本实用新型涉及led照明技术领域，具体涉及一种led驱动电路。
背景技术：
led(lightemittingdiode，发光二极管)相对于传统光源具有体积小、节能、寿命长、高亮度和环保等优点，因此广泛用于室内和室外照明。
led灯的亮度与驱动电流相关，相应的驱动方案为线性驱动方案和开关驱动方案。二者分别采用线性调节晶体管和开关控制晶体管的方式调节驱动电流。
图1示出根据现有技术的led驱动电路的示意性电路图。如图1所示，led驱动电路100包括交流电流源101、整流桥102、输入电容cin、电流采样电阻rs、线性恒流模块110。整流桥102的两个输出端之间提供输入电压vin。led灯103与线性恒流模块110和电流采样电阻rs串联连接在整流桥103的两个输出端之间。
线性恒流模块110包括功率管112和放大器111。放大器111将电流采样电阻rs获得的电流采样信号与参考电压vref进行比较，根据二者的差值产生驱动信号，控制功率管112中流过的驱动电流。在电路稳定后，线性恒流模块110控制的驱动电流的值为vref/rs。
在上述的led驱动电路中，要求输入电压vin大于led灯的负载电压，否则无法输出额定的电流。同时由于线性恒流芯片上的压降为输入电压与输出负载电压的差值，因此线性恒流系统芯片上的功耗与输入电压直接相关，输入电压越高，效率越低。为了确保足够的光效，现有的led驱动电路的输入电压范围一般为220vac～240vac或110vac～130vac，当输入电压超过上述的输入电压范围的上限后，会造成输入功率大于额定功率，进而影响到led灯和驱动电路的寿命，以及系统的可靠性和安全性。
技术实现要素：
有鉴于此，本实用新型用于提供一种led驱动电路，可适用于不同的输入电压范围，确保输入功率在额定功率范围内，提高系统的可靠性和安全性。
根据本实用新型的第一方面提供了一种led驱动电路，用于根据输入电压驱动led灯，所述led驱动电路包括：控制电路，用于根据所述输入电压产生控制信号；以及恒流电路，与所述led灯串联，用于根据所述控制信号调节流过所述led灯的驱动电流，以将所述led灯的输出功率稳定于额定功率范围。
优选地，所述控制信号为电压信号，所述恒流电路包括：第一功率管，用于控制流过所述led灯的驱动电流；第一电流采样电阻，与所述第一功率管串联连接，用于提供第一电流采样信号；以及第一放大器，用于根据所述控制信号以及所述第一电流采样信号调节所述驱动电流。
优选地，所述控制信号为电流信号，所述恒流电路包括：第二功率管，用于控制流过所述led灯的驱动电流；第二电流采样电阻，与所述第二功率管串联连接，用于提供第二电流采样信号；第二放大器，用于将基准电压与电压反馈信号相比较以调节所述驱动电流；以及第一反馈电阻，连接在所述第二放大器的反相输入端与所述第二功率管的源极之间，其中，所述第一反馈电阻用于将所述控制信号和所述第二电流采样信号叠加以得到所述电压反馈信号。
优选地，所述控制电路包括：电压检测模块，用于采样所述输入电压以得到电压采样信号；以及基准控制模块，用于根据所述电压采样信号得到所述控制信号。
优选地，所述基准控制模块包括：电流产生单元，用于根据所述电压采样信号产生调节电流；以及输出单元，与所述电流产生单元连接于输出节点，用于根据所述调节电流提供所述控制信号。
优选地，所述电流产生单元包括n个电流子单元，n为大于零的自然数，每个电流子单元用于将所述电压采样信号与对应的阈值电压之间的压差转换为电流信号，其中，所述阈值电压用于表征对应电压区间的最大值或者最小值。
优选地，当所述电压采样信号位于第一电压区间时，所述控制信号控制所述驱动电流随所述电压采样信号的增大而减小，当所述电压采样信号位于第二电压区间时，所述控制信号控制所述驱动电流随所述电压采样信号的增大而增大，所述第二电压区间的最小值等于所述第一电压区间的最大值。
优选地，所述led驱动电路还包括：当所述电压采样信号位于第三电压区间时，所述控制信号控制所述驱动电流随所述电压采样信号的增大而减小，所述第三电压区间的最小值等于/大于所述第二电压区间的最大值。
优选地，所述第一电压区间和所述第二电压区间位于第一额定电压区间和第二额定电压区间之间的过渡区间。
优选地，所述电流产生单元包括：位于第一电流路径上的第一电流子单元，用于根据所述电压采样信号与表征所述第一电压区间的最小值的第一阈值电压的压差得到第一电流，其中，所述第一电流子单元连接于所述输出节点，用于将所述第一电流输出为所述调节电流。
优选地,所述电流产生单元还包括：位于第二电流路径上的第二电流子单元，与所述第一电流子单元连接，用于根据所述电压采样信号与表征所述第二电压区间的最小值的第二阈值电压的压差得到第二电流，其中，所述第二电流子单元用于根据所述第二电流补偿所述第一电流。
