專利名稱：一種串聯(lián)開關(guān)控制的可變負(fù)載led驅(qū)動電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子電路技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種串聯(lián)開關(guān)控制的可變負(fù)載LED驅(qū)動電路。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(LED)，因其具有發(fā)光效率高、壽命長、亮度高、節(jié)能、環(huán)保和耐用等特點被廣泛應(yīng)用在照明系統(tǒng)中。為了充分發(fā)揮其優(yōu)勢，并且與前代照明產(chǎn)品如白熾燈、節(jié)能燈管等充分兼容，需要配備體積小，壽命長，成本低，并直接以交流市電為電源的LED驅(qū)動電路，以最大限度發(fā)揮LED自身優(yōu)勢。目前，以交流市電為電源的LED驅(qū)動電路種類繁多，主要可以分為兩大類。
第一類參考圖2，是以成本低為主要優(yōu)勢的驅(qū)動電路，此類電路中不含有集成電路芯片。市電經(jīng)過整流橋進(jìn)行全波整流后，再通過一個很大的高壓濾波電容C穩(wěn)壓，形成一個較穩(wěn)定的電壓，再通過限流電阻R直接驅(qū)動LED串結(jié)構(gòu)。設(shè)交流市電有效值為Vr，則經(jīng)過整流濾波后的較穩(wěn)定電壓V1可以表示為
V1 = ~J2 X Vr
LED串負(fù)載一般由η個LED串并聯(lián)而成，每串LED由m個LED串聯(lián)組成。如果設(shè)LED總電流為I1，則LED兩端壓降V2可以表示為
.I .
F2 = Fr ln(-+1)
* 'Mls .
其中Vt是熱電壓，室溫下為26mV ；IS是二極管的飽和電流；電阻R的計算方法即為
其中V1為整流濾波后電壓，V2為LED兩端電壓；這種驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)簡單，不含集成電路芯片，所以成本較低，但是由于濾波電容C需要耐高壓并且容值需求較高，所以選型必須為電解電容，壽命較短；而且由于濾波電容C的存在，使得整個電路的功率因數(shù)極低，一般不超過O. 6，對電網(wǎng)有較大污染；在驅(qū)動電壓較低時，限流電阻R上的功耗也很大，發(fā)熱的同時也耗費能源。第二類是帶有控制芯片的各類AC-DC開關(guān)電源電路，具有代表性的是反激式AC-DC開關(guān)電源LED驅(qū)動電路，參考圖3?？刂艻C兼顧開關(guān)器件和反饋調(diào)節(jié)功能，利用脈沖寬度調(diào)制、頻率調(diào)制或者調(diào)周期等調(diào)制方式對輸出電壓進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)，穩(wěn)定輸出電流。變壓器為隔離器件，為高壓初次側(cè)和低壓二次側(cè)提供隔離。此種電路優(yōu)勢在于效率高，由于隔離器件的存在其安全標(biāo)準(zhǔn)也較高，對輸出電流的控制比較精確；但是因為外圍器件較多，并且含有控制1C，電路成本很高，體積較大，功率因數(shù)也由于大的輸入電容而不理想；要實現(xiàn)直流驅(qū)動也必須含有較大的電解電容，對使用壽命產(chǎn)生影響。綜上所述，目前傳統(tǒng)的LED驅(qū)動電路無法兼顧成本低，效率高，功率因數(shù)高，體積小等綜合優(yōu)勢，有很大的改進(jìn)空間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種串聯(lián)開關(guān)控制的可變負(fù)載LED驅(qū)動電路，具有功率因數(shù)高、成本低、體積小的特點。