一種自動切換模式的全電壓分段式線性恒流led驅(qū)動電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及照明領(lǐng)域，尤其涉及一種LED的驅(qū)動電路。
【背景技術(shù)】
[0002]不同地區(qū)有著不同的供電模式，在照明領(lǐng)域，通常情況下LED驅(qū)動電源的輸入包括高壓工頻交流(即市電)、低壓直流、高壓直流、低壓高頻交流(如電子變壓器的輸出)等。而LED驅(qū)動電源的輸出則大多數(shù)為可隨LED正向壓降值變化而改變電壓的恒定電流源。
[0003]現(xiàn)在通行的驅(qū)動方式有兩種:其一是一個恒壓源供多個恒流源，每個恒流源單獨(dú)給每路LED供電。這種方式，組合靈活，一路LED故障，不影響其他LED的工作，但成本會略高一點(diǎn)。另一種是直接恒流供電，LED串聯(lián)或并聯(lián)運(yùn)行。它的優(yōu)點(diǎn)是成本低一點(diǎn)，但靈活性差，還要解決某個LED故障，不影響其他LED運(yùn)行的問題。這兩種形式，在一段時間內(nèi)并存。多路恒流輸出供電方式，在成本和性能方面會較好。也許是以后的主流方向。
[0004]為適應(yīng)供電電壓的不同，中國專利申請201310110690.1中公開了一種隨輸入電壓動態(tài)改變串并聯(lián)結(jié)構(gòu)的LED驅(qū)動裝置，用于驅(qū)動LED矩陣。包括輸入電壓傳感模塊，將輸入電壓與預(yù)設(shè)的不同電壓范圍進(jìn)行比較，并輸出一個輸入電壓狀態(tài)信號；一個電路串并聯(lián)結(jié)構(gòu)控制模塊，根據(jù)輸入電壓狀態(tài)信號輸出對應(yīng)的控制信號到開關(guān)組合以及可動態(tài)改變總電流大小的恒流源；一個可改變LED矩陣串并聯(lián)結(jié)構(gòu)的開關(guān)組合，根據(jù)不同的控制信號動態(tài)改變LED矩陣的串并聯(lián)結(jié)構(gòu)；一個可動態(tài)改變總電流大小的恒流源，根據(jù)不同的控制信號動態(tài)改變該恒流源的總電流大小配合開關(guān)組合使得在單一串聯(lián)LED路徑上的電流保持在一恒流電流范圍。有效解決了 LED燈具有亮區(qū)暗區(qū)的現(xiàn)象，進(jìn)一步的降低了傳統(tǒng)驅(qū)動在直流低壓時LED燈具的頻閃問題。
[0005]中國專利申請201310218352.X中公開了一種全電壓串并式LED燈，其包含有至少兩個LED單元、一連接至各LED單元的LED驅(qū)動電路及一串并聯(lián)控制電路；其中該串并聯(lián)控制電路包含有至少一正極切換開關(guān)、至少一負(fù)極切換開關(guān)及一第一電壓檢知與控制電路；又各正極切換開關(guān)及各負(fù)極切換開關(guān)分別對應(yīng)連接至各LED單元的正、陰極之間；當(dāng)該第一電壓檢知與控制電路于檢知當(dāng)前為低壓段電壓后控制各正極切換開關(guān)及負(fù)極切換開關(guān)導(dǎo)通，令各LED單元相互并聯(lián)；反之，若為高壓電電壓則令各LED單元相互串聯(lián)；由于該串聯(lián)后的各LED單元的總切入電壓提高至能完全承受該高壓段電壓，故不會于點(diǎn)亮后燒毀。
[0006]以上現(xiàn)有技術(shù)盡管可以實現(xiàn)串并聯(lián)模式的改變，但如何靈活的兼顧功率因數(shù)與THD 一直尚待解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提供一種LED驅(qū)動電路，通過合理的將LED分組、分單元配置，可靈活的改變功率因數(shù)并降低THD。
[0008]—種自動切換模式的全電壓分段式線性恒流LED驅(qū)動電路，其特征在于，包括依次串聯(lián)的至少兩組LED，以及用于檢測電源電壓的電壓檢測控制電路；
[0009]各組LED的正極端直接與電源相連或通過切換開關(guān)與電源相連；各組LED的負(fù)極端分別通過相應(yīng)的控制開關(guān)接地；
[0010]其中一組LED中包括依次串聯(lián)的至少兩個LED單元，每個LED單元的的負(fù)極端通過對應(yīng)的控制開關(guān)接地；
[0011]所述切換開關(guān)以及控制開關(guān)均接入并受控于所述電壓檢測控制電路以改變組間串并聯(lián)模式以及不同LED單元的通斷。
