基于電壓記憶與分段限流的led驅動電路及方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于電壓記憶與分段限流的LED驅動電路及方法，所述電路包括整流電路、分壓電路、電壓上升下降檢測模塊、電壓記憶模塊、比較器組、控制邏輯模塊、高壓開關電路、檢流電阻、檢流比較器以及LED燈串；所述電路的驅動方法根據直接整流后的直流脈動電壓的上升下降特性，對LED燈串負載采用分段式點亮的控制方式。本發明的驅動電路解決了實際應用中燈串所使用的LED芯片伏安特性的差異對驅動電流影響的問題，使LED燈串在整個工作周期內的工作電流限制在設計的最大電流值Imax內，避免出現欠流所造成的亮度偏暗和過流所造成的LED芯片損害的問題，在提高LED燈具發光效率的同時，更好地對LED器件進行過流保護。
【專利說明】基于電壓記憶與分段限流的LED驅動電路及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種LED驅動電路及方法，尤其是一種利用交流市電直接整流后的直流脈動電壓進行供電的，使用電壓記憶與分段限流的LED驅動電路及方法，屬于LED驅動【技術領域】。
【背景技術】
[0002]LED照明驅動電路，就是能夠使采用LED作為發光器件的照明設備能夠正常工作所需要的電源電路，能夠為LED器件的正常工作提供所需的電壓和電流。LED照明驅動電路結構框架如圖1所示，主要由整流電路、輔助電源電路、電源變換電路以及反饋回路構成。輸入的交流市電經過整流電路轉變成為直流高壓，直流高壓由輔助電源電路產生穩定的直流低壓供電源變換電路使用，電源變換電路把直流高壓轉換成為LED器件工作所需的電壓和電流，反饋回路對LED的工作狀態進行檢測，通過反饋控制使LED器件的工作電壓和電流穩定在設計點上。
[0003]目前，由于LED比傳統光源在節能方面具有較高的效率，其應用越來越廣泛，各種LED照明產品中所使用的驅動電源結構也越來越豐富。現有的LED分段式電源如圖2所示，其工作過程是如下:當整流電路輸出電壓低于Ul時，NMOS管Q1、Q2、Q3、Q4導通，LI段LED工作；整流電路輸出電壓高于Ul低于U2時，NMOS管Ql關斷，Q2、Q3、Q4導通，L1、L2段LED工作；整流電路輸出電壓高于U2低于U3時，NMOS管Q1、Q2關斷，Q3、Q4導通，L1、L2、L3段LED工作；整流電路輸出電壓高于U3低于U4時，NMOS管Ql、Q2、Q3關斷，Q4導通，L1、L2、L3、L4段LED工作；當整流電路輸出電壓高于U4時,NMOS管Q1、Q2、Q3、Q4關斷，L1、L2、L3、L4段LED不工作。
[0004]以上所描述LED分段式驅動電路無需電解電容進行電壓儲能，功率因素較高，整燈壽命也不會受制于電容，但此驅動方式也有不足之處，由LED器件的伏安特性可知，在其正常工作電壓條件下，電壓的細小差異會導致電流的明顯波動，而LED的光強主要和流過LED的電流有關；在實際應用中，即使同一廠家同一批次生產的LED芯片，其伏安特性曲線也會存在著差異，因此依據固定分壓比進行分段的驅動方式，由于用于比較的參考電壓精度以及LED芯片伏安特性差異的原因，使得燈串中LED的工作電流不可精確預測和設計，出現欠流或者過流的驅動狀態。欠流會造成燈串的亮度偏暗，而過流則會對LED芯片造成損害。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是為了解決上述現有技術的缺陷，提供一種結構簡單、使用方便，既不需要采用感性器件，也無須電解電容的基于電壓記憶與分段限流的LED驅動電路。
[0006]本發明的另一目的在于提供一種基于電壓記憶與分段限流的LED驅動電路的驅動方法。
