[發明專利]自適應基準恒流源LED驅動裝置及方法

有效

• 申請號: 201410000611.6
• 申請日: 2014-01-02
• 公開（公告）號: CN103702490A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 張洪為
• 申請（專利權）人: 張洪為
• 主分類號: H05B37/02
• 分類號: H05B37/02
• 代理公司: 上海翼勝專利商標事務所(普通合伙) 31218
• 代理人: 孫佳胤

技術領域

本發明涉及LED照明恒流源技術領域，尤其涉及一種動態自適應基準恒流源LED驅動裝置及方法。

背景技術

LED以其高效、節能、環保及壽命長等優點受到越來越多的關注。由于LED的發光強度由流過LED的電流大小決定，并且流過LED的電流與LED兩端的電壓成指數關系，因此當LED兩端的電壓有微小的變化時，其流過的電流會產生較大的變化。為了保證LED照明系統正常使用，保證流過LED的電流不受紋波電壓的影響，需要給LED照明系統增加穩壓裝置即恒流源裝置。

參考圖1，現有自帶有源功率因素校正的LED驅動電路示意圖，輸入的電壓經整流、穩壓、耦合、濾波等處理后，輸出恒定的電流至LED。該電路是雙管LED日光燈情況下自帶功率因數校正的LED驅動電路，可以采用MP4021型隔離驅動芯片，其具有最高50W的驅動能力。并聯在雙管LED日光燈兩端起濾波作用的大電容C0的值可以為8000uF。

參考圖2，固定基準恒流源LED驅動電路示意圖，其為在圖1中自帶功率因素校正的應用條件下，采用固定基準的恒流源來降低輸出紋波電流的電路，電路中串聯了D1-D8共8個LED照明燈。圖中標號21所示部分為把初級側的控制作用折算到次級側的示意圖，I_PEAK為這個包絡電流的峰值，I_AVA為這個包絡電流的平均值也就是恒流控制的目標值。電阻R1、電容C3以及穩壓管D9組成穩壓電路給運放U1A供電；其中R1的阻值為1K歐姆、C3為無極性電解電容其容值為10uF，D9的參考電壓為5.1V。電容C2用作旁路電容器，采用瓷片電容（Cap?Ceramic）其容值為0.1?uF。電容C1用作濾波電容器，采用極性電解電容（Cap?Pol3）其容值為1000?uF。圖中標號22所示部分為固定基準恒流源的局部圖，采樣電阻R3上產生的壓降輸入到運算放大器U1A的反相端，電阻R2以及穩壓管D10組成基準電壓電路中，電阻R2上獲取的壓降輸入到運算放大器U1A的同相端，通過運算放大器U1A進行比較來獲取電壓差，進而通過控制晶體管Q1的導通時間對LED照明燈進行恒流控制；其中R2的阻值為1K歐姆，R3的阻值可選為40歐姆，D10的參考電壓為1.2V，運算放大器U1A采用TLC27L2CP芯片，晶體管Q1采用MOSFET-N型晶體管。

參見圖3，單級PFC恒流LED照明燈的V-I曲線圖，圖中線條31、33為LED的輸出電流范圍，線條32為LED的平均電流；由圖可以看出3%左右的電流誤差，可能產生30%以上的電壓誤差，這個電壓差如果完全加在圖2所示的次級側恒流源上，將大大降低效率，并產生大量的熱。而圖2所示的固定基準恒流源LED驅動電路，由于IC、MOSFET和變壓器等的誤差，把初級側的控制作用折算到次級側一般精度在5%左右，固定基準恒流源一般精度在2%左右，綜合以上，使用固定基準恒流源接在次級側用來恒流，最大匹配誤差可能高達7%；增加了LED照明燈組件的功耗及熱耗，不利于轉化效率的提高。

進一步地，在實際使用過程中，由于溫度，輸入電壓等因素的變化，由AC-DC恒流源驅動電路產生的恒流可能發生漂移，一般也在2~5%之間，正漂移會在固定基準恒流源上產生更大的壓降，造成幾乎無法承受的熱耗散，負漂移會部分抵消固定基準恒流源的作用，嚴重的會讓固定基準恒流源完全失去作用。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種自適應基準恒流源LED驅動裝置，采用動態自適應基準恒流源來消除紋波電路，充分規避AC-DC恒流源的正常誤差，大幅降低恒流源的紋波電流，消除LED燈光的閃爍，解決常見的次級側恒流源效率低和發熱問題，為傳統單級功率因數校正LED照明燈組提供精準的恒流源。

為了實現上述目的，本發明提供了一種自適應基準恒流源LED驅動裝置，包括采樣單元、濾波運算單元以及運算放大器；所述采樣單元與串接在LED照明燈組端的采樣電阻相接，用于獲取一預設采樣時間段內LED照明燈組端的采樣電流集；所述濾波運算單元與所述采樣單元相接，用于接收所述采樣電流集并進行濾波、計算以及歸一化處理，獲取基準電流并鎖定輸出至所述運算放大器的同相端；所述運算放大器的反相端接所述采樣電阻，通過反相端實時獲取LED照明燈組端的采樣電流；所述運算放大器比較所述采樣電流以及基準電流，獲取電流差并輸出至一功率驅動單元以動態調節恒定輸出電流。

可選的，當所述LED驅動裝置工作于交流電供電體系中時，所述預設采樣時間段為所述交流電供電體系半周期的整數倍。可選的，所述預設采樣時間段大于所述交流電供電體系半周期的5倍。