R1接地。
[0055]同理三个LED单元的负极端分别通过:
[0056]M0S管M2 (相当于控制开关)以及采样电阻R2接地；
[0057]M0S管M3 (相当于控制开关)以及采样电阻R3接地；
[0058]M0S管M4(相当于控制开关)以及采样电阻R4接地。
[0059]图2中电压检测控制电路(图中省略)采集电源输出端的电压，以及采样电阻R1、采样电阻R2、采样电阻R3、采样电阻R4处的电流，经相应处理后，输出用于控制切换开关的信号swO，输入各控制开关的信号swl、信号sw2、信号sw3、信号sw4。
[0060]参见图3，以采样电阻R1处的采样信号csl为例，经电阻R0和电阻Rf转换为电压信号vl后与基准电压verfl比较，再输出信号swl用于控制M0S管Ml的通断。
[0061]工作时，假设V = 120V，由于V —直小于VO (200V)，电压检测控制电路控制M0S管M0始终打开，可以设定合适的第一分压电阻Ra、第二分压电阻Rb的大小，保证三极管Q基极电压极低即三极管Q完全开启，实现两组LED的并联。
[0062]另外控制M0S管M2始终关断(无电流)，M0S管Ml、M0S管M3、M0S管M4可以进行线性恒流控制。
[0063]结合图4，上电后，M0S管M0、M0S管Ml、M0S管M3均导通；M0S管M2，M0S管M4均断开，即第一组LED，以及第二组的前两个单元LED工作，此时电源输出端电流跃升。
[0064]随着电压上升，再将M0S管M3关断，M0S管M4导通，即所有LED均导通，电源输出端电流再次跃升。
[0065]通过以上分段控制可以折中效率和THD。
[0066]另一种情况，V = 277V，此时会控制三极管以及M0S管M0、M0S管Ml均关断，实现所有LED的串联。
[0067]结合图5，随着电压的波动第一次电流跃升时是M0S管M2导通，M0S管M3关断，M0S管M4关断，即只有第一组LED以及第一单元LED工作。
[0068]之后M0S管M2关断，M0S管M3导通、M0S管M4关断使第一、第二单元LED工作，电流再次跃升。
[0069]再后M0S管M2关断，M0S管M3关断、M0S管M4导通使所有LED工作，电流再次跃升。
[0070]电压下降时可同理控制。
[0071]进一步的，通过调节每组或每单元LED的个数、各采样电阻的阻值以及基准电压(例如图3中的基准电压verfl)可以折中两种电源电压下的功率P、效率η和THD(或功率因数PF)指标。
[0072]电阻Rs可以减小M0S管M2、M0S管M3、M0S管M4的功耗和增加LED的线性。当然，电阻Rs也可以用若干个串联的LED代替，这些LED可以在277V电压下工作的，这样可以保证电压为277V时LED的效率较高。此外，为了进一步减小在高压电压输入时存在M0S管M4管等可能功耗太大(可能会烧坏)的问题。如果要减小M0S管M2、M0S管M3的功耗可减小单元LED3和单元LED4的数目来降低的M0S管M2、M0S管M3压降；而减小M0S管M4的功耗，可以针对M0S管M4增加一个电流补偿电路，原理是在高压电压输入时，通过补偿电路将M0S管M4的电流大大减小来降低M0S管M4的功耗。
[0073]实施例2
[0074]实施例1中M0S管M0与M0S管Ml的逻辑在120V与277V时可以看成是基本一样的，只是M0S管Ml有限流的功能，M0S管M0没有，这个差别是不会造成其他控制开关的逻辑变化的。
[0075]参见图6，本实施例中M0S管M0和M0S管Ml只用一个M0S管代替，这个M0S管可以为M0S管M1，为防止逆流，在第一组LED负极端与M0S管Ml之间设置二极管D6，这样可以简化外围的电路，降低一些外围电路成本。
[0076]实施例3
[0077]参见图6，相对于实施例2，本实施例中各LED单元的控制开关的接地方式不同，即限流值不同。
[0078]图中采样电阻R2负极端接入M0S管M3与采样电阻R3之间；采样电阻R3负极端接入M0S管M4与采样电阻R4之间。
[0079]这种结构相对于线电压检测形式的一个明显的优点就是这几个M0S管可以自动切换而不依赖于电源输出电压的高低，因此LED的灯数的自由度比较高。
[0080]实施例4
[0081]以上实施例，如果要求在两种电压(假设为120V和277V)下还要保证LED总的功率P相等，还是比较困难的。
[0082]另外在实施例3中，如果要达到较高的效率和THD时，由于各单元LED流过的电流的相关性较强，可能会导致某段LED中有不合理的电流值出现(即某段LED电流分配相对于其他段LED的电流会过小或过大)。
[0083]参考图7，本实施例可以改善这种不足，而且在这两种电源电压下都能够达到高效率、高功率因数、低谐波失真的性能。
[0084]图中采样电阻R3与采样电阻R4分别并联有分配电阻R30以及分配电阻R40，且在并联的分配支路上分别设有开关S1和开关S2，其中开关S1和开关S2也受控于电压检测控制电路。
[0085]工作原理:当电源电压为120V时，可以让开关S1闭合、开关S2断开。
[0086]由于LED的功率Pled = I (电流)*Vled(电压)，可以粗略地认为这电源电压为277V以及120V时两种情况下LED总的平均电压降比值:
[0087]Vledv2/Vledvl ?V2/V1 = 277/60 ^ 4.6
[0088]设置R40 ?3R4，R30 ?0，Rs 用 LED 代替。
