本發(fā)明涉及一種分段可控硅調(diào)光線性led驅(qū)動電路。

背景技術(shù)：

近年來，高亮度led照明以高光效、長壽命、高可靠性和無污染等優(yōu)點(diǎn)正在逐步取代白熾燈、熒光燈等傳統(tǒng)光源。在一些應(yīng)用中，希望在某些情況下可調(diào)節(jié)燈光的亮度，以便進(jìn)一步節(jié)能和提供舒適的照明?？煽毓枵{(diào)光器在傳統(tǒng)的白熾燈等調(diào)光照明應(yīng)用已久，且不用改變接線，裝置成本較低，各品牌可控硅調(diào)光器的性能和規(guī)格相差不大。

現(xiàn)今由于led照明的飛速發(fā)展，原來幾十瓦的白熾燈，可在直接用幾瓦的led球泡燈替代了，這樣就可以節(jié)約大量的能源。白熾燈的調(diào)光方式很多采用可控硅調(diào)光器進(jìn)行切相調(diào)光。傳統(tǒng)白熾燈由于是一純阻性負(fù)載，所以可以直接用可控硅調(diào)光器對其進(jìn)行切相調(diào)光。由于傳統(tǒng)白熾燈多為幾十至幾百瓦，可控硅調(diào)光器的設(shè)計都是以此為負(fù)載而設(shè)計的。但如果用這種可控硅調(diào)光器直接對幾瓦的led燈進(jìn)行調(diào)光，由于led燈不是純電阻負(fù)載，所以會帶來嚴(yán)重的閃爍等問題。

根據(jù)led的負(fù)載特性，需要有一種可控恒流源來控制。高頻開關(guān)電源做恒流控制是一種常見的辦法。但性能提高的同時，成本也大大增加。

與高頻開關(guān)電源相比，線性高壓方案的優(yōu)點(diǎn)主要有：1)省去了輸入電解電容，電解電容壽命是電源壽命的瓶頸，省去了電解電容，驅(qū)動電源壽命就延長了。2)電路工作在工頻線性模式，而不是工作在高頻模式，省去了高頻電感，不存在emi的問題，省去了emc電路。3)省去了高頻電感等外圍元件，進(jìn)一步降低了成本。

線性高壓驅(qū)動方案，是一條不容忽視的重要選擇。主要特點(diǎn)是線路簡單，只需很少的外圍元件就可以實(shí)現(xiàn)較好的恒流調(diào)光特性。相比于開關(guān)電源省略電感、輸入電容等器件，適用于體積、成本要求苛刻的非隔離兼容可控硅調(diào)光器的led恒流驅(qū)動電源系統(tǒng)。在降成本的同時，提供了系統(tǒng)可靠性，延長了電源的壽命，而且實(shí)現(xiàn)較高的pf。同時由于線路不工作在高頻開關(guān)狀態(tài)，也就省略了解決emi問題的線路。這符合了led驅(qū)動電源簡單化的趨勢，將日益為市場所接受。

相比于開關(guān)調(diào)光方案，線性方案器件少，體積小，成本低，所以在mr16，gu10，或者e12，e26燈頭小尺寸應(yīng)用中普遍采用。另外，線性方案調(diào)光兼容性高，調(diào)光范圍更寬，光色變化更加柔和等特點(diǎn)也開始廣泛應(yīng)用于球泡，燈具等。目前線性調(diào)光方案唯一問題是整機(jī)效率普遍較低，這勢必要求提高線性芯片散熱條件，增加成本，以及不能滿足一些光效的硬性指標(biāo)。

普通的可控硅調(diào)光線性led驅(qū)動電路，如圖1所示，由驅(qū)動電路1和驅(qū)動電路2組成。驅(qū)動電路1用來調(diào)制led負(fù)載的輸出電流(iout)，由于反饋回路的存在，當(dāng)輸入電壓(vin)高于led負(fù)載壓降(vled)時，驅(qū)動電路1開始工作，于是輸出電流保持為

