[发明专利]高压大功率LED恒流驱动装置

说明书

技术领域  本发明涉及电源功率技术，尤其涉及直流和直流之间的变换设备，具体地说，涉及直流降压型LED电流驱动装置。

背景技术  在特定场合有必要使用恒流源来驱动负载，尤其是半导体照明光源应用场合。以照明元件领域近年来发展极快的高亮度白光LED(发光二极管)为例，LED灯比传统的照明灯具有节能、长寿、环保、小体积及高可靠性等几大优点，从而在照明、背光、显示等领域得到广泛应用。要充分发挥白光LED的上述各种优点，采用恒流源驱动，使LED上流过的电流不受供电压变化、环境温度变化，以及LED参数离散性的影响，是最佳驱动方式。

而在电功率系统中，电能通常以电压源的方式出现，因此需要如图1所示用一个驱动电路(电压/电流转换电路)将电压VIN转化为电流，再提供给负载，以驱动LED为例。当输出端电压，即在LED灯串上的正向压降VLED，低于电压源电压时，需要采用降压型驱动电路。目前，降压型驱动电路主要有下列三种：

第一种，采用传统的DC-DC降压技术，如图2所示的曾公开于《功率电子基础》(“Fundamentals of Power Electronics”，2001年由Kluwer学院出版社再版)的方案。串接在输入和输出端之间的开关管采用PMOS，在该开关管的输出端和LED之间串接一个电感L，在LED与地之间串接一个采样电阻Rcs，在该LED与采样电阻Rcs的串联支路上并联一个电容C；从而输出电流的变化通过所述采样电阻Rcs上的压降变化反馈倒开关管驱动电路，产生相应的控制信号送往所述PMOS管的栅极(控制极)，通过控制PMOS管的导通或截止来维持输出电流的微小波动，实现恒流输出。该电路的缺点是所述开关管驱动电路复杂、PMOS管导通电阻大、效率低。另外，开关管驱动电路的耐压必须大于输入电压VIN，在高输入电压的应用场合，开关管驱动电路的成本将大为提高。

第二种，采用NMOS开关管来提高效率，如图3所示，为Zetex半导体公司在ZXLD1350(350mA LED的驱动芯片)的产品说明书上所公开的电路。该电路依次将电压源VIN、采样电阻Rcs、电感L、LED串及所述NMOS管串接起来，在所述采样电阻Rcs、电感L和LED串的串接支路上并联稳压二极管D，使用一个带迟滞误差比较器的开关控制电路，将所述采样电阻Rcs上的压降与一个基准电压VREF进行比较，从而产生相应的控制信号送往所述NMOS管的控制极来实现恒流控制。该电路检测电流用的是电感、同时也是LED上的电流，由于电感电流的非突变特性，电流检测十分精确，因此，恒流效果好。该电路的不足之处在于，由于电流的检测在高压端进行，电流检测电路的耐压必须大于VIN，在高输入电压的应用场合，驱动电路的成本较高。

第三种，在图3所示方案的基础之上，如图4所示，为Supertex公司在HV9910(高亮度LED驱动装置)的产品说明书上所公开的电路。该电路将串接回路中的采样电阻Rcs位置移到NMOS开关管与地之间，换用一个低压控制电路来取代所述开关控制电路，从而驱动高压开关，达到降低成本的目的。该低压控制电路包括一个误差比较器，接收来自所述采样电阻Rcs的压降信号，通过一个控制电路来产生送往NMOS管控制极的控制信号。该电路的不足之处在于，它只能检测NMOS管在导通状态期间的电流，且由于NMOS寄生电容C_GS充放电的影响，使得恒流效果较差。

发明内容  本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足之处，而提出一种LED恒流驱动装置，在高压大功率的应用场合下保持较好恒流效果，并简化驱动电路的设计。

作为实现本发明构思的技术方案是，提供一种高压大功率LED恒流驱动装置，包括开关管，采样电阻Rcs与电感L，尤其是，还包括一个低压控制电路，该低压控制电路通过与所述采样电阻Rcs电连接的比较器来采集该采样电阻Rcs上的电压降，由该低压控制电路输出一个控制信号送往所述开关管的控制端；所述采样电阻Rcs与电感L相串联的串联电路被串联在所述开关管的输出端与该电流驱动装置的电流输出端之间；所述开关管的输入端连接直流电压源；还包括一个稳压二极管D3，阴极连接所述开关管的输出端，阳极接地。

上述方案中，在该恒流驱动装置的电流输出端与地之间串接有由多个LED组成的LED串。

上述方案中，所述开关管为一个NMOS管，所述开关管的输出端为该NMOS管的源极，输入端为该NMOS管的漏极。