一種led驅(qū)動電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種LED驅(qū)動電路，包括直流變換單元、控制直流變換單元的控制驅(qū)動單元以及連接控制驅(qū)動單元的信號處理單元，直流變換單元輸出電流驅(qū)動LED負(fù)載，直流變換單元具有電感，信號處理單元包括第一信號采樣單元、第二信號采樣單元、第三信號采樣單元、邏輯運算單元以及比較器，第一信號、第二信號以及第三信號經(jīng)過邏輯運算單元后形成參考信號，參考信號與直流變換單元的電感電流通過比較器的比較輸出控制信號，參考信號的值為第一信號與第三信號的乘積除以第二信號的平方得到。
【專利說明】—種LED驅(qū)動電路
[0001]【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0002]本實用新型涉及一種LED驅(qū)動電路，尤其指一種恒流的LED驅(qū)動電路。
[0003]【【背景技術(shù)】】
[0004]LED光源需要恒流驅(qū)動，以確保在不同輸入電壓和輸出電壓(相當(dāng)于不同負(fù)載)情況下光輸出的一致性，同時也可保證LED光源不會因為過電流驅(qū)動導(dǎo)致的過熱使光輸出衰減，縮短燈具壽命?，F(xiàn)有技術(shù)中，恒流驅(qū)動電路的拓?fù)渚哂懈綦x拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和不隔離拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。不隔離拓?fù)渲校缃祲弘娐泛蜕祲弘娐?，由于LED負(fù)載和開關(guān)驅(qū)動并不共地，使得輸出電流采樣非常困難；在升壓電路中雖然LED負(fù)載和開關(guān)驅(qū)動是共地結(jié)構(gòu)，可以方便進行LED負(fù)載的電流反饋，然而，LED負(fù)載電流的采樣需要在恒流驅(qū)動電路輸出回路串聯(lián)采樣電阻，增加采樣電阻會增加電路的損耗，同時，還需要增加電流外環(huán)控制，包括基準(zhǔn)源和運算放大器，以輸出電感電流峰值參考信號來設(shè)定峰值電流，使得恒流驅(qū)動電路控制非常復(fù)雜。而隔離拓?fù)渲?，采樣輸出電流需要增加副邊電流采樣芯片以及相?yīng)芯片供電電路，輸出電流信號通過光耦反饋到原邊控制芯片，電路結(jié)構(gòu)也非常復(fù)雜且成本高，不利于縮小驅(qū)動電源體積?，F(xiàn)有技術(shù)中也沒有一款通用的信號處理電路能夠適合不同的拓?fù)鋵崿F(xiàn)輸出恒流控制。
[0005]另一方面，功率因數(shù)指標(biāo)在LED驅(qū)動電路的性能上也越來越重要，許多國際標(biāo)準(zhǔn)針對LED光源和LED燈具都明確功率因數(shù)的要求。因此，LED驅(qū)動電路中也常常加入功率因數(shù)校正的功能。針對臨界電流控制方式，傳統(tǒng)的功率因數(shù)校正是迫使電感電流峰值跟隨輸入電壓正弦變化，這在升壓電路中確實可以實現(xiàn)輸入電流正弦變化，但是對降壓電路和升降壓電路，電感電流峰值正弦變化卻不等同于輸入電流正弦變化，事實上輸入電流并不是正弦波，而是有一定的畸變，使得輸入電流總諧波失真較高，無法做到真正的功率因數(shù)校正。
[0006]因此，為了克服上述缺陷，有必要提供一種改進的LED驅(qū)動電路。
[0007]【實用新型內(nèi)容】
[0008]本實用新型的目的在于提供一種LED驅(qū)動電路。
[0009]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案:一種LED驅(qū)動電路，包括直流變換單元、控制所述直流變換單元的控制驅(qū)動單元以及連接所述控制驅(qū)動單元的信號處理單元，所述直流變換單元輸出電流驅(qū)動LED負(fù)載，所述直流變換單元具有電感，所述信號處理單元包括第一信號采樣單元、第二信號采樣單元、第三信號采樣單元、邏輯運算單元以及比較器，所述第一信號采樣單元采樣到的信號為第一信號，所述第二信號采樣單元采樣到的信號為第二信號，所述第三信號采樣單元采樣到的信號為第三信號，所述第一信號、第二信號以及第三信號經(jīng)過邏輯運算單元后形成參考信號，所述參考信號與直流變換單元的電感電流通過比較器的比較輸出控制信號，所述參考信號的值為第一信號與第三信號的乘積除以第二信號的平方得到。