优选地，所述电流产生单元还包括：位于第三电流路径上的第三电流子单元，用于根据所述电压采样信号与表征所述第三电压区间的最小值的第三阈值电压的压差得到第三电流，其中，所述第三电流子单元连接于所述输出节点，用于将所述第三电流输出为所述调节电流。
优选地，所述第一电流子单元、第二电流子单元以及所述第三电流子单元分别包括：位于相应电流路径上的第一晶体管和第二反馈电阻；以及分压模块，用于将所述电压采样信号和所述阈值电压相比较以控制所述第一晶体管的导通和关断。
优选地，所述分压模块包括多个分压电阻，通过调节所述多个分压电阻的阻值调节所述阈值电压。
优选地，所述第一晶体管为npn型双极性晶体管。
优选地，所述输出单元包括：串联连接在参考电压与所述输出节点之间的第一输出电阻，所述第一输出电阻根据所述调节电流得到电压形式的所述控制信号。
优选地，所述输出单元包括第二晶体管和第三晶体管，其中，所述第二晶体管和所述第三晶体管构成第一电流镜，用于将所述调节电流转换为电流形式的所述控制信号。
优选地，所述第一电流子单元、所述第二电流子单元以及所述第三电流子单元分别包括：位于相应电流路径上的第四晶体管、第三反馈电阻和第五晶体管；第三放大器，用于根据所述电压采样信号以及所述第四晶体管和所述第三反馈电阻的中间节点的电位驱动所述第四晶体管；以及第四放大器，用于根据所述阈值电压以及所述第五晶体管和所述第三反馈电阻的中间节点的电位驱动所述第三晶体管。
优选地，所述电流产生单元还包括：串联连接在所述第一电流路径上的第六晶体管；以及第五放大器，所述第五放大器正相输入端用于接受所述第二阈值电压，反相输入端连接至所述第六晶体管的第一端，输出端连接至所述第六晶体管的控制端，所述第五放大器用于根据所述第二阈值电压驱动所述第六晶体管以限制所述第一电流的电流值。
优选地，所述电流产生单元还包括第七晶体管和第八晶体管，其中，所述第七晶体管和所述第八晶体管构成第二电流镜，从而将所述第二电流镜像到所述第一电流路径以补偿所述第一电流。
优选地，所述第四晶体管、所述第五晶体管以及所述第六晶体管分别为n型金属氧化物半导体场效应晶体管，所述第七晶体管和所述第八晶体管分别为p型金属氧化物半导体场效应晶体管。
优选地，所述输出单元包括第九至第十二晶体管以及第二输出电阻，其中，所述第九晶体管、第十晶体管、第十一晶体管以及第十二晶体管构成第三电流镜，所述第三电流镜的供电端连接至电源电压，输入端连接至所述输出节点，所述第二输出电阻串联连接在参考电压与所述第三电流镜的输出端之间，其中，所述第三电流镜用于将所述调节电流镜像到所述第二输出电阻，所述第二输出电阻根据所述调节电流得到电压形式的所述控制信号。
优选地，所述第九晶体管和所述第十晶体管分别为p型金属氧化物半导体场效应晶体管，所述第十一晶体管和所述第十二晶体管分别为n型金属氧化物半导体场效应晶体管。
优选地，所述输出单元包括第十三晶体管和第十四晶体管，其中，所述第十三晶体管和所述第十四晶体管构成第四电流镜，所述第四电流镜的供电端连接至电源电压，输入端连接至所述输出节点，以将所述调节电流转换为电流形式的所述控制信号。
综上所述，本实用新型实施例的led驱动电路，在输入电压大于额定电压区间的第一电压区间内控制驱动电流随着输入电压的增大而减小，保证输入功率始终位于额定功率范围内，提高电路可靠性和使用寿命，并且提高灯珠的利用率，降低整机成本，提高效率。
此外，本实用新型实施例的led驱动电路在输入电压增大到第一电压区间之后的第二电压区间内控制驱动电流随着输入电压的增大而增大，以保证输入电压增大到下一个额定电压区间时系统可以稳定的工作，可使得led驱动电路适用于各种电压范围的输入电压，使得led线性驱动方案的适用于更宽或更复杂的电网，节约成本。
附图说明
通过参照以下附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1示出根据现有技术的led驱动电路的示意性电路图；
图2示出根据本实用新型实施例的led驱动电路的示意性框图；
图3示出根据本实用新型第一实施例的led驱动电路的示意性电路图；
图4示出根据本实用新型第二实施例的led驱动电路的示意性电路图；
图5示出根据本实用新型第一实施例的基准控制模块的一种示意性电路图；
图6示出根据本实用新型第一实施例的基准控制模块的另一种示意性电路图；
图7示出根据本实用新型第二实施例的基准控制模块的一种示意性电路图；
图8示出根据本实用新型第二实施例的基准控制模块的另一种示意性电路图；
图9示出根据本实用新型第一实施例的电压采样信号与控制信号之间的波形示意图；
图10示出根据本实用新型第一实施例的电压采样信号与控制信号之间的另一波形示意图；