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是一種串聯(lián)開關(guān)控制的可變負(fù)載LED驅(qū)動電路，其特征在于LEDl-LEDn依次串聯(lián)連接，LEDl的正極接整流橋ICl輸出端的正極，LEDn負(fù)極的第一路接反饋模塊FB的輸入端，LEDn負(fù)極的第二路接整流橋ICl輸出端的負(fù)極，串聯(lián)開關(guān)控制模塊C中的高壓開關(guān)器件Sl-Sn-I依次串聯(lián)連接，高壓開關(guān)器件Sn-I與LEDn-I并聯(lián)，反饋模塊FB的輸出端與高壓開關(guān)器件Sl-Sn-I的控制端連接，η為大于I的自然數(shù)。采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于所述LED驅(qū)動電路僅使用整流橋等少量外圍電路,體積極小,成本低,可直接集成于載有LED串的燈板之上，無需電解電容，電路簡單，使用壽命長；使用可變負(fù)載方法提高功率因數(shù)，使功率因數(shù)達(dá)到90%以上；此外，所述電路無明顯功率消耗器件，效率較高。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。圖I是本發(fā)明的電路原理框 圖2是第一類現(xiàn)有技術(shù)的電路原理框 圖3是第二類現(xiàn)有技術(shù)的電路原理框 圖4是ILEDl的波形示意 圖5是ILEDn-I的波形示意 圖6是ILEDn的波形示意 圖7是I1的波形不意 圖8是Vin的波形示意圖。
具體實施例方式如圖I所示，一種串聯(lián)開關(guān)控制的可變負(fù)載LED驅(qū)動電路，發(fā)光二極管LEDl-LEDn依次串聯(lián)連接，LEDl的正極接整流橋ICl輸出端的正極，LEDn負(fù)極的第一路接反饋模塊FB的輸入端，LEDn負(fù)極的第二路接整流橋ICl輸出端的負(fù)極，串聯(lián)開關(guān)控制模塊C中的高壓開關(guān)器件Sl-Sn-I依次串聯(lián)連接，高壓開關(guān)器件Sn-I與LEDn-I并聯(lián)，反饋模塊FB的輸出端與高壓開關(guān)器件Sl-Sn-I的控制端連接，反饋模塊FB能夠控制高壓開關(guān)器件Sl-Sn-I的打開和關(guān)閉，η為大于I的自然數(shù)。反饋模塊FB由一定大小的串聯(lián)電阻構(gòu)成，其工作原理是探測通過LED的電流，并將電流大小轉(zhuǎn)換成電壓信號，以控制高壓開關(guān)器件。圖4-8為相關(guān)電流和電壓的波形示意圖，交流市電經(jīng)過整流橋整流后，得到全波整流的電壓包絡(luò)Vin ;設(shè)市電頻率為f，則整流后包絡(luò)頻率為2f，下面取市電整流后電壓Vin的一個周期進(jìn)行分析
初始時刻Vin接近于零并上升，此時反饋模塊FB檢測到LED負(fù)載電流I1很小，即閉合所有高壓開關(guān)器件SI, S2……Sn-U LED串中的LED2，LED3……LEDn完全短路，電路中只有LEDl接入，此時負(fù)載最小，使得負(fù)載電流I1隨整流后電壓Vin的升高快速上升；當(dāng)反饋模塊FB檢測到I1到達(dá)門限值Ithl時，即打開高壓開關(guān)器件SI，使LED2接入負(fù)載，此時共有LEDl和LED2接入負(fù)載，使負(fù)載變大，I1上升趨勢受到抑制。隨著Vin繼續(xù)上升，I1繼續(xù)升高，當(dāng)反饋模塊FB檢測到I1到達(dá)門限值Ith2時，即打開高壓開關(guān)器件S2，使LED3接入負(fù)載，此時有LEDl、LED2和LED3接入負(fù)載，I1的上升再次受到抑制；以此類推，隨著Vin從最小值上升到最大值，反饋模塊FB檢測I1依次從小到大超過門限Ithl，Ith2，Ith3……Ithn-I，并依次打開高壓開關(guān)器件SI，S2……Sn-I，當(dāng)Vin到達(dá)最高點附近時所有的高壓開關(guān)均打開，使所有LED全部接入負(fù)載，使I1保持基本恒定。當(dāng)Vin從最高點開始下降時，LED電流I1也隨之下降；當(dāng)反饋模塊FB檢測到Il向下穿越門限值Ithn-I時，即閉合高壓開關(guān)Sn-Ι，使LEDn被短路從負(fù)載中去除，從而減輕