[0012]以為了適應(yīng)120V和277V兩種供電模式為例，本發(fā)明采用電壓檢測控制電路來識別電壓并控制切換開關(guān)，供電模式為277V時切換開關(guān)關(guān)閉，意味著各組LED依次串聯(lián)，同理供電模式為110V時切換開關(guān)導(dǎo)通，各組LED輸入端直接與電源相連，實現(xiàn)并聯(lián)模式以適應(yīng)電壓的不同。
[0013]即使是供電模式確定，電壓仍有周期性波動，本發(fā)明通過控制開關(guān)改變某些LED單元的通斷狀態(tài)，即改變整體驅(qū)動電路的電流以及壓降，可在電壓周期性波動時降低THD小于15% (總諧波失真)，隨著電壓上升逐步導(dǎo)通更多的LED單元，相反電壓下降時，逐步關(guān)斷某些LED單元。
[0014]電壓的采樣，比較以及對應(yīng)信號的輸出通過電壓檢測控制電路實現(xiàn)，電壓檢測控制電路即可以采用寫入軟件的芯片實現(xiàn)，也可以采用具有邏輯功能的電壓比較電路，通過對電源電壓的判斷以開啟對應(yīng)的切換開關(guān)以及控制開關(guān)。
[0015]本發(fā)明中，每組LED中包括至少一個或依次串聯(lián)的多個LED，劃分多個LED單元的組中，每個LED單元包括至少一個或依次串聯(lián)的多個LED。
[0016]每LED單元的控制開關(guān)的通斷狀態(tài)會影響在后各LED單元的導(dǎo)通狀態(tài)，不同LED單元的控制開關(guān)的組合狀態(tài)，可以階段性的改變整體的電流。作為優(yōu)選同組中最后一 LED單元的輸出端與所在組LED的輸出端共用同一控制開關(guān)。
[0017]每一 LED單元小組的LED的數(shù)量可以相同或不同，不同數(shù)量LED小組的通斷切換，可以實現(xiàn)電流的更多變化組合。
[0018]作為優(yōu)選，各控制開關(guān)通過對應(yīng)采樣電阻接地并分別匹配有比較器，比較器的采樣端連接采樣電阻，經(jīng)與基準(zhǔn)信號比較后向?qū)?yīng)的控制開關(guān)輸入恒流保護(hù)信號。
[0019]控制開關(guān)、采樣電阻、比較器也可視為構(gòu)成了穩(wěn)流控制單元。
[0020]所述切換開關(guān)包括三極管和M0S管，其中三極管的集電極以及發(fā)射極連接在對應(yīng)組LED的正極和電源正端，基極通過第一分壓電阻接電源；M0S管漏極通過第二分壓電阻接三極管的基極，源極接地，柵極接所述電壓檢測控制電路。
[0021]電壓檢測控制電路通過對M0S管的控制，可改變第一分壓電阻和第二分壓電阻之間(即三極管基極)的電壓，繼而實現(xiàn)三極管的通斷控制(切換開關(guān)的通斷)。
[0022]作為優(yōu)選，所述LED分為2?4組，各組中的LED總數(shù)和規(guī)格大致相同，其中第一組LED正極端接電源，負(fù)極端通過控制開關(guān)以及采樣電阻接地；
[0023]前一組LED的負(fù)極端通過防逆流的二極管接后一組LED的正極端，其中最后一組或多組LED又分為串聯(lián)的2?4個LED單元，各LED單元各自的負(fù)極端分別通過對應(yīng)的控制開關(guān)以及采樣電阻接地；各切換開關(guān)中的三極管發(fā)射極連接在對一組LED的輸入端。
[0024]作為進(jìn)一步的優(yōu)選，所述LED分為兩組，第一組LED正極端接電源，負(fù)極端通過第一控制開關(guān)以及采樣電阻接地；
[0025]第二組LED分為串聯(lián)的3個LED單元，各LED單元各自的負(fù)極端分別通過第二、第三、第四控制開關(guān)以及第二、第三、第四采樣電阻接地。
[0026]作為優(yōu)選，為了簡化電路，所述第一控制開關(guān)與切換開關(guān)的M0S管為同一 M0S管，且在第一組LED輸出端通過二極管接入第二分壓電阻和M0S管漏極之間。
[0027]為了進(jìn)一步靈活的調(diào)節(jié)總負(fù)載電流，作為優(yōu)選，所述采樣電阻上還并聯(lián)有分配支路，該分配支路包括相互串聯(lián)的分配電阻以及受控于電壓檢測控制電路的分配開關(guān)。
[0028]作為進(jìn)一步的優(yōu)選，第三、第四采樣電阻上并聯(lián)有分配支路。
[0029]作為優(yōu)選，所述第二采樣電阻的負(fù)極接入第三控制開關(guān)與第三采樣電阻之間，所述第三采樣電阻的負(fù)極接入第四控制開關(guān)與第四采樣電阻之間。
[0030]本發(fā)明驅(qū)動電路可根據(jù)電壓切換LED的串并聯(lián)模式，還可以根據(jù)電壓的撥動方便及時的調(diào)整總負(fù)載電流，繼而降低諧波失真并兼顧功率因數(shù)。