图11示出根据本实用新型第二实施例的电压采样信号与控制信号之间的波形示意图；
图12示出根据本实用新型第二实施例的电压采样信号与控制信号之间的另一波形示意图。
具体实施方式
以下基于实施例对本实用新型进行描述，但是本实用新型并不仅仅限于这些实施例。在下文对本实用新型的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本实用新型。为了避免混淆本实用新型的实质，公知的方法、过程、流程没有详细叙述。另外附图不一定是按比例绘制的。
在本申请中，术语“led灯”例如是多个led串联连接形成的led灯串。如果多个led形成led灯串，则在led灯串中前一个led的阴极连接至下一个led的阳极。led灯的阳极指led灯串中第一个led灯的阳极，led灯的阴极指led灯串中最后一个led灯的阴极。
本实用新型可以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。
图2示出根据本实用新型实施例的led驱动电路的示意性框图。如图2所示，led驱动电路200包括交流电流源201、整流桥202、输入电容cin、恒流电路230以及控制电路240。整流桥202用于将交流电整流成直流电，整流桥202的两个输出端之间提供输入电压vin，输入电压vin对led灯203供电。输入电容cin对输入电压vin进行平滑滤波。
本实用新型的基本实现方案如下：当输入电压vin位于第一额定电压区间和第二额定电压区间时，控制流过led灯203的驱动电流恒定；当输入电压vin位于第一电压区间时，控制流过led灯203的驱动电流随输入电压vin的增大而减小；当输入电压vin位于第二电压区间时，控制流过led灯203的驱动电流随输入电压vin的增大而增大，第一电压区间和第二电压区间位于第一额定电压区间和第二额定电压区间的过渡区间，且第二电压区间的最小值等于第一电压区间的最大值。
具体地，如图2所示，控制电路240用于根据输入电压vin向恒流电路230提供控制信号，恒流电路230与led灯203串联，用于根据控制信号调节流过led灯203的驱动电流。
控制电路240包括电压检测模块210和基准控制模块220，电压检测模块210与整流桥202的第一输出端连接以接收输入电压vin，电压检测模块210用于检测输入电压vin以得到电压采样信号。基准控制模块220与电压检测模块210相连，用于根据电压采样信号得到控制信号。
图3和图4分别示出基于本实用新型基本实现方案的第一实施例和第二实施例的电路结构图，二者的主要区别在于控制信号的形式。若控制信号为电压信号，则根据控制信号调节恒流电路230的基准电压，继而调节驱动电流；若控制信号为电流信号，则根据控制信号调节恒流电路230的电流采样信号，继而调节驱动电流。需要说明的是，这两个实施例只是基于本实用新型构思的两个具体电路实现，不对本实用新型的基本实现方案构成限制。
如图3所示，led驱动电路300包括交流电流源301、整流桥302、led灯303、输入电容cin、电压检测模块310、基准控制模块320以及恒流电路330。其中，交流电流源301、整流桥302、led灯303以及输入电容cin与图2中示出的交流电流源201、整流桥202、led灯203以及输入电容cin的结构和作用相同，在此不再赘述。
电压检测模块310包括分压电阻r1和r2、以及放大器u1。放大器u1的正相输入端连接至电阻r1和电阻r2的中间节点，放大器u1的反相输入端与输出端连接，放大器u1的输出端连接至基准控制模块320以提供电压采样信号v1。
基准控制模块320用于根据电压采样信号v1得到电压形式的控制信号vref1。恒流电路330包括放大器u2、功率管m1以及电流采样电阻rs1。功率管m1和电流采样电阻rs1串联连接在led灯303与地之间，功率管m1和电流采样电阻rs1的中间节点用于提供第一电流采样信号。放大器u2的正相输入端用于接收控制信号vref1，反相输入端用于接收第一电流采样信号，放大器u2用于根据控制信号vref1和第一电流采样信号驱动功率管m1，以调节驱动电流，例如，驱动电流的恒流值iout＝vref1/rs1。
由上式可以看出，通过调节控制信号vref1的大小即可以调节驱动电流iout的恒流值。如图9所示，当v1≤va时，控制信号vref1不变，驱动电流保持恒定；当va<v1≤vb时，控制信号vref1随电压采样信号v1的增大而减小；当vb<v1≤vc时，控制信号vref1随电压采样信号v1的增大而增大，并且当控制信号vref1增大到预设的电压值vref时，保持控制信号vref1恒定；当v1>vc时，控制信号vref1随电压采样信号v1的增大而减小。
