專利名稱：分段式任意波形電流控制的高壓led燈珠驅(qū)動電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及交流-直流(AC-DC)變換器，應(yīng)用于高壓LED燈珠驅(qū)動電源，尤其是一種分段式任意波形電流控制的高壓LED燈珠驅(qū)動電源。
背景技術(shù)：
高壓(小電流)LED燈珠效率優(yōu)于傳統(tǒng)低壓(大電流)LED燈珠的主要原因是小電流、多晶粒的設(shè)計能均勻地將電流擴(kuò)散開來，進(jìn)而提升光萃取效率。目前，高壓LED燈珠及其驅(qū)動電源已成為LED照明產(chǎn)業(yè)中的發(fā)展熱點(diǎn)。就可行的高壓LED燈珠驅(qū)動方案而言，目前業(yè)界普遍認(rèn)為無鋁電解電容、無電感的高壓LED線性驅(qū)動方案是最佳方案，據(jù)報道已有相應(yīng)的高壓LED線性驅(qū)動芯片面市。但是，目前性能理想的高壓LED線性驅(qū)動芯片價格過高，用來生產(chǎn)高壓LED燈珠驅(qū)動電源及通用LED照明燈具會造成成本偏高，不利于技術(shù)的推廣和普及。為解決現(xiàn)有高壓LED線性驅(qū)動方案性能高但成本也高的不足，本發(fā)明提供一種低成本且高性能的分段式任意波形電流控制的高壓LED燈珠驅(qū)動電源。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種分段式任意波形電流控制的高壓LED燈珠驅(qū)動電源由整流電路I和多通道電流驅(qū)動電路2組成。整流電路I由電容Cl、電容C2、二極管D1、二極管D2、二極管D3、二極管D4組成，電容Cl與交流電源vac并聯(lián)，電容Cl的一端與二極管Dl的陽極以及二極管D2的陰極相連，電容Cl的另一端與二極管D3的陽極以及二極管D4的陰極相連，二極管Dl的陰極與二極管D3的陰極、電容C2的一端、整流電路I的輸出電壓vdc的正端以及高壓LED燈珠的LED串Gl的陽極相連，二極管D2的陽極與二極管D4的陽極、電容C2的另一端、節(jié)點(diǎn)Gnd以及整流電路I的輸出電壓vdc的負(fù)端相連。 多通道電流驅(qū)動電路2由η個單通道電流驅(qū)動電路組成。作為優(yōu)選的一種方案:單通道電流驅(qū)動電路2.j (j=l,…，n-1)由NPN型三極管Qj、n_j個NPN型三極管Qcj.j+1至Qcj.η、電阻Rj.1、電阻Rj.2、n-j個電阻Rcj.j+Ι至Rcj.η、穩(wěn)壓管Zj組成，電阻Rj.1的一端與整流電路I的輸出電壓vdc的正端以及高壓LED燈珠的LED串Gl的陽極相連，電阻Rj.1的另一端與NPN型三極管Qj的基極、穩(wěn)壓管Zj的陰極以及NPN型三極管Qcj.j+Ι至Qcj.η的集電極相連，NPN型三極管Qj的集電極與高壓LED燈珠的LED串Gj的陰極以及高壓LED燈珠的LED串Gj+Ι的陽極相連，NPN型三極管Qj的發(fā)射極與電阻Rj.2的一端以及電壓vrj的正端相連，電阻Rj.2的另一端與電壓vrj的負(fù)端、穩(wěn)壓管Zj的陽極、NPN型三極管Qcj.j+Ι至Qcj.η的發(fā)射極以及節(jié)點(diǎn)Gnd相連，NPN型三極管Qcj.j+Ι至Qcj.η的基極分別與電阻Rcj.j+Ι至Rcj.η的一端相連，電阻Rcj.j+Ι至Rcj.η的另一端分別與單通道電流驅(qū)動電路2.j+Ι的電壓vrj+Ι的正端至單通道電流驅(qū)動電路2.η的電壓vrn的正端相連；單通道電流驅(qū)動電路2.η由NPN型三極管Qn、電阻Rn.1、電阻Rn.2、穩(wěn)壓管Zn組成，電阻Rn.1的一端與整流電路I的輸出電壓vdc的正端以及高壓LED燈珠的LED串Gl的陽極相連，電阻Rn.1的另一端與NPN型三極管Qn的基極以及穩(wěn)壓管Zn的陰極相連，NPN型三極管Qn的集電極與高壓LED燈珠的LED串Gn的陰極相連，NPN型三極管Qn的發(fā)射極與電阻Rn.2的一端以及電壓vrn的正端相連，電阻Rn.2的另一端與電壓vrn的負(fù)端、穩(wěn)壓管Zn的陽極以及節(jié)點(diǎn)Gnd相連。作為優(yōu)選的另一種方案:單通道電流驅(qū)動電路2.j (j=l,…，n-1)由NPN型三極管Qj、NPN型三極管Qcj、n-j個二極管Dcj.j+Ι至Dcj.