一种新型高压线性LED驱动电路及LED照明装置的制作方法

一种新型高压线性led驱动电路及led照明装置
技术领域
1.本实用新型涉及照明技术领域，尤其涉及一种新型高压线性led驱动电路及led照明装置。


背景技术：

2.目前线性led驱动方案，在小功率应用的场景，由于整灯体积小，pcb 布板空间有限，所以希望驱动器功率mos内置，元器件越少越好。
3.若是应用大功率场景，由于线性led驱动系统的效率只有80％左右，若是在可控硅调光模式下，效率更会低至70％以下。然而单颗驱动器承担的损耗有限，所以针对大功率led灯的应用场景，目前有两种解决方案。
4.第一种解决方法是多个led驱动系统级联，实现功率上的成倍增加，如图8所示。若级联的话，意味着led驱动系统元器件的个数将成倍增加，元器件成本也将成倍增加，这是此方法面临的一个问题。
5.第二种解决方法是直接使用外置功率mos的led驱动器，利用外置功率 mos承担系统损耗，如图9所示。但是此类驱动器就不适用于小功率led灯的应用场景，并且此时系统损耗绝大部分在外置功率mos上。而驱动器上的损耗相对外置功率mos，几乎可以不计，系统损耗分配极其不合理。


技术实现要素：

6.本实用新型旨在克服现有技术的不足，提供一种新型高压线性led驱动电路。
7.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
8.一种新型高压线性led驱动电路，包括led驱动单元，所述led驱动单元内集成有第一驱动模块和第二驱动模块，并具有与所述第一驱动模块和第二驱动模块对应设置的第一端口和第二端口，所述第一驱动模块和第二驱动模块分别为内置于所述led驱动单元的第一功率开关管和外置于所述led 驱动单元的第二功率开关管提供恒流源驱动；
9.在小功率led灯系统中，由所述第一驱动模块驱动的所述第一功率开关管通过所述第一端口连接到led灯电路，所述第二驱动模块的输出浮空；
10.在大功率led灯系统中，由所述第一驱动模块驱动的所述第一功率开关管通过所述第一端口连接到led灯电路，由所述第二驱动模块驱动的所述第二功率开关管通过所述第二端口连接到所述第二驱动模块。
11.在一些实施例中，所述led驱动单元还包括电流分配模块和温度智能功率分配模块，所述温度智能功率分配模块用于实时检测所述led驱动单元的温度，并根据检测到的温度控制所述电流分配模块调整所述第一功率开关管和/或第二功率开关管的输入功率。
12.在一些实施例中，所述第一功率开关管为单个高压功率开关管，其漏极连接所述led灯电路的负极，源极连接所述电流分配模块，栅极连接所述第一驱动模块，所述第二功率开关管为单个或多个高压功率开关管并联，其漏极连接所述led灯电路的负极，源极连接
所述电流分配模块，栅极连接所述第二驱动模块。
13.在一些实施例中，所述高压功率开关管为nmos管。
14.在一些实施例中，该新型高压线性led驱动电路还包括整流单元和可控
15.硅调光器检测单元，所述整流单元输出的直流电接入所述可控硅调光器检测单元，所述可控硅调光器检测单元检测到可控硅调光器存在时，打开所述可控硅调光器正常工作所需的维持电流，所述可控硅调光器检测单元未检测到可控硅调光器存在时，关闭所述维持电流。
16.在一些实施例中，所述可控硅调光器检测单元通过检测整流单元输出的电压波形(v1)的切角，判断所述可控硅调光器是否存在。
17.在一些实施例中，该新型高压线性led驱动电路还包括psrr单元，所述psrr单元同样接入所述整流单元输出的直流电，并用于在输入电压波形的峰值的部分对所对应的输入电流做凹陷补偿处理，输入电压越高补偿力度越大，其余部分输入电流保持不变。
18.在一些实施例中，该新型高压线性led驱动电路还包括接地端，所述led 驱动单元、可控硅调光器检测单元、psrr单元均集成于led驱动芯片上，所述led驱动芯片的输入端连接所述整流单元的输出端，所述led驱动芯片的输出端和所述第二功率开关管的源极连接所述接地端。
19.根据本实用新型的另一方面提供一种led照明装置，其包括如前所述的一种新型高压线性led驱动电路。
