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1、(10)申请公布号 CN 103945611 A (43)申请公布日 2014.07.23 CN 103945611 A (21)申请号 201410164102.7 (22)申请日 2014.04.22 H05B 37/02(2006.01) (71)申请人 中国航天科技集团公司第九研究院 第七七一研究所 地址 710068 陕西省西安市太白南路 198 号 (72)发明人 段晓飞 (74)专利代理机构 西安通大专利代理有限责任 公司 61200 代理人 徐文权 (54) 发明名称 基于导通时间控制的 LED 灯恒流驱动电路 (57) 摘要 本发明公开了基于导通时间控制的 LED 灯恒 流驱。
2、动电路， 包括与整流桥相连接的 n 段串联的 LED灯串， 每段LED灯串均配置有一个定时控制电 路和一个电流设置电路 ； 整流桥的输出正端连接 LED 灯串的阳极， 第 i 段 LED 灯串的阴极分别连接 第 i 个定时控制电路和第 i 个电流设置电路的输 入端， 整流桥的输出负端接 n 个定时控制电路的 接地端和 n 个电流设置电路的输出端 ； 第 i 个时 控制电路的输出端还接第 i 个电流设置电路控制 输入端， 第 i 个电流设置输入端还接第 i+1 个电 流设置电路的输入端。本发明能够实现高功率因 数、 恒流驱动 LED 照明， 具有长寿命、 低成本、 节电 效果好的优势。 (51)。
3、Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103945611 A CN 103945611 A 1/1 页 2 1.基于导通时间控制的LED灯恒流驱动电路， 其特征在于， 包括与整流桥相连接的n段 串联的LED灯串， 每段LED灯串均配置有一个定时控制电路和一个电流设置电路 ； 整流桥的 输出正端连接 LED 灯串的阳极， 第 i 段 LED 灯串的阴极分别连接第 i 个定时控制电路和第 i 个电流设置电路的输入端， 整流桥的输出负端接 n 个定时。
4、控制电路的接地端和 n 个电流 设置电路的输出端 ； 第 i 个时控制电路的输出端还接第 i 个电流设置电路控制输入端， 第 i 个电流设置输入端还接第 i+1 个电流设置电路的输入端。 2. 如权利要求 1 所述的基于导通时间控制的 LED 灯恒流驱动电路， 其特征在于， 所述 的定时控制电路包括相并联的电阻 R1 和电阻 R2， 电阻 R1 和电容 C1 相串联， 电阻 R1 与 MOS 管 Q1 的栅极相连接， 电阻 R2 与 MOS 管 Q1 的源极相连接， MOS 管 Q1 的漏极与整流桥的负输 出端相连接 ； 所述的电流设置电路包括恒流二极管CRD1和MOS管Q2， 恒流二极管CR。
5、D1的负极与MOS 管 Q2 的源极相连接， 电阻 R2 与 MOS 管 Q1 的栅极相连接， MOS 管 Q2 的漏极与整流桥的负输 出端相连接。 3. 如权利要求 1 或 2 所述的基于导通时间控制的 LED 灯恒流驱动电路， 其特征在于， 所述的整流桥将输入的50Hz正弦波交流电整流为100Hz全波 ； 所述的定时控制电路将每个 整流后的电压波形按照波形上升和下降分为 n 个时间段， 第 i 个定时控制电路设定第 i 段 LED 灯串的工作时间为 Ti， Ti Ti+1 ； 所述的电流设置电路设定 LED 灯串的工作电流， 第 i 个电流设置电路设定第 i 段 LED 灯串的工作电流为 。
