开关管分离式LED驱动电路结构制造技术

本发明专利技术公开一种开关管分离式LED驱动电路结构，包括串联拓扑结构、输入电压检测单元、负载电流检测单元和控制单元，串联拓扑结构包括一个或多个串联驱动模块，输入电压检测单元和负载电流检测单元分别与控制单元相连；输入电压检测单元用于检测所述串联拓扑结构的输入电压，并将输入电压信息输出至所述控制单元；负载电流检测单元用于检测每个串联驱动模块的负载电流，并将负载电流信息输出至控制单元；控制单元与每个串联驱动模块中MOS管的栅极相连，用于根据输入电压信息和负载电流信息控制MOS管的栅极电压，使LED串导通时，负载电流与输入电压成正比关系。本发明专利技术能够提高驱动效率，改善了电路的功率因数，且改善了与TRIAC调光器的兼容性。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开一种开关管分离式LED驱动电路结构，包括串联拓扑结构、输入电压检测单元、负载电流检测单元和控制单元，串联拓扑结构包括一个或多个串联驱动模块，输入电压检测单元和负载电流检测单元分别与控制单元相连；输入电压检测单元用于检测所述串联拓扑结构的输入电压，并将输入电压信息输出至所述控制单元；负载电流检测单元用于检测每个串联驱动模块的负载电流，并将负载电流信息输出至控制单元；控制单元与每个串联驱动模块中MOS管的栅极相连，用于根据输入电压信息和负载电流信息控制MOS管的栅极电压，使LED串导通时，负载电流与输入电压成正比关系。本专利技术能够提高驱动效率，改善了电路的功率因数，且改善了与TRIAC调光器的兼容性。【专利说明】开关管分离式LED驱动电路结构
本专利技术涉及LED (发光二极管)照明领域，特别涉及一种开关管分离式LED驱动电路结构。
技术介绍
LED芯片以其高效，高集成度，以及高寿命在新型节能光源领域得到广泛应用。在LED光源中，电源驱动是比较关键的技术。由于对LED应用的高集成度以及低成本要求，无电感电容等储能器件的LED驱动方案在市场中占的份额越来越大，在未来的应用中会成为主流LED驱动方案。在该类驱动方案中，控制IC通过对LED通路开关MOS管的栅极电压调节来控制实际导通电流经过的LED的数量，以弥补因为LED非线性而导致的导通电流对输入电压的过度敏感，从而达到限流目的。在图1的一个典型应用中，一个控制IC (图中未示出)控制四段LED灯串的导通。控制IC通过调节Ml到M4这四个MOS管的导通来调节实际负载。当输入电压较小的时候，MOS管Ml导通，电流只通过第一段LED灯串，当输入电压增加的时候，MOS管Ml电阻逐渐增加，以达到限流目的。当输入电压足够高时，MOS管Ml完全开启，电流通过第二段灯串。当输入电压继续增加时，MOS管M2电阻逐渐增加，以此类推。在目前市场应用的控制芯片，当输入电压在某段灯串开启范围内的时候，控制IC采用恒流控制。图2是一个典型的该类芯片的IV曲线。从该曲线可以看出该类控制驱动的等效负载特性。当电压逐渐增加时，负载电流呈现一个台阶型曲线，在某一串LED芯片点亮的区间，负载电流保持常数。台阶的具体形状视各LED芯片串的数量而定，同一个芯片可以有不同的设置。图3显示的是当输入为交流电压时，电流随时间变化曲线。从中我们可以看出电流的不连续特性。虽然传统的电流反馈电路有效的解决了 LED负载的非线性问题，实现了可以接受交流电直接输入的光驱动引擎，但是该类驱动还是存在一些问题。主要有以下问题:1、驱动效率不高。由于MOS管在某些工作点压降较大，驱动效率很难达到90%以上，这使得该类驱动难以在效率上和开关电源类驱动相竞争。2、功率因子不高。由于电流的台阶曲线不完全和输入电压吻合，功率因子约在95%。3、谐波干扰。台阶曲线存在高频谐波成分，构成电网干扰。这个问题比第2点更加突出。4、和某些TRIAC (三端双向交流开关)调光设备的不匹配。这个问题是在应用中相对比较严重的一个问题。由于TRIAC的开启和关闭受导通电流控制，当导通电流过度反馈时，在某些工作点TRIAC会形成双稳态，这类双稳态导致TRIAC的开启关闭时间不确定，从而导致LED芯片的发光会有闪烁现象，这样的闪烁在应用中是客户无法接受的。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就是克服上述现有技术的问题，提出一种开关管分离式LED驱动电路结构，以提高LED的驱动效率。