基于電壓記憶與分段限流的led驅(qū)動(dòng)電路及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于電壓記憶與分段限流的LED驅(qū)動(dòng)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(cè)模塊、電壓記憶模塊、比較器組、控制邏輯模塊、高壓開(kāi)關(guān)電路、檢流電阻、檢流比較器以及LED燈串；所述電路的驅(qū)動(dòng)方法根據(jù)直接整流后的直流脈動(dòng)電壓的上升下降特性，對(duì)LED燈串負(fù)載采用分段式點(diǎn)亮的控制方式。本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)電路解決了實(shí)際應(yīng)用中燈串所使用的LED芯片伏安特性的差異對(duì)驅(qū)動(dòng)電流影響的問(wèn)題，使LED燈串在整個(gè)工作周期內(nèi)的工作電流限制在設(shè)計(jì)的最大電流值Imax內(nèi)，避免出現(xiàn)欠流所造成的亮度偏暗和過(guò)流所造成的LED芯片損害的問(wèn)題，在提高LED燈具發(fā)光效率的同時(shí)，更好地對(duì)LED器件進(jìn)行過(guò)流保護(hù)。
【專利說(shuō)明】基于電壓記憶與分段限流的LED驅(qū)動(dòng)電路及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種LED驅(qū)動(dòng)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(dòng)電壓進(jìn)行供電的，使用電壓記憶與分段限流的LED驅(qū)動(dòng)電路及方法，屬于LED驅(qū)動(dòng)【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]LED照明驅(qū)動(dòng)電路，就是能夠使采用LED作為發(fā)光器件的照明設(shè)備能夠正常工作所需要的電源電路，能夠?yàn)長(zhǎng)ED器件的正常工作提供所需的電壓和電流。LED照明驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)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(gòu)成。輸入的交流市電經(jīng)過(guò)整流電路轉(zhuǎn)變成為直流高壓，直流高壓由輔助電源電路產(chǎn)生穩(wěn)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(zhuǎn)換成為L(zhǎng)ED器件工作所需的電壓和電流，反饋回路對(duì)LED的工作狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)反饋控制使LED器件的工作電壓和電流穩(wěn)定在設(shè)計(jì)點(diǎn)上。
[0003]目前，由于LED比傳統(tǒng)光源在節(jié)能方面具有較高的效率，其應(yīng)用越來(lái)越廣泛，各種LED照明產(chǎn)品中所使用的驅(qū)動(dòng)電源結(jié)構(gòu)也越來(lái)越豐富?，F(xiàn)有的LED分段式電源如圖2所示，其工作過(guò)程是如下:當(dāng)整流電路輸出電壓低于Ul時(shí)，NMOS管Q1、Q2、Q3、Q4導(dǎo)通，LI段LED工作；整流電路輸出電壓高于Ul低于U2時(shí)，NMOS管Ql關(guān)斷，Q2、Q3、Q4導(dǎo)通，L1、L2段LED工作；整流電路輸出電壓高于U2低于U3時(shí)，NMOS管Q1、Q2關(guān)斷，Q3、Q4導(dǎo)通，L1、L2、L3段LED工作；整流電路輸出電壓高于U3低于U4時(shí)，NMOS管Ql、Q2、Q3關(guān)斷，Q4導(dǎo)通，L1、L2、L3、L4段LED工作；當(dāng)整流電路輸出電壓高于U4時(shí),NMOS管Q1、Q2、Q3、Q4關(guān)斷，L1、L2、L3、L4段LED不工作。
[0004]以上所描述LED分段式驅(qū)動(dòng)電路無(wú)需電解電容進(jìn)行電壓儲(chǔ)能，功率因素較高，整燈壽命也不會(huì)受制于電容，但此驅(qū)動(dòng)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(xì)小差異會(huì)導(dǎo)致電流的明顯波動(dòng)，而LED的光強(qiáng)主要和流過(guò)LED的電流有關(guān)；在實(shí)際應(yīng)用中，即使同一廠家同一批次生產(chǎn)的LED芯片，其伏安特性曲線也會(huì)存在著差異，因此依據(jù)固定分壓比進(jìn)行分段的驅(qū)動(dòng)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(yù)測(cè)和設(shè)計(jì)，出現(xiàn)欠流或者過(guò)流的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)。欠流會(huì)造成燈串的亮度偏暗，而過(guò)流則會(huì)對(duì)LED芯片造成損害。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便，既不需要采用感性器件，也無(wú)須電解電容的基于電壓記憶與分段限流的LED驅(qū)動(dòng)電路。
[0006]本發(fā)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(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)方法。