[0007]本發明的目的可以通過采取如下技術方案達到:[0008]基于電壓記憶與分段限流的LED驅動電路，包括整流電路、分壓電路、比較器組、高壓開關電路和LED燈串，所述整流電路與分壓電路連接，所述高壓開關電路與LED燈串連接，所述LED燈串與整流電路連接，其特征在于:還包括電壓上升下降檢測模塊、電壓記憶模塊、控制邏輯模塊、檢流電阻以及檢流比較器，所述電壓記憶模塊、比較器組、控制邏輯模塊、高壓開關電路和LED燈串依次連接；所述分壓電路分別與電壓上升下降檢測模塊和電壓記憶模塊連接，所述電壓上升下降檢測模塊分別與電壓記憶模塊和控制邏輯模塊連接，所述控制邏輯模塊與電壓記憶模塊連接；所述高壓開關電路通過檢流電阻與電源共地端連接，所述檢流比較器的一個輸入端接檢流電阻與高壓開關電路的公共連接點，另一個輸入端接參考電壓，所述檢流比較器的輸出端與控制邏輯模塊連接。
[0009]優選的，所述電壓記憶模塊由多個電壓保持器構成，所述每個電壓保持器的輸出端分別與比較器組連接。
[0010]優選的，所述每個電壓保持器由電容和運算放大器組成。
[0011]優選的，所述比較器組由多個電壓比較器組成，所述每個電壓比較器的一個輸入端與每個電壓保持器的輸出端 對應連接，另一個輸入端相接在一起后與分壓電路連接，所述每個電壓比較器的輸出端分別與控制邏輯模塊連接。
[0012]優選的，所述控制邏輯模塊由多個D觸發器和完成功能所需的組合數字邏輯構成，所述控制邏輯模塊以比較器組內每個電壓比較器的輸出、電壓上升下降檢測模塊的輸出以及檢流比較器的輸出作為輸入信號。
[0013]優選的，所述電壓上升下降檢測模塊由微分單元電路和電壓比較器組成，輸出指示直流脈動電壓上升下降狀態的方波信號。
[0014]優選的，所述高壓開關電路由多個高壓NMOS管組成，所述每個D觸發器的存儲狀態和每個高壓NMOS管的開關狀態一一對應；所述每個高壓NMOS管的源極相接在一起后經過檢流電阻與電源共地端連接，所述檢流比較器的一個輸入端接檢流電阻與每個高壓NMOS管的源極的公共連接點，另一個輸入端接參考電壓；所述每個高壓NMOS管的漏極與LED燈串連接。
[0015]優選的，所述LED燈串由多個LED燈段串聯組成，所述LED燈段的數量與高壓NMOS
管的數量相一致。
[0016]本發明的另一目的可以通過采取如下技術方案達到:
[0017]基于電壓記憶與分段限流的LED驅動電路的驅動方法，其特征在于包括以下步驟:
[0018]I)交流市電經過整流電路整流后，輸出高壓直流脈動電壓；
[0019]2)分壓電路對整流電路整流后的高壓直流脈動電壓按一定的比例進行分壓，輸出低壓直流脈動電壓；
[0020]3)電壓上升下降檢測模塊把分壓后的低壓直流脈動電壓轉換成用于指示低壓直流脈動電壓的上升過程和下降過程的方波信號；
[0021]4)在低壓直流脈動電壓的上升過程中，電壓處于谷值時，每個高壓NMOS管都處于導通狀態，此時只有直接和高壓直流脈動電壓相連的LED燈段被接入有效驅動輸出端口，當電壓上升使該LED燈段的驅動電流達到限流值，檢流電阻上的壓降高于參考電壓，檢流比較器的輸出電壓發生過流翻轉，控制邏輯模塊檢測到該信號的翻轉，使與該LED燈段負極相連的高壓NMOS管被關斷，與該LED燈段相連的下一 LED燈段一起被接入有效驅動輸出端口，LED燈串上的電流回到限流值以下，檢流比較器的輸出電壓恢復到發生過流翻轉之前；按照這個規律，每達到一次電流限流值就關斷與LED燈串中已被接入的部分負極相連的高壓NMOS管，使被接入有效驅動輸出端口的LED燈段數量逐步增加；當所有的LED燈段均被接入，高壓直流脈動電壓的上升再次使電流達到限流值，則關斷高壓開關電路中的所有高壓NMOS管，將LED燈串中所有LED燈段與電源的連接斷開，該直流脈動電壓的上升過程中的控制過程稱為正向控制過程；在正向控制過程中，電壓記憶模塊依次記下LED燈串的工作電流每次達到限流值時低壓直流脈動電壓的電壓瞬時值；
