一种LED恒流源制造技术

本实用新型专利技术涉及一种LED恒流源及其控制方法，其中：恒流源包括整流模块和串接在整流模块输出回路上的取样电阻(Rcs)和开关(Q1)，以及与负载(LEDs)并联的输出电容(C1)；取样电阻电连接平均电流检测控制模块，开关的控制端电连接电压检测和开关驱动模块；平均电流检测控制模块包括第一运算放大器，第一运算放大器的负输入端依次电连接积分电阻(R3)和取样电阻的高电压连接端，正输入端连接参考电压(VREF)，输出端与负输入端之间跨接积分电容(C2)；电压检测和开关驱动模块包括第二比较器，第二比较器的正输入端电连接第一运算放大器的输出端，负输入端电连接所述整流模块的正输出端，输出端电连接所述开关的控制端。

【技术实现步骤摘要】
一种LED恒流源
本技术涉及电子电路和信号处理技术，具体涉及一种发光二极管(LED)恒流源。
技术介绍
随着LED驱动电源的大量普及和应用，LED也出现了多层面的发展，除了 LED点光源外，LED面光源、HV-LED也逐渐受到市场的青睐。而目前市场上大部分的LED驱动电源均为开关电源，虽然其恒流驱动效果较好，但是开关电源的成本较高，特别是电感的成本；于是又出现了类似恒流二极管(CRD)的简单应用，其应用于小电流小功率的LED电源模块中，成本很低，无电感。传统的CRD恒流控制系统，电路结构如图1所示，通过在LED负载与交流(AC)整流滤波电压之间串联一个芯片，其内部至少包含一个高压MOS管，一个电流取样电阻，以及一个恒流控制电路。从图1中可以看出，芯片通过取样电流取样电阻上的电流，从而控制高压MOS管的导通阻抗，进而达到恒流控制的效果。传统技术的技术特征在于:交流输入电源整流滤波后的电压施加在负载LEDs与CRD控制系统上，芯片通过取样负载电流控制高压MOS管的导通阻抗来获得恒流效果。传统技术的缺点在于:芯片是通过改变高压MOS管的导通阻抗来获得恒流效果，如果整流滤波后的电压与负载LEDs的电压压差较大，则压差上的损耗会施加在高压MOS管上，从而使得效率不高，且高压MOS管会发热较严重。另一方面，开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间，维持稳定输出的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制芯片(IC)和电感及开关管和续流管构成，开关电源都须要电感，通过电感能量的存储与释放来达到稳定输出的目的；且其开关信号频率不是取自交流输入，一般较高，在1kHz以上。
技术实现思路
本技术需要解决的技术问题是，如何提供一种LED恒流源，在不大幅度增加系统成本的同时能避免开关管过度发热，提升能量的利用率和解决芯片散热问题。本技术的上述技术问题这样解决，构建一种LED恒流源，包括电连接交流输入电源的整流模块，其特征在于，还包括串接在所述整流模块输出回路上的取样电阻和开关，以及与外接LED恒流源负载并联的输出电容；所述取样电阻电连接平均电流检测控制模块，所述开关的控制端电连接电压检测和开关驱动模块；所述平均电流检测控制模块包括第一运算放大器，第一运算放大器的负输入端依次电连接积分电阻和所述取样电阻的高电压连接端，第一运算放大器器的正输入端连接参考电压，第一运算放大器的输出端与负输入端之间跨接积分电容；所述电压检测和开关驱动模块包括第二比较器，第二比较器的正输入端电连接第一运算放大器的输出端，第二比较器的负输入端电连接所述整流模块的正输出端，第二比较器的输出端电连接所述开关的控制端:第二比较器输出“I”则闭合所述开关，第二比较器输出“O”则断开所述开关。本LED恒流源中的开关信号，其频率是与整流模块输出半波电压波形频率(国内为100Hz)—致的，其原理是利用线性稳压电路原理(如传统CRD控制系统)和合适的回路导通与关闭控制，来达到最优的恒流效果以及最优的效率。按照本技术提供的LED恒流源，还包括和串接在所述整流模块输出回路上的直接与所述LED恒流源负载导线连接的电流正向保护二极管；值得一提的是，此系统中的电流正向保护二极管(Dl)在合适的条件下可以省略，前提是整流模块的输出没有其他负载。按照本技术提供的LED恒流源，包括但不限制于以下三种具体形式:㈠最简:所述LED恒流源负载依次电连接电流正向保护二极管、开关、取样电阻和所述整流模块的负输出端；第二比较器的负输入端通过分压单元电连接所述整流模块的正输出端，所述分压单元包括串接在所述整流模块的正输出端与负输入端之间的第一电阻和第二电阻。㈡源极驱动+㈠所述开关是高压开关管，该LED恒流源还包括源极驱动模块；所述源极驱动模块包括串联在电流正向保护二极管与开关之间的第二开关管，第二开关管的控制端通过第四电阻与所述整流模块的正输出端连接，同时通过稳压二极管与所述整流模块的负输出端连接；所述第四电阻和稳压二极管串接在与所述整流模块的正输出端负输入端之间。㈢浮地驱动所述整流模块的正输出端依次电连接开关、取样电阻、电流正向保护二极管和所述LED恒流源负载；该LED恒流源还包括第三运算放大器和镜像电流源，第三运算放大器的正输入端电连接取样电阻的低电压连接端，第三运算放大器的负输入端通过第二电阻电连接所述整流模块，第三运算放大器的输出端与负输入端之间跨接所述镜像电流源的源电流端；所述镜像电流源的跟随电流端连接在第二比较器的负输入端与所述取样电阻的低电压连接端之间，在第二比较器的负输入端与所述取样电阻的低电压连接端之间还连接第二稳压二极管；第二比较器的负输入端还通过第一电阻电连接所述整流模块的正输出端。本技术提供的LED恒流源，与现有技术相比，具有以下优势:1、避免开关管过度发热，解决芯片散热问题并节约了芯片成本；2、提高了 LED恒流源能量使用的利用率；3、有效稳定解决了 LED恒流源空载和短路问题。【附图说明】下面结合附图和具体实施例进一步对本技术进行详细说明。图1是传统的CRD恒流控制系统的电路方框图；图2是本技术LED恒流源的电路方框图；图3是本技术LED恒流源系统控制及输出波形图；图4是本技术第一实施例的电路结构示意图；图5是本技术第二实施例的电路结构示意图；图6是本技术第三实施例的电路结构示意图。【具体实施方式】首先，说明本技术电路和工作原理:如图2所示，本技术LED恒流源包括电连接交流输入电源的整流模块，还包括串接在所述整流模块输出回路上的取样电阻Rcs和开关Q1，以及与外接LED恒流源负载LEDs并联的输出电容Cl ;所述取样电阻Rcs电连接平均电流检测控制模块，所述开关Ql的控制端电连接电压检测和开关驱动模块；所述平均电流检测控制模块包括第一运算放大器，第一运算放大器的负输入端依次电连接积分电阻R3和所述取样电阻Rcs的高电压连接端，第一运算放大器的正输入端连接参考电压Vkef，第一运算放大器的输出端与负输入端之间跨接积分电容C2 ;所述电压检测和开关驱动模块包括第二比较器，第二比较器的正输入端电连接第一运算放大器的输出端，第二比较器的负输入端电连接所述整流模块的正输出端，第二比较器的输出端电连接所述开关Ql的控制端:第二比较器输出“I”则闭合所述开关Ql，第二比较器输出“O”则断开所述开关Ql。该电路核心是:利用了交流输入电源在整流后的半波波形，通过检测此半波波形的电压，使得开关Ql处于开与关的状态；同时通过取值电流取样电阻上的电流，进而控制开关Ql的开状态时间，得到了恒流输出的目的。该系统保持了低的系统成本和良好的恒流效果，同时又达到了高的效率，有效解决了芯片散热问题。本技术的技术特征在于:通过检测交流AC整流半波电压，控制开关管的开关状态，通过检测电流取样电阻的平均电压，控制交流AC整流半波电压的比较电平，从而达到恒流输出的目的。新型恒流源系统的设计，其难点在于如何通过检测电流信号来控制AC整流半波电压的比较电平的目的。该电路工作原理具体是:当交流AC电源经过整流桥整流后得到的半波电压源信号，其波形如图3中所示。从图3中可以看出，结合图2中的系统框图，系统检测交流A本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LED恒流源，包括电连接交流输入电源的整流模块，其特征在于，还包括串接在所述整流模块输出回路上的取样电阻(Rcs)和开关(Q1)，以及与外接LED恒流源负载(LEDs)并联的输出电容(C1)；所述取样电阻(Rcs)电连接平均电流检测控制模块，所述开关(Q1)的控制端电连接电压检测和开关驱动模块；所述平均电流检测控制模块包括第一运算放大器，第一运算放大器的负输入端依次电连接积分电阻(R3)和所述取样电阻(Rcs)的高电压连接端，第一运算放大器的正输入端连接参考电压(VREF)，第一运算放大器的输出端与负输入端之间跨接积分电容(C2)；所述电压检测和开关驱动模块包括第二比较器，第二比较器的正输入端电连接第一运算放大器的输出端，第二比较器的负输入端电连接所述整流模块的正输出端，第二比较器的输出端电连接所述开关(Q1)的控制端。

