一種多段式led驅動電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及LED照明技術領域，特別是低成本高功率因數多段式LED驅動電路。
【背景技術】
[0002]目前，LED驅動電路是各學者的研究熱點，然而功率因數、效率、諧波失真度一直是檢驗驅動電路各項指標的標準。為了得到較優的參數，往往采用多級電路，使得體積增大，還增加了成本。
【發明內容】
[0003]本發明要克服上述現有技術的不足，提供一種多段式LED驅動電路，具有高功率因數、高效率、低諧波失真、體積小、成本低等特點。
[0004]本發明所采用的技術方案是:電路結構為多段LED串聯拓撲，通過MCU及驅動電路獨立控制各段開關管，達到LED總電壓盡可能跟蹤整流后的電網電壓，降低電路損耗，提高效率。通過串聯MOS管來調節LED串電流，調節電路可以實現電流正弦化的功能，減小電流諧波。由于系統沒有使用感性元件，其功率因數基本接近于I。
[0005]一種多段式LED驅動電路，其特征在于:
[0006]多段式LED驅動電路，包括整流電路2、LED串及開關管電路3、電流控制電路4以及開關管控制電路I，如附圖1所示。
[0007]所述整流電路2，包括交流電壓源，整流橋堆，所述交流電壓源與所述整流橋堆兩個交流引腳相連，所述整流橋另外兩個引腳共陰極引腳與LED串及開光管電路以及開關管控制電路相連，共陽極引腳接入地線。
[0008]所述LED串及開關管電路3，每串LED均與一個開關管相連，一共可以連接η串，所述開關管的一端與該串LED的陽極相連，所述開關管的另一端與該串LED的陰極相連，所述開關管的控制端與開關管控制電路相連；所述每串LED陽極均與上一串LED的陰極串聯，其第一串LED的陽極與所述整流橋共陰極相連，最后一串LED的陰極與所述電流控制電路相連。
[0009]所述電流控制電路4，主要由一個MOS管，一個三極管，一個穩壓二極管和若干電阻組成。所述MOS管的源級與所述LED串及開關管電路最后一串LED的陰極相連，所述MOS管的柵極與所述三極管的集電極相連，而且與電阻Rl的一端相連，所述電阻Rl的另一端與所述整流橋共陰極相連，所述三極管的發射極與電阻R6的一端相連，所述電阻R6的另一端與地線相連，所述三極管的基極與電阻R5的一端相連，而且與穩壓二極管Dl的陽極相連，所述穩壓二極管Dl的陰極與電阻R3的一端相連，所述電阻R3的另一端與電阻R2的一端相連，而且與電阻R4的一端相連，所述電阻R2的另一端與整流橋共陰極相連，所述電阻R4的另一端與地線相連，所述電阻R5的另一端與所述MOS管的漏極相連，而且與電阻Rcs相連，所述電阻Rcs的另一端與地線相連。
[0010]所述開關管控制電路1，包括采樣電阻電路，MCU及驅動電路。所述采樣電阻電路由電阻R7和R8組成電阻分壓電路，所述電阻R7的一端與所述整流橋共陰極相連，另一端與所述MCU及驅動電路的ADC 口相連，而且與電阻R8的一端相連，所述電阻R8的另一端與地線相連；所述MCU及驅動電路中MCU的I/O引腳與驅動電路相連，所述驅動電路的另一端與所述LED串及開關管電路中各串開關管控制端相連。
[0011]與現有技術相比，本發明的有益效果是高功率因數、高效率、電路元件少，成本低，利用集成。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發明的電路整體結構圖。
[0013]圖2為本發明的電壓電流的波形圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖1，2對本發明進行說明。
[0015]多段式LED驅動電路，包括整流電路2、LED串及開關管電路3、電流控制電路4以及開關管控制電路I，如附圖1所示。
[0016]所述整流電路2，包括交流電壓源，整流橋堆，所述交流電壓源與所述整流橋堆兩個交流引腳相連，所述整流橋另外兩個引腳共陰極引腳與LED串及開光管電路以及開關管控制電路相連，共陽極引腳接入地線。
[0017]所述LED串及開關管電路3，每串LED均與一個開關管相連，一共可以連接η串，所述開關管的一端與該串LED的陽極相連，所述開關管的另一端與該串LED的陰極相連，所述開關管的控制端與開關管控制電路相連；所述每串LED陽極均與上一串LED的陰極串聯，其第一串LED的陽極與所述整流橋共陰極相連，最后一串LED的陰極與所述電流控制電路相連。
[0018]所述電流控制電路4，主要由一個MOS管Ml，一個三極管BI，一個穩壓二極管Dl和若干電阻組成。所述MOS管的源級與所述LED串及開關管電路最后一串LED的陰極相連，所述MOS管的柵極與所述三極管的集電極相連，而且與電阻Rl的一端相連，所述電阻Rl的另一端與所述整流橋共陰極相連，所述三極管的發射極與電阻R6的一端相連，所述電阻R6的另一端與地線相連，所述三極管的基極與電阻R5的一端相連，而且與穩壓二極管Dl的陽極相連，所述穩壓二極管Dl的陰極與電阻R3的一端相連，所述電阻R3的另一端與電阻R2的一端相連，而且與電阻R4的一端相連，所述電阻R2的另一端與整流橋共陰極相連，所述電阻R4的另一端與地線相連，所述電阻R5的另一端與所述MOS管的漏極相連，而且與電阻Rcs相連，所述電阻Rcs的另一端與地線相連。