20.本实用新型的有益效果：
21.本实用新型至少具有以下效果之一：(1)本技术既能满足小功率led 灯器件少成本低的要求，又能为大功率led灯节省驱动器的成本，并提升系统可靠性。当系统做小功率led灯时，不需要驱动外置mos，驱动器内置的功率mos即可满足要求。当系统做大功率led灯时，驱动器内置功率mos 工作的同时，也驱动外置功率mos，此时驱动器内会根据系统所设定的总功率合理分配驱动器和外置功率mos的损耗，节约驱动器和功率mos的成本。 (2)电流分配模块和温度智能功率分配模块使驱动单元能够实时检测系统温度，智能分配器件损耗功率，提升系统可靠性，降低系统的散热条件。(3) 驱动芯片上还内置了可控硅调光器检测单元。该可控硅调光器检测单元无需外围分压器件，只需输入电压v1，即可实现可控硅调光器的智能检测，若系统有可控硅调光器，驱动器会打开维持电流，使可控硅调光器正常工作，若系统没有调光器，驱动器会关闭维持电流，降低系统损耗。(4)此外驱动芯片还设有psrr单元，用于实时检测输入电压v1，当输入电压增加时，psrr 单元会针对输入电流做特定补偿，实现系统良好psrr(电源调整率)的同时，还能改善系统的效率。
附图说明
22.图1为本实用新型的一种新型高压线性led驱动电路的原理图
23.图2为有无调光器时v1电压的波形。
24.图3为现有psrr的电流补偿方式。
25.图4为本实用新型的psrr电流补偿方式。
26.图5为本实用新型psrr单元与现有方案的系统损耗对比图。
27.图6为本实用新型的一种新型高压线性led驱动电路的led驱动单元结构原理图。
28.图7为led驱动单元的温度智能功率分配单元中功率和温度的关系图。
29.图8为现有的解决大功率led应用的一种方案。
30.图9为现有的解决大功率led应用的一种方案。
具体实施方式
31.为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
32.在实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”、“一面”、“另一面”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
33.在实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况具体理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
34.以下结合实施例详细阐述本实用新型的内容。
35.请参阅图1-7，本实用新型公开了一种新型高压线性led驱动电路，包括led驱动单元1，所述led驱动单元1内集成有第一驱动模块11和第二驱动模块12，并具有与所述第一驱动模块11和第二驱动模块12对应设置的第一端口13和第二端口14，所述第一驱动模块11和第二驱动模块12分别为内置于所述led驱动单元1的第一功率开关管15和外置于所述led驱动单元1的第二功率开关管16提供恒流源驱动。在小功率led灯系统中，由所述第一驱动模块11驱动的所述第一功率开关管15通过所述第一端口13连接到led灯电路，所述第二驱动模块12的输出浮空。在大功率led灯系统中，由所述第一驱动模块11驱动的所述第一功率开关管15通过所述第一端口13 连接到led灯电路，由所述第二驱动模块12驱动的所述第二功率开关管16 通过所述第二端口14连接到所述第二驱动模块12。第一端口13和第二端口 14可以是物理端口、软件端口、有线或无线通信连接端口等。
36.在一些实施例中，所述led驱动单元1还包括电流分配模块17和温度智能功率分配模块18，所述温度智能功率分配模块18用于实时检测所述led 驱动单元1的温度，并根据检测到的温度控制所述电流分配模块17调整所述第一功率开关管15和/或第二功率开关管16的输入功率。