6、Ii， Ii Ii+1。 4.如权利要求1或2所述的基于导通时间控制的LED灯恒流驱动电路， 其特征在于， 所 述的第 i 个电流设置电路受第 i 个时控制电路和第 i+1 个电流设置电路。 5.如权利要求1或2所述的基于导通时间控制的LED灯恒流驱动电路， 其特征在于， 当 输入电压值大于第 1 段 LED 灯串的导通阈值电压后， 第 1 个定时控制电路开始计时， 第 1 个 电流设置电路导通工作 ； 随着电压上升至第2段LED灯串的导通阈值后， 第2个定时控制电 路开始计时， 第 2 个电流设置电路导通工作， 同时关断第 1 个定时控制电路， 其电流设置值 大于前一级的设定值， LED 工。
7、作电流阶梯上升 ； 当输入电压大于第 n 串 LED 的导通阈值后， 第 n 个定时控制电路开始计时， 第 n 个电流设置电路导通工作， 电流值达到最大。 6.如权利要求1或2所述的基于导通时间控制的LED灯恒流驱动电路， 其特征在于， 第 n 个定时电路设定的时间最短， 当输入电压开始下降时， 第 n 个电流设置电路首先被关断， 同时将第 n-1 个电流设置电路打开 ； 随着电压下降， n 个定时控制电路依据设定的时间逐级 将对应的电流设置电路关断。 7.如权利要求1或2所述的基于导通时间控制的LED灯恒流驱动电路， 其特征在于， 在 电压上升和下降周期中， 每个电流设置电路的工作时间由对应。
8、的定时控制电路来决定， 每 个定时控制电路设定的时间不变， 流过每段LED的电流占空比不变， 并设定每段LED的工作 电流为阶梯波。 权 利 要 求 书 CN 103945611 A 2 1/4 页 3 基于导通时间控制的 LED 灯恒流驱动电路 技术领域 0001 本发明属于 LED 驱动电路技术领域， 涉及基于导通时间控制的 LED 灯恒流驱动电 路。 背景技术 0002 在交流直接输入 LED 灯具电路 (AC LED) 中， 交流电压经整流后直接加在 LED 两 端。由于 LED 导通阀值电压的存在， LED 只在输入电压高于阀值电压后才导通， 功率因数仅 有 0.65 左右， 导通电。
9、流波形为脉动直流。 0003 输入电压会在一定的范围内波动， 当输入交流电压降低时， 电压达到 LED 阀值所 需要的时间长， LED 电流占空比减小， 流过 LED 的电流有效值减小， 灯具变暗 ； 当输入交流电 压升高时， 电压达到 LED 阀值所需的时间短， LED 电流占空比变大， 流过 LED 的电流有效值 变大， 灯具变亮。也就是说， AC LED 灯， 其工作受电压波动的影响， 亮度会随输入电压的变 化而变化， 不能提供稳定的光输出。 发明内容 0004 本发明解决的问题在于提供基于导通时间控制的 LED 灯恒流驱动电路， 是一种长 寿命、 低成本、 节电效果好的恒流驱动的 LE。
10、D 照明灯驱动控制电路， 克服了现有技术存在功 率因数低、 亮度随输入电压变化而变化的缺陷。 0005 本发明是采用如下技术方案予以实现的 ： 0006 基于导通时间控制的LED灯恒流驱动电路， 包括与整流桥相连接的n段串联的LED 灯串， 每段 LED 灯串均配置有一个定时控制电路和一个电流设置电路 ； 整流桥的输出正端 连接 LED 灯串的阳极， 第 i 段 LED 灯串的阴极分别连接第 i 个定时控制电路和第 i 个电流 设置电路的输入端， 整流桥的输出负端接 n 个定时控制电路的接地端和 n 个电流设置电路 的输出端 ； 第i个时控制电路的输出端还接第i个电流设置电路控制输入端， 第i。
