一種線性串聯開關led照明驅動電路及方法
【專利摘要】本發明提供一種線性串聯開關LED照明驅動電路，包括串聯開關組，控制器、LED電路、放大器電路，所述控制器與串聯開關組連接，所述串聯開關組與LED電路連接，所述放大器電路分別與控制器及LED電路連接。所述控制器，用于根據自身輸入電壓及輸出電壓的大小，調節自身邏輯輸出值。所述LED電路，用于根據控制器的邏輯輸出值，控制自身導通LED的個數。所述放大器電路，用于將LED串的電流i_LED值控制在指定值。
【專利說明】—種線性串聯開關LED照明驅動電路及方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于LED驅動電路設計領域，具體涉及一種線性串聯開關LED照明驅動電路及方法。
【背景技術】
[0002]現有的LED照明驅動主要有兩種驅動方式，即PWM (脈沖寬度調制技術)控制和線性驅動控制。其中，脈沖寬度調制技術是通過對一系列脈沖的寬度進行調制，來等效地獲得所需要波形。
[0003]本發明主要對線性驅動控制作出說明，線性驅動控制一般為并聯開關模式，即將LED串分成η個串。其中，LED之間為串聯連接，但控制LED開啟的開關為并聯連接。但上述并聯開關方式存在一些缺點:由于分段數較少，導致在由段切換過程中，每段承受的過電壓過大，使得系統的效率低；同時，因為分段少，電流的失真度比較大，容易對電網造成危害。
[0004]鑒于上述原因，本發明提供一種線性串聯開關LED照明驅動電路及方法，以解決上述問題。
【發明內容】
[0005]本發明提供一種線性串聯開關LED照明驅動電路，包括串聯開關組，控制器、LED電路、放大器電路，所述控制器與串聯開關組連接，所述串聯開關組與LED電路連接，所述放大器電路分別與控制器及LED電路連接，
[0006]所述控制器 ，用于根據自身輸入電壓及輸出電壓的大小，調節自身邏輯輸出值；
[0007]所述LED電路，用于根據控制器的邏輯輸出值，控制自身導通LED的個數；
[0008]所述放大器電路，用于將LED串的電流i_LED值控制在指定值。
[0009]優選的，所述串聯開關組包括多個串聯的MOS開關，且所述LED電路包括與串聯開關組中MOS開關相等個數的串聯LED。
[0010]優選的，若串聯的LED為η個，則所述η個LED的正向導通電壓比為
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[0011]優選的，所述放大器電路是由運算放大器、電阻及MOS管串聯的回路。
[0012]本發明還提供一種線性串聯開關LED照明驅動方法，包括步驟SI~S5:
[0013]S1、控制器Q2判斷V_CS電位是否大于VD+Vth，其中VD為一個單位LED串正向導通電壓值，Vth為電壓閾值；
[0014]S2、若SI為是，控制器Q2將控制變量C[3:0]減一，即增加LED串的串聯個數，將LED串的正向導通電壓增加一個VD值；同時將V_SIN電位增加一個單位，即增大輸出電流i_LED 一個單位；
[0015]S3、若SI為否，控制器Q2再判斷V_CS電位是否大于Vth ;
[0016]S4、若S3為是，則控制器Q2的輸出C[3:0]不變；
[0017]S5、若S3為否，則控制器Q2將控制變量C[3:0]加一，即減小LED串的串聯個數，將LED串的正向導通電壓減小一個VD ;同時將V_SIN電位減小一個單位，即減小輸出電流i_LED 一個單位。
[0018]優選的，步驟SI還包括，若V_SIN的電壓大于VD+Vth，則繼續執行步驟S2。
[0019]優選的，步驟S3還包括，若V_SIN電壓小于VD+Vth,則繼續執行步驟S5。
[0020]通過本發明提供的線性串聯開關LED照明驅動電路及方法，將控制LED的開關設計為串聯連接，并且各LED導通電壓按照等比排列逐級增加而設置，動態組合成多個不同方案，實現了電壓的自動調節。同時，控制器按照電壓實際變化，調節自身邏輯輸出，可以自動選擇最優的導通段，實現了根據LED串的電壓來匹配控制器的輸出電壓的目的，達到了最優效率和電流波形，實現了電路高功率因數和高效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0022]圖1是現有技術提供的線性驅動控制并聯開關模式電路圖；
[0023]圖2是本發明較佳實施例提供的線性串聯開關LED照明驅動電路原理圖；
[0024]圖3是本發明較佳實施例提供的電源電壓Vin變化曲線圖；
[0025]圖4是本發明較佳實施例提供的線性串聯開關LED照明驅動方法流程圖；
[0026]圖5是本發明較佳實施例提供的線性串聯開關LED照明驅動方法簡要執行流程圖；
[0027]圖6a是本發明較佳實施例提供的串聯開關的LED電壓利用率曲線圖；
[0028]圖6b是本發明較佳實施例提供的串聯開關方式與現有技術并聯開關方式電壓利用率曲線的對比圖。
【具體實施方式】
[0029]下文中將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。
[0030]圖1是現有技術提供的線性驅動控制并聯開關模式電路圖。如圖1所示，在現有技術中，例如將LED串分成4個串，各LED之間為串聯連接，但控制LED開啟的開關為并聯連接。這種方式使得電流失真度較大，并且嚴重影響系統效率。