[0022]5)在低壓直流脈動電壓的下降過程中，電壓記憶模塊記憶的電壓值保持不變，輸入到比較器組進行比較處理，比較器組輸出的方波序列反向重現了電壓上升過程中LED燈串每次達到電流限流值時各個控制節點；在各個控制節點，比較器組的輸出狀態會發生變化，控制邏輯模塊檢測到該狀態變化，則反向逐步恢復高壓開關電路中各個被關斷高壓NMOS管的導通狀態，實現對LED燈串的反向對稱控制；在反向對稱控制的過程中，如果在高壓直流脈動電壓的峰值點處高壓開關電路中的所有高壓NMOS管處于關斷狀態，在高壓直流脈動電壓下降經過第I個控制節點時，控制邏輯模塊使正向控制過程中最后被關斷的高壓NMOS管恢復導通狀態，LED燈串中所有LED燈段被接入有效驅動輸出端口 ；在高壓直流脈動電壓下降經過第2個控制節點時，控制邏輯模塊使正向控制過程中倒數第2個被關斷的高壓NMOS管恢復導通狀態，使LED燈串中被接入有效驅動輸出端口的LED燈段減少I段；按照這個規律，此后高壓直流脈動電壓下降每經過I個控制節點時，就恢復I個被關斷的高壓NMOS管的導通狀態，使LED燈串中被接入有效驅動輸出端口的LED燈段逐步減少，直到所有的高壓NMOS管均恢復導通狀態，LED燈串中被接入有效驅動輸出端口的LED燈段的數量為I段為止。
[0023]優選的，步驟3)所述電壓上升下降檢測模塊把分壓后的低壓直流脈動電壓轉換成用于指示低壓直流脈動電壓的上升過程和下降過程的方波信號具體為:
[0024]電壓上升下降檢測模塊把分壓后的低壓直流脈動電壓轉換成只有高低兩種電平的方波信號，該方波信號的兩種不同電平分別指示低壓直流脈動電壓的上升過程和下降過程，其中高電平指示上升過程，低電平指示下降過程，將該方波信號反相可得到與原信號相反的指示方式。
[0025]本發明相對于現有技術具有如下的有益效果:
[0026]本發明基于電壓記憶與分段限流的LED驅動電路根據直接整流后的直流脈動電壓的上升下降特性，對LED燈串負載采用分段式點亮的控制方式，解決了實際應用中燈串所使用的LED芯片伏安特性的差異對驅動電流影響的問題，使LED燈串在整個工作周期內的工作電流限制在設計的最大電流值Imax內，避免出現欠流所造成的亮度偏暗和過流所造成的LED芯片損害的問題，在提高LED燈具發光效率的同時，更好地對LED器件進行過流保護。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027]圖1為LED驅動電路結構框架圖。
[0028]圖2為現有線性分段式LED驅動電路的結構原理框圖。[0029]圖3為本發明基于電壓記憶與分段限流的LED驅動電路的結構原理框圖。
[0030]圖4為本發明基于電壓記憶與分段限流的LED驅動電路的驅動方法工作波形圖。
【具體實施方式】
[0031]實施例1:
[0032]下面結合實施例及附圖對本發明作進一步詳細說明，但本發明的實施方式不限于此。
[0033]如圖3所示，本實施例基于電壓記憶與分段限流的LED驅動電路包括整流電路1、分壓電路2、電壓上升下降檢測模塊3、電壓記憶模塊4、比較器組5、控制邏輯模塊6、高壓開關電路7、檢流電阻8 (Ris)、檢流比較器9 (Icomp)以及LED燈串10 ;所述電壓上升下降檢測模塊3由微分單元電路和電壓比較器組成；所述電壓記憶模塊4由4個電壓保持器構成，編號從上至下分別為H1、H2、H3和H4，所述每個電壓保持器由電容和運算放大器組成；所述比較器組5由4個電壓比較器組成,編號從上至下分別為Compl、Comp2、Comp3和Comp4 ;所述控制邏輯模塊6由4個D觸發器和完成功能所需的組合數字邏輯構成；所述高壓開關電路7由4個高壓NMOS管組成，編號從上至下分別為Q1、Q2、Q3和Q4 ;所述LED燈串10由4個LED燈段組成，編號從上至下分別為L1、L2、L3和L4，其中:
[0034]交流市電在經過所述整流電路I整流后，輸出具有周期性的高壓直流脈動電壓(簡稱為HVDCP)，在HVDCP的一個周期內，電壓從谷值變化到峰值的過程為上升過程，電壓從峰值變化到谷值的過程為下降過程；
[0035]所述分壓電路2對整流電路I整流后的HVDCP按一定的比例進行線性分壓，得到低壓直流脈動電壓(簡稱為LVDCP)，作為電壓上升下降檢測模塊3、電壓記憶模塊4和比較器組5的輸入信號，和整流后的HVDCP相比，LVDCP的相位與周期與其相同，在電壓值大小上與其成正比例關系；
[0036]所述電壓上升下降檢測模塊3把分壓電路2分壓后的LVDCP轉換成只有高低兩種電平的方波信號RFC，該方波信號RFC的兩種不同電平分別指示LVDCP的上升和下降過程，如高電平指示上升過程，低電平則指示下降過程，把該信號反相后，可以得到與原信號相反的指示方式；工作時需要用到RFC信號的電路模塊有電壓記憶模塊4和控制邏輯模塊6 ；
[0037]所述電壓記憶模塊4在直流脈動電壓(HVDCP或LVDCP)的上升過程中，依次記下LED燈串10的驅動電流每次達到限流值時LVDCP的瞬時值，由于分壓電路2的線性比例關系，所記錄的LVDCP的電壓瞬時值與此刻的HVDCP的電壓瞬時值也成——對應的線性比例關系，其采用模擬的方式進行電壓記憶，所使用的電壓保持器的個數為在直流脈動電壓(HVDCP或LVDCP)的一個電壓上升過程中所需要記憶電壓瞬時值的個數，也即LED燈串10的分段數量(均為4個)；所述電壓記憶模塊4在直流脈動電壓(HVDCP或LVDCP)的下降過程中，其記憶的電壓值保持不變，輸入到比較器組5中進行比較處理；
[0038]所述比較器組5中，所述電壓比較器Compl、Comp2、Comp3和Comp4的一個輸入端分別與電壓保持器H1、H2、H3和H4的輸出端一一對應連接，另一個輸入端相接在一起后與分壓電路2連接，即LVDCP作為該輸入端的輸入信號；所述比較器組5在直流脈動電壓(HVDCP或LVDCP)的下降過程中，把電壓記憶模塊4的輸出和LVDCP進行比較，輸出與電壓比較器Comp1、Comp2>Comp3和Comp4對應的方波序列，每一個輸出的方波，其高低電平的變化指示LVDCP是否已經下降到了對應的電壓比較器所輸入的記憶電壓值，該方波序列反向重現了電壓上升過程中LED燈串10每次達到電流限定值時各個控制節點，并輸入到控制邏輯模塊6進行處理；
[0039]所述控制邏輯模塊6中，所述每個D觸發器的存儲狀態和高壓開關電路7中的高壓NMOS管的開關狀態對應，即控制邏輯模塊6可輸出開關信號對高壓開關電路7的高壓NMOS管Q1、Q2、Q3和Q4進行開關控制；所述LED燈段LI的正極與整流電路I輸出的HVDCP連接，連接點為NO ;所述LED燈段LI的負極與LED燈段L2的正極連接，連接點為NI，連接點NI與高壓NMOS管Ql的漏極連接；所述LED燈段L2的負極與LED燈段L3的正極連接，連接點為N2，連接點N2與高壓NMOS管Q2的漏極連接；所述LED燈段L3的負極與LED燈段L4的正極連接，連接點為N3，連接點N3與高壓NMOS管Q3的漏極連接；所述LED燈段L4的負極與高壓NMOS管Q4的漏極連接，連接點為N4 ;所述高壓NMOS管Q1、Q2、Q3和Q4的源極相接在一起后與檢流電阻Ris的一端連接，連接點為N5，檢流電阻Ris的另一端接電源的共地端；所述檢流比較器Icomp的一個輸入端接檢流電阻Ris與高壓NMOS管Ql、Q2、Q3和Q4的源極的公共連接點N5，另一個輸入端接參考電壓Vref ；[0040]如圖4所示，為本實施例基于電壓記憶與分段限流的LED驅動電路的工作波形圖，上半部分虛線為低壓直流脈動電壓信號LVDCP的波形，粗實線為電壓上升下降檢測電路的輸出信號RFC的方波波形，Umax為LCDCP的峰值；下半部分虛線為低壓直流脈動電壓信號LVDCP的波形，Umax為IXDCP的峰值，粗實線為流過LED燈串的電流Im波形圖，Imax為Im的峰值(即限流值)，由輸入到檢流比較器Icomp的參考電壓Vref和檢流電阻Ris決定，ILED=Vref/Ris0