負(fù)載，穩(wěn)定I1 ;Ιι隨著Vin下降會依次穿越門限Ithn-2......Ithl,而反饋模塊FB也相應(yīng)控
制高壓開關(guān)器件Sn-2……SI閉合，以減小負(fù)載，當(dāng)Vin下降至零附近時，所有高壓開關(guān)SI， S2……Sn-I全部閉合，使只剩下LEDl接入負(fù)載，保持I1基本恒定。隨著高壓開關(guān)器件Sl-Sn-I依次閉合與打開，負(fù)載電流I1也會隨著輸入電壓Vin呈現(xiàn)出包絡(luò)狀，一般，我們設(shè)定Vthl〈Vth2〈……〈Vthn-Ι，以保證負(fù)載電流I1隨Vin包絡(luò)變化，從而達(dá)到極高功率因數(shù)值；LED1由于始終接入負(fù)載端，其電流ILEDl=I1, LED2的電流則相比LEDl少了一定占空比，而LEDn由于接入負(fù)載的時間最短，其電流占空比也最??；各個LED電流的占空比均有不同，導(dǎo)致亮度不一，可以通過調(diào)整不同LED在燈板上的位置進(jìn)行修正和圓潤，使燈板在點亮?xí)r沒有可見閃爍，其中Ithn-I和Vthn-I為一個設(shè)定值。所述LED驅(qū)動電路僅使用整流橋等少量外圍電路,體積極小,成本低,可直接集成于載有LED串的燈板之上，無需電解電容，電路簡單，使用壽命長；使用可變負(fù)載方法提高功率因數(shù)，使功率因數(shù)達(dá)到90%以上；此外，所述電路無明顯功率消耗器件，效率較高。本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及其實施方式進(jìn)行了闡述，以上實施例的說明只是用來幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下還可以對本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種串聯(lián)開關(guān)控制的可變負(fù)載LED驅(qū)動電路，其特征在于LEDl-LEDn依次串聯(lián)連接，LEDl的正極接整流橋ICl輸出端的正極，LEDn負(fù)極的第一路接反饋模塊FB的輸入端，LEDn負(fù)極的第二路接整流橋ICl輸出端的負(fù)極，串聯(lián)開關(guān)控制模塊C中的高壓開關(guān)器件Sl-Sn-I依次串聯(lián)連接，高壓開關(guān)器件Sn-I與LEDn-I并聯(lián)，反饋模塊FB的輸出端與高壓開關(guān)器件Sl-Sn-I的控制端連接，n為大于I的自然數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種串聯(lián)開關(guān)控制的可變負(fù)載LED驅(qū)動電路，涉及電子電路技術(shù)領(lǐng)域，LED1-LEDn依次串聯(lián)連接，LED1的正極接整流橋IC1輸出端的正極，LEDn負(fù)極的第一路接反饋模塊FB的輸入端，LEDn負(fù)極的第二路接整流橋IC1輸出端的負(fù)極，串聯(lián)開關(guān)控制模塊C中的高壓開關(guān)器件S1-Sn-1依次串聯(lián)連接，高壓開關(guān)器件Sn-1與LEDn-1并聯(lián)，反饋模塊FB的輸出端與高壓開關(guān)器件S1-Sn-1的控制端連接。所述LED驅(qū)動電路僅使用整流橋等少量外圍電路，體積極小，成本低，可直接集成于載有LED串的燈板之上，無需電解電容，電路簡單，使用壽命長。
文檔編號H05B37/02GK102858067SQ20121035100
公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月20日
發(fā)明者吳永輝, 吳洪江, 高學(xué)邦 申請人:石家莊開發(fā)區(qū)華北集成電路設(shè)計有限公司