LED線性恒功率驅動電路的制作方法

本發明涉及一種恒定輸出功率電路，尤其涉及一種LED線性恒功率驅動電路。

背景技術：

LED高壓線性恒流技術以其方案簡單、成本低廉、無高頻變壓器和無EMC問題等優點得到越來越廣泛的應用，并逐步運用到LED可控硅調光中。

目前市場上現有的LED線性恒流電路如圖1所示，輸入交流電壓源經整流橋101整流后連接LED燈串104的正端，LED燈串104的負端連接主控芯片102，流經LED燈串104的電流由主控芯片102和電流調節電阻103控制，維持電流控制芯片和維持電流調節電阻控制輸出電流。現有的電路存在輸出功率無法恒定的問題，隨著母線電壓的變化而變化，當母線電壓高于LED燈串壓降和芯片啟動電壓時，才能實現恒流輸出，但是當母線電壓低于LED燈串壓降和芯片啟動電壓時，燈串不能導通發光，這樣的工作方式會導致在不同輸入電壓、不同LED燈組情況下，LED燈實際的平均電流值不一致，無法實現恒定功率輸出。

技術實現要素：

發明目的：針對以上問題，本發明提出一種LED線性恒功率驅動電路。

技術方案：為實現上述設計目的，本發明所采用的技術方案是：一種LED線性恒功率驅動電路，包括交流電源、整流橋、LED燈串、主控芯片、電壓調節電阻、穩壓電容、補償電容和電流調節電阻。

整流橋的輸入端連接交流電源，整流橋的輸出端1和LED燈串的正端相連；LED燈串的負端和主控芯片的OUT1端口、電壓調節電阻的正端相連；電壓調節電阻的負端和主控芯片的OUT2端口相連；穩壓電容的正端和主控芯片的VDD端口相連，穩壓電容的負端和整流橋的輸出端2相連；補償電容的正端和主控芯片的COMP端口相連，補償電容的負端和整流橋的輸出端2相連；電流調節電阻的正端和主控芯片的CS端口相連，電流調節電阻的負端和整流橋的輸出端2相連；主控芯片的GND端口和整流橋的輸出端2相連。

LED線性恒功率驅動電路的控制方法，包括以下步驟：

(1)當母線電壓升高至主控芯片的啟動電壓，主控芯片啟動，通過VDD端口向穩壓電容充電；

(2)VDD端口的電位建立后，主控芯片檢測CS端口電位，并計算采樣的平均值，建立COMP端口的補償電容的電位；

(3)主控芯片檢測OUT2端口的電位，選擇控制模式；

(4)主控芯片檢測OUT1端口的電位，控制LED燈串的輸出電流，實現周期內恒定的輸出功率，并通過電流調節電阻進行恒功率的電流檢測。

有益效果：本發明的LED線性恒功率驅動電路可以在電壓波動的應用環境中，實現恒定功率輸出；具有燈串利用率高、功率因數高、電路效果好等優點。

附圖說明

圖1是現有的LED線性恒流電路；

圖2是本發明的LED線性恒功率驅動電路；

圖3是主控芯片的工作流程圖；

圖4是主控芯片的內部結構框圖；

圖5是混合式控制燈串電流與輸入電壓的關系圖；

圖6是三段臺階式控制燈串電流與輸入電壓的關系圖；

圖7是四段臺階式控制燈串電流與輸入電壓的關系圖；

圖8是五段臺階式控制燈串電流與輸入電壓的關系圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明的技術方案作進一步的說明。

如圖2所示是本發明所述的LED線性恒功率驅動電路，包括交流電源、整流橋201、LED燈串202、主控芯片203、電壓調節電阻204、穩壓電容205、補償電容206和電流調節電阻207。整流橋201的輸入端連接交流電源，整流橋201的輸出端1和LED燈串202的正端相連；LED燈串202的負端和主控芯片203的OUT1端口、電壓調節電阻204的正端相連；電壓調節電阻204的負端和主控芯片203的OUT2端口相連；穩壓電容205的正端和主控芯片203的VDD端口相連，穩壓電容205的負端和整流橋201的輸出端2相連；補償電容206的正端和主控芯片203的COMP端口相連，補償電容206的負端和整流橋201的輸出端2相連；電流調節電阻207的正端和主控芯片203的CS端口相連，電流調節電阻207的負端和整流橋201的輸出端2相連；主控芯片203的GND端口和整流橋201的輸出端2相連。電流調節電阻207控制系統的輸出平均電流。