[0007]本發(fā)明的目的可以通過(guò)采取如下技術(shù)方案達(dá)到:[0008]基于電壓記憶與分段限流的LED驅(qū)動(dòng)電路，包括整流電路、分壓電路、比較器組、高壓開(kāi)關(guān)電路和LED燈串，所述整流電路與分壓電路連接，所述高壓開(kāi)關(guān)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(cè)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(kāi)關(guān)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(cè)模塊和電壓記憶模塊連接，所述電壓上升下降檢測(cè)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(kāi)關(guān)電路通過(guò)檢流電阻與電源共地端連接，所述檢流比較器的一個(gè)輸入端接檢流電阻與高壓開(kāi)關(guān)電路的公共連接點(diǎn)，另一個(gè)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(yōu)選的，所述電壓記憶模塊由多個(gè)電壓保持器構(gòu)成，所述每個(gè)電壓保持器的輸出端分別與比較器組連接。
[0010]優(yōu)選的，所述每個(gè)電壓保持器由電容和運(yùn)算放大器組成。
[0011]優(yōu)選的，所述比較器組由多個(gè)電壓比較器組成，所述每個(gè)電壓比較器的一個(gè)輸入端與每個(gè)電壓保持器的輸出端 對(duì)應(yīng)連接，另一個(gè)輸入端相接在一起后與分壓電路連接，所述每個(gè)電壓比較器的輸出端分別與控制邏輯模塊連接。
[0012]優(yōu)選的，所述控制邏輯模塊由多個(gè)D觸發(fā)器和完成功能所需的組合數(shù)字邏輯構(gòu)成，所述控制邏輯模塊以比較器組內(nèi)每個(gè)電壓比較器的輸出、電壓上升下降檢測(cè)模塊的輸出以及檢流比較器的輸出作為輸入信號(hào)。
[0013]優(yōu)選的，所述電壓上升下降檢測(cè)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(dòng)電壓上升下降狀態(tài)的方波信號(hào)。
[0014]優(yōu)選的，所述高壓開(kāi)關(guān)電路由多個(gè)高壓NMOS管組成，所述每個(gè)D觸發(fā)器的存儲(chǔ)狀態(tài)和每個(gè)高壓NMOS管的開(kāi)關(guān)狀態(tài)一一對(duì)應(yīng)；所述每個(gè)高壓NMOS管的源極相接在一起后經(jīng)過(guò)檢流電阻與電源共地端連接，所述檢流比較器的一個(gè)輸入端接檢流電阻與每個(gè)高壓NMOS管的源極的公共連接點(diǎn)，另一個(gè)輸入端接參考電壓；所述每個(gè)高壓NMOS管的漏極與LED燈串連接。
[0015]優(yōu)選的，所述LED燈串由多個(gè)LED燈段串聯(lián)組成，所述LED燈段的數(shù)量與高壓NMOS
管的數(shù)量相一致。
[0016]本發(fā)明的另一目的可以通過(guò)采取如下技術(shù)方案達(dá)到:
[0017]基于電壓記憶與分段限流的LED驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于包括以下步驟:
[0018]I)交流市電經(jīng)過(guò)整流電路整流后，輸出高壓直流脈動(dòng)電壓；
[0019]2)分壓電路對(duì)整流電路整流后的高壓直流脈動(dòng)電壓按一定的比例進(jìn)行分壓，輸出低壓直流脈動(dòng)電壓；
[0020]3)電壓上升下降檢測(cè)模塊把分壓后的低壓直流脈動(dòng)電壓轉(zhuǎn)換成用于指示低壓直流脈動(dòng)電壓的上升過(guò)程和下降過(guò)程的方波信號(hào)；
[0021]4)在低壓直流脈動(dòng)電壓的上升過(guò)程中，電壓處于谷值時(shí)，每個(gè)高壓NMOS管都處于導(dǎo)通狀態(tài)，此時(shí)只有直接和高壓直流脈動(dòng)電壓相連的LED燈段被接入有效驅(qū)動(dòng)輸出端口，當(dāng)電壓上升使該LED燈段的驅(qū)動(dòng)電流達(dá)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(fā)生過(guò)流翻轉(zhuǎn)，控制邏輯模塊檢測(cè)到該信號(hào)的翻轉(zhuǎn)，使與該LED燈段負(fù)極相連的高壓NMOS管被關(guān)斷，與該LED燈段相連的下一 LED燈段一起被接入有效驅(qū)動(dòng)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(fù)到發(fā)生過(guò)流翻轉(zhuǎn)之前；按照這個(gè)規(guī)律，每達(dá)到一次電流限流值就關(guān)斷與LED燈串中已被接入的部分負(fù)極相連的高壓NMOS管，使被接入有效驅(qū)動(dòng)輸出端口的LED燈段數(shù)量逐步增加；當(dāng)所有的LED燈段均被接入，高壓直流脈動(dòng)電壓的上升再次使電流達(dá)到限流值，則關(guān)斷高壓開(kāi)關(guān)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(kāi)，該直流脈動(dòng)電壓的上升過(guò)程中的控制過(guò)程稱為正向控制過(guò)程；在正向控制過(guò)程中，電壓記憶模塊依次記下LED燈串的工作電流每次達(dá)到限流值時(shí)低壓直流脈動(dòng)電壓的電壓瞬時(shí)值；