此時mos管m1的功耗(pm1)為：

驅(qū)動電路2用來給可控硅開關(guān)提供維持電流，當(dāng)vin小于vled時，驅(qū)動電路1不能輸出電流，由于反饋回路的存在，驅(qū)動電路2開始工作，于是維持電流保持為：

當(dāng)vin高于vled時，驅(qū)動電路1開始工作，由于反饋回路的存在，vcs_1＝vcs_2＝vref，此時維持電流降為0。由此可以看出，當(dāng)驅(qū)動電路1不能輸出電流時，驅(qū)動電路2為可控硅提供維持電流，防止led閃爍。當(dāng)驅(qū)動電路1可以輸出電流時，驅(qū)動電路2不工作，降低系統(tǒng)的功耗。

從上述分析中可以看出，當(dāng)vin比較高時，mos管m1的功耗在驅(qū)動電路1工作時會變得較高，從而降低整個系統(tǒng)的效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的問題在于提供一種高效率分段可控硅調(diào)光線性led驅(qū)動電路，分段調(diào)光，減小功耗，從而提高效率，并保持良好的兼容性。

本發(fā)明提供一種高效率分段可控硅調(diào)光線性led驅(qū)動電路，包括，整流橋、第一段led負(fù)載、第二段led負(fù)載、第一驅(qū)動電路、第二驅(qū)動電路、第三驅(qū)動電路和維持電流設(shè)定電阻；輸入交流電壓接入整流橋的輸入端進(jìn)行整流；第一段led負(fù)載的一端與整流橋的輸出端相連，另一端與第二段led負(fù)載的一端相連；第二段led負(fù)載的另一端與第二驅(qū)動電路相連；第一段led負(fù)載和第二段led負(fù)載的交匯點(diǎn)與第一驅(qū)動電路相連；第一段led負(fù)載和整流橋的輸入端的交匯點(diǎn)與第三驅(qū)動電路相連；第一驅(qū)動電路與第二驅(qū)動電路相連；第一驅(qū)動電路通過維持電流設(shè)定電阻與第三驅(qū)動電路相連。

本發(fā)明提供一種高效率分段可控硅調(diào)光線性led驅(qū)動電路，還可以具有這樣的特征：第一驅(qū)動電路包括，第一功率管、第一運(yùn)算放大器、第一段led電流設(shè)定電阻；第一運(yùn)算放大器的同相輸入端接入基準(zhǔn)電壓，反相輸入端分別與維持電流設(shè)定電阻、第一功率管的第三端相連，輸出端與第一功率管的第一端相連；第一功率管的第二端接入第一段led負(fù)載和第二段led負(fù)載的交匯點(diǎn)；第一段led電流設(shè)定電阻的一端與第一運(yùn)算放大器的反相輸入端相連，另一端與第二驅(qū)動電路相連。

本發(fā)明提供一種高效率分段可控硅調(diào)光線性led驅(qū)動電路，還可以具有這樣的特征：第二驅(qū)動電路包括，第二功率管、第二運(yùn)算放大器、第二段led電流設(shè)定電阻；第二運(yùn)算放大器的同相輸入端接入基準(zhǔn)電壓，反相輸入端與第二功率管的第三端相連，輸出端與第二功率管的第一端相連；第二功率管的第二端與第二段led負(fù)載的另一端相連；第二運(yùn)算放大器的反相輸入端還與第一驅(qū)動電路相連；第二段led電流設(shè)定電阻的一端與第二運(yùn)算放大器的反相輸入端相連，另一端接地。

本發(fā)明提供一種高效率分段可控硅調(diào)光線性led驅(qū)動電路，還可以具有這樣的特征：還包括第二段總電流采樣電阻；第二驅(qū)動電路包括，第二功率管、第二運(yùn)算放大器、第二段led電流設(shè)定電阻；第二運(yùn)算放大器的同相輸入端接入基準(zhǔn)電壓，反相輸入端與第二功率管的第三端相連，輸出端與第二功率管的第一端相連；第二功率管的第二端與第二段led負(fù)載的另一端相連；第二段led電流設(shè)定電阻的一端與第二運(yùn)算放大器的反相輸入端相連，另一端分別與第一驅(qū)動電路、第二段總電流采樣電阻的一端相連；第二段總電流采樣電阻的另一端接地。