图10示出根据本实用新型第一实施例的电压采样信号与控制信号之间的另一波形示意图。如图10所示，在另一实施例中，在控制信号vref1未增大到预设的电压值vref前电压采样信号v1已经增大到第三阈值电压vc，此时控制信号vref1随电压采样信号v1的增大而减小。
其中，va为第一阈值电压，用于表征第一电压区间的最小值；vb为第二阈值电压，用于表征第二电压区间的最小值；vc为第三阈值电压，用于表征第三电压区间的最小值。其中，第二电压区间的最小值等于第一电压区间的最大值，第三电压区间的最小值大于/等于第二电压区间的最大值。
所述阈值电压可以预设，例如现有的led驱动电路的额定电压范围一般包括第一额定电压区间(例如110vac～130vac)和第二额定电压区间(例如220vac～240vac)，第一阈值电压和第二阈值电压位于第一额定电压区间和第二额定电压区间之间的过渡区间，并且第二阈值电压大于第一阈值电压。当然，在优选的实施例中，还包括第三额定电压区间，第三阈值电压位于第二额定电压区间和第三额定电压区间之间的过渡区间。
当电压采样信号v1大于第一阈值电压va(即输入电压大于第一额定电压区间的最大电压)时，控制信号vref1随着电压采样信号v1的增大而减小，以降低流经led灯的驱动电流，降低输入功率，确保在这段区间内输入功率一直在额定功率的范围内，提高系统的可靠性和安全性。当电压采样信号v1大于第二阈值电压vb时，为了保证当输入电压增大到第二额定电压区间时系统可以稳定的工作，在电压采样信号v1大于第二阈值电压小于第三阈值电压vc期间，控制信号vref1随着电压采样信号v1的增大而增大，当控制信号vref1增大到预设的电压值vref时，保持控制信号vref1的恒定，以保证当输入电压位于第二额定电压区间时系统可以稳定工作，当电压采样信号v1大于第三阈值电压vc时，控制信号vref1随着电压采样信号v1的增大而减小，降低流经led灯的驱动电流，降低输入功率。或者当控制信号vref1未增大到预设的电压值vref前电压采样信号v1已经增大到第三阈值电压vc，此时控制信号vref1随电压采样信号v1的增大而减小。确保在输入电压大于第二额定电压区间的最大电压时输入功率一直在额定功率的范围内，提高系统的可靠性和安全性。
如图4所示，led驱动电路400包括交流电流源401、整流桥402、led灯403、输入电容cin、电压检测模块410、基准控制模块420以及恒流电路430。其中，交流电流源401、整流桥402、led灯403、电压检测模块410以及输入电容cin与图3中示出的交流电流源301、整流桥302、led灯303、电压检测模块310以及输入电容cin的结构和作用相同，在此不再赘述。
基准控制模块420用于根据电压采样信号v1得到控制信号io。恒流电路430包括功率管m2、电流采样电阻rs2、放大器u3以及反馈电阻r3。功率管m2和电流采样电阻rs2串联连接在led灯403与地之间，功率管m2和电流采样电阻rs2的中间节点用于提供第二电流采样信号。放大器u3的正相输入端用于接收基准电压vref2，反相输入端用于接收电压反馈信号。反馈电阻r3连接至放大器u3的反相输入端和输出端之间。在本实施例中，放大器u3将控制信号io叠加到第二电流采样信号上得到电压反馈信号，根据基准电压vref2和电压反馈信号驱动功率管m2，以调节驱动电流，例如，驱动电流iout的恒流值为iout＝(vref2-io*r3)/rs2。
由上式可以看出，通过调节控制信号io的大小即可以调节驱动电流iout的恒流值。如图11所示，当v1≤va时，控制信号io为0，驱动电流保持恒定；当va<v1≤vb时，控制信号io随电压采样信号v1的增大而增大，驱动电流iout随着电压采样信号v1的增大而减小；当vb<v1≤vc时，控制信号io随电压采样信号v1的增大而减小，并且当控制信号io减小到0时，保持控制信号io不变；当v1>vc时，控制信号io随电压采样信号v1的增大而增大。
同样的，va为第一阈值电压，用于表征第一电压区间的最小值；vb为第二阈值电压，用于表征第二电压区间的最小值；vc为第三阈值电压，用于表征第三电压区间的最小值。其中，第二电压区间的最小值等于第一电压区间的最大值，第三电压区间的最小值大于/等于第二电压区间的最大值。
图12示出根据本实用新型第二实施例的电压采样信号与控制信号之间的另一波形示意图。如图12所示，在另一实施例中，在控制信号io未减小到0前电压采样信号v1已经增大到第三阈值电压vc，此时控制信号io随电压采样信号v1的增大而增大。
本实用新型实施例的led驱动电路在输入电压大于额定电压区间的第一电压区间内控制驱动电流随着输入电压的增大而减小，保证输入功率始终位于额定功率范围内，提高电路可靠性和使用寿命，并且提高灯珠的利用率，降低整机成本，提高效率。
