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CN206004960U - 一种具有线电压补偿功能的led线性恒流电路 - Google Patents

一种具有线电压补偿功能的led线性恒流电路 Download PDF

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CN206004960U CN201621074466.7U CN201621074466U CN206004960U CN 206004960 U CN206004960 U CN 206004960U CN 201621074466 U CN201621074466 U CN 201621074466U CN 206004960 U CN206004960 U CN 206004960U
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杜斐
王加东
顾杰
黄西绕
卢郸
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Abstract

本实用新型公开了一种具有线电压补偿功能的LED线性恒流电路,包括:线性恒流电路、线电压补偿电路、箝位电路、整流桥、LED负载、输出电容Cout;整流桥的输入端输入交流电源;整流桥的一个输出端分别与LED负载的一端、输出电容Cout的一端连接;LED负载的另一端分别与箝位电路、线电压补偿电路连接;箝位电路分别与线性恒流电路、线电压补偿电路连接;线性恒流电路分别与线电压补偿电路、箝位电路连接;主要用于DC电源、LED驱动等领域及其他基于线性工作的系统并实现对输出电压或电流的调节功能,能够可靠的提高LED线性恒流电路线性调整率,降低输出电流随电源电压的变化量,提高输出电流的精度。

Description

一种具有线电压补偿功能的LED线性恒流电路
技术领域
本实用新型公开了一种具有线电压补偿功能的LED线性恒流电路,主要用于DC电源、LED驱动等领域及其他基于线性工作的系统并实现对输出电压或电流的调节功能,能够可靠的提高LED线性恒流电路线性调整率,降低输出电流随电源电压的变化量,提高输出电流的精度。
背景技术
LED线性恒流电路具有系统成本低,芯片外围电路少,可兼容E14和E16灯头应用,容易同过EMI测试等优点被广泛使用。
图1为一种传统的LED线性恒流电路的电路图。
传统的LED线性恒流电路会出现输出电流随输入电压变化而变化过大的问题。
如图2所示,由于当输入电压小于LED负载的电压时,LED负载的电流主要依靠输出电容Cout来维持。而不同的输入电压下,一个工频周期内的输入入电压小于LED负载的电压的时间变化很大,导致传统LED线性恒流电路的线性调整率很差,导致输入电压低时的灯具的光通量变差,影响了用户使用的舒适度。
实用新型内容
本实用新型要解决的问题在于提供一种具有线电压补偿功能的LED线性恒流电路,能够改善LED线性恒流电路的线性调整率特性,实现输入电压低时的灯具的较高的光通量,提高了用户使用的舒适度。
本实用新型提供一种具有线电压补偿功能的LED线性恒流电路,包括:线性恒流电路、线电压补偿电路、箝位电路、整流桥、LED负载、输出电容Cout;整流桥的输入端输入交流电源;整流桥的一个输出端分别与LED负载的一端、输出电容Cout的一端连接;LED负载的另一端分别与箝位电路、线电压补偿电路连接;箝位电路分别与线性恒流电路、线电压补偿电路连接;线性恒流电路分别与线电压补偿电路、箝位电路连接。
本实用新型提供一种具有线电压补偿功能的LED线性恒流电路,还可以具有这样的特征:线性恒流电路包括:第一运放amp1、功率管Mdrain、输出电流检测电阻Rs;第一运放amp1的正端接第一固定电压Vref1;第一运放amp1的负端接线电压补偿电路;第一运放amp1的输出端分别接功率管Mdrain的栅端、箝位电路;功率管Mdrain的漏端分别接LED负载的另一端和箝位电路,功率管Mdrain的源端分别接输出电流检测电阻Rs的一端、箝位电路、线电压补偿电路;输出电流检测电阻Rs的另一端接地。