[0041]如圖3和圖4所示，本實施例基于電壓記憶與分段限流的LED驅動電路的驅動方法，包括以下步驟:
[0042]I)交流市電經過整流電路I整流后，輸出HVDCP ；
[0043]2)分壓電路2對整流電路I整流后的HVDCP按一定的比例進行分壓，輸出LVDCP ；
[0044]3)電壓上升下降檢測模塊3把分壓后的低壓直流脈動電壓轉換成只有高低兩種電平的方波信號RFC，在LVDCP的一個上升下降周期內，上升過程中電壓上升下降檢測模塊3的輸出信號RFC為高電平,下降過程中電壓上升下降檢測模塊3的輸出信號RFC為低電平，控制邏輯模塊6根據RFC的高低電平狀態決定其控制模式，以下分別對LVDCP的上升過程和下降過程的控制流程進行描述:
[0045]4)在LVDCP的上升過程中，電壓處于谷值時，每個高壓NMOS管Q1、Q2、Q3和Q4都處于導通狀態，對應圖4中的時間點tO ;在時間段tO到tl的過程中，高壓NMOS管Ql、Q2、Q3和Q4處于導通狀態，連接點N1、N2、N3和N4均被Ql、Q2、Q3和Q4的導通狀態短接到連接點N5，LED燈段L2、L3和L4無效，LED燈段LI被接入HVDCP與連接點N5之間被有效驅動；在時間點11，流過LED燈串10中已被接入的LED燈段的驅動電流Ι?ΕΙ)到達限流值Imax，檢流比較器Icomp的輸出狀態發生過流翻轉，控制邏輯模塊6檢測到過流翻轉，輸出信號控制電壓記憶模塊4由電壓保持器Hl記住此時LVDCP的瞬時電壓值Ua，使高壓NMOS管Ql處于關斷狀態，高壓NMOS管Q2、Q3和Q4保持導通狀態；在時間段tl到t2的過程中，高壓NMOS管Ql處于關斷狀態，高壓NMOS管Q2、Q3和Q4保持導通狀態，連接點N2、N3和N4均被高壓NMOS管Q2、Q3和Q4的導通狀態短接到連接點N5，LED燈段L3和L4無效，LED燈段LI和L2被串聯接入HVDCP與連接點N5之間被有效驅動；在Ql被關斷后，Imi重新下降到Imax以下,檢流比較器Icomp的輸出恢復到發生過流翻轉前的狀態。在時間點t2,流過LED燈串10中已被接入的LED燈段的驅動電流Im到達限流值Imax，檢流比較器Icomp的輸出狀態發生過流翻轉，控制邏輯模塊6檢測到過流翻轉，輸出信號控制電壓記憶模塊4由電壓保持器H2記住此時LVDCP的瞬時電壓值Ub,使高壓NMOS管Ql和Q2處于關斷狀態，高壓NMOS管Q3和Q4保持導通狀態；在時間段t2到t3的過程中，高壓NMOS管Q1、Q2處于關斷狀態，Q3、Q4保持導通狀態，連接點N3、N4均被Q3、Q4的導通狀態短接到N5，LED燈段L4無效，LED燈段L1、L2和L3被串聯接入HVDCP與連接點N5之間被有效驅動；在Ql和Q2被關斷后，Iled重新下降到Imax以下，檢流比較器Icomp的輸出恢復到發生過流翻轉前的狀態；在時間點t3，流過LED燈串10中已被接入的LED燈段的驅動電流Im到達限流值Imax，檢流比較器Icomp的輸出狀態發生過流翻轉，控制邏輯模塊6檢測到過流翻轉，輸出信號控制電壓記憶模塊4由電壓保持器H3記住此時LVDCP的瞬時電壓值Uc，使高壓NMOS管Ql、Q2和Q3處于關斷狀態，高壓NMOS管Q4保持導通狀態；在時間段t3到t4的過程中，高壓NMOS管Ql、Q2和Q3處于關斷狀態，高壓NMOS管Q4保持導通狀態，連接點N4均被高壓NMOS管Q4的導通狀態短接到連接點N5，LED燈段L1、L2、L3和L4被串聯接入HVDCP與連接點N5之間被有效驅動；在Ql、Q2和Q3被關斷后，Iu5d重新下降到Imax以下,檢流比較器Icomp的輸出恢復到發生過流翻轉前的狀態；在時間點t4，流過LED燈串10中已被接入的LED燈段的驅動電流U到達限流值Imax，檢流比較器Icomp的輸出狀態發生過流翻轉，控制邏輯模塊6檢測到過流翻轉，輸出信號控制電壓記憶模塊4由電壓保持器H4記住此時LVDCP的瞬時電壓值Ud，使高壓NMOS管Ql、Q2、Q3和Q4處于關斷狀態；在時間段t4到IXDCP達到峰值的過程中，高壓NMOS管Ql、Q2、Q3和Q4處于關斷狀態，LED燈段L1、L2、L3和L4從有效輸出端口斷開，的值為0，避免電壓的繼續上升導致LED燈串10過流而受到損害；在Q1、Q2、Q3和Q4被關斷后，Iled重新下降到Imax以下,檢流比較器Icomp的輸出恢復到發生過流翻轉前的狀態；
[0046]5)在LVDCP的下降過程中，控制邏輯模塊6根據比較器組5的輸出信號決定高壓NMOS管Q1、Q2、Q3和Q4的開關狀態；在LVDCP的峰值點到t5的過程中，此時LVDCP的電壓值ULV>Ud>Uc>Ub>Ua,比較器組5中的電壓比較器Compl、Comp2、Comp3和Comp4的輸出狀態保持不變，高壓NMOS管Ql、Q2、Q3和Q4保持關斷狀態，LED燈段L1、L2、L3和L4從有效輸出端口斷開，Iled的值為O ;在時間點t5到t6的過程中，Ud>ULV>Uc>Ub>Ua,電壓比較器Compl的輸出狀態發生變化，電壓比較器C0mp2、C0mp3和Comp4的輸出狀態保持不變，這時控制邏輯模塊6根據Compl、Comp2、Comp3和Comp4的輸出狀態使高壓NMOS管Q4導通，高壓NMOS管Ql、Q2和Q3保持關斷狀態，LED燈段L1、L2、L3和L4被串聯接入HVDCP與連接點N5之間被有效驅動；在時間點t5，由于LVDCP的電壓與t4時間點時LVDCP的電壓值相等，而接入的LED燈段相同，因此t5與t4時間點Iled的值相等，并且等于Imax,從時間點t5到t6的過程中，電流Imi隨電壓下降而減小；在時間點t6到t7的過程中，Ud>Uc>ULV>Ub>Ua,電壓比較器Comp2的輸出狀態發生變化，電壓比較器Compl、Comp3和Comp4的輸出狀態保持不變，這時控制邏輯模塊6根據電壓比較器Compl、Comp2、Comp3和Comp4的輸出狀態使高壓NMOS管Q3和Q4導通，高壓NMOS管Ql和Q2保持關斷狀態，LED燈段L1、L2和L3被串聯接入HVDCP與連接點N5之間被有效驅動，LED燈段L4無效；在時間點t6，由于LVDCP的電壓與t3時間點時LVDCP的電壓值相等，而接入的LED燈段相同，因此t6與t3時間點Im的值相等，并且等于Imax，從時間點t6到t7的過程中，電流ILED隨電壓下降而減小。在時間點t7到t8的過程中，Ud>Uc>Ub>ULV>Ua,電壓比較器Comp3的輸出狀態發生變化，電壓比較器Compl、Comp2和Comp4的輸出狀態保持不變，這時控制邏輯模塊6根據電壓比較器Compl、Comp2、Comp3和Comp4的輸出狀態使高壓NMOS管Q2、Q3和Q4導通，高壓NMOS管Ql保持關斷狀態，LED燈段LI和L2被串聯接入HVDCP與連接點N5之間被有效驅動，LED燈段L3和L4無效；在時間點t7，由于LVDCP的電壓與t2時間點時LVDCP的電壓值相等，而接入的LED燈段相同，因此t7與t2時間點Im的值相等，并且等于Imax，從時間點t7到t8的過程中，電流ILED隨電壓下降而減小。