一种新型高效率的可控硅调光线性LED驱动电路的制作方法

本发明涉及一种可控硅调光线性led驱动电路。

背景技术：

近年来，高亮度led照明以高光效、长寿命、高可靠性和无污染等优点正在逐步取代白炽灯、荧光灯等传统光源。在一些应用中，希望在某些情况下可调节灯光的亮度，以便进一步节能和提供舒适的照明。可控硅调光器在传统的白炽灯等调光照明应用已久，且不用改变接线，装置成本较低，各品牌可控硅调光器的性能和规格相差不大。

现今由于led照明的飞速发展，原来几十瓦的白炽灯，可在直接用几瓦的led球泡灯替代了，这样就可以节约大量的能源。白炽灯的调光方式很多采用可控硅调光器进行切相调光。传统白炽灯由于是一纯阻性负载，所以可以直接用可控硅调光器对其进行切相调光。由于传统白炽灯多为几十至几百瓦，可控硅调光器的设计都是以此为负载而设计的。但如果用这种可控硅调光器直接对几瓦的led灯进行调光，由于led灯不是纯电阻负载，所以会带来严重的闪烁等问题。

根据led的负载特性，需要有一种可控恒流源来控制。高频开关电源做恒流控制是一种常见的办法。但性能提高的同时，成本也大大增加。

与高频开关电源相比，线性高压方案的优点主要有：1)省去了输入电解电容，电解电容寿命是电源寿命的瓶颈，省去了电解电容，驱动电源寿命就延长了。2)电路工作在工频线性模式，而不是工作在高频模式，省去了高频电感，不存在emi的问题，省去了emc电路。3)省去了高频电感等外围元件，进一步降低了成本。

线性高压驱动方案，是一条不容忽视的重要选择。主要特点是线路简单，只需很少的外围元件就可以实现较好的恒流调光特性。相比于开关电源省略电感、输入电容等器件，适用于体积、成本要求苛刻的非隔离兼容可控硅调光器的led恒流驱动电源系统。在降成本的同时，提供了系统可靠性，延长了电源的寿命，而且实现较高的pf。同时由于线路不工作在高频开关状态，也就省略了解决emi问题的线路。这符合了led驱动电源简单化的趋势，将日益为市场所接受。

相比于开关调光方案，线性方案器件少，体积小，成本低，所以在mr16，gu10，或者e12，e26灯头小尺寸应用中普遍采用。另外，线性方案调光兼容性高，调光范围更宽，光色变化更加柔和等特点也开始广泛应用于球泡，灯具等。目前线性调光方案唯一问题是整机效率普遍较低，这势必要求提高线性芯片散热条件，增加成本，以及不能满足一些光效的硬性指标。

普通的可控硅调光线性led驱动电路，如图1所示，由驱动电路1和驱动电路2组成。驱动电路1用来调制led负载的输出电流(iout)，由于反馈回路的存在，当输入电压(vin)高于led负载压降(vled)时，驱动电路1开始工作，于是输出电流保持为

此时mos管m1的功耗(pm1)为：

驱动电路2用来给可控硅开关提供维持电流，当vin小于vled时，驱动电路1不能输出电流，由于反馈回路的存在，驱动电路2开始工作，于是维持电流保持为：

当vin高于vled时，驱动电路1开始工作，由于反馈回路的存在，vcs_1＝vcs_2＝vref，此时维持电流降为0。由此可以看出，当驱动电路1不能输出电流时，驱动电路2为可控硅提供维持电流，防止led闪烁。当驱动电路1可以输出电流时，驱动电路2不工作，降低系统的功耗。

从上述分析中可以看出，当vin比较高时，mos管m1的功耗在驱动电路1工作时会变得较高，从而降低整个系统的效率。

技术实现要素：

本发明要解决的问题在于提供一种新型高效率的可控硅调光线性led驱动电路，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。本发明通过调整可控硅维持电流驱动电路和led输出电流驱动电路的连接方法，可以使整机效率大幅提高，从而解决上述问题。

本发明提供一种新型高效率的可控硅调光线性led驱动电路，包括，可控硅调光器、整流桥、二极管、led负载、第一驱动电路、第二驱动电路、维持电流设定电阻和第一偏置电阻；输入交流电压通过可控硅调光器后，接入整流桥的输入端；二极管的一端分别与整流桥的输出端、第二驱动电路、第一电阻的一端相连，另一端与led负载的一端相连；维持电流设定电阻的一端分别与led负载的另一端、第二驱动电路相连，另一端与第一驱动电路相连；第一偏置电阻的另一端与第一驱动电路相连；第一驱动电路调制led负载的输出电流；第二驱动电路提供可控硅调光器维持电流。

本发明提供一种新型高效率的可控硅调光线性led驱动电路，还可以具有这样的特征：第一驱动电路包括，第一场功率管、第一运算放大器、输出电流设定电阻和第二偏置电阻；第一运算放大器的同相输入端接入第一基准电压，反相输入端通过第二偏置电阻与第一场功率管的第三端相连；第一功率管的第一端与第一运算放大器的输出端相连；第二端与维持电流设定电阻的一端相连；输出电流设定电阻的一端与第一功率管的第三端相连，另一端接地。