[0010]優(yōu)選地，所述第二信號為直流變量。
[0011 ] 優(yōu)選地，所述第二信號采樣單元包括濾波電路。[0012]優(yōu)選地，所述第二信號采樣單元以及第三信號采樣單元采樣所述LED驅(qū)動電路的輸入電壓信號。
[0013]優(yōu)選地，所述直流變換單元包括降壓電路，所述第一信號采樣單元、第二信號采樣單元以及第三信號采樣單元皆采樣所述LED驅(qū)動電路的輸入電壓信號。
[0014]優(yōu)選地，所述第一信號采樣單元與第三信號采樣單元相同，第一信號與第三信號為相同的信號。
[0015]優(yōu)選地，所述直流變換單元包括升壓電路，所述第一信號采樣單元采集所述LED驅(qū)動電路的輸出電壓信號，所述第一信號為輸出電壓信號。
[0016]優(yōu)選地，所述直流變換單元包括升降壓電路，所述第一信號采樣單元采集所述LED驅(qū)動電路的輸入輸出電壓之和，所述第一信號為輸入輸出電壓和信號。
[0017]優(yōu)選地，所述信號處理單元還包括兩個除法運算器以及一個乘法運算器，所述第一信號采樣單元和第二信號采樣單元分別連接所述第一除法運算器，使得所述第一信號與第二信號輸入第一除法運算器，所述第二信號采樣單元和第三信號采樣單元分別連接所述第二除法運算器，使得所述第二信號與第三信號輸入第二除法運算器，所述第一除法運算器與第二除法運算器的輸出端分別連接乘法運算器的輸入端，所述乘法運算器的輸出端連接所述比較器的第一輸入端。
[0018]優(yōu)選地，所述信號處理單元還包括兩個限幅電路，所述限幅電路分別位于所述除法運算器與所述乘法運算器之間。
[0019]優(yōu)選地，所述信號處理單元還包括軟啟動電路，所述軟啟動電路位于所述乘法運算器與所述比較器之間。
[0020]優(yōu)選地，所述信號`處理單元還包括平方倒數(shù)運算器以及乘法運算器，所述第二信號采樣單元連接所述平方倒數(shù)運算器的輸入端，所述第二信號通過所述平方倒數(shù)運算器后輸出第二信號平方的倒數(shù)，所述平方倒數(shù)運算器的輸出端連接所述乘法運算器，所述第一信號采樣單元和第三信號采樣單元分別連接所述乘法運算器的輸入端，第二信號平方的倒數(shù)、第一信號以及第三信號通過乘法運算器相乘，所述乘法運算器的輸出端連接所述比較器的第一輸入端。
[0021]優(yōu)選地，所述信號處理單元還包括兩個限幅電路，所述限幅電路分別位于所述除法運算器與所述乘法運算器之間。
[0022]優(yōu)選地,所述信號處理單元還包括軟啟動電路,所述軟啟動電路位于所述乘法運算器與所述比較器之間。
[0023]優(yōu)選地，所述LED驅(qū)動電路還包括連接所述直流變換單元的開關(guān)元件，所述信號處理單元輸出關(guān)斷信號，所述關(guān)斷信號控制所述開關(guān)元件的關(guān)斷。
[0024]相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型LED驅(qū)動電路有以下優(yōu)點:通過簡單的電路即可實現(xiàn)輸出恒流和功率因數(shù)校正，電路控制部分可以通用不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，且由于無需采樣輸出電流，能夠減少電路的損耗。
[0025]【【專利附圖】

【附圖說明】】
[0026]圖1為本實用新型LED驅(qū)動電路的示意圖。
[0027]圖2為本實用新型LED驅(qū)動電路的第一較佳實施例的電路圖。
[0028]圖3為本實用新型LED驅(qū)動電路的邏輯運算單元的另一實施方式的示意圖。[0029]圖4為本實用新型LED驅(qū)動電路的第二較佳實施例的電路圖。
[0030]圖5為本實用新型LED驅(qū)動電路的第三較佳實施例的電路圖。
[0031]圖6為本實用新型LED驅(qū)動電路的具有限幅電路的邏輯運算單元的示意圖。