为了解决上述问题，本专利技术提供一种开关管分离式LED驱动电路结构，包括串联拓扑结构，所述串联拓扑结构包括一个或多个串联驱动模块，所述串联驱动模块包括MOS管和LED串，所述MOS管与LED串为串联连接；所述开关管分离式LED驱动电路结构还包括输入电压检测单元、负载电流检测单元和控制单元，所述输入电压检测单元和负载电流检测单元分别与所述控制单元相连；所述输入电压检测单元用于检测所述串联拓扑结构的输入电压，并将输入电压信息输出至所述控制单元；所述负载电流检测单元用于检测每个串联驱动模块的负载电流，并将负载电流信息输出至控制单元；所述控制单元与每个串联驱动模块中MOS管的栅极相连，用于根据输入电压信息和负载电流信息控制MOS管的栅极电压，使LED串导通时，负载电流与输入电压成正比关系O优选地，所述输入电压检测单元包括相连的第一电压采样电阻和第二电压采样电阻，所述第一电压米样电阻的一端接串联拓扑结构的高电压端，第一电压米样电阻的另一端接第二电压采样电阻和控制单元的电压输入端；所述第二电压采样电阻的一端接第一电压采样电阻和控制单元的电压输入端，另一端接串联拓扑结构的低电压端。优选地，所述输入电压检测单元包括相连的电压采样电阻和非线性器件，所述电压采样电阻的一端接串联拓扑结构的高电压端，另一端接所述非线性器件和控制单元的电压输入端；所述非线性器件的一端接电压采样电阻和控制单元的电压输入端，另一端接串联拓扑结构的低电压端。优选地，所述非线性器件为二极管。优选地，所述负载电流检测单元包括一个或多个电流采样电阻，所述电流采样电阻与串联拓扑结构中MOS管的一一对应，每个电流采样电阻位于所对应的MOS管的低电压端和串联拓扑结构的低电压端之间，每个电流采样电阻与MOS管之间的连接点连接控制单元相应的电流输入端。优选地，所述控制单元包括一个或多个控制模块，所述控制模块与串联拓扑结构中MOS管的一一对应，每个控制模块包括:依次相连的放大器、模数转换器和数字信号处理器，其中，所述放大器的电压输入端接收输入电压信息，电流输入端接收所对应的串联驱动模块的负载电流信息，输出端接所述模数转换器，所述放大器用于将输入电压信息与负载电流信息进行比较并放大，输出至模数转换器；所述模数转换器用于将接收到的模拟信号转换为数字信号，发送至数字信号处理器；所述数字信号处理器与所对应的MOS管的栅极相连，用于将接收到的数字信号进行滤波后，控制所连接的MOS管的栅极电压，使负载电流与输入电压成正比关系。和传统恒流控制相比，本专利技术在使用效果上有以下优点:1、效率有5%左右的提高。和恒流驱动相比，在大电压输入情况下LED驱动电流增加，MOS管压降降低，驱动效率增加。2、功率因数有5%_10%的提高。由于输入电流和输入电压曲线的匹配较好，改善了电路的功率因数。3、和TRIAC调光器的兼容性大大改善。由于恒流驱动在一固定区间电流保持恒定，对某类TRIAC调光器会产生因为双稳态存在而导致的频闪效应。采用本专利技术，电流始终是电压的单调函数，不会产生双稳态，因而避免了 TRIAC调光器的频闪。【专利附图】【附图说明】图1为一个典型的分段LED驱动电路；图2为图1所示的电路的LED负载电流和输入电压的函数曲线；图3为典型应用中当输入为交流信号时的负载电流曲线；图4为本专利技术实施例的开关管分离式LED驱动电路结构的示意图；图5为本专利技术实施例的电流和输入电压成正比的IV曲线；图6为本专利技术应用实例的控制模块组成示意图。【具体实施方式】下文中将结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。本专利技术提出一种新的电流反馈控制的机制(Algorithm本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关管分离式LED驱动电路结构，包括串联拓扑结构，所述串联拓扑结构包括一个或多个串联驱动模块，所述串联驱动模块包括MOS管和LED串，所述MOS管与LED串为串联连接；其特征在于，所述开关管分离式LED驱动电路结构还包括输入电压检测单元、负载电流检测单元和控制单元，所述输入电压检测单元和负载电流检测单元分别与所述控制单元相连；所述输入电压检测单元用于检测所述串联拓扑结构的输入电压，并将输入电压信息输出至所述控制单元；所述负载电流检测单元用于检测每个串联驱动模块的负载电流，并将负载电流信息输出至控制单元；所述控制单元与每个串联驱动模块中MOS管的栅极相连，用于根据输入电压信息和负载电流信息控制MOS管的栅极电压，使LED串导通时，负载电流与输入电压成正比关系。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：冯向光，孙国喜，刘国旭，范振灿，
申请(专利权)人：易美芯光北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：