本发明提供一种新型高效率的可控硅调光线性led驱动电路，还可以具有这样的特征：第一功率管的第二端接地。

本发明提供一种新型高效率的可控硅调光线性led驱动电路，还可以具有这样的特征：第一运算放大器的反相输入端还与第一电阻的一端相连。

本发明提供一种新型高效率的可控硅调光线性led驱动电路，还可以具有这样的特征：第一功率管为场效应管，第一端为栅极，第二端为漏极，第三端为源极。

本发明提供一种新型高效率的可控硅调光线性led驱动电路，还可以具有这样的特征：第二驱动电路包括，第二功率管和第二运算放大器；第二运算放大器的同相输入端接入基准电压，反相输入端分别与第二功率管的第三端、led负载的一端相连；

第二功率管的第一端与第二运算放大器的输出端相连；第二端与整流桥的输出端相连；第三端与led负载相连。

本发明提供一种新型高效率的可控硅调光线性led驱动电路，还可以具有这样的特征：第二功率管为场效应管，第一端为栅极，第二端为漏极，第三端为源极。

本发明提供一种新型高效率的可控硅调光线性led驱动电路，还可以具有这样的特征：第一偏置电阻的阻值大于第二偏置电阻的阻值。

本发明提供一种新型高效率的可控硅调光线性led驱动电路，还可以具有这样的特征：还包括电容，并联在led负载的两端。

附图说明

图1为普通可控硅调光线性led驱动电路

图2为新型高效率的可控硅调光线性led驱动电路图。

具体实施方式：

以下结合附图，对本发明做进一步说明。

图2为新型高效率的可控硅调光线性led驱动电路图。

如图2所示，新型高效率的可控硅调光线性led驱动电路，包括：输入交流电压acin、可控硅调光器、整流桥、二极管d、led负载、电容c1、维持电流设定电阻rcs_2、第一驱动电路、第二驱动电路和第一偏置电阻r1。

第一驱动电路包括：第一mos管m1、第一运算放大器ota1、第二偏置电阻r2和输出电流设定电阻rcs_1。

第二驱动电路包括：第二mos管m2、第二运算放大器ota2。

整流桥由4个二极管d1、d2、d3、d4组成。

输入交流电压acin的一路输入通过可控硅调光器接整流桥的一个输入端；输入交流电压acin的另一路输入接整流桥的另一个输入端。整流桥的一个输出端与二极管d的正极相连；另一个输出端接地。二极管d的负极与led负载的正极相连。电容c1并联在led负载上。维持电流设定电阻rcs_2的一端与led负载的负极相连；另一端分别与第一mos管m1的漏极、地端相连。

第一运算放大器ota1的同相输入端与第一基准电压vref1相连，反相输入端通过第二偏置电阻r2与第一mos管m1的源极相连，输出端与第一mos管m1的栅极相连。输出电流设定电阻rcs_1的一端与第一mos管m1的源极相连，另一端接地。第二偏置电阻r2一端与第一mos管m1的源极相连，另一端与第一运算放大器ota1的反相输入端相连。

第一偏置电阻r1的一端与第一运算放大器ota1的反相输入端相连，另一端与二极管d1的正极相连。

第二运算放大器ota2的同相输入端接基准电压vref，反相输入端接led负载的负极，输出端接第二mos管m2的栅极。第二mos管m2的漏极接二极管d的正极，源极接第二运算放大器ota2的反相输入端。

新型高效率的可控硅调光线性led驱动电路的工作原理：

第一驱动电路用来调制led负载的输出电流(iout)，第二驱动电路用来给可控硅调光器提供维持电流。第一驱动电路的地端为整流桥(d1～d4)的地端，第二驱动电路的地端为第一驱动电路中mos管m1的漏端。第一偏置电阻r1和第二偏置电阻r2被加入第一驱动电路的反馈环路中。其中r1用来感知vin的大小，r2用来设定vcs_1的值。

当输入电压(vin)高于led负载压降(vled)时，第一驱动电路开始工作，输出电流为：

当vin升高时，流过电阻r1的电流会增大，从而导致vcs_1减小；当vin降低时，流过电阻r1的电流会减小，从而导致vcs_1增大。由于反馈回路的存在，vinv和vref保持一致，所以可以得到如下等式

进一步可以得到

由于r1阻值远大于r2阻值，所以

输出电流为：

第二mos管m2的功耗(pm2)为：

从上述公式中可以得出，在第一驱动电路工作时，输出电流(iout)会随着vin的升高而降低，从而使得mos管m1的功耗在第一驱动电路工作时大大降低，从而提高整个系统的效率。

当输入电压(vin)低于led负载压降(vled)时，第二驱动电路开始工作，由于反馈回路的存在，vcs_2对gnd_2的电压差和vref保持一致，维持电流为

此时mos管m2的功耗(pm2)为：

当输入电压(vin)高于led负载压降(vled)时，第一驱动电路开始工作后，iout流过rcs_2,这会导致vcs_2对gnd_2的电压差高于vref。由于反馈回路的存在，mos管m2会被关断，维持电流is下降为0，此时mos管m2的功耗(pm2)下降为0，用来降低系统的功率。