在時間點t8到t9的過程中，Ud>Uc>Ub>Ua>ULV,電壓比較器Comp4的輸出狀態發生變化，電壓比較器Compl、Comp2和Comp3的輸出狀態保持不變，這時控制邏輯模塊6根據電壓比較器Compl、Comp2、Comp3和Comp4的輸出狀態使高壓NMOS管Q1、Q2、Q3和Q4導通，LED燈段LI被串聯接入HVDCP與連接點N5之間被有效驅動，LED燈段L2、L3和L4無效；在時間點t8，由于LVDCP的電壓與11時間點時LVDCP的電壓值相等，而接入的LED燈段相同，因此t8與tl時間點Im的值相等，并且等于Imax，從時間點t8到t9的過程中，電流ILED隨電壓下降而減小，到此完成一個IXDCP周期內的LED驅動控制流程。
[0047]以上所述，僅為本發明專利較佳的實施例，但本發明專利的保護范圍并不局限于此，例如可以改變電壓保持器、電壓比較器、高壓NMOS管等的數量，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本發明專利所公開的范圍內，根據本發明專利的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都屬于本發明專利的保護范圍。
【權利要求】
1.基于電壓記憶與分段限流的LED驅動電路，包括整流電路、分壓電路、比較器組、高壓開關電路和LED燈串，所述整流電路與分壓電路連接，所述高壓開關電路與LED燈串連接，所述LED燈串與整流電路連接，其特征在于:還包括電壓上升下降檢測模塊、電壓記憶模塊、控制邏輯模塊、檢流電阻以及檢流比較器，所述電壓記憶模塊、比較器組、控制邏輯模塊、高壓開關電路和LED燈串依次連接；所述分壓電路分別與電壓上升下降檢測模塊和電壓記憶模塊連接，所述電壓上升下降檢測模塊分別與電壓記憶模塊和控制邏輯模塊連接，所述控制邏輯模塊與電壓記憶模塊連接；所述高壓開關電路通過檢流電阻與電源共地端連接，所述檢流比較器的一個輸入端接檢流電阻與高壓開關電路的公共連接點，另一個輸入端接參考電壓，所述檢流比較器的輸出端與控制邏輯模塊連接。
2.根據權利要求1所述的基于電壓記憶與分段限流的LED驅動電路，其特征在于:所述電壓記憶模塊由多個電壓保持器構成，所述每個電壓保持器的輸出端分別與比較器組連接。
3.根據權利要求2所述的基于電壓記憶與分段限流的LED驅動電路，其特征在于:所述每個電壓保持器由電容和運算放大器組成。
4.根據權利要求2所述的基于電壓記憶與分段限流的LED驅動電路，其特征在于:所述比較器組由多個電壓比較器組成，所述每個電壓比較器的一個輸入端與每個電壓保持器的輸出端一一對應連接，另一個輸入端相接在一起后與分壓電路連接，所述每個電壓比較器的輸出端分別與控制邏輯模塊連接。
5.根據權利要求4所述的基于電壓記憶與分段限流的LED驅動電路，其特征在于:所述控制邏輯模塊由多個D觸發器和完成功能所需的組合數字邏輯構成，所述控制邏輯模塊以比較器組內每個電壓比較器的輸出、電壓上升下降檢測模塊的輸出以及檢流比較器的輸出作為輸入信號。
6.根據權利要求5所述的基于電壓記憶與分段限流的LED驅動電路，其特征在于:所述電壓上升下降檢測模塊由微分單元電路和電壓比較器組成，輸出指示直流脈動電壓上升下降狀態的方波信號。
7.根據權利要求5所述的基于電壓記憶與分段限流的LED驅動電路，其特征在于:所述高壓開關電路由多個高壓NMOS管組成，所述每個D觸發器的存儲狀態和每個高壓NMOS管的開關狀態一一對應；所述每個高壓NMOS管的源極相接在一起后經過檢流電阻與電源共地端連接，所述檢流比較器的一個輸入端接檢流電阻與每個高壓NMOS管的源極的公共連接點，另一個輸入端接參考電壓；所述每個高壓NMOS管的漏極與LED燈串連接。