[0089]所以要保证电源电压为277V以及120V时两种情况下LED的功率Pledvl = Pledv2的话，两种电压下LED总的平均电流比值Iledvl/IledW?4.6，所以我们设定这种情况下Vref 2 (对应于M0S管M2的基准电压)=2.3*Vref 1 (对应于M0S管Ml的基准电压)，来让两种电源电压下的功率P更相近。
[0090]而当电源电压为277V时，可以让开关S2闭合、开关S1断开，这种情况下让Vref2切换到另一个值Vref2 = Vref Ιο
[0091]采用这种切换方式，可以大大提高两种电压下每段电流的自由度，让THD达到较高的同时，两种电压下各段LED串的电流大小也不会相差太多，而且功率可以调到相近的。
[0092]通过仿真调试发现，分配电阻R30理论上接近0是比较好的，因此开关S1和分配电阻R30可以用一个M0S开关代替，集成于片内，这可以进一步减小成本。总之，这种结构可以折中两种电压下的功率和THD指标，并且可以保证每段的LED流过的电流大小不会差好几倍。
[0093]本实施例中在LED足够多的条件下，只要给定适当大小的采样电阻和分配电阻就可以得到理想的THD和效率，同时每段LED的电流大小也不会差太多，而且在这两种电压下LED的功率可以相近，外围电路的成本也是可以接受的。
【主权项】
1.一种自动切换模式的全电压分段式线性恒流LED驱动电路，其特征在于，包括依次串联的至少两组LED，以及用于检测电源电压的电压检测控制电路；其特征在于: 各组LED的正极端直接与电源相连或通过切换开关与电源相连；各组LED的负极端分别通过相应的控制开关接地； 其中一组LED中包括依次串联的至少两个LED单元，每个LED单元的的负极端通过对应的控制开关接地； 所述切换开关以及控制开关均接入并受控于所述电压检测控制电路以改变组间串并联模式以及不同LED单元的通断。2.如权利要求1所述的自动切换模式的全电压分段式线性恒流LED驱动电路，其特征在于，每组LED中包括至少一个或依次串联的多个LED，划分多个LED单元的组中，每个LED单元包括至少一个或依次串联的多个LED。3.如权利要求2所述的自动切换模式的全电压分段式线性恒流LED驱动电路，其特征在于，各控制开关通过对应采样电阻接地并分别匹配有比较器，比较器的采样端连接采样电阻，经与基准信号比较后向对应的控制开关输入恒流保护信号。4.如权利要求3所述的自动切换模式的全电压分段式线性恒流LED驱动电路，其特征在于，所述切换开关包括三极管和MOS管，其中三极管的集电极以及发射极连接在对应组LED的正极和电源正端，基极通过第一分压电阻接电源； MOS管漏极通过第二分压电阻接三极管的基极，源极接地，栅极接所述电压检测控制电路。5.如权利要求4所述的自动切换模式的全电压分段式线性恒流LED驱动电路，其特征在于，所述LED分为2?4组，各组中的LED总数和规格大致相同，其中第一组LED正极端接电源，负极端通过控制开关以及采样电阻接地； 前一组LED的负极端通过防逆流的二极管接后一组LED的正极端，其中最后一组或多组LED又分为串联的2?4个LED单元，各LED单元各自的负极端分别通过对应的控制开关以及采样电阻接地；各切换开关中的三极管发射极连接在对一组LED的输入端。6.如权利要求5所述的自动切换模式的全电压分段式线性恒流LED驱动电路，其特征在于，所述LED分为两组，第一组LED正极端接电源，负极端通过第一控制开关以及采样电阻接地； 第二组LED分为串联的3个LED单元，各LED单元各自的负极端分别通过第二、第三、第四控制开关以及第二、第三、第四采样电阻接地。7.如权利要求6所述的自动切换模式的全电压分段式线性恒流LED驱动电路，其特征在于，所述第一控制开关与切换开关的MOS管为同一 MOS管，且在第一组LED输出端通过二极管接入第二分压电阻和MOS管漏极之间。8.如权利要求7所述的自动切换模式的全电压分段式线性恒流LED驱动电路，其特征在于，所述采样电阻上还并联有分配支路，该分配支路包括相互串联的分配电阻以及受控于电压检测控制电路的分配开关。9.如权利要求8所述的自动切换模式的全电压分段式线性恒流LED驱动电路，其特征在于，第三、第四采样电阻上并联有分配支路。10.如权利要求9所述的自动切换模式的全电压分段式线性恒流LED驱动电路，其特征在于，所述第二采样电阻的负极接入第三控制开关与第三采样电阻之间，所述第三采样电阻的负极接入第四控制开关与第四采样电阻之间。
【专利摘要】本发明公开了一种自动切换模式的全电压分段式线性恒流LED驱动电路，其特征在于，包括依次串联的至少两组LED，以及用于检测电源电压的电压检测控制电路；各组LED的正极端直接与电源相连或通过切换开关与电源相连；各组LED的负极端分别通过相应的控制开关接地；其中一组LED中包括依次串联的至少两个LED单元，每个LED单元的负极端通过对应的控制开关接地；所述切换开关以及控制开关均接入并受控于所述电压检测控制电路以改变组间串并联模式以及不同LED单元的通断。本发明驱动电路可根据电压切换LED的串并联模式，还可以根据电压的拨动方便及时的调整总负载电流，继而降低谐波失真并兼顾功率因数。
【IPC分类】H05B37/02
【公开号】CN105282929
【申请号】CN201510684647
【发明人】赵国松, 高智浩, 薛蓉, 吕洪博
【申请人】晨辉光宝科技有限公司
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2015年10月20日