[实用新型]开关管分离式LED驱动电路结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及LED（发光二极管）照明领域，特别涉及一种开关管分离式LED驱动电路结构。

背景技术

LED芯片以其高效，高集成度，以及高寿命在新型节能光源领域得到广泛应用。在LED光源中，电源驱动是比较关键的技术。由于对LED应用的高集成度以及低成本要求，无电感电容等储能器件的LED驱动方案在市场中占的份额越来越大，在未来的应用中会成为主流LED驱动方案。在该类驱动方案中，控制IC通过对LED通路开关MOS管的栅极电压调节来控制实际导通电流经过的LED的数量，以弥补因为LED非线性而导致的导通电流对输入电压的过度敏感，从而达到限流目的。

在图1的一个典型应用中，一个控制IC（图中未示出）控制四段LED灯串的导通。控制IC通过调节M1到M4这四个MOS管的导通来调节实际负载。当输入电压较小的时候，MOS管M1导通，电流只通过第一段LED灯串，当输入电压增加的时候，MOS管M1电阻逐渐增加，以达到限流目的。当输入电压足够高时，MOS管M1完全开启，电流通过第二段灯串。当输入电压继续增加时，MOS管M2电阻逐渐增加，以此类推。

在目前市场应用的控制芯片，当输入电压在某段灯串开启范围内的时候，控制IC采用恒流控制。图2是一个典型的该类芯片的IV曲线。从该曲线可以看出该类控制驱动的等效负载特性。当电压逐渐增加时，负载电流呈现一个台阶型曲线，在某一串LED芯片点亮的区间，负载电流保持常数。台阶的具体形状视各LED芯片串的数量而定，同一个芯片可以有不同的设置。

图3显示的是当输入为交流电压时，电流随时间变化曲线。从中我们可以看出电流的不连续特性。

虽然传统的电流反馈电路有效的解决了LED负载的非线性问题，实现了可以接受交流电直接输入的光驱动引擎，但是该类驱动还是存在一些问题。主要有以下问题：

1、驱动效率不高。由于MOS管在某些工作点压降较大，驱动效率很难达到90%以上，这使得该类驱动难以在效率上和开关电源类驱动相竞争。

2、功率因子不高。由于电流的台阶曲线不完全和输入电压吻合，功率因子约在95%。

3、谐波干扰。台阶曲线存在高频谐波成分，构成电网干扰。这个问题比第2点更加突出。

4、和某些TRIAC（三端双向交流开关）调光设备的不匹配。这个问题是在应用中相对比较严重的一个问题。由于TRIAC的开启和关闭受导通电流控制，当导通电流过度反馈时，在某些工作点TRIAC会形成双稳态，这类双稳态导致TRIAC的开启关闭时间不确定，从而导致LED芯片的发光会有闪烁现象，这样的闪烁在应用中是客户无法接受的。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题就是克服上述现有技术的问题，提出一种开关管分离式LED驱动电路结构，以提高LED的驱动效率。

为了解决上述问题，本实用新型提供一种开关管分离式LED驱动电路结构，包括串联拓扑结构，所述串联拓扑结构包括一个或多个串联驱动模块，所述串联驱动模块包括MOS管和LED串，所述MOS管与LED串为串联连接；所述开关管分离式LED驱动电路结构还包括输入电压检测单元、负载电流检测单元和控制单元，所述输入电压检测单元和负载电流检测单元分别与所述控制单元相连；

所述输入电压检测单元用于检测所述串联拓扑结构的输入电压，并将输入电压信息输出至所述控制单元；

所述负载电流检测单元用于检测每个串联驱动模块的负载电流，并将负载电流信息输出至控制单元；

所述控制单元与每个串联驱动模块中MOS管的栅极相连，用于根据输入电压信息和负载电流信息控制MOS管的栅极电压，使LED串导通时，负载电流与输入电压成正比关系。

优选地，所述输入电压检测单元包括相连的第一电压采样电阻和第二电压采样电阻，所述第一电压采样电阻的一端接串联拓扑结构的高电压端，第一电压采样电阻的另一端接第二电压采样电阻和控制单元的电压输入端；所述第二电压采样电阻的一端接第一电压采样电阻和控制单元的电压输入端，另一端接串联拓扑结构的低电压端。

优选地，所述输入电压检测单元包括相连的电压采样电阻和非线性器件，所述电压采样电阻的一端接串联拓扑结构的高电压端，另一端接所述非线性器件和控制单元的电压输入端；所述非线性器件的一端接电压采样电阻和控制单元的电压输入端，另一端接串联拓扑结构的低电压端。

优选地，所述非线性器件为二极管。