37.如图6所示，led驱动单元1包括第一驱动模块11、第二驱动模块12、电流分配模块17和温度智能功率分配模块18。在小功率led灯系统中，直接将第二驱动模块12的输出浮空，电流分配模块17和智能功率分配模块18 不起作用，与现有的小功率驱动器相同。在大功率led灯系统中，系统加入第二驱动模块12，假设系统总输入电流为ia，此时流经第一驱动模块11的电流为ib，该电流值由led驱动单元内部设定，所以第二驱动模块12的电流大小为ic＝ia-ib。若要功率做大，只需增大输入电流，并且选择合适的外置功率开关管并联数量即可。此外，本实用新型的led驱动单元内置温度智能功率分配模块18，会实时检测系统温度，智能分配内置和外置功率开关管的输入功率，提升系统可靠性，降低系统的散热条件。如图7所示，若led驱动单元检测到温度超过temp1时，会在保证系统总输入功率不变的情况下，减小led驱动单元的输入功率，增大外置功率开关管的输入功率，以此达到了根据温度智能分配器件输入功率的目的。若led驱动单元检测到系统温度超过temp2时，会降低系统总输入功率，防止温度过高，以保证系统的可靠性。
38.在一些实施例中，所述第一功率开关管15为单个高压功率开关管，其漏极连接所述led灯电路的负极，源极连接所述电流分配模块17，栅极连接所述第一驱动模块11，所述第二功率开关管16为单个或n个高压功率开关管并联，n》1，其漏极连接所述led灯电路的负极，源极连接所述电流分配模块 17，栅极连接所述第二驱动模块12。
39.在一些实施例中，所述高压功率开关管为nmos管。
40.在一些实施例中，该新型高压线性led驱动电路还包括整流单元2和可控硅调光器检测单元3，所述整流单元2输出的直流电接入所述可控硅调光器检测单元3，所述可控硅调光器检测单元3检测到可控硅调光器存在时，打开所述可控硅调光器正常工作所需的维持电流，所述可控硅调光器检测单元3 未检测到可控硅调光器存在时，关闭所述维持电流。
41.在一些实施例中，所述可控硅调光器检测单元3用于通过检测整流单元输出的电压波形(v1)的切角，判断所述可控硅调光器是否存在。可控硅调光器检测单元3无需外围分压器件，只需将输入v1输入led驱动芯片，即可实现可控硅调光器的智能检测。只要驱动芯片电源接通，可控硅调光器检测单元3就会一直在线检测可控硅调光器，当系统有接入可控硅调光器时，如图2所示，检测单元会通过检测v1的电压波形的切角，判断出可控硅调光器存在，自动打开可控硅调光器正常工作所需的维持电流，使系统工作在调光模式。若没有可控硅调光器，芯片会关闭维持电流，降低系统损耗。
42.在一些实施例中，该新型高压线性led驱动电路还包括psrr单元4，所述psrr单元4同样接入所述整流单元2输出的直流电，并用于在输入电压波形的峰值的部分对所对应的输入电流做凹陷补偿处理，输入电压越高补偿力度越大，其余部分输入电流保持不变。在输入电压增加时，通过补偿输入电流的方式，保持系统输入功率在恒定范围内。本实用新型使用一种特别的输入电流补偿方式，如图4所示，输入电流会在输入电压峰值部分对所对应的输入电流做凹陷补偿处理，输入电压越高补偿力度越大，其余部分输入电流保持不变。如图5所示，在led导通阶段，驱动芯片上的压降为v2。所以系统损耗功率为p＝v2*ia。主要集中在集中在v1电压峰值附近。所以本技术的psrr补偿方式会大幅减小v1电压峰值附近的系统损耗，实现了psrr 的同时，也改善系统效率。
43.在一些实施例中，该新型高压线性led驱动电路还包括接地端19，所述 led驱动单元1、可控硅调光器检测单元3、psrr单元4均集成于led驱动芯片5上，所述led驱动芯片5的
输入端连接所述整流单元2的输出端，所述led驱动芯片5的输出端连接所述接地端19。
44.根据本实用新型的另一方面提供一种led照明装置，其包括如前所述的一种新型高压线性led驱动电路和led灯电路。
45.上述实施例中的实施方案可以进一步组合或者替换，且实施例仅仅是对本实用新型的优选实施例进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计思想的前提下，本领域中专业技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变化和改进，均属于本实用新型的保护范围。