[0022]5)在低壓直流脈動(dòng)電壓的下降過(guò)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(jìn)行比較處理，比較器組輸出的方波序列反向重現(xiàn)了電壓上升過(guò)程中LED燈串每次達(dá)到電流限流值時(shí)各個(gè)控制節(jié)點(diǎn)；在各個(gè)控制節(jié)點(diǎn)，比較器組的輸出狀態(tài)會(huì)發(fā)生變化，控制邏輯模塊檢測(cè)到該狀態(tài)變化，則反向逐步恢復(fù)高壓開(kāi)關(guān)電路中各個(gè)被關(guān)斷高壓NMOS管的導(dǎo)通狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)LED燈串的反向?qū)ΨQ控制；在反向?qū)ΨQ控制的過(guò)程中，如果在高壓直流脈動(dòng)電壓的峰值點(diǎn)處高壓開(kāi)關(guān)電路中的所有高壓NMOS管處于關(guān)斷狀態(tài)，在高壓直流脈動(dòng)電壓下降經(jīng)過(guò)第I個(gè)控制節(jié)點(diǎn)時(shí)，控制邏輯模塊使正向控制過(guò)程中最后被關(guān)斷的高壓NMOS管恢復(fù)導(dǎo)通狀態(tài)，LED燈串中所有LED燈段被接入有效驅(qū)動(dòng)輸出端口 ；在高壓直流脈動(dòng)電壓下降經(jīng)過(guò)第2個(gè)控制節(jié)點(diǎn)時(shí)，控制邏輯模塊使正向控制過(guò)程中倒數(shù)第2個(gè)被關(guān)斷的高壓NMOS管恢復(fù)導(dǎo)通狀態(tài)，使LED燈串中被接入有效驅(qū)動(dòng)輸出端口的LED燈段減少I段；按照這個(gè)規(guī)律，此后高壓直流脈動(dòng)電壓下降每經(jīng)過(guò)I個(gè)控制節(jié)點(diǎn)時(shí)，就恢復(fù)I個(gè)被關(guān)斷的高壓NMOS管的導(dǎo)通狀態(tài)，使LED燈串中被接入有效驅(qū)動(dòng)輸出端口的LED燈段逐步減少，直到所有的高壓NMOS管均恢復(fù)導(dǎo)通狀態(tài)，LED燈串中被接入有效驅(qū)動(dòng)輸出端口的LED燈段的數(shù)量為I段為止。
[0023]優(yōu)選的，步驟3)所述電壓上升下降檢測(cè)模塊把分壓后的低壓直流脈動(dòng)電壓轉(zhuǎn)換成用于指示低壓直流脈動(dòng)電壓的上升過(guò)程和下降過(guò)程的方波信號(hào)具體為:
[0024]電壓上升下降檢測(cè)模塊把分壓后的低壓直流脈動(dòng)電壓轉(zhuǎn)換成只有高低兩種電平的方波信號(hào)，該方波信號(hào)的兩種不同電平分別指示低壓直流脈動(dòng)電壓的上升過(guò)程和下降過(guò)程，其中高電平指示上升過(guò)程，低電平指示下降過(guò)程，將該方波信號(hào)反相可得到與原信號(hào)相反的指示方式。
[0025]本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的有益效果:
[0026]本發(fā)明基于電壓記憶與分段限流的LED驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)直接整流后的直流脈動(dòng)電壓的上升下降特性，對(duì)LED燈串負(fù)載采用分段式點(diǎn)亮的控制方式，解決了實(shí)際應(yīng)用中燈串所使用的LED芯片伏安特性的差異對(duì)驅(qū)動(dòng)電流影響的問(wèn)題，使LED燈串在整個(gè)工作周期內(nèi)的工作電流限制在設(shè)計(jì)的最大電流值Imax內(nèi)，避免出現(xiàn)欠流所造成的亮度偏暗和過(guò)流所造成的LED芯片損害的問(wèn)題，在提高LED燈具發(fā)光效率的同時(shí)，更好地對(duì)LED器件進(jìn)行過(guò)流保護(hù)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1為L(zhǎng)ED驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)框架圖。
[0028]圖2為現(xiàn)有線性分段式LED驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)原理框圖。[0029]圖3為本發(fā)明基于電壓記憶與分段限流的LED驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)原理框圖。
[0030]圖4為本發(fā)明基于電壓記憶與分段限流的LED驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)方法工作波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]實(shí)施例1:
[0032]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0033]如圖3所示，本實(shí)施例基于電壓記憶與分段限流的LED驅(qū)動(dòng)電路包括整流電路1、分壓電路2、電壓上升下降檢測(cè)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(kāi)關(guān)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(cè)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(gè)電壓保持器構(gòu)成，編號(hào)從上至下分別為H1、H2、H3和H4，所述每個(gè)電壓保持器由電容和運(yùn)算放大器組成；所述比較器組5由4個(gè)電壓比較器組成,編號(hào)從上至下分別為Compl、Comp2、Comp3和Comp4 ;所述控制邏輯模塊6由4個(gè)D觸發(fā)器和完成功能所需的組合數(shù)字邏輯構(gòu)成；所述高壓開(kāi)關(guān)電路7由4個(gè)高壓NMOS管組成，編號(hào)從上至下分別為Q1、Q2、Q3和Q4 ;所述LED燈串10由4個(gè)LED燈段組成，編號(hào)從上至下分別為L(zhǎng)1、L2、L3和L4，其中:
[0034]交流市電在經(jīng)過(guò)所述整流電路I整流后，輸出具有周期性的高壓直流脈動(dòng)電壓(簡(jiǎn)稱為HVDCP)，在HVDCP的一個(gè)周期內(nèi)，電壓從谷值變化到峰值的過(guò)程為上升過(guò)程，電壓從峰值變化到谷值的過(guò)程為下降過(guò)程；
[0035]所述分壓電路2對(duì)整流電路I整流后的HVDCP按一定的比例進(jìn)行線性分壓，得到低壓直流脈動(dòng)電壓(簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)VDCP)，作為電壓上升下降檢測(cè)模塊3、電壓記憶模塊4和比較器組5的輸入信號(hào)，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(guān)系；
[0036]所述電壓上升下降檢測(cè)模塊3把分壓電路2分壓后的LVDCP轉(zhuǎn)換成只有高低兩種電平的方波信號(hào)RFC，該方波信號(hào)RFC的兩種不同電平分別指示LVDCP的上升和下降過(guò)程，如高電平指示上升過(guò)程，低電平則指示下降過(guò)程，把該信號(hào)反相后，可以得到與原信號(hào)相反的指示方式；工作時(shí)需要用到RFC信號(hào)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(dòng)電壓(HVDCP或LVDCP)的上升過(guò)程中，依次記下LED燈串10的驅(qū)動(dòng)電流每次達(dá)到限流值時(shí)LVDCP的瞬時(shí)值，由于分壓電路2的線性比例關(guān)系，所記錄的LVDCP的電壓瞬時(shí)值與此刻的HVDCP的電壓瞬時(shí)值也成——對(duì)應(yīng)的線性比例關(guān)系，其采用模擬的方式進(jìn)行電壓記憶，所使用的電壓保持器的個(gè)數(shù)為在直流脈動(dòng)電壓(HVDCP或LVDCP)的一個(gè)電壓上升過(guò)程中所需要記憶電壓瞬時(shí)值的個(gè)數(shù)，也即LED燈串10的分段數(shù)量(均為4個(gè))；所述電壓記憶模塊4在直流脈動(dòng)電壓(HVDCP或LVDCP)的下降過(guò)程中，其記憶的電壓值保持不變，輸入到比較器組5中進(jìn)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(gè)輸入端分別與電壓保持器H1、H2、H3和H4的輸出端一一對(duì)應(yīng)連接，另一個(gè)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(hào)；所述比較器組5在直流脈動(dòng)電壓(HVDCP或LVDCP)的下降過(guò)程中，把電壓記憶模塊4的輸出和LVDCP進(jìn)行比較，輸出與電壓比較器Comp1、Comp2>Comp3和Comp4對(duì)應(yīng)的方波序列，每一個(gè)輸出的方波，其高低電平的變化指示LVDCP是否已經(jīng)下降到了對(duì)應(yīng)的電壓比較器所輸入的記憶電壓值，該方波序列反向重現(xiàn)了電壓上升過(guò)程中LED燈串10每次達(dá)到電流限定值時(shí)各個(gè)控制節(jié)點(diǎn)，并輸入到控制邏輯模塊6進(jìn)行處理；
[0039]所述控制邏輯模塊6中，所述每個(gè)D觸發(fā)器的存儲(chǔ)狀態(tài)和高壓開(kāi)關(guān)電路7中的高壓NMOS管的開(kāi)關(guān)狀態(tài)對(duì)應(yīng)，即控制邏輯模塊6可輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)對(duì)高壓開(kāi)關(guān)電路7的高壓NMOS管Q1、Q2、Q3和Q4進(jìn)行開(kāi)關(guān)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(diǎn)為NO ;所述LED燈段LI的負(fù)極與LED燈段L2的正極連接，連接點(diǎn)為NI，連接點(diǎn)NI與高壓NMOS管Ql的漏極連接；所述LED燈段L2的負(fù)極與LED燈段L3的正極連接，連接點(diǎn)為N2，連接點(diǎn)N2與高壓NMOS管Q2的漏極連接；所述LED燈段L3的負(fù)極與LED燈段L4的正極連接，連接點(diǎn)為N3，連接點(diǎn)N3與高壓NMOS管Q3的漏極連接；所述LED燈段L4的負(fù)極與高壓NMOS管Q4的漏極連接，連接點(diǎn)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(diǎn)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(gè)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(diǎn)N5，另一個(gè)輸入端接參考電壓Vref ；[0040]如圖4所示，為本實(shí)施例基于電壓記憶與分段限流的LED驅(qū)動(dòng)電路的工作波形圖，上半部分虛線為低壓直流脈動(dòng)電壓信號(hào)LVDCP的波形，粗實(shí)線為電壓上升下降檢測(cè)電路的輸出信號(hào)RFC的方波波形，Umax為L(zhǎng)CDCP的峰值；下半部分虛線為低壓直流脈動(dòng)電壓信號(hào)LVDCP的波形，Umax為IXDCP的峰值，粗實(shí)線為流過(guò)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(shí)施例基于電壓記憶與分段限流的LED驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)方法，包括以下步驟:
[0042]I)交流市電經(jīng)過(guò)整流電路I整流后，輸出HVDCP ；
[0043]2)分壓電路2對(duì)整流電路I整流后的HVDCP按一定的比例進(jìn)行分壓，輸出LVDCP ；
[0044]3)電壓上升下降檢測(cè)模塊3把分壓后的低壓直流脈動(dòng)電壓轉(zhuǎn)換成只有高低兩種電平的方波信號(hào)RFC，在LVDCP的一個(gè)上升下降周期內(nèi)，上升過(guò)程中電壓上升下降檢測(cè)模塊3的輸出信號(hào)RFC為高電平,下降過(guò)程中電壓上升下降檢測(cè)模塊3的輸出信號(hào)RFC為低電平，控制邏輯模塊6根據(jù)RFC的高低電平狀態(tài)決定其控制模式，以下分別對(duì)LVDCP的上升過(guò)程和下降過(guò)程的控制流程進(jìn)行描述:
[0045]4)在LVDCP的上升過(guò)程中，電壓處于谷值時(shí)，每個(gè)高壓NMOS管Q1、Q2、Q3和Q4都處于導(dǎo)通狀態(tài)，對(duì)應(yīng)圖4中的時(shí)間點(diǎn)tO ;在時(shí)間段tO到tl的過(guò)程中，高壓NMOS管Ql、Q2、Q3和Q4處于導(dǎo)通狀態(tài)，連接點(diǎn)N1、N2、N3和N4均被Ql、Q2、Q3和Q4的導(dǎo)通狀態(tài)短接到連接點(diǎn)N5，LED燈段L2、L3和L4無(wú)效，LED燈段LI被接入HVDCP與連接點(diǎn)N5之間被有效驅(qū)動(dòng)；在時(shí)間點(diǎn)11，流過(guò)LED燈串10中已被接入的LED燈段的驅(qū)動(dòng)電流Ι?ΕΙ)到達(dá)限流值Imax，檢流比較器Icomp的輸出狀態(tài)發(fā)生過(guò)流翻轉(zhuǎn)，控制邏輯模塊6檢測(cè)到過(guò)流翻轉(zhuǎn)，輸出信號(hào)控制電壓記憶模塊4由電壓保持器Hl記住此時(shí)LVDCP的瞬時(shí)電壓值Ua，使高壓NMOS管Ql處于關(guān)斷狀態(tài)，高壓NMOS管Q2、Q3和Q4保持導(dǎo)通狀態(tài)；在時(shí)間段tl到t2的過(guò)程中，高壓NMOS管Ql處于關(guān)斷狀態(tài)，高壓NMOS管Q2、Q3和Q4保持導(dǎo)通狀態(tài)，連接點(diǎn)N2、N3和N4均被高壓NMOS管Q2、Q3和Q4的導(dǎo)通狀態(tài)短接到連接點(diǎn)N5，LED燈段L3和L4無(wú)效，LED燈段LI和L2被串聯(lián)接入HVDCP與連接點(diǎn)N5之間被有效驅(qū)動(dòng)；在Ql被關(guān)斷后，Imi重新下降到Imax以下,檢流比較器Icomp的輸出恢復(fù)到發(fā)生過(guò)流翻轉(zhuǎn)前的狀態(tài)。在時(shí)間點(diǎn)t2,流過(guò)LED燈串10中已被接入的LED燈段的驅(qū)動(dòng)電流Im到達(dá)限流值Imax，檢流比較器Icomp的輸出狀態(tài)發(fā)生過(guò)流翻轉(zhuǎn)，控制邏輯模塊6檢測(cè)到過(guò)流翻轉(zhuǎn)，輸出信號(hào)控制電壓記憶模塊4由電壓保持器H2記住此時(shí)LVDCP的瞬時(shí)電壓值Ub,使高壓NMOS管Ql和Q2處于關(guān)斷狀態(tài)，高壓NMOS管Q3和Q4保持導(dǎo)通狀態(tài)；在時(shí)間段t2到t3的過(guò)程中，高壓NMOS管Q1、Q2處于關(guān)斷狀態(tài)，Q3、Q4保持導(dǎo)通狀態(tài)，連接點(diǎn)N3、N4均被Q3、Q4的導(dǎo)通狀態(tài)短接到N5，LED燈段L4無(wú)效，LED燈段L1、L2和L3被串聯(lián)接入HVDCP與連接點(diǎn)N5之間被有效驅(qū)動(dòng)；在Ql和Q2被關(guān)斷后，Iled重新下降到Imax以下，檢流比較器Icomp的輸出恢復(fù)到發(fā)生過(guò)流翻轉(zhuǎn)前的狀態(tài)；在時(shí)間點(diǎn)t3，流過(guò)LED燈串10中已被接入的LED燈段的驅(qū)動(dòng)電流Im到達(dá)限流值Imax，檢流比較器Icomp的輸出狀態(tài)發(fā)生過(guò)流翻轉(zhuǎn)，控制邏輯模塊6檢測(cè)到過(guò)流翻轉(zhuǎn)，輸出信號(hào)控制電壓記憶模塊4由電壓保持器H3記住此時(shí)LVDCP的瞬時(shí)電壓值Uc，使高壓NMOS管Ql、Q2和Q3處于關(guān)斷狀態(tài)，高壓NMOS管Q4保持導(dǎo)通狀態(tài)；在時(shí)間段t3到t4的過(guò)程中，高壓NMOS管Ql、Q2和Q3處于關(guān)斷狀態(tài)，高壓NMOS管Q4保持導(dǎo)通狀態(tài)，連接點(diǎn)N4均被高壓NMOS管Q4的導(dǎo)通狀態(tài)短接到連接點(diǎn)N5，LED燈段L1、L2、L3和L4被串聯(lián)接入HVDCP與連接點(diǎn)N5之間被有效驅(qū)動(dòng)；在Ql、Q2和Q3被關(guān)斷后，Iu5d重新下降到Imax以下,檢流比較器Icomp的輸出恢復(fù)到發(fā)生過(guò)流翻轉(zhuǎn)前的狀態(tài)；在時(shí)間點(diǎn)t4，流過(guò)LED燈串10中已被接入的LED燈段的驅(qū)動(dòng)電流U到達(dá)限流值Imax，檢流比較器Icomp的輸出狀態(tài)發(fā)生過(guò)流翻轉(zhuǎn)，控制邏輯模塊6檢測(cè)到過(guò)流翻轉(zhuǎn)，輸出信號(hào)控制電壓記憶模塊4由電壓保持器H4記住此時(shí)LVDCP的瞬時(shí)電壓值Ud，使高壓NMOS管Ql、Q2、Q3和Q4處于關(guān)斷狀態(tài)；在時(shí)間段t4到IXDCP達(dá)到峰值的過(guò)程中，高壓NMOS管Ql、Q2、Q3和Q4處于關(guān)斷狀態(tài)，LED燈段L1、L2、L3和L4從有效輸出端口斷開(kāi)，的值為0，避免電壓的繼續(xù)上升導(dǎo)致LED燈串10過(guò)流而受到損害；在Q1、Q2、Q3和Q4被關(guān)斷后，Iled重新下降到Imax以下,檢流比較器Icomp的輸出恢復(fù)到發(fā)生過(guò)流翻轉(zhuǎn)前的狀態(tài)；
[0046]5)在LVDCP的下降過(guò)程中，控制邏輯模塊6根據(jù)比較器組5的輸出信號(hào)決定高壓NMOS管Q1、Q2、Q3和Q4的開(kāi)關(guān)狀態(tài)；在LVDCP的峰值點(diǎn)到t5的過(guò)程中，此時(shí)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(tài)保持不變，高壓NMOS管Ql、Q2、Q3和Q4保持關(guān)斷狀態(tài)，LED燈段L1、L2、L3和L4從有效輸出端口斷開(kāi)，Iled的值為O ;在時(shí)間點(diǎn)t5到t6的過(guò)程中，Ud>ULV>Uc>Ub>Ua,電壓比較器Compl的輸出狀態(tài)發(fā)生變化，電壓比較器C0mp2、C0mp3和Comp4的輸出狀態(tài)保持不變，這時(shí)控制邏輯模塊6根據(jù)Compl、Comp2、Comp3和Comp4的輸出狀態(tài)使高壓NMOS管Q4導(dǎo)通，高壓NMOS管Ql、Q2和Q3保持關(guān)斷狀態(tài)，LED燈段L1、L2、L3和L4被串聯(lián)接入HVDCP與連接點(diǎn)N5之間被有效驅(qū)動(dòng)；在時(shí)間點(diǎn)t5，由于LVDCP的電壓與t4時(shí)間點(diǎn)時(shí)LVDCP的電壓值相等，而接入的LED燈段相同，因此t5與t4時(shí)間點(diǎn)Iled的值相等，并且等于Imax,從時(shí)間點(diǎn)t5到t6的過(guò)程中，電流Imi隨電壓下降而減??；在時(shí)間點(diǎn)t6到t7的過(guò)程中，Ud>Uc>ULV>Ub>Ua,電壓比較器Comp2的輸出狀態(tài)發(fā)生變化，電壓比較器Compl、Comp3和Comp4的輸出狀態(tài)保持不變，這時(shí)控制邏輯模塊6根據(jù)電壓比較器Compl、Comp2、Comp3和Comp4的輸出狀態(tài)使高壓NMOS管Q3和Q4導(dǎo)通，高壓NMOS管Ql和Q2保持關(guān)斷狀態(tài)，LED燈段L1、L2和L3被串聯(lián)接入HVDCP與連接點(diǎn)N5之間被有效驅(qū)動(dòng)，LED燈段L4無(wú)效；在時(shí)間點(diǎn)t6，由于LVDCP的電壓與t3時(shí)間點(diǎn)時(shí)LVDCP的電壓值相等，而接入的LED燈段相同，因此t6與t3時(shí)間點(diǎn)Im的值相等，并且等于Imax，從時(shí)間點(diǎn)t6到t7的過(guò)程中，電流ILED隨電壓下降而減小。在時(shí)間點(diǎn)t7到t8的過(guò)程中，Ud>Uc>Ub>ULV>Ua,電壓比較器Comp3的輸出狀態(tài)發(fā)生變化，電壓比較器Compl、Comp2和Comp4的輸出狀態(tài)保持不變，這時(shí)控制邏輯模塊6根據(jù)電壓比較器Compl、Comp2、Comp3和Comp4的輸出狀態(tài)使高壓NMOS管Q2、Q3和Q4導(dǎo)通，高壓NMOS管Ql保持關(guān)斷狀態(tài)，LED燈段LI和L2被串聯(lián)接入HVDCP與連接點(diǎn)N5之間被有效驅(qū)動(dòng)，LED燈段L3和L4無(wú)效；在時(shí)間點(diǎn)t7，由于LVDCP的電壓與t2時(shí)間點(diǎn)時(shí)LVDCP的電壓值相等，而接入的LED燈段相同，因此t7與t2時(shí)間點(diǎn)Im的值相等，并且等于Imax，從時(shí)間點(diǎn)t7到t8的過(guò)程中，電流ILED隨電壓下降而減小。在時(shí)間點(diǎn)t8到t9的過(guò)程中，Ud>Uc>Ub>Ua>ULV,電壓比較器Comp4的輸出狀態(tài)發(fā)生變化，電壓比較器Compl、Comp2和Comp3的輸出狀態(tài)保持不變，這時(shí)控制邏輯模塊6根據(jù)電壓比較器Compl、Comp2、Comp3和Comp4的輸出狀態(tài)使高壓NMOS管Q1、Q2、Q3和Q4導(dǎo)通，LED燈段LI被串聯(lián)接入HVDCP與連接點(diǎn)N5之間被有效驅(qū)動(dòng)，LED燈段L2、L3和L4無(wú)效；在時(shí)間點(diǎn)t8，由于LVDCP的電壓與11時(shí)間點(diǎn)時(shí)LVDCP的電壓值相等，而接入的LED燈段相同，因此t8與tl時(shí)間點(diǎn)Im的值相等，并且等于Imax，從時(shí)間點(diǎn)t8到t9的過(guò)程中，電流ILED隨電壓下降而減小，到此完成一個(gè)IXDCP周期內(nèi)的LED驅(qū)動(dòng)控制流程。