本發(fā)明提供一種高效率分段可控硅調(diào)光線性led驅(qū)動電路，還可以具有這樣的特征：第三驅(qū)動電路包括，第三功率管、第三運(yùn)算放大器；第三運(yùn)算放大器的同相輸入端接入基準(zhǔn)電壓，反相輸入端與第三功率管的第三端相連，輸出端與第三功率管的第一端相連；第三功率管的第二端接入第一段led負(fù)載和整流橋的輸入端的交匯點(diǎn)；第三運(yùn)算放大器的反相輸入端還與維持電流設(shè)定電阻的另一端相連。

本發(fā)明提供一種高效率分段可控硅調(diào)光線性led驅(qū)動電路，還可以具有這樣的特征：第一功率管或第二功率管或第三功率管為場效應(yīng)管，第一端為柵極，第二端為漏極，第三端為源極。

本發(fā)明提供一種高效率分段可控硅調(diào)光線性led驅(qū)動電路，還可以具有這樣的特征：當(dāng)整流橋輸出的輸入電壓低于第一段led電壓時，第三驅(qū)動電路導(dǎo)通并提供維持電流。

本發(fā)明提供一種高效率分段可控硅調(diào)光線性led驅(qū)動電路，還可以具有這樣的特征：當(dāng)整流橋輸出的輸入電壓等于大于第一段led電壓，且小于第一段led電壓和第二段led電壓的總和時，第一驅(qū)動電路導(dǎo)通，并通過維持led電流設(shè)定電阻，關(guān)斷第一驅(qū)動電路的維持電流，并設(shè)定第一段led負(fù)載的電流。

本發(fā)明提供一種高效率分段可控硅調(diào)光線性led驅(qū)動電路，還可以具有這樣的特征：當(dāng)整流橋輸出的輸入電壓等于或大于第一段led電壓和第二段led電壓總和時，第二驅(qū)動電路導(dǎo)通，關(guān)斷第一驅(qū)動電路和第二驅(qū)動電路的維持電流，并設(shè)定第二段led負(fù)載的電流。

本發(fā)明提供一種高效率分段可控硅調(diào)光線性led驅(qū)動電路，還可以具有這樣的特征：當(dāng)整流橋輸出的輸入電壓等于或大于第一段led電壓和第二段led電壓總和時，第二驅(qū)動電路導(dǎo)通，通過第二段總電流采樣電阻得到兩段電壓，并控制此點(diǎn)在在基準(zhǔn)電壓以上，從而關(guān)斷第一驅(qū)動電路和第二驅(qū)動電路的維持電流的，并設(shè)定第二段led負(fù)載的電流。

附圖說明

圖1為傳統(tǒng)可控硅調(diào)光線性led驅(qū)動電路。

圖2為實(shí)施例一中高效率分段可控硅調(diào)光線性led驅(qū)動電路。

圖3為實(shí)施例二中高效率分段可控硅調(diào)光線性led驅(qū)動電路。

具體實(shí)施方式：

以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

實(shí)施例一

圖2為實(shí)施例一中高效率分段可控硅調(diào)光線性led驅(qū)動電路。

如圖2所示，高效率分段可控硅調(diào)光線性led驅(qū)動電路，包括：整流橋、第一段led負(fù)載、第二段led負(fù)載、第一驅(qū)動電路、第二驅(qū)動電路、第三驅(qū)動電路和維持電流設(shè)定電阻rcs_3。

第一驅(qū)動電路包括：第一場效應(yīng)管m1、第一運(yùn)算放大器ota1、第一段電流設(shè)定電阻rcs_1。第二驅(qū)動電路包括：第二場效應(yīng)管m2、第二運(yùn)算放大器ota2、第二段led電流設(shè)定電阻rcs_2。第三驅(qū)動電路包括：第三場效應(yīng)管m3和第三運(yùn)算放大器ota3。

