一種多段控制的線性恒流驅動電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種多段控制的線性恒流驅動電路，輸入電壓整流之后，分別輸入電壓采樣模塊、高壓線性穩(wěn)壓器、高壓線性可調恒流模塊。高壓線性可調恒流模塊驅動LED燈負載，決定了LED燈的功率。高壓線性穩(wěn)壓器將恒定電壓輸入邏輯控制多路開關的總正相輸入端，電壓采樣模塊的輸出電壓經過調整伏值大小后輸入邏輯控制多路開關的總反相輸入端。邏輯控制多路開關可控制負載中接入的LED數(shù)量，調整整個LED燈組在不同輸入電壓時的工作狀態(tài)。相對于其他線性驅動方式，本實用新型有可驅動功率大，驅動功率可靈活設定，電路結構簡單、使用壽命長、系統(tǒng)效率高、功率因素高等優(yōu)點，可廣泛應用于LED燈的大功率線性驅動方案。
【專利說明】一種多段控制的線性恒流驅動電路

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及LED燈具控制電路結構，具體涉及一種多段控制的線性恒流驅動電路。

【背景技術】
[0002]分段式高壓線性LED恒流驅動電路，現(xiàn)在最廣泛最通用的辦法是采用內置MOS管在一個集成電路的封裝體內，而且，每段控制電路輸出的驅動電流分別由這一段恒流輸出電路設定，受制于集成電路的工藝極限，以及半導體封裝尺寸和封裝功率的極限，現(xiàn)行分段控制線性驅動電路存在著驅動電流有限，且缺乏設定靈活性。不能驅動市場所需的大功率LED燈。特別是幾十瓦、上百瓦的大功率LED燈。
實用新型內容
[0003]為了解決上述問題，本實用新型提供了一種可以驅動超大功率LED燈的多段控制的線性恒流驅動電路，可以隨意靈活調整所控制的系統(tǒng)功率。配合其他控制電路，可以實現(xiàn)智能化功率自動調整。
[0004]本實用新型的技術方案如下:
[0005]一種多段控制的線性恒流驅動電路，包括交流電源、全波整流器、可調恒流模塊、LED燈組、電壓采樣模塊、高壓線性穩(wěn)壓器與邏輯控制多路開關；
[0006]所述交流電源連接全波整流器的輸入端，可調恒流模塊、電壓采樣模塊與高壓線性穩(wěn)壓器三個部分的輸入端共同連接全波整流器的輸出端；所述可調恒流模塊的輸出端連接所述LED燈組的一端，所述LED燈組的另一端接地；所述電壓采樣模塊的輸出端連接所述邏輯控制多路開關的總反相輸入端；所述高壓線性穩(wěn)壓器的輸出端連接所述邏輯控制多路開關的總正向輸入端；所述邏輯控制多路開關有至少一個輸出端；
[0007]所述LED燈組由至少兩個LED燈串串聯(lián)而成，由可調恒流模塊的輸出端開始依次為第一燈串、第二燈串至第η燈串；所述LED燈串由至少一個LED燈泡串聯(lián)而成，每相鄰兩個LED燈串的公共端連接所述邏輯控制多路開關的一個輸出端，由第一燈串與第二燈串的公共端開始依次為第一輸出端、第二輸出端至第η-l輸出端。
[0008]其進一步的技術方案為:所述全波整流器為橋式整流器。
[0009]其進一步的技術方案為:可調恒流模塊包括一個以上線性驅動網絡和一個以上恒流二極管，所述線性驅動網絡包括三極管、第一電阻、第二電阻、第三電阻和第一場效應管；所述恒流二極管的正極連接三極管的發(fā)射極，負極連接三極管的集電極；第一電阻一端連接第一場效應管的柵極，另一端連接第一場效應管的漏極；第二電阻一端連接三極管的基極，另一端連接第一場效應管的源極；第三電阻一端連接三極管的發(fā)射極，另一端連接第一場效應管的源極。