[0032]圖7為本實用新型LED驅(qū)動電路的具有限幅電路的另一實施方式的邏輯運算單元的示意圖。
[0033]圖8為本實用新型LED驅(qū)動電路的具有限幅電路和軟啟動電路的邏輯運算單元的示意圖。
[0034]【【具體實施方式】】
[0035]請參照圖1所示，本實用新型一種LED驅(qū)動電路，包括直流變換單元、控制直流變換單元的控制驅(qū)動單元以及連接控制驅(qū)動單元的信號處理單元，直流變換單元輸出電流驅(qū)動LED負(fù)載，直流變換單元具有電感，信號處理單元包括第一信號采樣單元、第二信號采樣單元、第三信號采樣單元、邏輯運算單元以及比較器，第一信號采樣單元采樣到的信號為第一信號，第二信號采樣單元采樣到的信號為第二信號，第三信號采樣單元采樣到的信號為第三信號，第一信號、第二信號以及第三信號經(jīng)過邏輯運算單元后形成參考信號，參考信號與直流變換單元的電感電流通過比較器的比較輸出控制信號，參考信號的值為第一信號與第三信號的乘積除以第二信號的平方得到。本實用新型對第一信號、第二信號以及第三信號進行邏輯運算，得到第一信號與第二信號的乘積除以第二信號的平方作為參考信號。該參考信號作為電感電流峰值的參考值連接到 比較器。比較器的另一個輸入則是電感電流峰值采樣，當(dāng)電感電流峰值超過參考值時比較器翻轉(zhuǎn)，從而輸出控制信號至控制驅(qū)動單元，以控制直流變換單元的關(guān)斷。本實用新型的信號處理單元對信號處理的方式，使得第一信號、第二信號以及第三信號的采樣電路能夠更簡單，并且控制LED驅(qū)動電路恒流輸出的同時還能夠?qū)斎腚娏鞯倪M行功率因數(shù)校正。
[0036]具體地，當(dāng)直流變換單元為降壓電路時，第一信號、第二信號、第三信號皆為采樣到的LED驅(qū)動電路輸入電壓信號。當(dāng)直流變換單元為升壓電路、升壓降壓電路等等電路時，第二信號采樣單元、第三信號采樣單元都采樣LED驅(qū)動電路的輸入電壓信號，第一信號采樣單元根據(jù)不同的拓?fù)洳蓸硬煌男盘?。同時，無論針對哪種拓?fù)?，第二信號皆為直流信號。本實用新型中，采用在第二信號采樣單元加入濾波電路的方式將第二信號采樣單元采樣到的輸入電壓轉(zhuǎn)化為直流信號，其他實施例中，也可以采用其他方法得到直流的第二信號。
[0037]請參照圖2所示，本實用新型第一實施例的LED驅(qū)動電路I包括直流變換單元10、控制直流變換單元10的控制驅(qū)動單元(未標(biāo)號)以及連接控制驅(qū)動單元的信號處理單元11，直流變換單元10輸出電流驅(qū)動LED負(fù)載，直流變換單元10具有電感L。直流變換單元10包括二極管D、電感L以及輸出電容C。信號處理單兀11包括第一信號米樣單兀(未標(biāo)號)、第二信號采樣單元(未標(biāo)號)、第三信號采樣單元(未標(biāo)號)、邏輯運算單元110以及比較器112。第一信號采樣單元采樣到的信號為第一信號A，第二信號采樣單元采樣到的信號為第二信號B，第三信號采樣單元采樣到的信號為第三信號C。第一信號A、第二信號B以及第三信號C經(jīng)過邏輯運算單元110后形成參考信號。參考信號是由第一信號A與第三信號C的乘積再除以第二信號B的平方得到的。參考信號與直流變換單元10的電感電流信號通過比較器112的比較輸出控制信號?？刂菩盘栞斎肟刂乞?qū)動單元，控制直流變換單元10的關(guān)斷，從而控制直流變換單元10恒流輸出以及調(diào)節(jié)直流變換單元10的功率因數(shù)。本實施例中，邏輯運算單元110包括兩個除法運算器1101、1102以及一個乘法運算器1103。第一信號采樣單元和第二信號采樣單元分別連接第一除法運算器1101，使得第一信號A與第二信號B輸入第一除法運算器1101。第二信號采樣單元和第三信號采樣單元分別連接第二除法運算器1102，使得第二信號B與第三信號C輸入第二除法運算器1102。第一除法運算器1101與第二除法運算器1102的輸出端分別連接乘法運算器1103的輸入端。乘法運算器1103的輸出端連接比較器112的第一輸入端(未標(biāo)號)。其他實施例中，實現(xiàn)第一信號A、第二信號B以及第三信號C的處理也可以采用其他邏輯運算器。例如，參照圖3所示，信號處理單元410包括平方倒數(shù)運算器4101和乘法運算器4102。其中第二信號采樣單元連接平方倒數(shù)運算器4101的輸入端，平方倒數(shù)運算器4101的輸出端連接乘法運算器4102，第一信號采樣單元和第三信號采樣單元分別連接乘法運算器4102，第一信號A、第三信號C以及第二信號B的倒數(shù)的平方通過乘法運算器4102做乘法運算，從而得到第一信號A與第三信號C的乘積與第二信號B的平方相除得到的信號。