此外，本实用新型实施例的led驱动电路在输入电压增大到第一电压区间之后的第二电压区间内控制驱动电流随着输入电压的增大而增大，以保证输入电压增大到下一个额定电压区间时系统可以稳定的工作，可使得led驱动电路适用于各种电压范围的输入电压，节约生产成本。
图5示出根据本实用新型第一实施例的一种基准控制模块的电路结构图，如图5所示，基准控制模块520包括电流产生单元501和输出单元502。电流产生单元501用于根据电压采样信号v1产生调节电流ig，输出单元502与电流产生单元501之间的中间节点为输出节点，用于提供调节电流ig，输出单元502用于根据调节电流ig提供控制信号vref1。
进一步的，电流产生单元501包括并联连接的n个电流子单元，n为大于零的自然数。每个电流子单元用于将电压采样信号和对应的阈值电压之间的差值转换为电流信号，并根据所述电流信号得到所述调节电流ig。
作为一个非限制性的例子，电流产生单元501包括位于第一电流路径上的电流子单元511，以及位于第二电流路径上的电流子单元512。电流子单元511用于根据电压采样信号v1和第一阈值电压va的压差得到第一电流i1，电流子单元512用于根据电压采样信号v1和第二阈值电压vb之间的压差得到第二电流i2。电流子单元511连接至输出节点，用于将第一电流i1输出为调节电流ig。
电流子单元511包括串联连接在第一电流路径上的晶体管q1和反馈电阻r21，以及连接在电压采样信号v1与地之间的分压电阻r13和r14组成的分压模块，分压电阻r13和分压电阻r14的中间节点用于向晶体管q1提供导通信号。分压模块用于在电压采样信号v1大于第一阈值电压va时导通晶体管q1，流过晶体管q1的电流i1＝(vbq1-vbeq1)/r21，其中，vbq1为晶体管q1的基极电压，vbeq1为晶体管q1的be结电压，因此可以得到调节电流ig＝i1＝(vbq1-vbeq1)/r21。
输出单元502包括连接于参考电压vref与输出节点之间的输出电阻r31，输出电阻r31根据调节电流在输出节点提供控制信号vref1，例如vref1＝vref-ig*r31＝vref-(vbq1-vbeq1)*(r31/r21)。由上式可以得出，电压采样信号v1与第一阈值电压va之间的压差越大，晶体管q1的基极电压越大，继而控制信号vref1越小。
电流子单元512包括串联连接在第二电流路径上的晶体管q2和反馈电阻r22，晶体管q2的第一端与晶体管q1的控制端连接，用于在导通时向晶体管q1提供补偿信号。
电流子单元512还包括由串联连接在电压采样信号v1和地之间的分压电阻r11和分压电阻r12组成的分压模块，分压电阻r11和分压电阻r12之间的中间节点用于向晶体管q2提供导通信号。分压模块用于在电压采样信号v1大于第二阈值电压vb时导通晶体管q2，流过晶体管q2的电流i2＝(vbq2-vbeq2)/r22，其中，vbq2为晶体管q2的基极电压，vbeq2为晶体管q2的be结电压。电压采样信号v1与第二阈值电压vb之间的压差越大，晶体管q2的基极电压越大，继而第二电流i2越大，由于第二电流i2对晶体管q1的补偿作用，因此可得到当电压采样信号v1大于第二阈值电压vb时的控制信号vref1＝vref-[v1-i2*r13-v1*r13/(r13 r14)-vbeq1]*r31/r21，由上式可以看出第二电流i2越大，控制信号vref1越大，因此控制信号vref1随着电压采样信号v1的增大而增大。
如图9所示，随着电压采样信号v1与第二阈值电压vb的压差的增大，晶体管q1的基极电压逐渐减小，当晶体管q1的基极电压小于晶体管q1的导通阈值时，晶体管q1关断，此时控制信号vref1等于参考电压vref，保持控制信号vref1恒定。
在一些实施例中，电流产生单元501还包括位于第三电流路径的电流子单元513，电流子单元513用于根据电压采样信号v1和第三阈值电压vc之间的压差提供第三电流i3。
如图5所示，电流子单元513包括晶体管q3、反馈电阻r23以及由串联连接在电压采样信号v1和地之间的分压电阻r15和分压电阻r16组成的分压模块，分压电阻r15和分压电阻r16的中间节点用于向晶体管q3提供导通信号。分压模块用于在电压采样信号v1大于第三阈值电压vc时导通晶体管q3，流过晶体管q3的电流i3＝(vbq3-vbeq3)/r23，其中，vbq3为晶体管q3的基极电压，vbeq3为晶体管q3的be结电压。
因晶体管q3也与输出节点连接，因此可以得到此时控制信号vref1＝vref-ig*r31＝vref-(vbq3-vbeq3)*(r31/r23)。由上式可以得出，电压采样信号v1与第三阈值电压vc之间的压差越大，晶体管q3的基极电压越大，继而控制信号vref1越小。