輸入交流電壓acin接入整流橋的輸入端進(jìn)行整流。

第一段led負(fù)載的正端與整流橋的輸出端相連，負(fù)端與第二段led負(fù)載的正端相連。整流橋的另一個輸出端接地。

第一運(yùn)算放大器ota1的同相輸入端接入基準(zhǔn)電壓vref，反相輸入端與第一場效應(yīng)管m1的源極相連，輸出端與第一場效應(yīng)管m1的柵極相連。第一場效應(yīng)管m1的漏極接入第一段led負(fù)載和第二段led負(fù)載的交匯點(diǎn)。

第一段電流設(shè)定電阻rcs_1的一端與第一運(yùn)算放大器ota1的反相輸入端相連，另一端與第二運(yùn)算放大器ota2的反相輸入端相連。

第二運(yùn)算放大器ota2的同相輸入端接入基準(zhǔn)電壓vref，反相輸入端與第二場效應(yīng)管m2的源極相連，輸出端與第二場效應(yīng)管m2的柵極相連。第二場效應(yīng)管m2的漏極與第二段led負(fù)載的負(fù)端相連。

第二段led電流設(shè)定電阻rcs_2的一端與第二運(yùn)算放大器ota2的反相輸入端相連，另一端接地。

第三運(yùn)算放大器ota3的同相輸入端接入基準(zhǔn)電壓vref，反相輸入端與第三場效應(yīng)管m3的源極相連，輸出端與第三場效應(yīng)管m3的柵極相連。第三場效應(yīng)管m3的漏極接入第一段led負(fù)載的正端。

維持電流設(shè)定電阻rcs_3的一端與第一運(yùn)算放大器ota1的反相輸入端相連，另一端與第三運(yùn)算放大器ota3的反相輸入端相連。

高效率分段可控硅調(diào)光線性led驅(qū)動電路的工作原理：

第一驅(qū)動電路、第二驅(qū)動電路用來調(diào)制第一段led負(fù)載輸出電流iout1和第二段led負(fù)載輸出電流iout2，第三驅(qū)動電路用于提供維持電流is。

當(dāng)輸入整流電壓vin低于第一段led電壓時，第三驅(qū)動電路工作并提供維持電流is：

其中，vcs_1為第一驅(qū)動電路的反饋回路電壓；

vcs_2為第二驅(qū)動電路電流設(shè)定電壓；

vcs_3為維持電流設(shè)定電壓。

當(dāng)輸入整流電壓vin等于大于第一段led電壓，且小于第一段led電壓和第二段led電壓的總和(vled1+vled2)時，驅(qū)動電路1工作，并通過維持電流設(shè)定電阻rcs_3使得vcs3＝vcs1＝vref，從而關(guān)斷第一驅(qū)動電路的維持電流，并設(shè)定第一段led的電流iout1：

當(dāng)輸入整流電壓vin等于或大于第一段led電壓和第二段led電壓總和(vled1+vled2)時，第二驅(qū)動電流工作，并通過第一段電流設(shè)定電阻rcs_1、維持電流設(shè)定電阻rcs_3使得vcs3＝vcs1＝vcs2＝vref,從而關(guān)斷第一驅(qū)動電路的維持電流和第二驅(qū)動電路的電流，并設(shè)定第二段led的電流iout2：

第三場效應(yīng)管m3的功耗(pm3)為：

從上述分析中可以看出，vin<vled1，而相比傳統(tǒng)的單段調(diào)光vin<(vled1+vled2)時，pm3要小得多，從而實(shí)現(xiàn)提高效率，并保持好的兼容性。

實(shí)施例二

圖3為實(shí)施例二中高效率分段可控硅調(diào)光線性led驅(qū)動電路。

如圖3所示，高效率分段可控硅調(diào)光線性led驅(qū)動電路，包括：整流橋、第一段led負(fù)載、第二段led負(fù)載、第一驅(qū)動電路、第二驅(qū)動電路、第三驅(qū)動電路、維持電流設(shè)定電阻rcs_3和第二段總電流采樣電阻rtotal。

第一驅(qū)動電路包括：第一場效應(yīng)管m1、第一運(yùn)算放大器ota1、第一段電流設(shè)定電阻rcs_1。第二驅(qū)動電路包括：第二場效應(yīng)管m2、第二運(yùn)算放大器ota2、第二段led電流設(shè)定電阻rcs_2。第三驅(qū)動電路包括：第三場效應(yīng)管m3和第三運(yùn)算放大器ota3。