【技术特征摘要】
1.一种LED恒流源，包括电连接交流输入电源的整流模块，其特征在于，还包括串接在所述整流模块输出回路上的取样电阻(Rcs)和开关(Ql)，以及与外接LED恒流源负载(LEDs)并联的输出电容(Cl);所述取样电阻(Rcs)电连接平均电流检测控制模块，所述开关(Ql)的控制端电连接电压检测和开关驱动模块；所述平均电流检测控制模块包括第一运算放大器，第一运算放大器的负输入端依次电连接积分电阻(R3)和所述取样电阻(Rcs)的高电压连接端，第一运算放大器的正输入端连接参考电压(VREF)，第一运算放大器的输出端与负输入端之间跨接积分电容(C2);所述电压检测和开关驱动模块包括第二比较器，第二比较器的正输入端电连接第一运算放大器的输出端，第二比较器的负输入端电连接所述整流模块的正输出端，第二比较器的输出端电连接所述开关(Ql)的控制端。2.根据权利要求1所述LED恒流源，其特征在于，还包括和串接在所述整流模块输出回路上的直接与所述LED恒流源负载(Rcs)导线连接的电流正向保护二极管(Dl)。3.根据权利要求2所述LED恒流源，其特征在于，所述LED恒流源负载(LEDs)依次电连接电流正向保护二极管(Dl)、开关(Ql)、取样电阻(Rcs)和所述整流模块的负输出端；第二比较器的负输入端通过分压单元电连接所述整流模块的正输出端，所述分压单元包括串接在所述整流模块的正...

【专利技术属性】
技术研发人员：李剑，黄朝刚，黎海明，吴玉强，李伟华，
申请(专利权)人：泉芯电子技术深圳有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44