[发明专利]高效率分段可控硅调光线性LED驱动电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种分段可控硅调光线性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。

发明内容

本发明要解决的问题在于提供一种高效率分段可控硅调光线性LED驱动电路，分段调光，减小功耗，从而提高效率，并保持良好的兼容性。

本发明提供一种高效率分段可控硅调光线性LED驱动电路，包括，整流桥、第一段LED负载、第二段LED负载、第一驱动电路、第二驱动电路、第三驱动电路和维持电流设定电阻；输入交流电压接入整流桥的输入端进行整流；第一段LED负载的一端与整流桥的输出端相连，另一端与第二段LED负载的一端相连；第二段LED负载的另一端与第二驱动电路相连；第一段LED负载和第二段LED负载的交汇点与第一驱动电路相连；第一段LED负载和整流桥的输入端的交汇点与第三驱动电路相连；第一驱动电路与第二驱动电路相连；第一驱动电路通过维持电流设定电阻与第三驱动电路相连。