輸入交流電壓acin接入整流橋的輸入端進(jìn)行整流。

第一段led負(fù)載的正端與整流橋的輸出端相連，負(fù)端與第二段led負(fù)載的正端相連。整流橋的另一個輸出端接地。

第一運(yùn)算放大器ota1的同相輸入端接入基準(zhǔn)電壓vref，反相輸入端與第一場效應(yīng)管m1的源極相連，輸出端與第一場效應(yīng)管m1的柵極相連。第一場效應(yīng)管m1的漏極接入第一段led負(fù)載和第二段led負(fù)載的交匯點(diǎn)。

第一段電流設(shè)定電阻rcs_1的一端與第一運(yùn)算放大器ota1的反相輸入端相連，另一端與第二段led電流設(shè)定電阻rcs_2的一端相連。

第二運(yùn)算放大器ota2的同相輸入端接入基準(zhǔn)電壓vref，反相輸入端與第二場效應(yīng)管m2的源極相連，輸出端與第二場效應(yīng)管m2的柵極相連。第二場效應(yīng)管m2的漏極與第二段led負(fù)載的負(fù)端相連。

第二段led電流設(shè)定電阻rcs_2的另一端與第二運(yùn)算放大器ota2的反相輸入端相連。

第三運(yùn)算放大器ota3的同相輸入端接入基準(zhǔn)電壓vref，反相輸入端與第三場效應(yīng)管m3的源極相連，輸出端與第三場效應(yīng)管m3的柵極相連。第三場效應(yīng)管m3的漏極接入第一段led負(fù)載的正端。

維持電流設(shè)定電阻rcs_3的一端與第一運(yùn)算放大器ota1的反相輸入端相連，另一端與第三運(yùn)算放大器ota3的反相輸入端相連。

第二段總電流采樣電阻rtotal的一端接入第一段電流設(shè)定電阻rcs_1和第二段電流設(shè)定電阻rcs_2的交匯點(diǎn)，另一端接地。

高效率分段可控硅調(diào)光線性led驅(qū)動電路的工作原理：

第一驅(qū)動電路、第二驅(qū)動電路用來調(diào)制第一段led負(fù)載輸出電流iout1和第二段led負(fù)載輸出電流iout2，第三驅(qū)動電路用于提供維持電流is。

當(dāng)輸入整流電壓vin低于第一段led電壓時，第三驅(qū)動電路工作并提供維持電流is：

其中，vcs_1為第一驅(qū)動電路的反饋回路電壓；

vcs_2為第二驅(qū)動電路電流設(shè)定電壓；

vcs_3為維持電流設(shè)定電壓。

當(dāng)輸入整流電壓vin等于大于第一段led電壓，且小于第一段led電壓和第二段led電壓的總和(vled1+vled2)時，驅(qū)動電路1工作，并通過維持電流設(shè)定電阻rcs_3使得vcs3＝vcs1＝vref，從而關(guān)斷第一驅(qū)動電路的維持電流，并設(shè)定第一段led的電流iout1：

當(dāng)輸入整流電壓vin等于或大于第一段led電壓和第二段led電壓總和(vled1+vled2)時，第二驅(qū)動電流工作，使得第二段led總輸出電流itotal上升，通過第二段總電流采樣電阻得到rtotal兩段電壓，并控制此點(diǎn)在基準(zhǔn)電壓vref以上，并通過第一段led電流設(shè)定電阻rcs_1和維持電流設(shè)定電阻rcs_3使得vcs3＝vcs1>＝vref,從而關(guān)斷第一驅(qū)動電路的維持電流和第二驅(qū)動電路的電流iout1，并設(shè)定第二段led的電流iout2:

第三場效應(yīng)管管m3的功耗(pm3)為：

從上述分析中可以看出，vin<vled1，而相比傳統(tǒng)的單段調(diào)光vin<(vled1+vled2)時，pm3要小得多，從而實(shí)現(xiàn)提高效率，并保持好的兼容性。