8.根據權利要求7所述的基于電壓記憶與分段限流的LED驅動電路，其特征在于:所述LED燈串由多個LED燈段串聯組成，所述LED燈段的數量與高壓NMOS管的數量相一致。
9.基于電壓記憶與分段限流的LED驅動電路的驅動方法，其特征在于包括以下步驟: 1)交流市電經過整流電路整流后，輸出高壓直流脈動電壓； 2)分壓電路對整流電路整流后的高壓直流脈動電壓按一定的比例進行分壓，輸出低壓直流脈動電壓； 3)電壓上升下降檢測模塊把分壓后的低壓直流脈動電壓轉換成用于指示低壓直流脈動電壓的上升過程和下降過程的方波信號； 4)在低壓直流脈動電壓的上升過程中，電壓處于谷值時，每個高壓NMOS管都處于導通狀態，此時只有直接和高壓直流脈動電壓相連的LED燈段被接入有效驅動輸出端口，當電壓上升使該LED燈段的驅動電流達到限流值，檢流電阻上的壓降高于參考電壓，檢流比較器的輸出電壓發生過流翻轉，控制邏輯模塊檢測到該信號的翻轉，使與該LED燈段負極相連的高壓NMOS管被關斷，與該LED燈段相連的下一 LED燈段一起被接入有效驅動輸出端口，LED燈串上的電流回到限流值以下，檢流比較器的輸出電壓恢復到發生過流翻轉之前；按照這個規律，每達到一次電流限流值就關斷與LED燈串中已被接入的部分負極相連的高壓NMOS管，使被接入有效驅動輸出端口的LED燈段數量逐步增加；當所有的LED燈段均被接入，高壓直流脈動電壓的上升再次使電流達到限流值，則關斷高壓開關電路中的所有高壓NMOS管，將LED燈串中所有LED燈段與電源的連接斷開，該直流脈動電壓的上升過程中的控制過程稱為正向控制過程；在正向控制過程中，電壓記憶模塊依次記下LED燈串的工作電流每次達到限流值時低壓直流脈動電壓的電壓瞬時值； 5)在低壓直流脈動電壓的下降過程中，電壓記憶模塊記憶的電壓值保持不變，輸入到比較器組進行比較處理，比較器組輸出的方波序列反向重現了電壓上升過程中LED燈串每次達到電流限流值時各個控制節點；在各個控制節點，比較器組的輸出狀態會發生變化，控制邏輯模塊檢測到該狀態變化，則反向逐步恢復高壓開關電路中各個被關斷高壓NMOS管的導通狀態，實現對LED燈串的反向對稱控制；在反向對稱控制的過程中，如果在高壓直流脈動電壓的峰值點處高壓開關電路中的所有高壓NMOS管處于關斷狀態，在高壓直流脈動電壓下降經過第I個控制節點時，控制邏輯模塊使正向控制過程中最后被關斷的高壓NMOS管恢復導通狀態，LED燈串中所有LED燈段被接入有效驅動輸出端口 ；在高壓直流脈動電壓下降經過第2個控制節點時，控制邏輯模塊使正向控制過程中倒數第2個被關斷的高壓NMOS管恢復導通狀態，使LED燈串中被接入有效驅動輸出端口的LED燈段減少I段；按照這個規律，此后高壓直流脈動電壓下降每經過I個控制節點時，就恢復I個被關斷的高壓NMOS管的導通狀態，使LED燈串中被接入有效驅動輸出端口的LED燈段逐步減少，直到所有的高壓NMOS管均恢復導通狀態，LED燈串中被接入有效驅動輸出端口的LED燈段的數量為I段為止。
10.根據權利要求9所述的基于電壓記憶與分段限流的LED驅動電路的驅動方法，其特征在于:步驟3)所述電壓上升下降檢測模塊把分壓后的低壓直流脈動電壓轉換成用于指示低壓直流脈動電壓的上升過程和下降過程的方波信號具體為: 電壓上升下降檢測模塊把分壓后的低壓直流脈動電壓轉換成只有高低兩種電平的方波信號，該方波信號的兩種不同電平分別指示低壓直流脈動電壓的上升過程和下降過程，其中高電平指示上升過程，低電平指示下降過程，將該方波信號反相可得到與原信號相反的指示方式。
【文檔編號】H05B37/02GK103906314SQ201410076451
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年3月4日 優先權日:2014年3月4日
【發明者】梁志明, 詹建新, 李國元, 吳朝暉 申請人:華南理工大學