[0047]以上所述，僅為本發(fā)明專利較佳的實(shí)施例，但本發(fā)明專利的保護(hù)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(shù)量，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明專利所公開(kāi)的范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明專利的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都屬于本發(fā)明專利的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.基于電壓記憶與分段限流的LED驅(qū)動(dòng)電路，包括整流電路、分壓電路、比較器組、高壓開(kāi)關(guān)電路和LED燈串，所述整流電路與分壓電路連接，所述高壓開(kāi)關(guān)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(cè)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(kāi)關(guān)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(cè)模塊和電壓記憶模塊連接，所述電壓上升下降檢測(cè)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(kāi)關(guān)電路通過(guò)檢流電阻與電源共地端連接，所述檢流比較器的一個(gè)輸入端接檢流電阻與高壓開(kāi)關(guān)電路的公共連接點(diǎn)，另一個(gè)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(jù)權(quán)利要求1所述的基于電壓記憶與分段限流的LED驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:所述電壓記憶模塊由多個(gè)電壓保持器構(gòu)成，所述每個(gè)電壓保持器的輸出端分別與比較器組連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于電壓記憶與分段限流的LED驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:所述每個(gè)電壓保持器由電容和運(yùn)算放大器組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于電壓記憶與分段限流的LED驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:所述比較器組由多個(gè)電壓比較器組成，所述每個(gè)電壓比較器的一個(gè)輸入端與每個(gè)電壓保持器的輸出端一一對(duì)應(yīng)連接，另一個(gè)輸入端相接在一起后與分壓電路連接，所述每個(gè)電壓比較器的輸出端分別與控制邏輯模塊連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于電壓記憶與分段限流的LED驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:所述控制邏輯模塊由多個(gè)D觸發(fā)器和完成功能所需的組合數(shù)字邏輯構(gòu)成，所述控制邏輯模塊以比較器組內(nèi)每個(gè)電壓比較器的輸出、電壓上升下降檢測(cè)模塊的輸出以及檢流比較器的輸出作為輸入信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于電壓記憶與分段限流的LED驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:所述電壓上升下降檢測(cè)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(dòng)電壓上升下降狀態(tài)的方波信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于電壓記憶與分段限流的LED驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:所述高壓開(kāi)關(guān)電路由多個(gè)高壓NMOS管組成，所述每個(gè)D觸發(fā)器的存儲(chǔ)狀態(tài)和每個(gè)高壓NMOS管的開(kāi)關(guān)狀態(tài)一一對(duì)應(yīng)；所述每個(gè)高壓NMOS管的源極相接在一起后經(jīng)過(guò)檢流電阻與電源共地端連接，所述檢流比較器的一個(gè)輸入端接檢流電阻與每個(gè)高壓NMOS管的源極的公共連接點(diǎn)，另一個(gè)輸入端接參考電壓；所述每個(gè)高壓NMOS管的漏極與LED燈串連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于電壓記憶與分段限流的LED驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:所述LED燈串由多個(gè)LED燈段串聯(lián)組成，所述LED燈段的數(shù)量與高壓NMOS管的數(shù)量相一致。