11、个电流设 置输入端还接第 i+1 个电流设置电路的输入端。 0007 所述的定时控制电路包括相并联的电阻 R1 和电阻 R2， 电阻 R1 和电容 C1 相串联， 电阻 R1 与 MOS 管 Q1 的栅极相连接， 电阻 R2 与 MOS 管 Q1 的源极相连接， MOS 管 Q1 的漏极 与整流桥的负输出端相连接 ； 0008 所述的电流设置电路包括恒流二极管 CRD1 和 MOS 管 Q2， 恒流二极管 CRD1 的负极 与 MOS 管 Q2 的源极相连接， 电阻 R2 与 MOS 管 Q1 的栅极相连接， MOS 管 Q2 的漏极与整流桥 的负输出端相连接。 0009 所述的整流桥将输入的。
12、50Hz正弦波交流电整流为100Hz全波 ； 所述的定时控制电 路将每个整流后的电压波形按照波形上升和下降分为 n 个时间段， 第 i 个定时控制电路设 定第 i 段 LED 灯串的工作时间为 Ti， Ti Ti+1 ； 所述的电流设置电路设定 LED 灯串的工作 电流， 第 i 个电流设置电路设定第 i 段 LED 灯串的工作电流为 Ii， Ii Ii+1。 0010 所述的第 i 个电流设置电路受第 i 个时控制电路和第 i+1 个电流设置电路。 说 明 书 CN 103945611 A 3 2/4 页 4 0011 当输入电压值大于第 1 段 LED 灯串的导通阈值电压后， 第 1 个定。
13、时控制电路开始 计时， 第 1 个电流设置电路导通工作 ； 随着电压上升至第 2 段 LED 灯串的导通阈值后， 第 2 个定时控制电路开始计时， 第 2 个电流设置电路导通工作， 同时关断第 1 个定时控制电路， 其电流设置值大于前一级的设定值， LED 工作电流阶梯上升 ； 当输入电压大于第 n 串 LED 的 导通阈值后， 第 n 个定时控制电路开始计时， 第 n 个电流设置电路导通工作， 电流值达到最 大。 0012 第n个定时电路设定的时间最短， 当输入电压开始下降时， 第n个电流设置电路首 先被关断， 同时将第 n-1 个电流设置电路打开 ； 随着电压下降， n 个定时控制电路依据。
14、设定 的时间逐级将对应的电流设置电路关断。 0013 在电压上升和下降周期中， 每个电流设置电路的工作时间由对应的定时控制电路 来决定， 每个定时控制电路设定的时间不变， 流过每段 LED 的电流占空比不变， 并设定每段 LED 的工作电流为阶梯波。 0014 与现有技术相比， 本发明具有以下有益的技术效果 ： 0015 本发明提供的基于导通时间控制的 LED 灯恒流驱动电路， 是一种基于时间检测的 可提高功率因数和电源调整率的 LED 驱动电路， 通过对每段 LED 的阴极接对应的定时控制 电路和电流设置电路的输入端 ； 通过每个定时控制电路的输出端接对应的电流设置电路控 制输入端， 进行工。
15、作状态控制 ； 控制输入端同时接后一级电流设置电路， 工作状态同时受后 一级电流设置电路控制 ； 本发明能够实现高功率因数、 恒流驱动 LED 照明， 具有长寿命、 低 成本、 节电效果好的优势。 0016 在电压上升和下降周期中， 每个电流设置电路的工作时间由对应的定时控制电路 来决定， 而定时电路设定的时间是不变的， 因此流过 LED 的电流占空比不变， 从而解决了 AC LED 灯， 其工作受电压波动的影响， 亮度会随输入电压的变化而变化， 克服不能提供稳定的 光输出的问题 ： 0017 当整流后的电压波形开始上升， 电压值大于第一段 LED 灯串的导通阈值电压后， 第 1 个定时控制电。
16、路开始计时， 第 1 个电流设置电路导通工作 ； 随着电压上升至第二段 LED 灯串的导通阈值后， 第 2 个定时控制电路开始计时， 第 2 个电流设置电路导通工作， 同时关 断第 1 个定时电路， 由于电流设置值大于前一级的设定值， LED 工作电流阶梯上升 ； 当输入 电压大于第 n 串 LED 的导通阈值后， 定时控制电路 n 开始计时， 电流设置电路 n 导通工作， 电流值达到最大 ； 当电压开始下降时， 由于定时电路 n 设定的时间最短， 首先将第 n 个电流 设置电路关断， 同时将第 n-1 个电流设置电路打开 ； 随着电压下降， n 个定时控制电路依据 设定的时间逐级将对应的电流。