[0010]其進一步的技術方案為:當所述可調恒流模塊包括兩個以上的線性驅動網絡或恒流二極管時，各恒流二極管相互并聯(lián)，各線性驅動網絡相互并聯(lián)。并聯(lián)的線性驅動電路或恒流二極管的數(shù)量根據(jù)LED燈功率的需要靈活決定。
[0011]其進一步的技術方案為:所述電壓采樣模塊包括第四電阻與第五電阻；所述第四電阻一端連接全波整流器輸出端，另一端與所述第五電阻的一端串聯(lián)；所述第五電阻的另一端接地；所述第四電阻與第五電阻的公共端連接邏輯控制多路開關的總反相輸入端。
[0012]其進一步的技術方案為:所述高壓線性穩(wěn)壓器包括第六電阻、穩(wěn)壓二極管與電容；所述第六電阻一端連接全波整流器的輸出端，另一端連接所述穩(wěn)壓二極管的負極，所述穩(wěn)壓二極管的正極接地；所述電容與穩(wěn)壓二極管并聯(lián)，所述穩(wěn)壓二極管的負極連接邏輯控制多路開關的總正向輸入端。
[0013]其進一步的技術方案為:所述邏輯控制多路開關由至少一個邏輯開關組成；所述邏輯開關包括第一分壓電阻、第二分壓電阻、比較器和第二場效應管；所述第二場效應管為N型MOS晶體管；所述第一分壓電阻一端連接輯控制多路開關的總正向輸入端，另一端與所述第二分壓電阻的一端串聯(lián)，所述第二分壓電阻另一端接地，所述第一分壓電阻與第二分壓電阻的公共端連接比較器的正向輸入端，比較器的負向輸入端連接邏輯控制多路開關的總負向輸入端，比較器的輸出端連接第二場效應管的柵極，第二場效應管的漏極作為邏輯控制多路開關的一個輸出端，連接于相鄰兩個LED燈串中間，第二場效應管的源極接地。
[0014]其進一步的技術方案為:當所述邏輯控制多路開關包括多個邏輯開關時，多個邏輯開關相互并聯(lián)，各個邏輯開關的輸出端連接于LED燈組的不同位置。每個邏輯開關的分壓電阻比值也不同；所述分壓電阻比值為第二分壓電阻的阻值比第一分壓電阻與第二分壓電阻的阻值之和；對應所述邏輯控制多路開關輸出端的第一輸出端、第二輸出端至第n-1輸出端，所述分壓電阻比值依次為第一分壓電阻比值、第二分壓電阻比值至第η-l分壓電阻比值。所述分壓電阻比值依次增大。
[0015]本實用新型的有益技術效果是:
[0016]本實用新型使用了分段控制的原理，實現(xiàn)了在全電壓全相位范圍內最大限度地點亮全部LED燈。而且，驅動LED的功率由一個可調恒流模塊來靈活決定，方便地驅動超大功率的LED燈，功率的調節(jié)，是依靠增加或減少可調恒流模塊中并聯(lián)的線性驅動電路或恒流二極管的個數(shù)來實現(xiàn)的。在工作過程中，LED燈的驅動電流始終保持不變，大大增加了 LED燈的使用壽命。本實用新型的實現(xiàn)的核心是使用了由并聯(lián)的線性驅動電路或恒流二極管構成的可調恒流模塊，來集中控制LED燈的工作電流，具有可驅動功率大，驅動功率可靈活設定，電路結構簡單、使用壽命長、系統(tǒng)效率聞、功率因素聞等優(yōu)點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本實用新型的電路結構框圖。
[0018]圖2是本實用新型的具體電路圖。

【具體實施方式】
[0019]圖1為本實用新型的電路結構框圖。包括交流電源1、全波整流器2、可調恒流模塊3、LED燈組4、高壓線性穩(wěn)壓器5、電壓采樣模塊6與邏輯控制多路開關7。
[0020]交流電源I連接全波整流器2的輸入端，可調恒流模塊3、高壓線性穩(wěn)壓器5與電壓采樣模塊6三個部分的輸入端共同連接全波整流器2的輸出端?？烧{恒流模塊3的輸出端連接LED燈組4的一端，LED燈組4的另一端接地；高壓線性穩(wěn)壓器6的輸出端連述邏輯控制多路開關7的總正向輸入端；電壓采樣模塊5的輸出端連接邏輯控制多路開關7的總反相輸入端；邏輯控制多路開關7有至少一個輸出端。