η、電阻Rj.1、電阻Rj.2、電阻Rcj、穩(wěn)壓管Zj組成，電阻Rj.1的一端與整流電路I的輸出電壓vdc的正端以及高壓LED燈珠的LED串Gl的陽極相連，電阻Rj.1的另一端與NPN型三極管Qj的基極、穩(wěn)壓管Zj的陰極以及NPN型三極管Qcj的集電極相連，NPN型三極管Qj的集電極與高壓LED燈珠的LED串Gj的陰極以及高壓LED燈珠的LED串Gj+Ι的陽極相連，NPN型三極管Qj的發(fā)射極與電阻Rj.2的一端以及電壓vrj的正端相連，電阻Rj.2的另一端與電壓vrj的負(fù)端、穩(wěn)壓管Zj的陽極、NPN型三極管Qcj的發(fā)射極以及節(jié)點(diǎn)Gnd相連，NPN型三極管Qcj的基極與電阻Rcj的一端相連，電阻Rcj的另一端與二極管Dcj.j+Ι至Dcj.η的陰極相連,二極管Dcj.j+Ι至Dcj.η的陽極分別與單通道電流驅(qū)動電路2.j+Ι的電壓vrj+Ι的正端至單通道電流驅(qū)動電路2.η的電壓vrn的正端相連；單通道電流驅(qū)動電路2.η由NPN型三極管Qn、電阻Rn.1、電阻Rn.2、穩(wěn)壓管Zn組成，電阻Rn.1的一端與整流電路I的輸出電壓vdc的正端以及高壓LED燈珠的LED串Gl的陽極相連，電阻Rn.1的另一端與NPN型三極管Qn的基極以及穩(wěn)壓管Zn的陰極相連，NPN型三極管Qn的集電極與高壓LED燈珠的LED串Gn的陰極相連，NPN型三極管Qn的發(fā)射極與電阻Rn.2的一端以及電壓vrn的正端相連，電阻Rn.2的另一端與電壓vrn的負(fù)端、穩(wěn)壓管Zn的陽極以及節(jié)點(diǎn)Gnd相連。進(jìn)一步，作為優(yōu)選的一種方案:所述單通道電流驅(qū)動電路2.k (k=l,…，η)還包括過壓保護(hù)電路，所述過壓保護(hù)電路由電阻Rvk.1、電阻Rvk.2、電阻Rvk.3、NPN型三極管Qvk組成，電阻Rvk.1的一端與NPN型三極管Qk的集電極相連，電阻Rvk.1的另一端與電阻Rvk.2的一端以及電阻Rvk.3的一端相連，電阻Rvk.2的另一端與節(jié)點(diǎn)Gnd以及NPN型三極管Qvk的發(fā)射極相連，電阻R vk.3的另一端與NPN型三極管Qvk的基極相連，NPN型三極管Qvk的集電極與NPN型三極管Qk的基極相連?；蛘?，作為優(yōu)選的另一種方案:所述單通道電流驅(qū)動電路2.k (k=l，...，!!)還包括PWM調(diào)光電路，所述PWM調(diào)光電路由NPN型三極管Qsk和電阻Rsk組成，NPN型三極管Qsk的集電極與NPN型三極管Qk的基極相連，NPN型三極管Qsk的基極與電阻Rsk的一端相連，電阻Rsk的另一端與脈沖電壓源vpwm的正端相連，NPN型三極管Qsk的發(fā)射極與節(jié)點(diǎn)Gnd以及脈沖電壓源vpwm的負(fù)端相連。本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為:僅采用二極管、穩(wěn)壓管、三極管、電阻、非電解電容制成一種低成本且高性能的分段式任意波形電流控制的高壓LED燈珠驅(qū)動電源(如圖1和圖2所示)。分段式任意波形電流控制的高壓LED燈珠驅(qū)動電源由整流電路I和多通道電流驅(qū)動電路2組成，多通道電流驅(qū)動電路2又由η個單通道電流驅(qū)動電路組成。一種單通道電流驅(qū)動電路2.j (j=l,...，n-1)由 NPN 型三極管 Qj、n_j 個 NPN 型三極管 Qcj.j+Ι 至 Qcj.η、電阻 Rj.1、電阻Rj.2、n_j個電阻Rcj.j+Ι至Rcj.η、穩(wěn)壓管Zj組成，其特征如下:電阻Rj.1的一端與整流電路I的輸出電壓vdc的正端以及高壓LED燈珠的LED串Gl的陽極相連，電阻Rj.1的另一端與NPN型三極管Qj的基極、穩(wěn)壓管Zj的陰極、NPN型三極管Qcj.j+Ι至Qcj.η的集電極相連，NPN型三極管Qj的集電極與高壓LED燈珠的LED串Gj的陰極以及高壓LED燈珠的LED串Gj+Ι的陽極相連，NPN型三極管Qj的發(fā)射極與電阻Rj.2的一端以及電壓vrj的正端相連，電阻Rj.2的另一端與電壓vrj的負(fù)端、穩(wěn)壓管Zj的陽極、NPN型三極管Qcj.j+Ι至Qcj.η的發(fā)射極以及節(jié)點(diǎn)Gnd相連,NPN型三極管Qcj.j+Ι至Qcj.η的基極分別與電阻Rcj.j+Ι至Rcj.η的一端相連，電阻Rcj.j+Ι至Rcj.