[0038]第一實施例中，直流變換單元10包括降壓電路，第一信號采樣單元、第二信號采樣單元以及第三信號采樣單元都連接LED驅(qū)動電路I的輸入端，以采樣LED驅(qū)動電路I的輸入電壓Vin。第一信號A、第二信號B、第三信號C皆為米樣到的LED驅(qū)動電路I輸入電壓信號。其中，第一信號采樣單元與第三信號采樣單元相同，采樣相同的信號得到第一信號A和第三信號C，然后分別輸入第一除法運算器1101和第二除法運算器1102。第二信號采樣單元與第一、第三信號采樣單元之間具有分壓電阻R2。第一信號采樣單元和第三信號采樣單元具有分壓電阻R3，第二信號采樣單元包括串聯(lián)連接的分壓電阻Rl、R2和R3以及濾波電路113。濾波電路113包括電阻R4和濾波電容Cl。分壓電阻R3 —端接地。第二信號采樣單元一端連接LED驅(qū)動電路I的輸入端，另一端分別連接第一除法運算器1101和第二除法運算器1102的第二信號輸入端(未標(biāo)號)。第一除法運算器1101還具有第一信號輸入端(未標(biāo)號)，第二除法運算器1102還具有第三信號輸入端(未標(biāo)號)，第一信號輸入端和第二信號輸入端都連接于分壓電阻R2與分壓電阻R3之間。第一除法運算器1101和第二除法運算器1102還分別具有第二信號輸入端(未標(biāo)號)，第一除法運算器1101和第二除法運算器1102的第二信號輸入端通過濾波電路113后，連接于分壓電阻R2和分壓電阻R3之間。其他實施例中，第二信號采樣單元也可以不具有分壓電阻Rl、R2，分壓電阻Rl、R2、R3的設(shè)置可根據(jù)需要改變。這樣，采樣到的第一信號A為LED驅(qū)動電路2的輸入電壓信號，第二信號B為LED驅(qū)動電路2的輸入電壓信號通過濾波電路113得到的直流信號，第三信號C為LED驅(qū)動電路I的輸入電壓信號。
[0039]LED驅(qū)動電路I還包括控制直流變換單元10關(guān)斷和導(dǎo)通的開關(guān)元件Q，信號處理單元11還包括采樣電阻Rs，本實施例中，采樣電阻Rs —端連接開關(guān)元件Q，另一端接地。比較器112的第一輸入端(未標(biāo)號)連接參考信號,第二輸入端(未標(biāo)號)連接于米樣電阻Rs與開關(guān)元件Q之間，使得電感電流信號輸入第二輸入端，從而控制直流變換單元10的電感電流峰值。本實施例中，比較器112的第一輸入端為比較器112的負(fù)極，第二輸入端為比較器112的正極。其他實施例中，也可以將比較器112的第一輸入端設(shè)置為正極，第二輸入端設(shè)置為負(fù)極，即參考信號輸入比較器112的正極，電感電流信號輸入比較器112的負(fù)極。
[0040]本實施例中，輸入電壓Vin經(jīng)過分壓電阻R1、R2和R3進行分壓，其中電阻R2和電阻R3之間的電壓反饋為第一信號A和第三信號C。由于輸入電壓Vin為正弦變化的信號，因此第一信號A和第三信號C也是相應(yīng)正弦變化。電阻Rl和電阻R2之間的電壓經(jīng)過電阻R4和電容Cl進行濾波，把平均值反饋為第二信號B。電阻R4和電容Cl參數(shù)選取的原則是既不影響電阻Rl、R2和R3的分壓，同時濾波帶寬非常小，如20Hz，只把直流信號反饋為第二信號B即可。第二信號B是直流變量。第一信號A和第二信號B的比值以及第三信號C和第二信號B的比值經(jīng)過乘法運算器1103后得到電感電流峰值的參考信號，其表達式為:
[0041]
【權(quán)利要求】
