一種自動切換模式的全電壓分段式線性恒流led驅動電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及照明領域,尤其涉及一種LED的驅動電路。
【背景技術】
[0002]不同地區(qū)有著不同的供電模式,在照明領域,通常情況下LED驅動電源的輸入包括高壓工頻交流(即市電)、低壓直流、高壓直流、低壓高頻交流(如電子變壓器的輸出)等。而LED驅動電源的輸出則大多數為可隨LED正向壓降值變化而改變電壓的恒定電流源。
[0003]現(xiàn)在通行的驅動方式有兩種:其一是一個恒壓源供多個恒流源,每個恒流源單獨給每路LED供電。這種方式,組合靈活,一路LED故障,不影響其他LED的工作,但成本會略高一點。另一種是直接恒流供電,LED串聯(lián)或并聯(lián)運行。它的優(yōu)點是成本低一點,但靈活性差,還要解決某個LED故障,不影響其他LED運行的問題。這兩種形式,在一段時間內并存。多路恒流輸出供電方式,在成本和性能方面會較好。也許是以后的主流方向。
[0004]為適應供電電壓的不同,中國專利申請201310110690.1中公開了一種隨輸入電壓動態(tài)改變串并聯(lián)結構的LED驅動裝置,用于驅動LED矩陣。包括輸入電壓傳感模塊,將輸入電壓與預設的不同電壓范圍進行比較,并輸出一個輸入電壓狀態(tài)信號;一個電路串并聯(lián)結構控制模塊,根據輸入電壓狀態(tài)信號輸出對應的控制信號到開關組合以及可動態(tài)改變總電流大小的恒流源;一個可改變LED矩陣串并聯(lián)結構的開關組合,根據不同的控制信號動態(tài)改變LED矩陣的串并聯(lián)結構;一個可動態(tài)改變總電流大小的恒流源,根據不同的控制信號動態(tài)改變該恒流源的總電流大小配合開關組合使得在單一串聯(lián)LED路徑上的電流保持在一恒流電流范圍。有效解決了 LED燈具有亮區(qū)暗區(qū)的現(xiàn)象,進一步的降低了傳統(tǒng)驅動在直流低壓時LED燈具的頻閃問題。
[0005]中國專利申請201310218352.X中公開了一種全電壓串并式LED燈,其包含有至少兩個LED單元、一連接至各LED單元的LED驅動電路及一串并聯(lián)控制電路;其中該串并聯(lián)控制電路包含有至少一正極切換開關、至少一負極切換開關及一第一電壓檢知與控制電路;又各正極切換開關及各負極切換開關分別對應連接至各LED單元的正、陰極之間;當該第一電壓檢知與控制電路于檢知當前為低壓段電壓后控制各正極切換開關及負極切換開關導通,令各LED單元相互并聯(lián);反之,若為高壓電電壓則令各LED單元相互串聯(lián);由于該串聯(lián)后的各LED單元的總切入電壓提高至能完全承受該高壓段電壓,故不會于點亮后燒毀。
[0006]以上現(xiàn)有技術盡管可以實現(xiàn)串并聯(lián)模式的改變,但如何靈活的兼顧功率因數與THD 一直尚待解決。
【發(fā)明內容】
[0007]本發(fā)明提供一種LED驅動電路,通過合理的將LED分組、分單元配置,可靈活的改變功率因數并降低THD。
[0008]—種自動切換模式的全電壓分段式線性恒流LED驅動電路,其特征在于,包括依次串聯(lián)的至少兩組LED,以及用于檢測電源電壓的電壓檢測控制電路;
[0009]各組LED的正極端直接與電源相連或通過切換開關與電源相連;各組LED的負極端分別通過相應的控制開關接地;
[0010]其中一組LED中包括依次串聯(lián)的至少兩個LED單元,每個LED單元的的負極端通過對應的控制開關接地;
[0011]所述切換開關以及控制開關均接入并受控于所述電壓檢測控制電路以改變組間串并聯(lián)模式以及不同LED單元的通斷。
