本發(fā)明涉及一種可控硅調(diào)光線性led驅(qū)動(dòng)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(duì)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(jì)都是以此為負(fù)載而設(shè)計(jì)的。但如果用這種可控硅調(diào)光器直接對(duì)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(huì)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(shí)，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(dòng)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(dòng)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(dòng)電源系統(tǒng)。在降成本的同時(shí)，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(shí)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(dòng)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(dòng)電路，如圖1所示，由驅(qū)動(dòng)電路1和驅(qū)動(dòng)電路2組成。驅(qū)動(dòng)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(shí)，驅(qū)動(dòng)電路1開始工作，于是輸出電流保持為

此時(shí)mos管m1的功耗(pm1)為：

驅(qū)動(dòng)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(shí)，驅(qū)動(dòng)電路1不能輸出電流，由于反饋回路的存在，驅(qū)動(dòng)電路2開始工作，于是維持電流保持為：

當(dāng)vin高于vled時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路1開始工作，由于反饋回路的存在，vcs_1＝vcs_2＝vref，此時(shí)維持電流降為0。由此可以看出，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電路1不能輸出電流時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路2為可控硅提供維持電流，防止led閃爍。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電路1可以輸出電流時(shí)，驅(qū)動(dòng)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(shí)，mos管m1的功耗在驅(qū)動(dòng)電路1工作時(shí)會(huì)變得較高，從而降低整個(gè)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新型高效率的可控硅調(diào)光線性led驅(qū)動(dòng)電路，能夠改善led線性恒流電路的線性調(diào)整率特性，實(shí)現(xiàn)輸入電壓低時(shí)的燈具的較高的光通量，提高了用戶使用的舒適度。本發(fā)明通過調(diào)整可控硅維持電流驅(qū)動(dòng)電路和led輸出電流驅(qū)動(dòng)電路的連接方法，可以使整機(jī)效率大幅提高，從而解決上述問題。

本發(fā)明提供一種新型高效率的可控硅調(diào)光線性led驅(qū)動(dòng)電路，包括，可控硅調(diào)光器、整流橋、二極管、led負(fù)載、第一驅(qū)動(dòng)電路、第二驅(qū)動(dòng)電路、維持電流設(shè)定電阻和第一偏置電阻；輸入交流電壓通過可控硅調(diào)光器后，接入整流橋的輸入端；二極管的一端分別與整流橋的輸出端、第二驅(qū)動(dòng)電路、第一電阻的一端相連，另一端與led負(fù)載的一端相連；維持電流設(shè)定電阻的一端分別與led負(fù)載的另一端、第二驅(qū)動(dòng)電路相連，另一端與第一驅(qū)動(dòng)電路相連；第一偏置電阻的另一端與第一驅(qū)動(dòng)電路相連；第一驅(qū)動(dòng)電路調(diào)制led負(fù)載的輸出電流；第二驅(qū)動(dòng)電路提供可控硅調(diào)光器維持電流。

本發(fā)明提供一種新型高效率的可控硅調(diào)光線性led驅(qū)動(dòng)電路，還可以具有這樣的特征：第一驅(qū)動(dòng)電路包括，第一場功率管、第一運(yùn)算放大器、輸出電流設(shè)定電阻和第二偏置電阻；第一運(yùn)算放大器的同相輸入端接入第一基準(zhǔn)電壓，反相輸入端通過第二偏置電阻與第一場功率管的第三端相連；第一功率管的第一端與第一運(yùn)算放大器的輸出端相連；第二端與維持電流設(shè)定電阻的一端相連；輸出電流設(shè)定電阻的一端與第一功率管的第三端相連，另一端接地。

本發(fā)明提供一種新型高效率的可控硅調(diào)光線性led驅(qū)動(dòng)電路，還可以具有這樣的特征：第一功率管的第二端接地。

本發(fā)明提供一種新型高效率的可控硅調(diào)光線性led驅(qū)動(dòng)電路，還可以具有這樣的特征：第一運(yùn)算放大器的反相輸入端還與第一電阻的一端相連。

本發(fā)明提供一種新型高效率的可控硅調(diào)光線性led驅(qū)動(dòng)電路，還可以具有這樣的特征：第一功率管為場效應(yīng)管，第一端為柵極，第二端為漏極，第三端為源極。

本發(fā)明提供一種新型高效率的可控硅調(diào)光線性led驅(qū)動(dòng)電路，還可以具有這樣的特征：第二驅(qū)動(dòng)電路包括，第二功率管和第二運(yùn)算放大器；第二運(yùn)算放大器的同相輸入端接入基準(zhǔn)電壓，反相輸入端分別與第二功率管的第三端、led負(fù)載的一端相連；

第二功率管的第一端與第二運(yùn)算放大器的輸出端相連；第二端與整流橋的輸出端相連；第三端與led負(fù)載相連。

本發(fā)明提供一種新型高效率的可控硅調(diào)光線性led驅(qū)動(dòng)電路，還可以具有這樣的特征：第二功率管為場效應(yīng)管，第一端為柵極，第二端為漏極，第三端為源極。

本發(fā)明提供一種新型高效率的可控硅調(diào)光線性led驅(qū)動(dòng)電路，還可以具有這樣的特征：第一偏置電阻的阻值大于第二偏置電阻的阻值。

本發(fā)明提供一種新型高效率的可控硅調(diào)光線性led驅(qū)動(dòng)電路，還可以具有這樣的特征：還包括電容，并聯(lián)在led負(fù)載的兩端。