【附圖說明】
[0031]圖1為本發(fā)明原理框圖；
[0032]圖2為實施例1的電路示意圖；
[0033]圖3為比較器以及外圍電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖4為電源電壓為120V時的波形圖；
[0035]圖5為電源電壓為277V時的波形圖；
[0036]圖6為本發(fā)明實施例2的電路示意圖；
[0037]圖7為本發(fā)明實施例3的電路示意圖；
[0038]圖8為本發(fā)明實施例4的電路示意圖。
【具體實施方式】
[0039]參見圖1，本發(fā)明一種自動切換模式的全電壓分段式線性恒流LED驅(qū)動電路，包括依次串聯(lián)的多組LED，其中一組LED中包括依次串聯(lián)的多個LED單元，第一組LED的正極端直接與電源相連，其余各組通過切換開關(guān)與電源相連，各組LED的負(fù)極端分別通過相應(yīng)的控制開關(guān)接地。
[0040]電壓檢測控制電路檢測電源輸出端的電壓，對應(yīng)的控制切換開關(guān)以改變組間串并聯(lián)模式。
[0041]每個LED單元的負(fù)極端通過對應(yīng)的控制開關(guān)接地，電壓檢測控制電路向控制開關(guān)發(fā)送通斷信號，可以改變組中不同單元LED的通斷狀態(tài)，實現(xiàn)總電流的階梯變化。
[0042]本發(fā)明LED驅(qū)動電路主要可以用于兩種不同電源電壓(例如120V和277V、110V和220V)的工作模式，使其在兩種電源電壓下都能夠達(dá)到高效率、高功率因數(shù)、低諧波失真的小體積的LED恒流驅(qū)動電路。
[0043]假設(shè)VI和V2兩種AC輸入電壓給LED提供恒流驅(qū)動，設(shè)參考電壓為V0，且滿足Vl<V<V2o
[0044]當(dāng)前檢測電壓V = VKV0時，比較器的輸出恒為0(或1)，比較器輸出的信號通過鎖定電路后會產(chǎn)生一個恒定不變的邏輯控制開關(guān)的電壓信號，這些信號使得各組LED串并聯(lián)切，而通過各單元LED的通斷切換可以折中效率和THD (或功率因數(shù))。
[0045]當(dāng)前檢測電壓V = V2>V0時的情況，比較器的輸出就會相應(yīng)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，即變?yōu)? (或0)，比較器輸出的信號通過鎖定電路后也會產(chǎn)生一個恒定不變的邏輯控制開關(guān)的電壓信號，只要出現(xiàn)這種情況一次，之后即使出現(xiàn)V〈V0，邏輯控制開關(guān)的電壓信號也不會發(fā)生變化的(鎖定了)。
[0046]實際操作中可以讓VO = (Vl+V2)/2，或者讓V0稍微再大一點(diǎn)，或者檢測電路之前再加上濾波電路，這樣能夠減小電源電壓檢測電路誤判的可能性。
[0047]當(dāng)然，當(dāng)V2?2V1時，分成兩組LED比較適用的，如果電源電壓V2比VI大2倍或者更多倍時，我們可以根據(jù)需要把上述VI電源電壓下的看成的并聯(lián)的兩組LED改成三組LED或者更多組，從而可以讓LED正常工作，僅僅是增加了電路的復(fù)雜程度。
[0048]本發(fā)明可用于為120V和277V、110V和220V等AC電源電壓的使用，在這兩種電源電壓下，LED要求都能正常工作的，且效率和THD的指標(biāo)能夠達(dá)到較高的要求。
[0049]實施例1
[0050]參見圖2，例如有120V和277V兩種AC電壓，可設(shè)VO = 200V。
[0051 ] 圖中左側(cè)為交流電經(jīng)整流后輸出，所有LED分為兩組，其中第一組LED1 (具體包括4個LED)，其余的為第二組，第二組分為三個單元，分別為單元LED2 (具體包括1個LED)，單元LED3 (具體包括2個LED)，單元LED4 (具體包括1個LED)，各LED依次串聯(lián)，在第一組和第二組之間還串接有防逆流的二極管D1以及電阻Rs。
[0052]切換開關(guān)包括三極管Q和M0S管M0，其中三極管Q的集電極和發(fā)射極分別連接第二組LED的正極端和電源輸出端基極通過第一分壓電阻Ra接電源輸出端；
[0053]M0S管M0漏極通過第二分壓電阻Rb接三極管Q的基極，源極接地，柵極接電壓檢測控制電路的輸出端。
[0054]第一組LED的負(fù)極端依次通過M0S管Ml (相當(dāng)于控制開關(guān))以及采樣電阻