η的另一端分別與單通道電流驅(qū)動電路2.j+Ι的電壓vrj+Ι的正端至單通道電流驅(qū)動電路2.η的電壓vrn的正端相連。另一種單通道電流驅(qū)動電路2.j (j=l,...，n_l)由NPN型三極管Qj、NPN型三極管Qcj、n-j個二極管Dcj.j+Ι至Dcj.η、電阻Rj.1、電阻Rj.2、電阻Rcj、穩(wěn)壓管Zj組成，其特征如下:電阻Rj.1的一端與整流電路I的輸出電壓vdc的正端以及高壓LED燈珠的LED串Gl的陽極相連，電阻Rj.1的另一端與NPN型三極管Qj的基極、穩(wěn)壓管Zj的陰極以及NPN型三極管Qcj的集電極相連，NPN型三極管Qj的集電極與高壓LED燈珠的LED串Gj的陰極以及高壓LED燈珠的LED串Gj+Ι的陽極相連，NPN型三極管Qj的發(fā)射極與電阻Rj.2的一端以及電壓vrj的正端相連，電阻Rj.2的另一端與電壓vrj的負(fù)端、穩(wěn)壓管Zj的陽極、NPN型三極管Qcj的發(fā)射極以及節(jié)點(diǎn)Gnd相連，NPN型三極管Qcj的基極與電阻Rcj的一端相連，電阻Rcj的另一端與二極管Dcj.j+Ι至Dcj.η的陰極相連,二極管Dcj.j+Ι至Dcj.η的陽極分別與單通道電流驅(qū)動電路2.j+Ι的電壓vrj+Ι的正端至單通道電流驅(qū)動電路2.η的電壓vrn的正端相連。一種單通道電流驅(qū)動電路2.η由NPN型三極管Qn、電阻Rn.1、電阻Rn.2、穩(wěn)壓管Zn組成，其特征如下:電阻Rn.1的一端與整流電路I的輸出電壓vdc的正端以及高壓LED燈珠的LED串Gl的陽極相連，電阻Rn.1的另一端與NPN型三極管Qn的基極以及穩(wěn)壓管Zn的陰極相連，NPN型三極管Qn的集電極與高壓LED燈珠的LED串Gn的陰極相連，NPN型三極管Qn的發(fā)射極與電阻Rn.2的一端以及電壓vrn的正端相連，電阻Rn.2的另一端與電壓vrn的負(fù)端、穩(wěn)壓管Zn的陽極以及節(jié)點(diǎn)Gnd相連。為獲得過壓保護(hù)功能 ，在單通道電流驅(qū)動電路2.k (k=l,…，η)中可增加過壓保護(hù)電路，由電阻Rvk.1、電阻Rvk.2、電阻Rvk.3、NPN型三極管Qvk組成(見圖1和圖2)。為獲得PWM調(diào)光功能，在單通道電流驅(qū)動電路2.k (k=l，...，!!)中可增加PWM調(diào)光電路，由NPN型三極管Qsk和電阻Rsk組成(見圖1和圖2)。本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在:本發(fā)明提出的分段式任意波形電流控制的高壓LED燈珠驅(qū)動電源具有電路結(jié)構(gòu)簡單、成本低、可根據(jù)實際需要實現(xiàn)任意波形的LED驅(qū)動電流的優(yōu)點(diǎn)，非常適合小功率(數(shù)瓦級)的高壓LED燈珠通用照明應(yīng)用。


圖1是分段式任意波形電流控制的高壓LED燈珠驅(qū)動電源實施例1的電路圖。圖2是分段式任意波形電流控制的高壓LED燈珠驅(qū)動電源實施例2的電路圖。圖3是分段式任意波形電流控制的高壓LED燈珠驅(qū)動電源實施例1和實施例2在非PWM調(diào)光條件下正常工作的理想波形圖。 圖4是分段式任意波形電流控制的高壓LED燈珠驅(qū)動電源實施例1和實施例2在非PWM調(diào)光條件下過壓保護(hù)時的理想波形圖。
圖5是分段式任意波形電流控制的高壓LED燈珠驅(qū)動電源實施例1和實施例2在PWM調(diào)光條件下正常工作的理想波形圖。圖6是分段式任意波形電流控制的高壓LED燈珠驅(qū)動電源實施例1和實施例2在PWM調(diào)光條件下過壓保護(hù)時的理想波形圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。實施例1參照圖1、圖3、圖4、圖5、圖6，分段式任意波形電流控制的高壓LED燈珠驅(qū)動電源實施例1由整流電路I和多通道電流驅(qū)動電路2組成。整流電路I由電容Cl、電容C2、二極管D1、二極管D2、二極管D3、二極管D4組成，電容Cl與交流電源vac并聯(lián)，電容Cl的一端與二極管Dl的陽極以及二極管D2的陰極相連，電容Cl的另一端與二極管D3的陽極以及二極管D4的陰極相連，二極管Dl的陰極與二極管D3的陰極、電容C2的一端、整流電路I的輸出電壓vdc的正端以及高壓LED燈珠的LED串Gl的陽極相連，二極管D2的陽極與二極管D4的陽極、電容C2的另一端、節(jié)點(diǎn)Gnd以及整流電路I的輸出電壓vdc的負(fù)端相連。