如图10所示，在另一实施例中，晶体管q1和晶体管q3同时处于导通状态，因此调节电流ig为第一电流i1和第三电流i3的合并电流，由于第三电流i3的作用，控制信号vref1在未增大到参考电压vref前即随电压采样信号v1的增大而减小。
如图5所示，第一阈值电压va＝vbeq1*(r13 r14)/r14，第二阈值电压vb＝vbeq2*(r11 r12)/r12，第三阈值电压vc＝vbeq3*(r15 r16)/r16，因此可以通过改变分压电阻r11-r16的阻值来改变第一阈值电压va-第三阈值电压vc的值，实际上就改变了阈值电压的大小，因此可以通过预设条件改变阈值电压的大小。
图6示出根据本实用新型第一实施例的基准控制模块的另一种电路结构图。如图6所示，基准控制模块620包括电流产生单元601和输出单元602。电流产生单元601用于根据电压采样信号v1产生调节电流ig，输出单元602和电流产生单元601之间的第一连接点为输出节点，用于提供调节电流ig，输出单元602用于根据调节电流ig提供控制信号vref1。
进一步的，电流产生单元601包括并联连接的n个电流子单元，n为大于零的自然数。每个电流子单元用于将电压采样信号和对应的阈值电压之间的差值转换为电流信号，并根据所述电流信号得到所述调节电流ig。
作为一个非限制性的例子，电流产生单元601包括位于第四电流路径上的电流子单元611，以及位于第五电流路径上的电流子单元612。电流子单元611用于根据电压采样信号v1和第一阈值电压va之间的差值得到第四电流i4，电流子单元612用于根据电压采样信号v1和第二阈值电压vb之间的差值得到第五电流i5。电流子单元611连接至输出节点，用于将第四电流i4输出为调节电流ig。
电流子单元611包括串联连接在第四电流路径的晶体管n4、电阻r52和晶体管n5、以及放大器u14和u15。
放大器u14的正相输入端用于接收电压采样信号v1，反相输入端连接至晶体管n4和电阻r52的中间节点，放大器u14用于根据电压采样信号v1与晶体管n4和电阻r52的中间节点之间的电压差来驱动晶体管n4。放大器u15的正相输入端连接至晶体管n5和电阻r52的中间节点，反相输入端用于接收第一阈值电压va，放大器u15用于根据第一阈值电压va与晶体管n5和电阻r52的中间节点之间的电压差来驱动晶体管n5。
当电压采样信号v1小于第一阈值电压va时，晶体管n5截止，第四电流路径断开；当电压采样信号v1大于第一阈值电压va且小于第二阈值电压vb时，晶体管n4和n5导通，晶体管n4和电阻r52的中间节点的电压等于v1，晶体管n5和电阻r52的中间节点的电压等于va，则第四电流路径上的第四电流i4＝(v1-va)/r52，由上式可以看出，电压采样信号v1与第一阈值电压va之间的差值越大，第四电流i4越大。此时调节电流ig＝i4。输出单元602包括晶体管p3和p4、晶体管n8和n9以及输出电阻r41。晶体管p3和晶体管p4以及晶体管n8和晶体管n9构成电流镜结构，用于将调节电流ig镜像到输出电阻r41，以得到控制信号vref1＝vref-ig*r41。由上式可以得到控制信号vref1随着第四电流i4的增大而减小。
在优选的实施例中，电流产生单元601还包括晶体管n3和放大器u13，放大器u13的正相输入端用于接收第二阈值电压vb，反相输入端连接至晶体管n3的第二通路端，输出端连接至晶体管n3的控制端。放大器u13用于根据第二阈值电压vb控制第四电流路径上第四电流i4的最大电流值，例如电流i4max＝(vb-va)/r52。
电流子单元612包括串联连接在第五电流路径的晶体管n1、晶体管n2和电阻r51、以及放大器u11和放大器u12。放大器u11的正相输入端用于接收电压采样信号v1，反相输入端连接至晶体管n1和电阻r51的中间节点，放大器u11用于根据电压采样信号v1与晶体管n1和电阻r51的中间节点之间的电压差来驱动晶体管n1。放大器u12的正相输入端连接至晶体管n2和电阻r51的中间节点，反相输入端用于接收第二阈值电压vb，放大器u12用于根据第二阈值电压vb与晶体管n2和电阻r51的中间节点之间的电压差来驱动晶体管n2。
当电压采样信号v1小于第二阈值电压vb时，晶体管n2截止，第五电流路径断开。当电压采样信号v1大于第二阈值电压vb时，晶体管n1和n2导通，晶体管n1和电阻r51的中间节点的电压等于v1，晶体管n2和电阻r51的中间节点的电位等于vb，则第五电流路径上的第五电流i5＝(v1-vb)/r51。由上式可以看出，电压采样信号v1与第二阈值电压vb之间的差值越大，第五电流i5越大。