[0021 ] LED燈組4由至少兩個LED燈串串聯(lián)而成，每個LED燈串由至少一個LED燈泡串聯(lián)而成，相鄰LED燈串的公共端連接邏輯控制多路開關7的一個輸出端。
[0022]圖2是本實用新型的具體電路圖。如圖2所示，在本實施例中，全波整流器2為一個橋式整流電路，可以將方向與數(shù)值均脈動變化的交流電整流為方向不變數(shù)值脈動變化的直流電。
[0023]全波整流器2的輸出端連接可調恒流模塊3、電壓采樣模塊5與高壓線性穩(wěn)壓器6。將全波整流器2的輸出端電壓設為Vout。
[0024]可調恒流模塊3包括一個以上的線性驅動電路或恒流二極管形成的并聯(lián)電路網絡?？烧{恒流模塊3將全波整流器2輸出的方向不變數(shù)值脈動變化的直流電調整為方向不變數(shù)值恒定的穩(wěn)恒直流電，傳輸給負載LED燈組4。
[0025]所述線性驅動網絡包括三極管Q2、電阻Rl2、電阻R16、電阻R22和場效應管MOSFETI ;所述恒流二極管Zl的正極連接三極管Q2的發(fā)射極，負極連接三極管Q2的集電極；電阻R12 —端連接場效應管M0SFET1的柵極，另一端連接場效應管M0SFET1的漏極；電阻R16 —端連接三極管Q2的基極，另一端連接場效應管M0SFET1的源極；電阻R22 —端連接三極管Q2的發(fā)射極，另一端連接場效應管M0SFET1的源極。
[0026]當可調恒流模塊包括一個以上的線性驅動網絡或恒流二極管時，多個恒流二極管相互并聯(lián)，多個線性驅動網絡相互并聯(lián)。并聯(lián)的線性驅動電路或恒流二極管的數(shù)量根據(jù)LED燈功率的需要靈活決定。
[0027]在本實施例中，LED燈組4由4個LED燈串串聯(lián)而成，每個LED燈串由22個LED燈泡串聯(lián)而成。4個LED燈串由可調恒流模塊3的輸出端開始依次為LED串1、LED串2、LED串3和LED串4。
[0028]電壓采樣模塊5由電阻R9與電阻R21串聯(lián)而成，電阻R9與電阻R21的公共端作為輸出端，連接邏輯控制多路開關7的總反相輸入端。將電壓采樣模塊5的輸出電壓設為Vin，則有:
[0029]Vin = [R21/(R21+R9) JVout
[0030]高壓線性穩(wěn)壓器6由電容Cl與穩(wěn)壓二極管D7并聯(lián)之后串聯(lián)電阻R3組成，穩(wěn)壓二極管D7兩端電壓作為高壓線性穩(wěn)壓器6的輸出端，連接邏輯控制多路開關7的總正向輸入端，由于其中穩(wěn)壓二極管D7的作用，使得高壓線性穩(wěn)壓器6的輸出端電壓保持穩(wěn)定。設高壓線性穩(wěn)壓器6的輸出端電壓為V0。
[0031]邏輯控制多路開關7由至少一個邏輯開關組成；每個邏輯開關包括第一分壓電阻、第二分壓電阻、比較器和場效應管；所述場效應管為N型MOS晶體管，場效應管的柵極和源極之間并聯(lián)有電阻，用于泄放柵源電荷。當場效應管的柵極為高電平時，場效應管的漏極和源極短路，當柵極為低電平時，場效應管的漏極和源極斷路；所述第一分壓電阻一端連接輯控制多路開關7的總正向輸入端，另一端與所述第二分壓電阻的一端串聯(lián)，所述第二分壓電阻另一端接地，所述第一分壓電阻與第二分壓電阻的公共端連接比較器的正向輸入端，比較器的負向輸入端連接邏輯控制多路開關7的總負向輸入端，比較器的輸出端連接場效應管的柵極，場效應管的漏極作為邏輯控制多路開關7的一個輸出端，連接于相鄰兩個LED燈串中間。
[0032]在本實施例中，邏輯控制多路開關7由3個并聯(lián)的邏輯開關組成。
[0033]第一邏輯開關由電阻R25、電阻R26、比較器0P3D與場效應管M0SFET4組成，設比較器0P3D正向輸入端輸入電壓為VI，則有:
[0034]Vl = [R26/(R25+R26)]V0
[0035]場效應管M0SFET4的漏極連接于LED串I與LED串2之間。
[0036]第二邏輯開關由電阻R7、電阻R19、比較器0P2C與場效應管M0SFET3組成，設比較器0P2C正向輸入端輸入電壓為V2，則有:
[0037]V2 = [R19/(R7+R19)]V0
[0038]場效應管M0SFET3的漏極連接于LED串2與LED串3之間。
[0039]第三邏輯開關由電阻R2、電阻R13、比較器OPlB與場效應管M0SFET2組成，設比較器OPlB正向輸入端輸入電壓為V3，則有:
[0040]V3 = [R13/(R2+R13)]V0
[0041 ] 場效應管M0SFET2的漏極連接于LED串3與LED串4之間。
[0042]調整各個邏輯開關中分壓電阻的大小，使得各個邏輯開關中比較器的正向輸入電壓滿足:vi < V2 < V3。
[0043]調整電壓采樣模塊5中電阻R9與電阻R21的阻值，可以實現(xiàn)調整LED燈串接入電路的數(shù)量，達到調整整個LED燈組4亮度的目的。
[0044]例如:調整電阻R9與電阻R21的阻值，使得電壓采樣模塊5的輸出電壓滿足Vin滿足:￥1<￥2<￥3<￥111，此時各個比較器的輸出端都為低電平，各個場效應管都為斷路，LED串1、LED串2、LED串3和LED串4都接入了電路，LED燈組4達到最大亮度。
[0045]調整電阻R9與電阻R21的阻值，使得電壓采樣模塊5的輸出電壓Vin滿足:V1
<Vin < V3 < V2，則比較器0P3D輸出低電平，場效應管M0SFET4為斷路，比較器OPlB和比較器0P2C輸出高電平，場效應管M0SFET2與場效應管M0SFET3為短路，只有LED串I與LED串2接入電路，LED燈組4的亮度為最大亮度的一半。
[0046]調整電阻R9與電阻R21的阻值，使得電壓采樣模塊5的輸出電壓Vin滿足:Vin
<Vl < V3 < V2，則各個比較器都輸出高電平，各個場效應管都為短路，只有LED串I接入電路，LED燈組4的亮度最小。
[0047]本實施例只列舉了一個簡單的情況，在實際操作中，可根據(jù)實際情況，調整可調恒流模塊的具體電路，可調恒流模塊的性能指標更加符合實際需要，并且使調整更加精確。電壓采樣模塊中兩個電阻的阻值大小調節(jié)，在實踐中可以使用分段開關或者滑動變阻器實現(xiàn)。
[0048]以上所述的僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，本實用新型不限于以上實施例?？梢岳斫猓绢I域技術人員在不脫離本實用新型的精神和構思的前提下直接導出或聯(lián)想到的其他改進和變化，均應認為包含在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種多段控制的線性恒流驅動電路，其特征在于:包括交流電源(1)、全波整流器(2)、可調恒流模塊(3)、LED燈組(4)、電壓采樣模塊(5)、高壓線性穩(wěn)壓器(6)與邏輯控制多路開關(7);所述交流電源(1)連接全波整流器(2)的輸入端，可調恒流模塊(3)、電壓采樣模塊(5)與高壓線性穩(wěn)壓器(6)三個部分的輸入端共同連接全波整流器(2)的輸出端；所述可調恒流模塊(3)的輸出端連接所述LED燈組(4)的一端，所述LED燈組(4)的另一端接地；所述電壓采樣模塊(5)的輸出端連接所述邏輯控制多路開關(7)的總反相輸入端；所述高壓線性穩(wěn)壓器￠)的輸出端連接所述邏輯控制多路開關(7)的總正向輸入端；所述邏輯控制多路開關(7)有至少一個輸出端；所述LED燈組(4)由至少兩個LED燈串串聯(lián)而成；所述LED燈串由至少一個LED燈泡串聯(lián)而成，每兩個相鄰LED燈串的公共端連接所述邏輯控制多路開關(7)的一個輸出端。