本实用新型提供一种具有线电压补偿功能的LED线性恒流电路,还可以具有这样的特征:箝位电路包括:第二运放amp2、第一电流镜MOS管M1、第二电流镜MOS管M2;第二运放amp2的正端接第二固定电压Vref2;第二运放amp2的负端分别接线电压补偿电路、箝位电路;第二运放amp2的输出端接第一电流镜MOS管M1的漏端、第一电流镜MOS管M1的栅端;第一电流镜MOS管M1的栅端和第二电流镜MOS管M2的栅端连接;第一电流镜MOS管M1的源端接电源Vdd;第二电流镜MOS管M2的源端接电源Vdd;第二电流镜MOS管M2的漏端接线电压补偿电路。
本实用新型提供一种具有线电压补偿功能的LED线性恒流电路,还可以具有这样的特征:线电压补偿电路包括:上侧线电压检测电阻Rup和下侧线电压检测电阻Rdn;上侧线电压检测电阻Rup的一端接下侧线电压检测电阻Rdn的一端,另一端接箝位电路;下侧线电压检测电阻Rdn的另一端分别接线性恒流电路、箝位电路;上侧线电压检测电阻Rup和下侧线电压检测电阻Rdn连接处接线性恒流电路。
本实用新型提供一种具有线电压补偿功能的LED线性恒流电路,还可以具有这样的特征:线性恒流电路包括:第一运放amp1、功率管Mdrain、输出电流检测电阻Rs;箝位电路包括:第二运放amp2、第一电流镜MOS管M1、第二电流镜MOS管M2;线电压补偿电路包括:上侧线电压检测电阻Rup和下侧线电压检测电阻Rdn;第一运放amp1的正端接第一固定电压Vref1;第一运放amp1的输出端分别接功率管Mdrain的栅端、第二电流镜MOS管M2的漏端;功率管Mdrain的漏端分别接LED负载的另一端和上侧线电压检测电阻Rup的一端,功率管Mdrain的源端分别接输出电流检测电阻Rs的一端、下侧线电压检测电阻Rdn的一端、第二运放amp2的负端;输出电流检测电阻Rs的另一端接地;第二运放amp2的正端接第二固定电压Vref2;第二运放amp2的输出端接第一电流镜MOS管M1的漏端、第一电流镜MOS管M1的栅端;第一电流镜MOS管M1的栅端和第二电流镜MOS管M2的栅端连接;第一电流镜MOS管M1的源端接电源Vdd;第二电流镜MOS管M2的源端接电源Vdd;第二电流镜MOS管M2的漏端接线电压补偿电路;上侧线电压检测电阻Rup的另一端接下侧线电压检测电阻Rdn的另一端;上侧线电压检测电阻Rup和下侧线电压检测电阻Rdn连接处接第一运放amp1的负端。
本实用新型提供一种具有线电压补偿功能的LED线性恒流电路,还可以具有这样的特征:输出电容的另一端接地。
本实用新型提供一种具有线电压补偿功能的LED线性恒流电路,还可以具有这样的特征:整流桥的另一个输出端接地。
本实用新型提供一种具有线电压补偿功能的LED线性恒流电路,还可以具有这样的特征:功率管Mdrain可采用PMOS管、NMOS管、PNP管或NPN管。
本实用新型提供一种具有线电压补偿功能的LED线性恒流电路,还可以具有这样的特征:第一电流镜MOS管M1和/或第二电流镜MOS管M2可以采用PMOS管、NMOS管、PNP管或NPN管。
本实用新型提供的一种具有线电压补偿功能的LED线性恒流电路,由于增加了线电压补偿功能,能够可靠的提高LED线性恒流电路线性调整率,降低输出电流随电源电压的变化量,提高输出电流的精度。
附图说明
图1为传统的LED线性恒流电路的电路图。
图2为传统的LED线性恒流电路调光应用方案工作波形。
图3为本实用新型中的一种具有线电压补偿功能的LED线性恒流电路的框图。
图4为本实用新型中的一种具有线电压补偿功能的LED线性恒流电路调光应用方案工作波形。
具体实施方式:
以下结合附图,对本实用新型做进一步说明。
图3为一种具有线电压补偿功能的LED线性恒流电路的框图。
如图3所示,一种具有线电压补偿功能的LED线性恒流电路,包括:线性恒流电路、线电压补偿电路、箝位电路、整流桥、LED负载、输出电容Cout。
线性恒流电路包括:第一运放amp1、功率管Mdrain、输出电流检测电阻Rs。线电压补偿电路包括:上侧线电压检测电阻Rup、下侧线电压检测电阻Rdn。箝位电路包括:第二运放amp2、第一电流镜MOS管M1、第二电流镜MOS管M2。
整流桥的输入端输入AC交流电源。整流桥的一个输出端分别与LED负载的正端、输出电容Cout的一端连接;LED负载的负端分别与上侧线电压检测电阻Rup的一端、功率管Mdrain的漏端连接;输出电容的另一端接地;整流桥的另一个输出端也接地。
第一运放amp1的正端接第一固定电压Vref1;第一运放amp1的负端接上侧线电压检测电阻Rup和下侧线电压检测电阻Rdn连接处;第一运放amp1的输出端分别接功率管Mdrain的栅端、箝位电路的第二电流镜MOS管M2的漏端;功率管Mdrain的漏端接LED负载的负端功率管Mdrain的源端分别接输出电流检测电阻Rs的一端、第二运放amp2的负端、下侧线电压检测电阻Rdn的另一端;输出电流检测电阻Rs的另一端接地。
