[发明专利]一种高效闭环线性LED恒流控制电路及控制方法

说明书

本发明公开了一种高效闭环线性LED恒流控制电路，其特征在于：包括整流桥（100）、发光二极管群组（200）、电流控制环（P1）、闭环控制电路（P）和线电压电阻采样网络（300）；所述整流桥（100），用于对交流电进行全波整流，经过发光二极管群组（200）为内部电路供电；所述电流控制环（P1）的输入端(VIN)连接发光二极管群组（200）的负极；所述线电压电阻采样网络（300），得到采样电压VBS；所述闭环控制电路（P）包括基准电圧芯片（400）、第二运算放大器(Gm)、减法器、环路补偿电容（C1）和电阻（RCS）。本发明解决传统线性LED驱动电路，灯电压选择范围狭窄，效率低下，线性调整率差的问题。

技术领域

本发明涉及LED驱动电路领域，尤其是一种高效闭环线性LED恒流控制电路及控制方法。

背景技术

由LED的电学特性可知，LED的平均正向电流随着正向电压的增大呈现大幅度的线性增长，LED在正向导通后其正向电压的细小变动将引起LED电流的很大变化，且电流对LED结温影响很大，过大的电流很容易导致LED灯珠结温升高而损坏。此外，由LED的光学特性可知随着正向电流的增加，LED光通量随之增大，即亮度增加。因此为了保持LED发光亮度的恒定，就要保证LED正向电流的稳定。因此设计合理的驱动电源对于LED照明灯具就显得十分重要。

传统线性LED驱动，多采用开环控制，LED导通时，LED电流保持恒定的，由LED的导通原理可知，当AC弦波电压刚刚大于LED灯电压时，效率是最高的，随着AC弦波电压的抬高，大于灯电压的幅度越高，损耗就越大，效率就越低。例如针对220V应用，灯电压必须串联到250V左右，效率才能勉强达到85%左右，灯电压越低损耗就越大。

同时由于LED灯电流在整个AC周期内是开环控制的，当电网波动时，LED的导通角会随电网波动而波动，而LED导通时的电流是恒定的，所以当电网波动方向是AC电压升高，导通角变大，LED的平均电流就会升高，反之，电网波动方向是AC电压降低，导通角变小，LED的平均电流就会降低，造成线性调整率较差。

如图1所示，在传统LED线性恒流控制电路中，LED灯串连接到输入整流桥的正端，通过由OP、MOS管M1、VREF电压、RCS电阻组成的线性电流控制环P1来设定流过LED的电流Io；

根据LED导通原理，只有在输入电压高于LED正向导通电压V_LED时，LED灯串才会被点亮，系统的有效功率P_O=VLED*IO，而系统损耗P_LOSS=（VBUS-VLED）*IO，由以上两个公式及线性电路的工作原理可知DCBUS电压刚刚大于LED电压时效率是最高的，如图2所示，由于LED的电流IO保持恒定，所以当AC弦波电压达到峰值点时，系统的损耗最大。

据美国能源之星标准要求，线性效率要达到84%以上，PF值要达到0.7以上，传统的线性电路很难在120V电网下达到上述效率要求。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种高效闭环线性LED恒流控制电路，解决传统线性LED驱动电路，灯电压选择范围狭窄，效率低下，线性调整率差的问题；通过控制灯电流波形，使AC弦波电压刚刚高于灯电压时，灯电流最大，AC弦波电压越高，灯电流越小，大大提升效率；同时由于闭环控制，使输出LED平均电流又能保持恒定。

本发明采用的技术方案如下：

本发明一种高效闭环线性LED恒流控制电路，包括整流桥100、发光二极管群组200、电流控制环P1、闭环控制电路P和线电压电阻采样网络300；所述整流桥100，用于对交流电进行全波整流，并产生输出电压VBUS，经过发光二极管群组200为内部电路供电；所述电流控制环P1的输入端 VIN连接发光二极管群组200的负极；所述线电压电阻采样网络300，用于采样线电压，得到采样电压VBS；