9.基于電壓記憶與分段限流的LED驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于包括以下步驟: 1)交流市電經(jīng)過(guò)整流電路整流后，輸出高壓直流脈動(dòng)電壓； 2)分壓電路對(duì)整流電路整流后的高壓直流脈動(dòng)電壓按一定的比例進(jìn)行分壓，輸出低壓直流脈動(dòng)電壓； 3)電壓上升下降檢測(cè)模塊把分壓后的低壓直流脈動(dòng)電壓轉(zhuǎn)換成用于指示低壓直流脈動(dòng)電壓的上升過(guò)程和下降過(guò)程的方波信號(hào)； 4)在低壓直流脈動(dòng)電壓的上升過(guò)程中，電壓處于谷值時(shí)，每個(gè)高壓NMOS管都處于導(dǎo)通狀態(tài)，此時(shí)只有直接和高壓直流脈動(dòng)電壓相連的LED燈段被接入有效驅(qū)動(dòng)輸出端口，當(dāng)電壓上升使該LED燈段的驅(qū)動(dòng)電流達(dá)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(fā)生過(guò)流翻轉(zhuǎn)，控制邏輯模塊檢測(cè)到該信號(hào)的翻轉(zhuǎn)，使與該LED燈段負(fù)極相連的高壓NMOS管被關(guān)斷，與該LED燈段相連的下一 LED燈段一起被接入有效驅(qū)動(dòng)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(fù)到發(fā)生過(guò)流翻轉(zhuǎn)之前；按照這個(gè)規(guī)律，每達(dá)到一次電流限流值就關(guān)斷與LED燈串中已被接入的部分負(fù)極相連的高壓NMOS管，使被接入有效驅(qū)動(dòng)輸出端口的LED燈段數(shù)量逐步增加；當(dāng)所有的LED燈段均被接入，高壓直流脈動(dòng)電壓的上升再次使電流達(dá)到限流值，則關(guān)斷高壓開(kāi)關(guān)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(kāi)，該直流脈動(dòng)電壓的上升過(guò)程中的控制過(guò)程稱為正向控制過(guò)程；在正向控制過(guò)程中，電壓記憶模塊依次記下LED燈串的工作電流每次達(dá)到限流值時(shí)低壓直流脈動(dòng)電壓的電壓瞬時(shí)值； 5)在低壓直流脈動(dòng)電壓的下降過(guò)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(jìn)行比較處理，比較器組輸出的方波序列反向重現(xiàn)了電壓上升過(guò)程中LED燈串每次達(dá)到電流限流值時(shí)各個(gè)控制節(jié)點(diǎn)；在各個(gè)控制節(jié)點(diǎn)，比較器組的輸出狀態(tài)會(huì)發(fā)生變化，控制邏輯模塊檢測(cè)到該狀態(tài)變化，則反向逐步恢復(fù)高壓開(kāi)關(guān)電路中各個(gè)被關(guān)斷高壓NMOS管的導(dǎo)通狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)LED燈串的反向?qū)ΨQ控制；在反向?qū)ΨQ控制的過(guò)程中，如果在高壓直流脈動(dòng)電壓的峰值點(diǎn)處高壓開(kāi)關(guān)電路中的所有高壓NMOS管處于關(guān)斷狀態(tài)，在高壓直流脈動(dòng)電壓下降經(jīng)過(guò)第I個(gè)控制節(jié)點(diǎn)時(shí)，控制邏輯模塊使正向控制過(guò)程中最后被關(guān)斷的高壓NMOS管恢復(fù)導(dǎo)通狀態(tài)，LED燈串中所有LED燈段被接入有效驅(qū)動(dòng)輸出端口 ；在高壓直流脈動(dòng)電壓下降經(jīng)過(guò)第2個(gè)控制節(jié)點(diǎn)時(shí)，控制邏輯模塊使正向控制過(guò)程中倒數(shù)第2個(gè)被關(guān)斷的高壓NMOS管恢復(fù)導(dǎo)通狀態(tài)，使LED燈串中被接入有效驅(qū)動(dòng)輸出端口的LED燈段減少I段；按照這個(gè)規(guī)律，此后高壓直流脈動(dòng)電壓下降每經(jīng)過(guò)I個(gè)控制節(jié)點(diǎn)時(shí)，就恢復(fù)I個(gè)被關(guān)斷的高壓NMOS管的導(dǎo)通狀態(tài)，使LED燈串中被接入有效驅(qū)動(dòng)輸出端口的LED燈段逐步減少，直到所有的高壓NMOS管均恢復(fù)導(dǎo)通狀態(tài)，LED燈串中被接入有效驅(qū)動(dòng)輸出端口的LED燈段的數(shù)量為I段為止。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于電壓記憶與分段限流的LED驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于:步驟3)所述電壓上升下降檢測(cè)模塊把分壓后的低壓直流脈動(dòng)電壓轉(zhuǎn)換成用于指示低壓直流脈動(dòng)電壓的上升過(guò)程和下降過(guò)程的方波信號(hào)具體為: 電壓上升下降檢測(cè)模塊把分壓后的低壓直流脈動(dòng)電壓轉(zhuǎn)換成只有高低兩種電平的方波信號(hào)，該方波信號(hào)的兩種不同電平分別指示低壓直流脈動(dòng)電壓的上升過(guò)程和下降過(guò)程，其中高電平指示上升過(guò)程，低電平指示下降過(guò)程，將該方波信號(hào)反相可得到與原信號(hào)相反的指示方式。
【文檔編號(hào)】H05B37/02GK103906314SQ201410076451
【公開(kāi)日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年3月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月4日
【發(fā)明者】梁志明, 詹建新, 李國(guó)元, 吳朝暉 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)