第二运放amp2的正端接第二固定电压Vref2;第二运放amp2的输出端分别接第一电流镜MOS管M1的漏端、第一电流镜MOS管M1的栅端;第一电流镜MOS管M1的栅极接第二电流镜MOS管M2的栅极;第一电流镜MOS管M1的源端接电源Vdd;第二电流镜MOS管M2的源端接电源Vdd。
功率管Mdrain可采用PMOS管、NMOS管、PNP管或NPN管。
第一电流镜MOS管M1和第二电流镜MOS管M2可以采用PMOS管、NMOS管、PNP管或NPN管。
本实用新型提供的一种具有线电压补偿功能的LED线性恒流电路,由于增加了线电压补偿功能,能够可靠的提高LED线性恒流电路线性调整率,降低输出电流随电源电压的变化量,提高输出电流的精度。
本实用新型提供的一种具有线电压补偿功能的LED线性恒流电路的具体工作原理为:
如图3所示,当输入电压Vac大于LED负载电压Vled时,电路处于输入供电状态,LED通过AC交流电源供电;当输入电压Vac小于LED负载电压Vled时,电路处于电容维持状态,LED通过输出电容Cout供电。
输入电压Vac越大,电路处于输入供电状态的时间越长,电路处于电容维持状态的时间越短,输出电流越大;反之,越小。LED负载电压Vled越大,电路处于输入供电状态的时间越短,电路处于电容维持状态的时间越长,输出电流越小;反之,越大。
LED负端电压Vd为母线电压Vbus和LED负载电压Vled之差;LED负端电压Vd直接反映输入电压Vac和LED负载电压Vled的相对关系。
通过上侧线电压检测电阻Rup和下侧线电压检测电阻Rdn分压,下侧线电压检测电阻Rdn的电压Vrdn为:
将反映LED负端电压Vd的信息的下侧线电压检测电阻Rdn的电压Vrdn叠加在反馈输出电流的输出电流检测电阻Rs的电压Vs之上作为恒流控制反馈电压Vcs和固定电压Vref1比较。当电路处于输入供电状态时,恒流控制反馈电压Vcs等于固定电压Vref1。
恒流控制反馈电压Vcs为:
当输入电压Vac变大时,LED负端电压Vd变大,下侧线电压检测电阻Rdn的电压Vrdn变大,通过运放闭环控制使功率管的栅极电压Vgate和输出电流检测电阻Rs的电压Vs变小,从而降低输出电流Io;反之,增大输出电流Io。
当负载电压Vled变大时,LED负端电压Vd变小,下侧线电压检测电阻Rdn的电压Vrdn变小,通过运放闭环控制使功率管的栅极电压Vgate和输出电流检测电阻Rs的电压Vs变大,从而增大输出电流Io;反之,降低输出电流Io。
通过调节上侧线电压检测电阻Rup和下侧线电压检测电阻Rdn分压可以调节电流的线性调整率。当输出电流Io随输入电压Vac的增大而增大时,可以减小上侧线电压检测电阻Rup或者增大下侧线电压检测电阻Rdn来改善线性调整率;当输出电流Io随输入电压Vac的增大而减小时,可以增大上侧线电压检测电阻Rup或者减小下侧线电压检测电阻Rdn来改善线性调整率。
箝位电路设定线电压补偿时最低的输出电流检测电阻Rs的电压Vs。当输出电流检测电阻Rs的电压Vs大于固定电压Vref2时,第二运放amp2的输出为高,电流镜MOS管M1和电流镜MOS管M2没有电流,线性恒流电路和线电压补偿电路正常工作;当输出电流检测电阻Rs的电压Vs小于固定电压Vref2时,第二运放amp2的输出为低,第一电流镜MOS管M1和第二电流镜MOS管M2有电流,功率管的栅极电压Vgate被抬高,进而抬高输出电流检测电阻Rs的电压Vs的电压,从而将输出电流检测电阻Rs的电压Vs箝位在固定电压Vref2。
尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍,但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后,对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。任何不超出本实用新型实质精神范围的实用新型创造,包括但不限于电阻实现方式如Rcs采用普通电阻或MOS电阻、对元器件的类型或型号的替换如将Mdrain替换成三极管等、电路局部构造的变更如线电压补偿电路的电阻Rup改为两个电阻并在这两个电阻之间到地并联电容、箝位电路改为电流减法器实现等,以及其他非实质性的替换、变形或修改,均落入本实用新型保护范围之内。

