连接所述LED负载的负端、第一二极管的负极连接所述电解电容的上极板，所述第二二极管的正极连接所述第一二极管的负极、第二二极管的负极连接所述LED负载的正端；所述输入电压小于所述电解电容的最大电压时所述电解电容放电，为所述LED负载供电；/n所述第二恒流控制模块连接于所述电解电容的下极板，在高输入电压时对LED负载进行恒流控制并为所述电解电容充电；/n其中，所述第一恒流控制模块包括采样电阻、补偿电压单元、第一检测单元、第一过压检测单元、第一运算放大器及第一恒流控制管；所述第二恒流控制模块包括采样电阻、补偿电压单元、第二检测单元、第二过压检测单元、第二运算放大器及第二恒流控制管；/n所述采样电阻用于检测流经所述LED负载的电流大小，并输出采样电压；/n所述补偿电压单元连接一补偿电容，所述补偿电容的另一端接地，所述补偿电压单元接收所述采样电压，并对所述补偿电容进行积分，产生一控制电压来控制所述LED负载的峰值电流，以实现在不同输入电压周期内流经所述LED负载的电流平均值恒定；/n所述第一恒流控制管的漏端连接所述LED负载的负端、源端连接所述采样电阻，所述采样电阻的另一端接地；所述第一检测单元连接于所述第一恒流控制管的漏端，用于检测所述输入电压；所述第一过压检测单元连接于所述第一检测单元及所述补偿电压单元的输出端，当所述输入电压大于第一设定电压时输出关断信号以关断所述第一恒流控制管；所述第一运算放大器的第一输入端及第二输入端分别连接所述采样电阻及所述第一过压检测单元、输出端连接所述第一恒流控制管的栅端，将所述采样电压与所述控制电压进行比较，以产生所述第一恒流控制管的开关信号，进而实现所述LED负载的恒流控制；/n所述第二恒流控制管的漏端连接所述电解电容的下极板、源端连接第三二极管的正极后通过所述第三二极管的负极连接所述采样电阻，所述第二恒流控制管的源端还连接第四二极管的负极后通过所述第四二极管的正极接地；所述第二检测单元连接于所述第二恒流控制管的漏端，用于检测所述输入电压；所述第二过压检测单元连接于所述第二检测单元及所述补偿电压单元的输出端，当所述输入电压大于第二设定电压时输出关断信号以关断所述第二恒流控制管；所述第二运算放大器的第一输入端及第二输入端分别连接所述采样电阻及所述第二过压检测单元、输出端连接所述第二恒流控制管的栅端，将所述采样电压与所述控制电压进行比较，以产生所述第二恒流控制管的开关信号，进而实现所述LED负载的恒流控制。/n...

【技术特征摘要】
1.一种全电压输入单段线性LED驱动电路，其特征在于，所述全电压输入单段线性LED驱动电路至少包括：
电压输入模块，LED负载，第一恒流控制模块，第二恒流控制模块，第一二极管，第二二极管以及电解电容；
所述电压输入模块用于提供输入电压；
所述LED负载的正端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；
所述第一恒流控制模块连接于所述LED负载的负端，在低输入电压时对LED负载进行恒流控制；
所述第一二极管的正极连接所述LED负载的负端、第一二极管的负极连接所述电解电容的上极板，所述第二二极管的正极连接所述第一二极管的负极、第二二极管的负极连接所述LED负载的正端；所述输入电压小于所述电解电容的最大电压时所述电解电容放电，为所述LED负载供电；
所述第二恒流控制模块连接于所述电解电容的下极板，在高输入电压时对LED负载进行恒流控制并为所述电解电容充电；
其中，所述第一恒流控制模块包括采样电阻、补偿电压单元、第一检测单元、第一过压检测单元、第一运算放大器及第一恒流控制管；所述第二恒流控制模块包括采样电阻、补偿电压单元、第二检测单元、第二过压检测单元、第二运算放大器及第二恒流控制管；
所述采样电阻用于检测流经所述LED负载的电流大小，并输出采样电压；
所述补偿电压单元连接一补偿电容，所述补偿电容的另一端接地，所述补偿电压单元接收所述采样电压，并对所述补偿电容进行积分，产生一控制电压来控制所述LED负载的峰值电流，以实现在不同输入电压周期内流经所述LED负载的电流平均值恒定；
所述第一恒流控制管的漏端连接所述LED负载的负端、源端连接所述采样电阻，所述采样电阻的另一端接地；所述第一检测单元连接于所述第一恒流控制管的漏端，用于检测所述输入电压；所述第一过压检测单元连接于所述第一检测单元及所述补偿电压单元的输出端，当所述输入电压大于第一设定电压时输出关断信号以关断所述第一恒流控制管；所述第一运算放大器的第一输入端及第二输入端分别连接所述采样电阻及所述第一过压检测单元、输出端连接所述第一恒流控制管的栅端，将所述采样电压与所述控制电压进行比较，以产生所述第一恒流控制管的开关信号，进而实现所述LED负载的恒流控制；
所述第二恒流控制管的漏端连接所述电解电容的下极板、源端连接第三二极管的正极后通过所述第三二极管的负极连接所述采样电阻，所述第二恒流控制管的源端还连接第四二极管的负极后通过所述第四二极管的正极接地；所述第二检测单元连接于所述第二恒流控制管的漏端，用于检测所述输入电压；所述第二过压检测单元连接于所述第二检测单元及所述补偿电压单元的输出端，当所述输入电压大于第二设定电压时输出关断信号以关断所述第二恒流控制管；所述第二运算放大器的第一输入端及第二输入端分别连接所述采样电阻及所述第二过压检测单元、输出端连接所述第二恒流控制管的栅端，将所述采样电压与所述控制电压进行比较，以产生所述第二恒流控制管的开关信号，进而实现所述LED负载的恒流控制。


2.根据权利要求1所述的全电压输入单段线性LED驱动电路，其特征在于：所述第一恒流控制模块还包括第一恒流源，所述第一恒流源的输入端连接于所述第一检测单元的输出端、输出端接地；所述第二恒流控制模块还包括第二恒流源，所述第二恒流源的输入端连接于所述第二检测单元的输出端、输出端接地；所述第一恒流源及所述第二恒流源用于调节流经所述LED负载的电流的关断斜率。


3.根据权利要求1所述的全电压输入单段线性LED驱动电路，其特征在于：所述全电压输入单段线性LED驱动电路还包括屏蔽模块，所述屏蔽模块连接于所述第一恒流控制模块与所述第二恒流控制模块之间，当检测到所述第二恒流控制管放电时，屏蔽所述第一恒流控制模块中的所述过压检测单元，使所述第一恒流控制模块一直处于恒流导通状态。


4.根据权利要求1所述的全电压输入单段线性LED驱动电路，其特征在于：所述全电压输入单段线性LED驱动电路还包括一工作电压产生模块，所述工作电压产生模块的一端与所述LED负载的负端连接，另一端通过滤波电容接地，为所述全电压输入单段线性LED驱动电路中各模块提供工作电压。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘军，吴泉清，卢圣晟，张识博，
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