[0019]所述開關管控制電路1，包括采樣電阻電路，MCU及驅動電路。所述采樣電阻電路由電阻R7和R8組成電阻分壓電路，所述電阻R7的一端與所述整流橋共陰極相連，另一端與所述MCU及驅動電路的ADC 口相連，而且與電阻R8的一端相連，所述電阻R8的另一端與地線相連；所述MCU及驅動電路中MCU的I/O引腳與驅動電路相連，所述驅動電路的另一端與所述LED串及開關管電路中各串開關管控制端相連。
[0020]進一步，當電路正常工作時，電阻R2、電阻R3、電阻R4、穩壓二極管Dl組合電路提供三極管的穩態工作點。電網交流電壓通過整流橋整流后，得到只有正半波的電壓。該電壓經過LED串后加在MOS管和電阻Rcs上，加載在采樣電阻Rcs上的電壓通過電阻R5流入三極管BI的基極，形成基極-發射極電流，通過選擇合適的參數使三極管工作在線性區，此時三極管集電極電流與基極-發射極電流成比例關系，此時正半波電壓減去電阻Rl的壓降，即為MOS管Ml的柵極驅動信號，進而控制流過LED串的電流，形成反饋回路，選擇合適的參數可使MOS管工作在線性區，由于正半波電壓變化，使得MOS管柵極電壓變化，進而實現LED串的電流變化。進一步，當正半波電壓增大時，MOS管柵極電壓升高，MOS管導通程度增大，LED串電流增加，Rcs的分壓增大，三極管BI的基極-發射極電流增大，BI的集電極增大，Rl的分壓增大，最終限制MOS管柵極電壓進一步升高，實現電流的正弦控制及限幅。
[0021]所述開關管控制電路I中ADC檢測電阻分壓后的電壓值，用來檢測正弦半波的電壓，通過電壓的大小調節開關管的開通和閉合組合，使LED串總電壓盡可能等于電網電壓，降低損耗。
[0022]所述LED串及開關管電路3，其中LED串組合可以采用二進制步進組合，如LI串I
顆LED，L2串2顆LED，L3串4顆LED，......，Ln串2~n顆LED。當電網電壓達到I顆LED
導通電壓時，只開通LI串，當電網達到2顆LED導通電壓時，只開通L2串，當達到3顆LED導通電壓時，開通LI串和L2串，當達到4顆LED導通電壓時，只開通L3串，如此類推，隨著正弦半波電壓的增高以二進制步進增加LED串數，同時當正弦半波電壓降低時，以二進制步進減少LED串數，用以提高系統效率。
[0023]LED串總電壓，電網電壓，及LED電流如附圖2所示。本說明書實施例所述的內容僅僅是對發明構思的實現形式的列舉，本發明的保護范圍不應當被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本發明的保護范圍也及于本領域技術人員根據本發明構思所能夠想到的等同技術手段。
【主權項】
1.一種多段式LED驅動電路，其特征在于: 包括整流電路(2)、LED串及開關管電路(3)、電流控制電路(4)以及開關管控制電路⑴， 所述整流電路(2)，包括交流電壓源，整流橋堆，所述交流電壓源與所述整流橋堆兩個交流引腳相連，所述整流橋另外兩個引腳共陰極引腳與LED串及開光管電路以及開關管控制電路相連，共陽極引腳接入地線。 所述LED串及開關管電路(3)，每串LED均與一個開關管相連，一共可以連接η串，所述開關管的一端與該串LED的陽極相連，所述開關管的另一端與該串LED的陰極相連，所述開關管的控制端與電流控制電路相連；所述每串LED陽極均與上一串LED的陰極串聯，其第一串LED的陽極與所述整流橋共陰極相連，最后一串LED的陰極與所述電流控制電路相連。 所述電流控制電路(4)，主要由一個MOS管Ml，一個三極管BI，一個穩壓二極管Dl和若干電阻組成。所述MOS管Ml的源級與所述LED串及開關管電路最后一串LED的陰極相連，所述MOS管Ml的柵極與所述三極管BI的集電極相連，而且與電阻Rl的一端相連，所述電阻Rl的另一端與所述整流橋共陰極相連，所述三極管BI的發射極與電阻R6的一端相連，所述電阻R6的另一端與地線相連，所述三極管BI的基極與電阻R5的一端相連，而且與穩壓二極管Dl的陽極相連，所述穩壓二極管Dl的陰極與電阻R3的一端相連，所述電阻R3的另一端與電阻R2的一端相連，而且與電阻R4的一端相連，所述電阻R2的另一端與整流橋共陰極相連，所述電阻R4的另一端與地線相連，所述電阻R5的另一端與所述MOS管Ml的漏極相連，而且與電阻Rcs相連，所述電阻Rcs的另一端與地線相連。 所述開關管控制電路(I)，包括采樣電阻電路，MCU及驅動電路。所述采樣電阻電路由電阻R7和R8組成電阻分壓電路，所述電阻R7的一端與所述整流橋共陰極相連，另一端與所述MCU及驅動電路的ADC 口相連，而且與電阻R8的一端相連，所述電阻R8的另一端與地線相連；所述MCU及驅動電路中MCU的I/O引腳與驅動電路相連，所述驅動電路的另一端與所述LED串及開關管電路中各串開關管控制端相連。
【專利摘要】本發明公開了一種多段式LED驅動電路，電路結構為多段LED串聯拓撲，通過MCU及驅動電路獨立控制各段開關管，達到LED總電壓盡可能的跟蹤整流后的電網電壓，降低電路損耗，提高效率。通過串聯MOS管來調節LED串電流，調節電路可以實現電流正弦化的功能，減小電流諧波。由于系統沒有使用感性元件，其功率因數基本接近于1。與現有技術相比，本發明的有益效果是高功率因數、高效率、電路元件少，成本低，利用集成。
【IPC分類】H05B37/02
【公開號】CN105142269
【申請號】CN201510496931
【發明人】張 浩, 南余榮
【申請人】浙江工業大學
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年8月13日