[0012]以為了適應120V和277V兩種供電模式為例,本發(fā)明采用電壓檢測控制電路來識別電壓并控制切換開關,供電模式為277V時切換開關關閉,意味著各組LED依次串聯(lián),同理供電模式為110V時切換開關導通,各組LED輸入端直接與電源相連,實現(xiàn)并聯(lián)模式以適應電壓的不同。
[0013]即使是供電模式確定,電壓仍有周期性波動,本發(fā)明通過控制開關改變某些LED單元的通斷狀態(tài),即改變整體驅動電路的電流以及壓降,可在電壓周期性波動時降低THD小于15% (總諧波失真),隨著電壓上升逐步導通更多的LED單元,相反電壓下降時,逐步關斷某些LED單元。
[0014]電壓的采樣,比較以及對應信號的輸出通過電壓檢測控制電路實現(xiàn),電壓檢測控制電路即可以采用寫入軟件的芯片實現(xiàn),也可以采用具有邏輯功能的電壓比較電路,通過對電源電壓的判斷以開啟對應的切換開關以及控制開關。
[0015]本發(fā)明中,每組LED中包括至少一個或依次串聯(lián)的多個LED,劃分多個LED單元的組中,每個LED單元包括至少一個或依次串聯(lián)的多個LED。
[0016]每LED單元的控制開關的通斷狀態(tài)會影響在后各LED單元的導通狀態(tài),不同LED單元的控制開關的組合狀態(tài),可以階段性的改變整體的電流。作為優(yōu)選同組中最后一 LED單元的輸出端與所在組LED的輸出端共用同一控制開關。
[0017]每一 LED單元小組的LED的數量可以相同或不同,不同數量LED小組的通斷切換,可以實現(xiàn)電流的更多變化組合。
[0018]作為優(yōu)選,各控制開關通過對應采樣電阻接地并分別匹配有比較器,比較器的采樣端連接采樣電阻,經與基準信號比較后向對應的控制開關輸入恒流保護信號。
[0019]控制開關、采樣電阻、比較器也可視為構成了穩(wěn)流控制單元。
[0020]所述切換開關包括三極管和M0S管,其中三極管的集電極以及發(fā)射極連接在對應組LED的正極和電源正端,基極通過第一分壓電阻接電源;M0S管漏極通過第二分壓電阻接三極管的基極,源極接地,柵極接所述電壓檢測控制電路。
[0021]電壓檢測控制電路通過對M0S管的控制,可改變第一分壓電阻和第二分壓電阻之間(即三極管基極)的電壓,繼而實現(xiàn)三極管的通斷控制(切換開關的通斷)。
[0022]作為優(yōu)選,所述LED分為2?4組,各組中的LED總數和規(guī)格大致相同,其中第一組LED正極端接電源,負極端通過控制開關以及采樣電阻接地;
[0023]前一組LED的負極端通過防逆流的二極管接后一組LED的正極端,其中最后一組或多組LED又分為串聯(lián)的2?4個LED單元,各LED單元各自的負極端分別通過對應的控制開關以及采樣電阻接地;各切換開關中的三極管發(fā)射極連接在對一組LED的輸入端。
[0024]作為進一步的優(yōu)選,所述LED分為兩組,第一組LED正極端接電源,負極端通過第一控制開關以及采樣電阻接地;
[0025]第二組LED分為串聯(lián)的3個LED單元,各LED單元各自的負極端分別通過第二、第三、第四控制開關以及第二、第三、第四采樣電阻接地。
[0026]作為優(yōu)選,為了簡化電路,所述第一控制開關與切換開關的M0S管為同一 M0S管,且在第一組LED輸出端通過二極管接入第二分壓電阻和M0S管漏極之間。
[0027]為了進一步靈活的調節(jié)總負載電流,作為優(yōu)選,所述采樣電阻上還并聯(lián)有分配支路,該分配支路包括相互串聯(lián)的分配電阻以及受控于電壓檢測控制電路的分配開關。
[0028]作為進一步的優(yōu)選,第三、第四采樣電阻上并聯(lián)有分配支路。
[0029]作為優(yōu)選,所述第二采樣電阻的負極接入第三控制開關與第三采樣電阻之間,所述第三采樣電阻的負極接入第四控制開關與第四采樣電阻之間。
[0030]本發(fā)明驅動電路可根據電壓切換LED的串并聯(lián)模式,還可以根據電壓的撥動方便及時的調整總負載電流,繼而降低諧波失真并兼顧功率因數。