电流产生单元601还包括电流镜614，电流镜614包括晶体管p1和晶体管p2，用于将第五电流路径的第五电流i5镜像到第四电流路径上以补偿第四电流i4，则第四电流i4＝i4max-i5。由上式可以看出，第五电流i5越大，第四电流i4将越小，继而控制信号vref1越大。
在一些实施例中，电流产生单元601还包括位于第六电流路径上的电流子单元613，用于根据电压采样信号v1和第三阈值电压vc之间的差值得到第六电流i6。
如图6所示，电流子单元613包括串联连接在第六电流路径的晶体管n6、晶体管n7和电阻r53、以及放大器u16和放大器u17。放大器u16的正相输入端用于接收电压采样信号v1，反相输入端连接至晶体管n6和电阻r53的中间节点，放大器u16用于根据电压采样信号v1与晶体管n6和电阻r53的中间节点之间的电压差来驱动晶体管n6。放大器u17的正相输入端连接至晶体管n7和电阻r53的中间节点，反相输入端用于接收第三阈值电压vc，放大器u17用于根据第三阈值电压vb与晶体管n7和电阻r53的中间节点之间的电压差来驱动晶体管n7。
当电压采样信号v1小于第三阈值电压vc时，晶体管n7截止，第六电流路径断开。当电压采样信号v1大于第三阈值电压vc时，晶体管n6和n7导通，晶体管n6和电阻r53的中间节点的电压等于v1，晶体管n7和电阻r53的中间节点的电压等于vc，第六电流路径上的第六电流i6＝(v1-vc)/r53。由上式可以看出，电压采样信号v1与第三阈值电压vc之间的差值越大，第六电流i6越大。此时调节电流ig＝i6，第六电流i6越大，调节电流ig越大，控制信号vref1越小。
在本实施例中，电流产生单元601通过半导体场效应晶体管实现，不需要改变电路结构即可实现阈值电压的调节，电路稳定性更高，且与双极性晶体管相比，阈值电压受工艺的影响较小，精度更高。
图7示出根据本实用新型第二实施例的基准控制模块的一种电路结构图，如图7所示，基准控制模块720包括电流产生单元701和输出单元702。电流产生单元701用于根据电压采样信号v1产生调节电流ig，输出单元702与电流产生单元701的中间节点为输出节点，输出节点用于提供调节电流ig，输出单元702用于根据调节电流ig提供控制信号io。其中，电流产生单元701与图5示出的电流产生单元501的结构与原理相同，在此不再赘述。
输出单元702包括晶体管p5和晶体管p6，晶体管p5和晶体管p6构成电流镜结构，用于将调节电流ig镜像为电流形式的控制信号io。
图8示出根据本实用新型第二实施例的基准控制模块的另一种电路结构图，如图8所示，基准控制模块820包括电流产生单元801和输出单元802。电流产生单元801用于根据电压采样信号v1产生调节电流ig，输出单元802与电流产生单元801的中间连接点为输出节点，输出节点用于提供调节电流ig，输出单元802用于根据调节电流ig提供控制信号io。其中，电流产生单元801与图6示出的电流产生单元601的结构与原理相同，在此不再赘述。
输出单元802包括晶体管p7和晶体管p8，晶体管p7和晶体管p8构成电流镜结构，用于将调节电流ig镜像为电流形式的控制信号io。
此外，在上述实施例中，晶体管q1、晶体管q2、以及晶体管q3分别为npn型双极性晶体管，晶体管n1-n9分别为n型氧化物半导体场效应晶体管，晶体管p1-p8分别为p型氧化物半导体场效应晶体管。
根据本实用新型另一方面提供一种led驱动电路的控制方法，用于控制上述led驱动电路。当输入电压位于第一电压区间时，控制所述驱动电流随输入电压的增大而减小，当输入电压位于第二电压区间时，控制驱动电流随输入电压的增大而增大，且第二电压区间的最小值等于第一电压区间的最大值，当输入电压位于第三电压区间时，控制驱动电流随输入电压的增大而减小，第三电压区间的最小值等于/大于第二电压区间的最大值，以稳定led灯的输出功率在额定功率范围。
综上所述，本实用新型实施例的led驱动电路和控制方法，在输入电压位于额定电压区间之后的第一电压区间内控制驱动电流随着输入电压的增大而减小，保证输入功率始终位于额定功率范围内，提高电路可靠性和使用寿命，并且提高灯珠的利用率，降低整机成本，提高效率。
并且本实用新型实施例的led驱动电路在输入电压增大到第一电压区间之后的第二电压区间内控制驱动电流随着输入电压的增大而增大，以保证输入电压增大到下一个额定电压区间时系统可以稳定的工作，可使得led驱动电路适用于各种电压范围的输入电压，使得led线性驱动方案的适用于更宽或更复杂的电网，节约成本。
依照本实用新型的实施例如上文，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本实用新型以及在本实用新型基础上的修改使用。本实用新型的保护范围应当以本实用新型权利要求所界定的范围为准。