多通道電流驅(qū)動電路2由η個單通道電流驅(qū)動電路組成。單通道電流驅(qū)動電路2.j(j=l，...，n-1)由NPN型三極管Qj、n-j個NPN型三極管Qcj.j+Ι至Qcj.n、電阻Rj.1、電阻Rj.2,n-j個電阻Rcj.j+Ι至Rcj.η、穩(wěn)壓管Zj組成，電阻Rj.1的一端與整流電路I的輸出電壓vdc的正端以及高壓LED燈珠的LED串Gl的陽極相連，電阻Rj.1的另一端與NPN型三極管Qj的基極、穩(wěn)壓管Zj的陰極、NPN型三極管Qcj.j+Ι至Qcj.n的集電極相連，NPN型三極管Qj的集電極與高壓LED燈珠的LED串Gj的陰極、高壓LED燈珠的LED串Gj+1的陽極相連，NPN型三極管Qj的發(fā)射極與電阻Rj.2的一端以及電壓vrj的正端相連，電阻Rj.2的另一端與電壓vrj的負(fù)端、穩(wěn)壓管Zj的陽極、NPN型三極管Qcj.j+1至Qcj.n的發(fā)射極以及節(jié)點(diǎn)Gnd相連，NPN型三極管Qcj.j+1至Qcj.η的基極分別與電阻Rcj.j+1至Rcj.η的一端相連，電阻Rcj.j+Ι至Rcj.η的另一端分別與單通道電流驅(qū)動電路2.j+1的電壓vr j+1的正端至單通道電流驅(qū)動電路2.η的電壓vrn的正端相連；單通道電流驅(qū)動電路2.η由NPN型三極管Qn、電阻Rn.1、電阻Rn.2、穩(wěn)壓管Zn組成，電阻Rn.1的一端與整流電路I的輸出電壓vdc的正端以及高壓LED燈珠的LED串Gl的陽極相連，電阻Rn.1的另一端與NPN型三極管Qn的基極以及穩(wěn)壓管Zn的陰極相連，NPN型三極管Qn的集電極與高壓LED燈珠的LED串Gn的陰極相連，NPN型三極管Qn的發(fā)射極與電阻Rn.2的一端以及電壓vrn的正端相連，電阻Rn.2的另一端與電壓vrn的負(fù)端、穩(wěn)壓管Zn的陽極以及節(jié)點(diǎn)Gnd相連。單通道電流驅(qū)動電路2.k (k=l，...，!!)還包括過壓保護(hù)電路，由電阻Rvk.1、電阻Rvk.2、電阻Rvk.3,NPN型三極管Qvk組成，電阻Rvk.1的一端與NPN型三極管Qk的集電極相連，電阻Rvk.1的另一端與電阻Rvk.2的一端以及電阻Rvk.3的一端相連，電阻Rvk.2的另一端與節(jié)點(diǎn)Gnd以及NPN型三極管Qvk的發(fā)射極相連，電阻Rvk.3的另一端與NPN型三極管Qvk的基極相連，NPN型三極管Qvk的集電極與NPN型三極管Qk的基極相連。單通道電流驅(qū)動電路2.k (k=l,…，η)還包括PWM調(diào)光電路，由NPN型三極管Qsk和電阻Rsk組成，NPN型三極管Qsk的集電極與NPN型三極管Qk的基極相連，NPN型三極管Qsk的基極與電阻Rsk的一端相連，電阻Rsk的另一端與脈沖電壓源vpwm的正端相連,NPN型三極管Qsk的發(fā)射極與節(jié)點(diǎn)Gnd以及脈沖電壓源vpwm的負(fù)端相連。 圖3是分段式任意波形電流控制的高壓LED燈珠驅(qū)動電源實施例1在非PWM調(diào)光條件下正常工作的理想波形圖。圖4是分段式任意波形電流控制的高壓LED燈珠驅(qū)動電源實施例1在非PWM調(diào)光條件下過壓保護(hù)時的理想波形圖。圖5是分段式任意波形電流控制的高壓LED燈珠驅(qū)動電源實施例1在PWM調(diào)光條件下正常工作的理想波形圖。圖6是分段式任意波形電流控制的高壓LED燈珠驅(qū)動電源實施例1在PWM調(diào)光條件下過壓保護(hù)時的理想波形圖。已知整流電路I的輸出電壓為vdc，NPN型三極管Qk (k=l,…，η)的基射極導(dǎo)通壓降為Vbek，Qk的集電極對節(jié)點(diǎn)Gnd的電壓為vck，Qk的直流電流增益為β k，電阻Rk.2兩端電壓為vrk，穩(wěn)壓管Zk的反向?qū)▔航禐閂zk，LED串Gk的導(dǎo)通壓降為Vk，LED串Gk的工作電壓為vk，高壓LED燈珠的總工作電壓為vLED。其電路工作原理具體如下:(I)非PWM調(diào)光條件下的正常工作(即脈沖電壓源vpwm輸出為O且檢測電壓vck.Rvk.2/ (Rvk.1+Rvk.2)小于NPN型三極管Qvk的基射極導(dǎo)通壓降):當(dāng)O ^ vdc〈Vl時，LED串Gl至Gn均截止、不被點(diǎn)亮。