1.一種LED驅(qū)動電路，包括直流變換單元、控制所述直流變換單元的控制驅(qū)動單元以及連接所述控制驅(qū)動單元的信號處理單元，所述直流變換單元輸出電流驅(qū)動LED負(fù)載，所述直流變換單元具有電感，其特征在于，所述信號處理單元包括第一信號采樣單元、第二信號采樣單元、第三信號采樣單元、邏輯運算單元以及比較器，所述第一信號采樣單元采樣到的信號為第一信號，所述第二信號采樣單元采樣到的信號為第二信號，所述第三信號采樣單元采樣到的信號為第三信號，所述第一信號、第二信號以及第三信號經(jīng)過邏輯運算單元后形成參考信號，所述參考信號與直流變換單元的電感電流通過比較器的比較輸出控制信號，所述參考信號的值為第一信號與第三信號的乘積除以第二信號的平方得到。
2.如權(quán)利要求1所述的LED驅(qū)動電路，其特征在于，所述第二信號為直流變量。
3.如權(quán)利要求2所述LED驅(qū)動電路，其特征在于，所述第二信號采樣單元包括濾波電路。
4.如權(quán)利要求1所述的LED驅(qū)動電路，其特征在于，所述第二信號采樣單元以及第三信號米樣單兀米樣所述LED驅(qū)動電路的輸入電壓信號。
5.如權(quán)利要求4所述的LED驅(qū)動電路，其特征在于，所述直流變換單元包括降壓電路，所述第一信號采樣單元、第二信號采樣單元以及第三信號采樣單元皆采樣所述LED驅(qū)動電路的輸入電壓信號。
6.如權(quán)利要求5所述的LED驅(qū)動電路，其特征在于，所述第一信號采樣單元與第三信號米樣單兀相同，第一信號與第三信號為相同的信號。
7.如權(quán)利要求4所述的LED驅(qū)動電路，其特征在于，所述直流變換單元包括升壓電路，所述第一信號采樣單元采集所述LED驅(qū)動電路的輸出電壓信號，所述第一信號為輸出電壓信號。
8.如權(quán)利要求4所述的LED驅(qū)動電路，其特征在于，所述直流變換單元包括升降壓電路，所述第一信號采樣單元采集所述LED驅(qū)動電路的輸入輸出電壓之和，所述第一信號為輸入輸出電壓和信號。
9.如權(quán)利要求1所述的LED驅(qū)動電路，其特征在于，所述信號處理單元還包括兩個除法運算器以及一個乘法運算器，所述第一信號采樣單元和第二信號采樣單元分別連接所述第一除法運算器，使得所述第一信號與第二信號輸入第一除法運算器，所述第二信號采樣單元和第三信號采樣單元分別連接所述第二除法運算器，使得所述第二信號與第三信號輸入第二除法運算器，所述第一除法運算器與第二除法運算器的輸出端分別連接乘法運算器的輸入端，所述乘法運算器的輸出端連接所述比較器的第一輸入端。
10.如權(quán)利要求9所述的LED驅(qū)動電路，其特征在于，所述信號處理單元還包括兩個限幅電路，所述限幅電路分別位于所述除法運算器與所述乘法運算器之間。
11.如權(quán)利要求10所述的LED驅(qū)動電路，其特征在于，所述信號處理單元還包括軟啟動電路，所述軟啟動電路位于所述乘法運算器與所述比較器之間。
12.如權(quán)利要求1所述的LED驅(qū)動電路，其特征在于，所述信號處理單元還包括平方倒數(shù)運算器以及乘法運算 器，所述第二信號采樣單元連接所述平方倒數(shù)運算器的輸入端，所述第二信號通過所述平方倒數(shù)運算器后輸出第二信號平方的倒數(shù)，所述平方倒數(shù)運算器的輸出端連接所述乘法運算器，所述第一信號采樣單元和第三信號采樣單元分別連接所述乘法運算器的輸入端，第二信號平方的倒數(shù)、第一信號以及第三信號通過乘法運算器相乘，所述乘法運算器的輸出端連接所述比較器的第一輸入端。
13.如權(quán)利要求12所述的LED驅(qū)動電路，其特征在于，所述信號處理單元還包括兩個限幅電路，所述限幅電路分別位于所述除法運算器與所述乘法運算器之間。
14.如權(quán)利要求13所述的LED驅(qū)動電路，其特征在于，所述信號處理單元還包括軟啟動電路，所述軟啟動電路位于所述乘法運算器與所述比較器之間。
15.如權(quán)利要求1所述的LED驅(qū)動電路，其特征在于，所述LED驅(qū)動電路還包括連接所述直流變換單元的開關(guān)元件，所述信號處理單元輸出關(guān)斷信號，所述關(guān)斷信號控制所述開關(guān)元件的關(guān)斷。`
【文檔編號】H05B37/02GK203554743SQ201320613688
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月29日
【發(fā)明者】文威 申請人:歐普照明股份有限公司