17、设置电路关断， 使 LED 的工作电流阶梯下降。 附图说明 0018 图 1 为本发明的电路结构示意图 0019 图 2 为图 1 的具体电路框图 具体实施方式 0020 具体实施方式， 以下结合附图和实施例对未发明的内容做进一步详细说明， 但未 发明的实际制作结构并不仅限于下面的实施例。 说 明 书 CN 103945611 A 4 3/4 页 5 0021 参见图1， 基于导通时间控制的LED灯恒流驱动电路， 包括一个整流桥、 n个定时控 制电路、 n 个电流设置电路和 n 个 LED 灯串。每段 LED 灯串均配置有一个定时控制电路和 一个电流设置电路 ； 整流桥的输出正端连接LED灯串。
18、的阳极， 第i段LED灯串的阴极分别连 接第 i 个定时控制电路和第 i 个电流设置电路的输入端， 整流桥的输出负端接 n 个定时控 制电路的接地端和 n 个电流设置电路的输出端 ； 第 i 个时控制电路的输出端还接第 i 个电 流设置电路控制输入端， 第 i 个电流设置输入端还接第 i+1 个电流设置电路的输入端。 0022 其中， 整流桥将输入的 50Hz 正弦波交流电整流为 100Hz 全波， 输出正端接 LED 灯 串阳极， 输出负端接定时控制电路接地端和电流设置电路输出端。 0023 LED 灯串分为 n 段， 每段 LED 的阴极接对应的定时控制电路和电流设置电路的输 入端 ； 每。
19、个定时控制电路的输出端接对应的电流设置电路控制输入端， 进行工作状态控制 ； 控制输入端同时接后一级电流设置电路， 工作状态同时受后一级电流设置电路控制 ； 电流 设置电路设定流过对应 LED 灯串的工作电流， 其输出端接整流桥负端。 0024 电流设置电路 Hi(i 1,2,3n,n 2) 将 LED 分为 n 段， 将每个整流后的电压 波形按照波形上升和下降分为 n 个时间段， 设每个定时控制电路设定对应 LED 灯串的工作 时间为 Ti(i 1， 2， ， n)， 设 Ti Ti+1； 电流设置电路设定对应 LED 灯串的工作电流为 Ti(i 1， 2， ， n)， 设 Ii Ii+1，。
20、 电流波形为梯形波， 从而提高功率因数。 0025 如图2所示， 实施例设计电路由整流桥、 3个定时控制电路、 3个电流设置电路、 3组 LED( 每组 LED 数量可相等， 也可不等， 本例中选为每组 20 只 ) 组成。 0026 输入的 50Hz 正弦波交流电经整流桥后的电压波形为 100Hz 的全波， 加在 LED 灯 串、 定时控制电路和电流设置电路两端。LED 灯串分为 3 段， 每段 LED 的阴极接对应的定时 控制电路和电流设置电路的输入端 ； 每个定时控制电路的输出端接对应的电流设置电路控 制输入端， 进行工作状态控制 ； 控制输入端同时接后一级电流设置电路， 工作状态同时受。
21、后 一级电流设置电路控制 ； 电流设置电路设定流过对应 LED 灯串的工作电流， 其输出端接整 流桥负端。 0027 所述的定时控制电路包括相并联的电阻 R1 和电阻 R2， 电阻 R1 和电容 C1 相串联， 电阻 R1 与 MOS 管 Q1 的栅极相连接， 电阻 R2 与 MOS 管 Q1 的源极相连接， MOS 管 Q1 的漏极 与整流桥的负输出端相连接 ； 0028 所述的电流设置电路包括恒流二极管 CRD1 和 MOS 管 Q2， 恒流二极管 CRD1 的负极 与 MOS 管 Q2 的源极相连接， 电阻 R2 与 MOS 管 Q1 的栅极相连接， MOS 管 Q2 的漏极与整流桥 的。