當(dāng)Vl < vdc〈Vl+V2時，LED串Gl導(dǎo)通、被點(diǎn)亮，但LED串G2至 Gn 均截止、不被點(diǎn)亮，LED 串 Gl 的工作電流 il= (Vzl-Vbel).β I/(R1.2+β 1.RL 2), LED串Gl的工作電壓vl=Vl,高壓LED燈珠的總工作電壓vLED=vdc。當(dāng)Vl+…+Vm ^ vdc〈Vl+...+Vm+l(m=2, ".，η-1)時，LED串Gl至Gm導(dǎo)通、被點(diǎn)亮，LED串Gm+1至Gn均截止、不被點(diǎn)亮，因電壓vrm im.Rm.2)大于NPN型三極管Qcl.m至Qcm-l.m的基射極導(dǎo)通壓降，Qcl.m至Qcm-l.m均導(dǎo)通，導(dǎo)致NPN型三極管Ql至Qm-1均截止，LED串Gl至Gm的工作電流均為im= (Vzm-Vbem).β m/ (Rm.2+ β m.Rm.2), LED 串 Gl 至 Gm 的工作電壓分別為 Vl 至 Vm,高壓LED燈珠的總工作電壓vLED=vdc。當(dāng)vdc彡Vl+…+Vn時,LED串Gl至Gn導(dǎo)通、被點(diǎn)亮，因電壓vrn in.Rn.2)大于NPN型三極管Qcl.η至Qcn-1.η的基射極導(dǎo)通壓降，Qcl.η至Qcn-1.η均導(dǎo)通，導(dǎo)致NPN型三極管Ql至Qn-1均截止，LED串Gl至Gn的工作電流均為in= (Vzn-Vben).β n/ (Rn. 2+ β η.Rn.2)，LED 串 Gl 至 Gn 的工作電壓分別為 Vl 至 Vn,高壓LED燈珠的總工作電壓VLED=Vl+…+Vn。(2)非PWM調(diào)光條件下的過壓保護(hù)工作(即脈沖電壓源vpwm輸出為O且檢測電壓vck *Rvk.2/ (Rvk.1+Rvk.2)等于或大于NPN型三極管Qvk的基射極導(dǎo)通壓降):因輸入電壓vac或整流電壓vdc過壓,會造成檢測電壓vck.Rvk.2/ (Rvk.1+Rvk.2)等于或大于Qvk的基射極導(dǎo)通壓降，導(dǎo)致Qvk導(dǎo)通，NPN型三極管Qk截止，令LED串Gl至Gk的工作電流ik=0。其余的工作狀態(tài)與非PWM調(diào)光條件下的正常工作狀態(tài)相同。(3) PWM調(diào)光條件下的正常工作(即脈沖電壓源vpwm輸出為脈沖且檢測電壓vck *Rvk.2/ (Rvk.1+Rvk.2)小于NPN型三極管Qvk的基射極導(dǎo)通壓降):當(dāng)脈沖電壓源vpwm輸出的脈沖為高電平時，NPN型三極管Qsl至Qsn導(dǎo)通，導(dǎo)致NPN型三極管Ql至Qn截止，令LED串Gl至Gn全不被點(diǎn)亮。當(dāng)脈沖電壓源vpwm輸出的脈沖為低電平時，其工作狀態(tài)與非PWM調(diào)光條件下的正常工作狀態(tài)相同。(4) PWM調(diào)光條件下的過壓保護(hù)工作(即脈沖電壓源vpwm輸出為脈沖且檢測電壓vck.Rvk.2/ (Rvk.1+Rvk.2)等于或大于NPN型三極管Qvk的基射極導(dǎo)通壓降):當(dāng)脈沖電壓源vpwm輸出的脈沖為高電平時，NPN型三極管Qsl至Qsn導(dǎo)通，導(dǎo)致NPN型三極管Ql至Qn截止，令LED串Gl至Gn全不被點(diǎn)亮。當(dāng)脈沖電壓源vpwm輸出的脈沖為低電平時，其工作狀態(tài)與非PWM調(diào)光條件下的過壓保護(hù)工作狀態(tài)相同。實施例2參照圖2、圖3、圖4、圖5、圖6，分段式任意波形電流控制的高壓LED燈珠驅(qū)動電源實施例2由整流電路I和多通道電流驅(qū)動電路2組成。整流電路I由電容Cl、電容C2、二極管D1、二極管D2、二極管D3、二極管D4組成，電容Cl與交流電源vac并聯(lián)，電容Cl的一端與二極管Dl的陽極以及二極管D2的陰極相連，電容Cl的另一端與二極管D3的陽極以及二極管D4的陰極相連，二極管Dl的陰極與二極管D3的陰極、電容C2的一端、整流電路I的輸出電壓vdc的正端以及高壓LED燈珠的LED串Gl的陽極相連，二極管D2的陽極與二極管D4的陽極、電容C2的另一端、節(jié)點(diǎn)Gnd以及整流電路I的輸出電壓vdc的負(fù)端相連。單通道電流驅(qū)動電路2.j (j=l,…，n-1)由NPN型三極管Qj、NPN型三極管Qcj、n-j個二極管Dcj.j+Ι至Dcj.