附圖說明

圖1為普通可控硅調(diào)光線性led驅(qū)動(dòng)電路

圖2為新型高效率的可控硅調(diào)光線性led驅(qū)動(dòng)電路圖。

具體實(shí)施方式：

以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

圖2為新型高效率的可控硅調(diào)光線性led驅(qū)動(dòng)電路圖。

如圖2所示，新型高效率的可控硅調(diào)光線性led驅(qū)動(dòng)電路，包括：輸入交流電壓acin、可控硅調(diào)光器、整流橋、二極管d、led負(fù)載、電容c1、維持電流設(shè)定電阻rcs_2、第一驅(qū)動(dòng)電路、第二驅(qū)動(dòng)電路和第一偏置電阻r1。

第一驅(qū)動(dòng)電路包括：第一mos管m1、第一運(yùn)算放大器ota1、第二偏置電阻r2和輸出電流設(shè)定電阻rcs_1。

第二驅(qū)動(dòng)電路包括：第二mos管m2、第二運(yùn)算放大器ota2。

整流橋由4個(gè)二極管d1、d2、d3、d4組成。

輸入交流電壓acin的一路輸入通過可控硅調(diào)光器接整流橋的一個(gè)輸入端；輸入交流電壓acin的另一路輸入接整流橋的另一個(gè)輸入端。整流橋的一個(gè)輸出端與二極管d的正極相連；另一個(gè)輸出端接地。二極管d的負(fù)極與led負(fù)載的正極相連。電容c1并聯(lián)在led負(fù)載上。維持電流設(shè)定電阻rcs_2的一端與led負(fù)載的負(fù)極相連；另一端分別與第一mos管m1的漏極、地端相連。

第一運(yùn)算放大器ota1的同相輸入端與第一基準(zhǔn)電壓vref1相連，反相輸入端通過第二偏置電阻r2與第一mos管m1的源極相連，輸出端與第一mos管m1的柵極相連。輸出電流設(shè)定電阻rcs_1的一端與第一mos管m1的源極相連，另一端接地。第二偏置電阻r2一端與第一mos管m1的源極相連，另一端與第一運(yùn)算放大器ota1的反相輸入端相連。

第一偏置電阻r1的一端與第一運(yùn)算放大器ota1的反相輸入端相連，另一端與二極管d1的正極相連。

第二運(yùn)算放大器ota2的同相輸入端接基準(zhǔn)電壓vref，反相輸入端接led負(fù)載的負(fù)極，輸出端接第二mos管m2的柵極。第二mos管m2的漏極接二極管d的正極，源極接第二運(yùn)算放大器ota2的反相輸入端。

新型高效率的可控硅調(diào)光線性led驅(qū)動(dòng)電路的工作原理：

第一驅(qū)動(dòng)電路用來調(diào)制led負(fù)載的輸出電流(iout)，第二驅(qū)動(dòng)電路用來給可控硅調(diào)光器提供維持電流。第一驅(qū)動(dòng)電路的地端為整流橋(d1～d4)的地端，第二驅(qū)動(dòng)電路的地端為第一驅(qū)動(dòng)電路中mos管m1的漏端。第一偏置電阻r1和第二偏置電阻r2被加入第一驅(qū)動(dòng)電路的反饋環(huán)路中。其中r1用來感知vin的大小，r2用來設(shè)定vcs_1的值。

當(dāng)輸入電壓(vin)高于led負(fù)載壓降(vled)時(shí)，第一驅(qū)動(dòng)電路開始工作，輸出電流為：

當(dāng)vin升高時(shí)，流過電阻r1的電流會(huì)增大，從而導(dǎo)致vcs_1減??；當(dāng)vin降低時(shí)，流過電阻r1的電流會(huì)減小，從而導(dǎo)致vcs_1增大。由于反饋回路的存在，vinv和vref保持一致，所以可以得到如下等式

進(jìn)一步可以得到

由于r1阻值遠(yuǎn)大于r2阻值，所以

輸出電流為：

第二mos管m2的功耗(pm2)為：

從上述公式中可以得出，在第一驅(qū)動(dòng)電路工作時(shí)，輸出電流(iout)會(huì)隨著vin的升高而降低，從而使得mos管m1的功耗在第一驅(qū)動(dòng)電路工作時(shí)大大降低，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的效率。

當(dāng)輸入電壓(vin)低于led負(fù)載壓降(vled)時(shí)，第二驅(qū)動(dòng)電路開始工作，由于反饋回路的存在，vcs_2對(duì)gnd_2的電壓差和vref保持一致，維持電流為

此時(shí)mos管m2的功耗(pm2)為：

當(dāng)輸入電壓(vin)高于led負(fù)載壓降(vled)時(shí)，第一驅(qū)動(dòng)電路開始工作后，iout流過rcs_2,這會(huì)導(dǎo)致vcs_2對(duì)gnd_2的電壓差高于vref。由于反饋回路的存在，mos管m2會(huì)被關(guān)斷，維持電流is下降為0，此時(shí)mos管m2的功耗(pm2)下降為0，用來降低系統(tǒng)的功率。