如圖3所示是主控芯片的工作流程圖，如圖4所示是主控芯片的內部結構框圖，結合圖3和圖4，對主控芯片的工作原理進行說明。

隨著母線電壓的逐漸升高，主控芯片OUT1端口的電位將會逐漸升高至芯片的啟動電壓，芯片啟動，OUT1端口通過REGULATOR模塊給VDD端口的穩壓電容充電，產生穩定的內部工作電壓和高壓器件的柵極驅動電壓，VDD端口的電位建立完成，CS Sense電路中的EA模塊檢測CS電位，Calculator模塊計算CS sense電路采樣的平均值，建立COMP端口的補償電容電位；OUT2Sense模塊檢測OUT2端口電位，通過Model Control模塊選擇合適的OUT2電位翻轉點和相對的各段輸出電流值比例。由Calculator模塊計算CS sense電路采樣的平均值，所以無論OUT2 Sense模塊如何調整，主控運放的輸出在一個周期內是恒定的，進而實現周期內恒定的輸出功率。

當溫度達到過溫調節的閾值，OTC模塊通過降低EA的參考電壓，降低整個周期內的系統輸出功率；系統電流高于OCP模塊的閾值時，OCP模塊將會啟動，控制主控運放的輸出電壓，進而避免系統電流失控。

下面結合圖2、圖5、圖6、圖7和圖8對本發明的LED線性恒功率驅動電路的工作過程進行說明。

如圖5所示是本發明的LED線性恒功率驅動電路混合式控制燈串電流與輸入電壓的關系圖。結合圖2和圖5，當母線電壓V_LINE高于LED燈串202的正向導通壓降和主控芯片203的啟動電壓V1后，主控芯片203開始工作，主控芯片203通過VDD端口向穩壓電容205充電，主控芯片203通過電流調節電阻207進行恒功率的電流檢測，控制LED燈串202的輸出電流為I1。隨著母線電壓V_LINE的繼續升高，當主控芯片203的OUT1端口電壓達到芯片檢測電壓V2時，主控芯片203控制LED燈串202的輸出電流為I2。當母線電壓V_LINE繼續升高，主控芯片203的OUT1端口電壓達到芯片檢測電壓V3后，LED燈串202的輸出電流將隨著電壓的升高而緩慢降低至I3，并保持LED燈串202的輸出電流為I3直至主控芯片203的OUT1端口電壓降低到V3附近為止。當主控芯片203的OUT1端口電壓降低到V3附近時，主控芯片203控制LED燈串202的輸出電流緩慢升高；當主控芯片203的OUT1端口電壓低于V3后，主控芯片203控制LED燈串202的輸出電流為I2；當母線電壓V_LINE低于V2后，主控芯片203控制LED燈串202的輸出電流為I1；當母線電壓V_LINE低于V1后，主控芯片203控制LED燈串202的輸出電流逐漸降低至零。電壓調節電阻204用于調節V1、V2和V3的數值。

如圖6所示是本發明的LED線性恒功率驅動電路三段臺階式控制燈串電流與輸入電壓的關系圖。結合圖2和圖6，當母線電壓V_LINE高于LED燈串202的正向導通壓降和主控芯片203的啟動電壓V1后，主控芯片203開始工作，主控芯片203通過VDD端口向穩壓電容205充電，主控芯片203通過電流調節電阻207進行恒功率的電流檢測，控制LED燈串202的輸出電流為I1。隨著母線電壓V_LINE的繼續升高，當主控芯片203的OUT1端口電壓達到芯片檢測電壓V2時，主控芯片203控制LED燈串202的輸出電流為I2。當母線電壓V_LINE繼續升高，OUT1端口電壓達到芯片檢測電壓V3后，主控芯片203控制LED燈串202的輸出電流為I3，并保持LED燈串202的輸出電流為I3直至OUT1端口電壓低于V3為止。當OUT1端口電壓低于V3后，主控芯片203控制LED燈串202的輸出電流為I2；當母線電壓V_LINE低于V2后，主控芯片203控制LED燈串202的輸出電流為I1；當母線電壓V_LINE低于V1后，主控芯片203控制LED燈串202的輸出電流逐漸降低至零。電壓調節電阻204用于調節V1、V2和V3的數值。