22、负输出端相连接。 0029 R1、 R2、 C1、 Q1 构成定时控制电路 1， CRD1、 Q2 构成电流设置电路 1 ； R3、 R4、 C2、 Q3 构成定时控制电路 2， CRD2、 Q4 构成电流设置电路 2 ； R5、 R6、 C3、 Q5 构成定时控制电路 3， CRD3、 Q3 构成电流设置电路 3。 0030 3个定时控制电路将每个整流后的电压波形分为3个时间段， 设T1T2T3； 3个 电流设置电路中的恒流二极管设定对应 LED 灯串的工作电流， 设 I1 I2 I3， 电流波形为 梯形波。 0031 当整流后的电压波形开始上升， 电压值大于第1段LED灯串的导通阈值电压后。
23、， R1 开始对C1充电， 定时控制电路1开始计时， 恒流二极管CRD1设定工作电流I1， Q2导通工作， 接入第 1 段 LED 工作， 电流为 I1； 随着电压上升至第 2 段 LED 灯串的导通阈值后， R3 开始对 说 明 书 CN 103945611 A 5 4/4 页 6 C2 充电， 定时控制电路 2 开始计时， 恒流二极管 CRD2 设定工作电流 I2， Q4 导通工作， 接入第 1 段和第 2 段 LED 工作 ； 同时将电流设置电路 1 中的 Q2 的基极置为低电平， Q2 关断， 由于 I2 I1， LED 工作电流阶梯上升 ； 当输入电压大于第 3 段 LED 的导通阈。
24、值后， R5 开始对 C3 充 电， 定时控制电路 3 开始计时， CRD3 设定电流 I3， Q6 导通工作， 将 3 段 LED 全部接入工作， 同时将电流设置电路 2 中的 Q4 的基极置为低电平， Q4 关断， I3 I2， 电流值达到最大。 0032 当电压开始下降时， 由于定时控制电路设定的 T3最小， 定时电路 3 中 C3 的端电压 首先达到 Q5 的导通阈值， Q5 导通， 将 Q6 基极电压置为低电平， Q6 关断， 因 Q6 的集电极连接 第 2 个电流设置电路 Q4 的基极， 将 Q4 基极置为高电平， Q4 导通工作， 接入第 1 段和第 2 段 LED导通工作， 电。
25、流下降至I2； 当输入电压小于第3段LED的导通阈值后， 定时控制电路2设 定的时间 T2到达， C2 上的电压达到 Q3 的导通阈值， Q3 导通， 将 Q4 的基极电压置为低电平， Q4 关断， 因 Q4 的集电极连接第 1 个电流设置电路 Q2 的基极， 将 Q2 基极置为高电平， Q2 导 通工作， 接入第 1 段 LED 工作 ； 当输入电压小于第 2 段 LED 的导通阈值后， 定时控制电路 1 设定的时间 T1到达， 定时电路 1 中 C1 的端电压首先达到 Q1 的导通阈值， Q1 导通， 将 Q2 基 极电压置为低电平， Q2 关断， 断开所有 LED 灯串。 0033 由上可见， 在电压上升和下降周期中， 每个电流设置电路的工作时间由对应的定 时控制电路来决定， 而定时电路设定的时间是不变的， 因此流过 LED 的电流占空比不变， 实 现了 AC LED 恒流驱动的问题， 同时通过设定每段 LED 的工作电流为阶梯波， 达到功率因数 矫正的目的， 功率因数可达 0.98， 且灯串亮度不随输入电压变化而变化。 说 明 书 CN 103945611 A 6 1/1 页 7 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103945611 A 7 。