[0031]圖2是本發明較佳實施例提供的線性串聯開關LED照明驅動電路原理圖。如圖2所示，本發明較佳實施例提供的線性串聯開關LED照明驅動電路包括串聯開關組，控制器Q2、LED電路、放大器電路，所述控制器Q2與串聯開關組連接，所述串聯開關組與LED電路連接，所述放大器電路分別與控制器及LED電路連接。所述控制器Q2，用于根據自身輸入電壓及輸出電壓的大小，調節自身邏輯輸出值。所述LED電路，用于根據控制器的邏輯輸出值，控制自身導通LED的個數。所述放大器電路，用于將LED串的電流i_LED值控制在指定值。。
[0032]對照圖2，Ql為電源，Q2為控制器，Q3為運算放大器。于此，放大器電路是由運算放大器Q3、電阻Il及MOS管16串聯形成的回路。由于Q3的負反饋控制，將迫使P端和N端電壓相等，即V(Vcs)=V(Ics)。因此，若Il阻值為R，則流過MOS管16的電流為i_LED=V(Ics) /R。
[0033]本實施例中，所述LED電路包括串聯的4個LED:L0、L1、L2及L3，所述串聯開關組包括串聯的4個MOS開關:17、18、19及110。其中，L0-L3的正向導通電壓比為Υ?:〗3，即假設LO的正向導通電壓為VDJU LI，L2，L3的正向導通電壓分別為2VD，4VD，8VD。在其它實施例中，串聯的LED個數可根據實際情況相應增加，然而本發明對此不作限定。
[0034]在圖2中cs為控制器Q2的輸入端，表示檢測電壓；C[3:0]由4位二進制組成，代表Q2的邏輯輸出端口 ；V_SIN為Q2的輸出端，為模擬信號輸出。
[0035]圖3是本發明較佳實施例提供的電源電壓Vin變化曲線圖。如圖3所示，電源Ql為控制器提供動態變化的電壓，控制器根據電壓的實時變化做出相應的輸出調節。
[0036]圖4是本發明較佳實施例提供的線性串聯開關LED照明驅動方法流程圖。如圖4所示，本發明較佳實施例提供的線性串聯開關LED照明驅動方法包括步驟SI至S5。
[0037]步驟S1:控制器Q2判斷V_CS電位是否大于VD+Vth，其中VD為一個單位LED串正向導通電壓值，Vth為電壓閾值。
[0038]具體而言，控制器的輸入電壓大小為V(V_CS)，控制器根據電源提供的電壓監測自身輸入電壓V(V_CS)與VD+Vth的關系。
[0039]本步驟中，若V_SIN的電壓大于VD+Vth，則繼續執行步驟S2。
[0040]步驟S2:若SI為是，控制器Q2將控制變量C[3:0]減一，即增加LED串的串聯個數，將LED串的正向導通電壓增加一個VD值；同時將V_SIN電位增加一個單位，即增大輸出電流i_LED —個單位。
[0041]具體而言，當V(V_CS)>VD+Vth時，控制器通過減小邏輯輸出改變17-110的控制，即可改變L0-L3之間的串接個數關系，從而增加VinVcs之間的LED正向導通電壓值，同時增加V(V_SIN)的電壓，即增加i_LED。
[0042]在C[3:0]的4位二進制數中，I表示高電位，O表示低電位。表1展示了 C[3:0]與乂_5爪之間的對應關系，本實施例中，4個LED可組合成16個不同方案。如表1所示，當C[3:0]越大時，V_SIN相應減小。其中，V_SIN的一個單位為VD，表示電壓值；i_LED的一個單位為Iref，Iref=VD/R, R為Il的阻值。
[0043]
【權利要求】
1.一種線性串聯開關LED照明驅動電路，其特征在于，包括串聯開關組，控制器、LED電路、放大器電路，所述控制器與串聯開關組連接，所述串聯開關組與LED電路連接，所述放大器電路分別與控制器及LED電路連接， 所述控制器，用于根據自身輸入電壓及輸出電壓的大小，調節自身邏輯輸出值； 所述LED電路，用于根據控制器的邏輯輸出值，控制自身導通LED的個數； 所述放大器電路，用于將LED串的電流i_LED值控制在指定值。
2.根據權利要求1所述的電路，其特征在于，所述串聯開關組包括多個串聯的MOS開關，且所述LED電路包括與串聯開關組中MOS開關相等個數的串聯LED。
3.根據權利要求2所述的電路，其特征在于，若串聯的LED為η個，則所述η個LED的正向導通電壓比為2^2^2^23:...:2n'
4.根據權利要求1所述的電路，其特征在于，所述放大器電路是由運算放大器、電阻及MOS管串聯的回路。
5.一種使用權利要求1至4任一項所述電路的LED照明驅動方法，其特征在于，包括步驟SI~S5: 51、控制器Q2判斷V_CS電位是否大于VD+Vth，其中VD為一個單位LED串正向導通電壓值，Vth為電壓閾值； 52、若SI為是，控制器Q2將控制變量C[3:0]減一，即增加LED串的串聯個數，將LED串的正向導通電壓增加一個V·D值；同時將V_SIN電位增加一個單位，即增大輸出電流i_LED一個單位； 53、若SI為否，控制器Q2再判斷V_CS電位是否大于Vth； 54、若S3為是，則控制器Q2的輸出C[3:0]不變； 55、若S3為否，則控制器Q2將控制變量C[3:0]加一，即減小LED串的串聯個數，將LED串的正向導通電壓減小一個VD ;同時將V_SIN電位減小一個單位，即減小輸出電流i_LED一個單位。
6.根據權利要求5所述的LED照明驅動方法，其特征在于，步驟SI還包括，若V_SIN的電壓大于VD+Vth，則繼續執行步驟S2。
7.根據權利要求5所述的LED照明驅動方法，其特征在于，步驟S3還包括，若V_SIN電壓小于VD+Vth,則繼續執行步驟S5。
【文檔編號】H05B37/02GK103857155SQ201410135523
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2014年4月4日 優先權日:2014年4月4日
【發明者】范立新 申請人:開源集成電路(蘇州)有限公司