如圖7所示是本發明的LED線性恒功率驅動電路四段臺階式控制燈串電流與輸入電壓的關系圖。結合圖2和圖7，當母線電壓V_LINE高于LED燈串202的正向導通壓降和主控芯片203的啟動電壓V1后，主控芯片203開始工作，主控芯片203通過VDD端口向穩壓電容205充電，主控芯片203通過電流調節電阻207進行恒功率的電流檢測，控制LED燈串202的輸出電流為I1。隨著母線電壓V_LINE的繼續升高，當主控芯片203的OUT1端口電壓達到芯片檢測電壓V2時，主控芯片203控制LED燈串202的輸出電流為I2。當母線電壓V_LINE繼續升高，OUT1端口電壓達到芯片檢測電壓V3后，主控芯片203控制LED燈串202的輸出電流為I3；隨著母線電壓V_LINE的繼續升高，當主控芯片203的OUT1端口電壓達到芯片檢測電壓V4時，主控芯片203控制LED燈串202的輸出電流為I4,并保持LED燈串202的輸出電流為I4，直至OUT1端口電壓低于V4為止。當OUT1端口電壓低于V4后，主控芯片203控制LED燈串202的輸出電流為I3；當OUT1端口電壓低于V3后，主控芯片203控制LED燈串202的輸出電流為I2；當母線電壓V_LINE低于V2后，主控芯片203控制LED燈串202的輸出電流為I1；當母線電壓V_LINE低于V1后，主控芯片203控制LED燈串202的輸出電流逐漸降低至零。電壓調節電阻204用于調節V1、V2、V3和V4的數值。

如圖8所示是本發明的LED線性恒功率驅動電路五段臺階式控制燈串電流與輸入電壓的關系圖。結合圖2和圖8，當母線電壓V_LINE高于LED燈串202的正向導通壓降和主控芯片203的啟動電壓V1后，主控芯片203開始工作，主控芯片203通過VDD端口向穩壓電容205充電，主控芯片203通過電流調節電阻207進行恒功率的電流檢測，控制LED燈串202的輸出電流為I1。隨著母線電壓V_LINE的繼續升高，當主控芯片203的OUT1端口電壓達到芯片檢測電壓V2時，主控芯片203控制LED燈串202的輸出電流為I2。當母線電壓V_LINE繼續升高，OUT1端口電壓達到芯片檢測電壓V3后，主控芯片203控制LED燈串202的輸出電流為I3；當母線電壓V_LINE繼續升高，OUT1端口電壓達到芯片檢測電壓V4后，主控芯片203控制LED燈串202的輸出電流為I4；隨著母線電壓V_LINE的繼續升高，當主控芯片203的OUT1端口電壓達到芯片檢測電壓V5時，主控芯片203控制LED燈串202的輸出電流為I5,并保持LED燈串202的輸出電流為I5，直至OUT1端口電壓低于V5為止。當OUT1端口電壓低于V5后，主控芯片203控制LED燈串202的輸出電流為I4；當OUT1端口電壓低于V4后，主控芯片203控制LED燈串202的輸出電流為I3；當OUT1端口電壓低于V3后，主控芯片203控制LED燈串202的輸出電流為I2；當母線電壓V_LINE低于V2后，主控芯片203控制LED燈串202的輸出電流為I1；當母線電壓V_LINE低于V1后，主控芯片203控制LED燈串202的輸出電流逐漸降低至零。電壓調節電阻204用于調節V1、V2、V3、V4和V5的數值。