2.根據(jù)權利要求1所述的多段控制的線性恒流驅動電路，其特征在于:所述全波整流器(2)為橋式整流器。
3.根據(jù)權利要求1所述的多段控制的線性恒流驅動電路，其特征在于:可調恒流模塊(3)包括一個以上的線性驅動網絡以及一個以上的恒流二極管，所述線性驅動網絡包括三極管、第一電阻、第二電阻、第三電阻和第一場效應管；所述恒流二極管的正極連接三極管的發(fā)射極，負極連接三極管的集電極；第一電阻一端連接第一場效應管的柵極，另一端連接第一場效應管的漏極；第二電阻一端連接三極管的基極，另一端連接第一場效應管的源極；第三電阻一端連接三極管的發(fā)射極，另一端連接第一場效應管的源極。
4.根據(jù)權利要求3所述的多段控制的線性恒流驅動電路，其特征在于:當所述可調恒流模塊(3)包括兩個以上的線性驅動網絡或恒流二極管時，各恒流二極管相互并聯(lián)，各線性驅動網絡相互并聯(lián)。
5.根據(jù)權利要求1所述的多段控制的線性恒流驅動電路，其特征在于:所述電壓采樣模塊(5)包括第四電阻與第五電阻；所述第四電阻一端連接全波整流器(2)輸出端，另一端與所述第五電阻的一端串聯(lián)；所述第五電阻的另一端接地；所述第四電阻與第五電阻的公共端連接邏輯控制多路開關(7)的總反相輸入端。
6.根據(jù)權利要求1所述的多段控制的線性恒流驅動電路，其特征在于:所述高壓線性穩(wěn)壓器(6)包括第六電阻、穩(wěn)壓二極管與電容；所述第六電阻一端連接全波整流器(2)的輸出端，另一端連接所述穩(wěn)壓二極管的負極，所述穩(wěn)壓二極管的正極接地；所述電容與穩(wěn)壓二極管并聯(lián)，所述穩(wěn)壓二極管的負極連接邏輯控制多路開關(7)的總正向輸入端。
7.根據(jù)權利要求1所述的多段控制的線性恒流驅動電路，其特征在于:所述邏輯控制多路開關(7)由至少一個邏輯開關組成；所述邏輯開關包括第一分壓電阻、第二分壓電阻、比較器和第二場效應管；所述第二場效應管為N型MOS晶體管；所述第一分壓電阻一端連接輯控制多路開關(7)的總正向輸入端，另一端與所述第二分壓電阻的一端串聯(lián)，所述第二分壓電阻另一端接地，所述第一分壓電阻與第二分壓電阻的公共端連接比較器的正向輸入端，比較器的負向輸入端連接邏輯控制多路開關(7)的總負向輸入端，比較器的輸出端連接第二場效應管的柵極，第二場效應管的漏極作為邏輯控制多路開關(7)的一個輸出端，連接于相鄰兩個LED燈串中間，第二場效應管的源極接地。
8.根據(jù)權利要求7所述的多段控制的線性恒流驅動電路，其特征在于:當所述邏輯控制多路開關(7)包括多個邏輯開關時，多個邏輯開關相互并聯(lián)，各個邏輯開關的輸出端連接于LED燈組(4)的不同位置。
【文檔編號】H05B37/02GK204145814SQ201420463229
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年8月15日 優(yōu)先權日:2014年8月15日
【發(fā)明者】王開, 朱月林 申請人:江蘇寶積照明科技有限公司