【附圖說明】
[0031]圖1為本發(fā)明原理框圖;
[0032]圖2為實施例1的電路示意圖;
[0033]圖3為比較器以及外圍電路的結構示意圖;
[0034]圖4為電源電壓為120V時的波形圖;
[0035]圖5為電源電壓為277V時的波形圖;
[0036]圖6為本發(fā)明實施例2的電路示意圖;
[0037]圖7為本發(fā)明實施例3的電路示意圖;
[0038]圖8為本發(fā)明實施例4的電路示意圖。
【具體實施方式】
[0039]參見圖1,本發(fā)明一種自動切換模式的全電壓分段式線性恒流LED驅動電路,包括依次串聯(lián)的多組LED,其中一組LED中包括依次串聯(lián)的多個LED單元,第一組LED的正極端直接與電源相連,其余各組通過切換開關與電源相連,各組LED的負極端分別通過相應的控制開關接地。
[0040]電壓檢測控制電路檢測電源輸出端的電壓,對應的控制切換開關以改變組間串并聯(lián)模式。
[0041]每個LED單元的負極端通過對應的控制開關接地,電壓檢測控制電路向控制開關發(fā)送通斷信號,可以改變組中不同單元LED的通斷狀態(tài),實現(xiàn)總電流的階梯變化。
[0042]本發(fā)明LED驅動電路主要可以用于兩種不同電源電壓(例如120V和277V、110V和220V)的工作模式,使其在兩種電源電壓下都能夠達到高效率、高功率因數、低諧波失真的小體積的LED恒流驅動電路。
[0043]假設VI和V2兩種AC輸入電壓給LED提供恒流驅動,設參考電壓為V0,且滿足Vl<V<V2o
[0044]當前檢測電壓V = VKV0時,比較器的輸出恒為0(或1),比較器輸出的信號通過鎖定電路后會產生一個恒定不變的邏輯控制開關的電壓信號,這些信號使得各組LED串并聯(lián)切,而通過各單元LED的通斷切換可以折中效率和THD (或功率因數)。
[0045]當前檢測電壓V = V2>V0時的情況,比較器的輸出就會相應發(fā)生翻轉,即變?yōu)? (或0),比較器輸出的信號通過鎖定電路后也會產生一個恒定不變的邏輯控制開關的電壓信號,只要出現(xiàn)這種情況一次,之后即使出現(xiàn)V〈V0,邏輯控制開關的電壓信號也不會發(fā)生變化的(鎖定了)。
[0046]實際操作中可以讓VO = (Vl+V2)/2,或者讓V0稍微再大一點,或者檢測電路之前再加上濾波電路,這樣能夠減小電源電壓檢測電路誤判的可能性。
[0047]當然,當V2?2V1時,分成兩組LED比較適用的,如果電源電壓V2比VI大2倍或者更多倍時,我們可以根據需要把上述VI電源電壓下的看成的并聯(lián)的兩組LED改成三組LED或者更多組,從而可以讓LED正常工作,僅僅是增加了電路的復雜程度。
[0048]本發(fā)明可用于為120V和277V、110V和220V等AC電源電壓的使用,在這兩種電源電壓下,LED要求都能正常工作的,且效率和THD的指標能夠達到較高的要求。
[0049]實施例1
[0050]參見圖2,例如有120V和277V兩種AC電壓,可設VO = 200V。
[0051 ] 圖中左側為交流電經整流后輸出,所有LED分為兩組,其中第一組LED1 (具體包括4個LED),其余的為第二組,第二組分為三個單元,分別為單元LED2 (具體包括1個LED),單元LED3 (具體包括2個LED),單元LED4 (具體包括1個LED),各LED依次串聯(lián),在第一組和第二組之間還串接有防逆流的二極管D1以及電阻Rs。
[0052]切換開關包括三極管Q和M0S管M0,其中三極管Q的集電極和發(fā)射極分別連接第二組LED的正極端和電源輸出端基極通過第一分壓電阻Ra接電源輸出端;
[0053]M0S管M0漏極通過第二分壓電阻Rb接三極管Q的基極,源極接地,柵極接電壓檢測控制電路的輸出端。
[0054]第一組LED的負極端依次通過M0S管Ml (相當于控制開關)以及采樣電阻