η、電阻Rj.1、電阻Rj.2、電阻Rcj、穩(wěn)壓管Zj組成，電阻Rj.1的一端與整流電路I的輸出電壓vdc的正端以及高壓LED燈珠的LED串Gl的陽極相連，電阻Rj.1的另一端與NPN型三極管Qj的基極、穩(wěn)壓管Zj的陰極以及NPN型三極管Qcj的集電極相連，NPN型三極管Qj的集電極與高壓LED燈珠的LED串Gj的陰極以及高壓LED燈珠的LED串Gj+Ι的陽極相連，NPN型三極管Qj的發(fā)射極與電阻Rj.2的一端以及電壓vrj的正端相連，電阻Rj.2的另一端與電壓vrj的負(fù)端、穩(wěn)壓管Zj的陽極、NPN型三極管Qcj的發(fā)射極以及節(jié)點(diǎn)Gnd相連，NPN型三極管Qcj的基極與電阻Rcj的一端相連，電阻Rcj的另一端與二極管Dcj.j+Ι至Dcj.η的陰極相連,二極管Dcj.j+Ι至Dcj.η的陽極分別與單通道電流驅(qū)動電路2.j+Ι的電壓vrj+Ι的正端至單通道電流驅(qū)動電路2.η的電壓vrn的正端相連；單通道電流驅(qū)動電路2.η由NPN型三極管Qn、電阻Rn.1、電阻Rn.2、穩(wěn)壓管Zn組成，電阻Rn.1的一端與整流電路I的輸出電壓vdc的正端以及高壓LED燈珠的LED串Gl的陽極相連，電阻Rn.1的另一端與NPN型三極管Qn的基極以及穩(wěn)壓管Zn的陰極相連，NPN型三極管Qn的集電極與高壓LED燈珠的LED串Gn的陰極相連，NPN型三極管Qn的發(fā)射極與電阻Rn.2的一端以及電壓vrn的正端相連，電阻Rn.2的另一端與電壓vrn的負(fù)端、穩(wěn)壓管Zn的陽極以及節(jié)點(diǎn)Gnd相連。本實施例的其他電路結(jié)構(gòu)與實施例1相同。圖3是分段式任意波形電流控制的高壓LED燈珠驅(qū)動電源實施例2在非PWM調(diào)光條件下正常工作的理想波形圖。圖4是分段式任意波形電流控制的高壓LED燈珠驅(qū)動電源實施例2在非PWM調(diào)光條件下過壓保護(hù)時的理想波形圖。圖5是分段式任意波形電流控制的高壓LED燈珠驅(qū)動電源實施例2在PWM調(diào)光條件下正常工作的理想波形圖。圖6是分段式任意波形電流控制的高壓LED燈珠驅(qū)動電源實施例2在PWM調(diào)光條件下過壓保護(hù)時的理想波形圖。其電路工作原理與實施例1相似，具體如下:(1)非PWM調(diào) 光條件下的正常工作(即脈沖電壓源vpwm輸出為O且檢測電壓vck.Rvk.2/ (Rvk.1+Rvk.2)小于NPN型三極管Qvk的基射極導(dǎo)通壓降):當(dāng)O ^ vdc〈Vl時，LED串Gl至Gn均截止、不被點(diǎn)亮。當(dāng)Vl < vdc〈Vl+V2時，LED串Gl導(dǎo)通、被點(diǎn)亮，但LED串G2至 Gn 均截止、不被點(diǎn)亮，LED 串 Gl 的工作電流 il= (Vzl-Vbel).β I/(R1.2+β 1.RL 2), LED串Gl的工作電壓vl=Vl,高壓LED燈珠的總工作電壓vLED=vdc。當(dāng)Vl+…+Vm ^ vdc〈Vl+...+Vm+1 (m=2,…，n_l)時，LED串Gl至Gm導(dǎo)通、被點(diǎn)亮，LED串Gm+1至Gn均截止、被點(diǎn)亮，因電壓vrm im.Rm.2)大于二極管Del.m至Dcm-1.m的正向?qū)▔航蹬cNPN型三極管Qcl至Qcm-1的基射極導(dǎo)通壓降之和，Del.m至Dcm-1.m均導(dǎo)通，Qcl至Qcm-1均導(dǎo)通，NPN型三極管Ql至Qm-1均截止，LED串Gl至Gm的工作電流均為im= (Vzm-Vbem).β m/(Rm.2+^m*Rm.2), LED串Gl至Gm的工作電壓分別為Vl至Vm，高壓LED燈珠的總工作電壓vLED=vdco 當(dāng) vdc ^ Vl+...+Vn 時,LED 串 Gl 至 Gn 導(dǎo)通、被點(diǎn)亮，因電壓 vrn in Rn.2)大于二極管Del.η至Dcn-1.η的正向?qū)▔航蹬cNPN型三極管Qcl至Qcn-1的基射極導(dǎo)通壓降之和，Del.η至Dcn-1.η均導(dǎo)通,Qcl至Qcn-1均導(dǎo)通,導(dǎo)致NPN型三極管Ql至Qn-1均截止，LED 串 Gl 至 Gn 的工作電流均為 in= (Vzn-Vben).β n/(Rn.2+β η.Rn.2)，LED 串 Gl至Gn的工作電壓分別為Vl至Vn，高壓LED燈珠的總工作電壓vLED=Vl+…+Vn。