[发明专利]自适应基准恒流源LED驱动装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及LED照明恒流源技术领域，尤其涉及一种动态自适应基准恒流源LED驱动装置及方法。

背景技术

LED以其高效、节能、环保及寿命长等优点受到越来越多的关注。由于LED的发光强度由流过LED的电流大小决定，并且流过LED的电流与LED两端的电压成指数关系，因此当LED两端的电压有微小的变化时，其流过的电流会产生较大的变化。为了保证LED照明系统正常使用，保证流过LED的电流不受纹波电压的影响，需要给LED照明系统增加稳压装置即恒流源装置。

参考图1，现有自带有源功率因素校正的LED驱动电路示意图，输入的电压经整流、稳压、耦合、滤波等处理后，输出恒定的电流至LED。该电路是双管LED日光灯情况下自带功率因数校正的LED驱动电路，可以采用MP4021型隔离驱动芯片，其具有最高50W的驱动能力。并联在双管LED日光灯两端起滤波作用的大电容C0的值可以为8000uF。

参考图2，固定基准恒流源LED驱动电路示意图，其为在图1中自带功率因素校正的应用条件下，采用固定基准的恒流源来降低输出纹波电流的电路，电路中串联了D1-D8共8个LED照明灯。图中标号21所示部分为把初级侧的控制作用折算到次级侧的示意图，I_PEAK为这个包络电流的峰值，I_AVA为这个包络电流的平均值也就是恒流控制的目标值。电阻R1、电容C3以及稳压管D9组成稳压电路给运放U1A供电；其中R1的阻值为1K欧姆、C3为无极性电解电容其容值为10uF，D9的参考电压为5.1V。电容C2用作旁路电容器，采用瓷片电容（Cap Ceramic）其容值为0.1 uF。电容C1用作滤波电容器，采用极性电解电容（Cap Pol3）其容值为1000 uF。图中标号22所示部分为固定基准恒流源的局部图，采样电阻R3上产生的压降输入到运算放大器U1A的反相端，电阻R2以及稳压管D10组成基准电压电路中，电阻R2上获取的压降输入到运算放大器U1A的同相端，通过运算放大器U1A进行比较来获取电压差，进而通过控制晶体管Q1的导通时间对LED照明灯进行恒流控制；其中R2的阻值为1K欧姆，R3的阻值可选为40欧姆，D10的参考电压为1.2V，运算放大器U1A采用TLC27L2CP芯片，晶体管Q1采用MOSFET-N型晶体管。

参见图3，单级PFC恒流LED照明灯的V-I曲线图，图中线条31、33为LED的输出电流范围，线条32为LED的平均电流；由图可以看出3%左右的电流误差，可能产生30%以上的电压误差，这个电压差如果完全加在图2所示的次级侧恒流源上，将大大降低效率，并产生大量的热。而图2所示的固定基准恒流源LED驱动电路，由于IC、MOSFET和变压器等的误差，把初级侧的控制作用折算到次级侧一般精度在5%左右，固定基准恒流源一般精度在2%左右，综合以上，使用固定基准恒流源接在次级侧用来恒流，最大匹配误差可能高达7%；增加了LED照明灯组件的功耗及热耗，不利于转化效率的提高。

进一步地，在实际使用过程中，由于温度，输入电压等因素的变化，由AC-DC恒流源驱动电路产生的恒流可能发生漂移，一般也在2~5%之间，正漂移会在固定基准恒流源上产生更大的压降，造成几乎无法承受的热耗散，负漂移会部分抵消固定基准恒流源的作用，严重的会让固定基准恒流源完全失去作用。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种自适应基准恒流源LED驱动装置，采用动态自适应基准恒流源来消除纹波电路，充分规避AC-DC恒流源的正常误差，大幅降低恒流源的纹波电流，消除LED灯光的闪烁，解决常见的次级侧恒流源效率低和发热问题，为传统单级功率因数校正LED照明灯组提供精准的恒流源。

为了实现上述目的，本发明提供了一种自适应基准恒流源LED驱动装置，包括采样单元、滤波运算单元以及运算放大器；所述采样单元与串接在LED照明灯组端的采样电阻相接，用于获取一预设采样时间段内LED照明灯组端的采样电流集；所述滤波运算单元与所述采样单元相接，用于接收所述采样电流集并进行滤波、计算以及归一化处理，获取基准电流并锁定输出至所述运算放大器的同相端；所述运算放大器的反相端接所述采样电阻，通过反相端实时获取LED照明灯组端的采样电流；所述运算放大器比较所述采样电流以及基准电流，获取电流差并输出至一功率驱动单元以动态调节恒定输出电流。

可选的，当所述LED驱动装置工作于交流电供电体系中时，所述预设采样时间段为所述交流电供电体系半周期的整数倍。可选的，所述预设采样时间段大于所述交流电供电体系半周期的5倍。