Claims (9)

1.一种具有线电压补偿功能的LED线性恒流电路,其特征在于:包括:线性恒流电路、线电压补偿电路、箝位电路、整流桥、LED负载、输出电容(Cout);
其中,整流桥的输入端输入交流电源;整流桥的一个输出端分别与LED负载的一端、输出电容(Cout)的一端连接;LED负载的另一端分别与箝位电路、线电压补偿电路连接;箝位电路分别与线性恒流电路、线电压补偿电路连接;线性恒流电路分别与线电压补偿电路、箝位电路连接。
2.如权利要求1所述的一种具有线电压补偿功能的LED线性恒流电路,其特征在于:
线性恒流电路包括:第一运放(amp1)、功率管(Mdrain)、输出电流检测电阻(Rs);
第一运放(amp1)的正端接第一固定电压(Vref1);第一运放(amp1)的负端接线电压补偿电路;第一运放(amp1)的输出端分别接功率管(Mdrain)的栅端、箝位电路;功率管(Mdrain)的漏端分别接LED负载的另一端和箝位电路,功率管(Mdrain)的源端分别接输出电流检测电阻Rs的一端、箝位电路、线电压补偿电路;输出电流检测电阻(Rs)的另一端接地。
3.如权利要求1所述的一种具有线电压补偿功能的LED线性恒流电路,其特征在于:
其中,箝位电路包括:第二运放(amp2)、第一电流镜MOS管(M1)、第二电流镜MOS管(M2);
第二运放(amp2)的正端接第二固定电压(Vref2);
第二运放(amp2)的负端分别接线电压补偿电路、箝位电路;
第二运放(amp2)的输出端接第一电流镜MOS管(M1)的漏端、第一电流镜MOS管(M1)的栅端;
第一电流镜MOS管(M1)的栅端和第二电流镜MOS管(M2)的栅端连接;
第一电流镜MOS管(M1)的源端接电源(Vdd);第二电流镜MOS管(M2)的源端接电源(Vdd);
第二电流镜MOS管(M2)的漏端接线电压补偿电路。
4.如权利要求1所述的一种具有线电压补偿功能的LED线性恒流电路,其特征在于:
线电压补偿电路包括:上侧线电压检测电阻(Rup)和下侧线电压检测电阻(Rdn);
上侧线电压检测电阻(Rup)的一端接下侧线电压检测电阻(Rdn)的一端,另一端接箝位电路;
下侧线电压检测电阻(Rdn)的另一端分别接线性恒流电路、箝位电路;
上侧线电压检测电阻(Rup)和下侧线电压检测电阻(Rdn)连接处接线性恒流电路。
5.如权利要求1所述的一种具有线电压补偿功能的LED线性恒流电路,其特征在于:
线性恒流电路包括:第一运放(amp1)、功率管(Mdrain)、输出电流检测电阻(Rs);
箝位电路包括:第二运放(amp2)、第一电流镜MOS管(M1)、第二电流镜MOS管(M2);
线电压补偿电路包括:上侧线电压检测电阻(Rup)和下侧线电压检测电阻(Rdn);
第一运放(amp1)的正端接第一固定电压(Vref1);第一运放(amp1)的输出端分别接功率管(Mdrain)的栅端、第二电流镜MOS管(M2)的漏端;
功率管(Mdrain)的漏端分别接LED负载的另一端和上侧线电压检测电阻(Rup)的一端,功率管(Mdrain)的源端分别接输出电流检测电阻Rs的一端、下侧线电压检测电阻(Rdn)的一端、第二运放(amp2)的负端;输出电流检测电阻(Rs)的另一端接地;
第二运放(amp2)的正端接第二固定电压(Vref2);
第二运放(amp2)的输出端接第一电流镜MOS管(M1)的漏端、第一电流镜MOS管(M1)的栅端;
第一电流镜MOS管(M1)的栅端和第二电流镜MOS管(M2)的栅端连接;
第一电流镜MOS管(M1)的源端接电源(Vdd);第二电流镜MOS管(M2)的源端接电源(Vdd);
第二电流镜MOS管(M2)的漏端接线电压补偿电路;
上侧线电压检测电阻(Rup)的另一端接下侧线电压检测电阻(Rdn)的另一端;
上侧线电压检测电阻(Rup)和下侧线电压检测电阻(Rdn)连接处接第一运放(amp1)的负端。
6.如权利要求1至5中任意一项所述的一种具有线电压补偿功能的LED线性恒流电路,其特征在于:输出电容的另一端接地。
7.如权利要求1至5中任意一项所述的一种具有线电压补偿功能的LED线性恒流电路,其特征在于:整流桥的另一个输出端接地。
8.如权利要求1所述的一种具有线电压补偿功能的LED线性恒流电路,其特征在于:
其中,功率管(Mdrain)可采用PMOS管、NMOS管、PNP管或NPN管。
9.如权利要求1所述的一种具有线电压补偿功能的LED线性恒流电路,其特征在于:
其中,第一电流镜MOS管(M1)和/或第二电流镜MOS管(M2)可以采用PMOS管、NMOS管、PNP管或NPN管。
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