(2)非PWM調(diào)光條件下的過壓保護(hù)工作(即脈沖電壓源vpwm輸出為O且檢測電壓vck.Rvk.2/ (Rvk.1+Rvk.2)等于或大于NPN型三極管Qvk的基射極導(dǎo)通壓降):因輸入電壓vac或整流vdc過壓,會造成檢測電壓vck *Rvk.2/ (Rvk.1+Rvk.2)等于或大于Qvk的基射極導(dǎo)通壓降，導(dǎo)致Qvk導(dǎo)通，NPN型三極管Qk截止，令LED串Gl至Gk的工作電流ik=0。其余的工作狀態(tài)與非PWM調(diào)光條件下的正常工作狀態(tài)相同。(3) PWM調(diào)光條件下的正常工作(即脈沖電壓源vpwm輸出為脈沖且檢測電壓vck *Rvk.2/ (Rvk.1+Rvk.2)小于NPN型三極管Qvk的基射極導(dǎo)通壓降):當(dāng)脈沖電壓源vpwm輸出的脈沖為高電平時，NPN型三極管Qsl至Qsn導(dǎo)通，導(dǎo)致NPN型三極管Ql至Qn截止，令LED串Gl至Gn全不被點(diǎn)亮。當(dāng)脈沖電壓源vpwm輸出的脈沖為低電平時，其工作狀態(tài)與非PWM調(diào)光條件下的正常工作狀態(tài)相同。(4) PWM調(diào)光條件下的過壓保護(hù)工作(即脈沖電壓源vpwm輸出為脈沖且檢測電壓vck.Rvk.2/ (Rvk.1+Rvk.2)等于或大于NPN型三極管Qvk的基射極導(dǎo)通壓降):當(dāng)脈沖電壓源vpwm輸出的脈沖為高電平時，NPN型三極管Qsl至Qsn導(dǎo)通，導(dǎo)致NPN型三極管Ql至Qn截止，令LED串Gl至Gn全不被點(diǎn)亮。當(dāng)脈沖電壓源vpwm輸出的脈沖為低電平時，其工作狀態(tài)與非PWM調(diào)光條件下的 過壓保護(hù)工作狀態(tài)相同。本說明書實施例所述的內(nèi)容僅僅是對發(fā)明構(gòu)思的實現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護(hù)范圍的不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護(hù)范圍也及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
權(quán)利要求
1.一種分段式任意波形電流控制的高壓LED燈珠驅(qū)動電源，由整流電路I和多通道電流驅(qū)動電路2組成，所述多通道電流驅(qū)動電路2又由η個單通道電流驅(qū)動電路組成，其特征在于:所述單通道電流驅(qū)動電路2.j (j=l,…，n-1)由NPN型三極管Qj、n_j個NPN型三極管Qcj.j+Ι至Qcj.η、電阻Rj.1、電阻Rj.2、n_j個電阻Rcj.j+Ι至Rcj.η、穩(wěn)壓管Zj組成，電阻Rj.1的一端與整流電路I的輸出電壓vdc的正端以及高壓LED燈珠的LED串Gl的陽極相連，電阻Rj.1的另一端與NPN型三極管Qj的基極、穩(wěn)壓管Zj的陰極以及NPN型三極管Qcj.j+Ι至Qcj.η的集電極相連，NPN型三極管Qj的集電極與高壓LED燈珠的LED串Gj的陰極以及高壓LED燈珠的LED串Gj+Ι的陽極相連，NPN型三極管Qj的發(fā)射極與電阻Rj.2的一端以及電壓vrj的正端相連，電阻Rj.2的另一端與電壓vrj的負(fù)端、穩(wěn)壓管Zj的陽極、NPN型三極管Qcj.j+Ι至Qcj.η的發(fā)射極以及節(jié)點(diǎn)Gnd相連，NPN型三極管Qcj.j+1至Qcj.η的基極分別與電阻Rcj.j+Ι至Rcj.η的一端相連，電阻Rcj.j+Ι至Rcj.η的另一端分別與單通道電流驅(qū)動電路2.j+Ι的電壓vrj+Ι的正端至單通道電流驅(qū)動電路2.η的電壓vrn的正端相連； 所述單通道電流驅(qū)動電路2.η由NPN型三極管Qn、電阻Rn.1、電阻Rn.2、穩(wěn)壓管Zn組成，電阻Rn.1的一端與整流電路I的輸出電壓vdc的正端以及高壓LED燈珠的LED串Gl的陽極相連，電阻Rn.1的另一端與NPN型三極管Qn的基極以及穩(wěn)壓管Zn的陰極相連，NPN型三極管Qn的集電極與高壓LED燈珠的LED串Gn的陰極相連，NPN型三極管Qn的發(fā)射極與電阻Rn.2的一端以及電壓vrn的正端相連，電阻Rn.2的另一端與電壓vrn的負(fù)端、穩(wěn)壓管Zn的陽極以及節(jié)點(diǎn)Gnd相連。
2.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動電源，其特征在于:單通道電流驅(qū)動電路2.j(j=l,…，n-1)中的n-j個NPN型三極管Qcj.j+Ι至Qcj.η和η-j個電阻Rcj.j+Ι至Rcj.η可由NPN型三極管Qcj、n-j個二極管Dcj.j+Ι至Dcj.η以及電阻Rcj代替,所述單通道電流驅(qū)動電路2.j(j=l，...，n-l)由NPN型三極管Qj、NPN型三極管Qcj、n_j個二極管Dcj.j+Ι至Dcj.η、電阻Rj.1、電阻Rj.2、電阻Rcj、穩(wěn)壓管Zj組成，電阻Rj.1的一端與整流電路I的輸出電壓vdc的正端以及高壓LED燈珠的LED串Gl的陽極相連，電阻Rj.1的另一端與NPN型三極管Qj的基極、穩(wěn)壓管Zj 的陰極以及NPN型三極管Qcj的集電極相連，NPN型三極管Qj的集電極與高壓LED燈珠的LED串Gj的陰極以及高壓LED燈珠的LED串Gj+Ι的陽極相連，NPN型三極管Qj的發(fā)射極與電阻Rj.2的一端以及電壓vrj的正端相連，電阻Rj.2的另一端與電壓vr j的負(fù)端、穩(wěn)壓管Zj的陽極、NPN型三極管Qcj的發(fā)射極以及節(jié)點(diǎn)Gnd相連，NPN型三極管Qcj的基極與電阻Rcj的一端相連，電阻Rcj的另一端與二極管Dcj.j+Ι至Dcj.η的陰極相連，二極管Dcj.j+Ι至Dcj.η的陽極分別與單通道電流驅(qū)動電路2.j+Ι的電壓vrj+1的正端至單通道電流驅(qū)動電路2.η的電壓vrn的正端相連。
3.如權(quán)利要求1和2之一所述的驅(qū)動電源，其特征在于:所述單通道電流驅(qū)動電路 (k=l,…，η)還包括過壓保護(hù)電路，所述過壓保護(hù)電路由電阻Rvk.1、電阻Rvk.2、電阻Rvk.3、NPN型三極管Qvk組成，電阻Rvk.1的一端與NPN型三極管Qk的集電極相連，電阻Rvk.1的另一端與電阻Rvk.2的一端以及電阻Rvk.3的一端相連，電阻Rvk.2的另一端與節(jié)點(diǎn)Gnd以及NPN型三極管Qvk的發(fā)射極相連，電阻Rvk.3的另一端與NPN型三極管Qvk的基極相連，NPN型三極管Qvk的集電極與NPN型三極管Qk的基極相連。
4.如權(quán)利要求1和2之一所述的驅(qū)動電源，其特征在于:所述單通道電流驅(qū)動電路2.k(k=l，…，n)還包括PWM調(diào)光電路，所述PWM調(diào)光電路由NPN型三極管Qsk和電阻Rsk組成，NPN型三極管Qsk的集電極與NPN型三極管Qk的基極相連，NPN型三極管Qsk的基極與電阻Rsk的一端相連，電阻Rsk的另一端與脈沖電壓源vpwm的正端相連,NPN型三極管Qsk的發(fā)射極與節(jié)點(diǎn)Gnd以及 脈沖電壓源vpwm的負(fù)端相連。
全文摘要
一種分段式任意波形電流控制的高壓LED燈珠驅(qū)動電源由整流電路1和多通道電流驅(qū)動電路2組成。所述多通道電流驅(qū)動電路2又由n個單通道電流驅(qū)動電路組成。一種可選的單通道電流驅(qū)動電路2.j(j=1,…,n)由NPN型三極管Qj、n-j個NPN型三極管Qcj.j+1至Qcj.n、電阻Rj.1、電阻Rj.2、n-j個電阻Rcj.j+1至Rcj.n、穩(wěn)壓管Zj組成。另一種可選的單通道電流驅(qū)動電路2.j由NPN型三極管Qj、NPN型三極管Qcj、n-j個二極管Dcj.j+1至Dcj.n、電阻Rj.1、電阻Rj.2、電阻Rcj、穩(wěn)壓管Zj組成。單通道電流驅(qū)動電路2.n由NPN型三極管Qn、電阻Rn.1、電阻Rn.2、穩(wěn)壓管Zn組成。本發(fā)明電路結(jié)構(gòu)簡單、成本低、可根據(jù)實際需要實現(xiàn)任意波形的LED驅(qū)動電流，適合小功率(數(shù)瓦級)的高壓LED燈珠通用照明應(yīng)用。
文檔編號H05B37/02GK103108456SQ20131001707
公開日2013年5月15日 申請日期2013年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月16日
發(fā)明者應(yīng)時彥, 陳怡 , 賈立新, 施朝霞, 尹德強(qiáng) 申請人:嵊州市明升照明電子有限公司, 浙江工業(yè)大學(xué)