1.一种led驱动电路，用于根据输入电压驱动led灯，其特征在于，所述led驱动电路包括：
控制电路，用于根据所述输入电压产生控制信号；以及
恒流电路，与所述led灯串联，用于根据所述控制信号调节流过所述led灯的驱动电流，以将所述led灯的输出功率稳定于额定功率范围。
2.根据权利要求1所述的led驱动电路，其特征在于，所述控制信号为电压信号，所述恒流电路包括：
第一功率管，用于控制流过所述led灯的驱动电流；
第一电流采样电阻，与所述第一功率管串联连接，用于提供第一电流采样信号；以及
第一放大器，用于根据所述控制信号以及所述第一电流采样信号调节所述驱动电流。
3.根据权利要求1所述的led驱动电路，其特征在于，所述控制信号为电流信号，所述恒流电路包括：
第二功率管，用于控制流过所述led灯的驱动电流；
第二电流采样电阻，与所述第二功率管串联连接，用于提供第二电流采样信号；
第二放大器，用于将基准电压与电压反馈信号相比较以调节所述驱动电流；以及
第一反馈电阻，连接在所述第二放大器的反相输入端与所述第二功率管的源极之间，
其中，所述第一反馈电阻用于将所述控制信号和所述第二电流采样信号叠加以得到所述电压反馈信号。
4.根据权利要求1所述的led驱动电路，其特征在于，所述控制电路包括：
电压检测模块，用于采样所述输入电压以得到电压采样信号；以及
基准控制模块，用于根据所述电压采样信号得到所述控制信号。
5.根据权利要求4所述的led驱动电路，其特征在于，所述基准控制模块包括：
电流产生单元，用于根据所述电压采样信号产生调节电流；以及
输出单元，与所述电流产生单元连接于输出节点，用于根据所述调节电流提供所述控制信号。
6.根据权利要求5所述的led驱动电路，其特征在于，所述电流产生单元包括n个电流子单元，n为大于零的自然数，
每个电流子单元用于将所述电压采样信号与对应的阈值电压之间的压差转换为电流信号，其中，所述阈值电压用于表征对应电压区间的最大值或者最小值。
7.根据权利要求6所述的led驱动电路，其特征在于，当所述电压采样信号位于第一电压区间时，所述控制信号控制所述驱动电流随所述电压采样信号的增大而减小，
当所述电压采样信号位于第二电压区间时，所述控制信号控制所述驱动电流随所述电压采样信号的增大而增大，所述第二电压区间的最小值等于所述第一电压区间的最大值。
8.根据权利要求7所述的led驱动电路，其特征在于，还包括：当所述电压采样信号位于第三电压区间时，所述控制信号控制所述驱动电流随所述电压采样信号的增大而减小，所述第三电压区间的最小值等于/大于所述第二电压区间的最大值。
9.根据权利要求7所述的led驱动电路，其特征在于，所述第一电压区间和所述第二电压区间位于第一额定电压区间和第二额定电压区间之间的过渡区间。
10.根据权利要求8所述的led驱动电路，其特征在于，所述电流产生单元包括：
位于第一电流路径上的第一电流子单元，用于根据所述电压采样信号与表征所述第一电压区间的最小值的第一阈值电压的压差得到第一电流，
其中，所述第一电流子单元连接于所述输出节点，用于将所述第一电流输出为所述调节电流。
11.根据权利要求10所述的led驱动电路，其特征在于,所述电流产生单元还包括：
位于第二电流路径上的第二电流子单元，与所述第一电流子单元连接，用于根据所述电压采样信号与表征所述第二电压区间的最小值的第二阈值电压的压差得到第二电流，
其中，所述第二电流子单元用于根据所述第二电流补偿所述第一电流。
12.根据权利要求11所述的led驱动电路，其特征在于，所述电流产生单元还包括：
位于第三电流路径上的第三电流子单元，用于根据所述电压采样信号与表征所述第三电压区间的最小值的第三阈值电压的压差得到第三电流，
其中，所述第三电流子单元连接于所述输出节点，用于将所述第三电流输出为所述调节电流。
13.根据权利要求12所述的led驱动电路，其特征在于，所述第一电流子单元、第二电流子单元以及所述第三电流子单元分别包括：
位于相应电流路径上的第一晶体管和第二反馈电阻；以及
分压模块，用于将所述电压采样信号和所述阈值电压相比较以控制所述第一晶体管的导通和关断。
14.根据权利要求13所述的led驱动电路，其特征在于，所述分压模块包括多个分压电阻，通过调节所述多个分压电阻的阻值调节所述阈值电压。
15.根据权利要求13所述的led驱动电路，其特征在于，所述第一晶体管为npn型双极性晶体管。
16.根据权利要求13所述的led驱动电路，其特征在于，所述输出单元包括：
串联连接在参考电压与所述输出节点之间的第一输出电阻，所述第一输出电阻根据所述调节电流得到电压形式的所述控制信号。
17.根据权利要求13所述的led驱动电路，其特征在于，所述输出单元包括第二晶体管和第三晶体管，
其中，所述第二晶体管和所述第三晶体管构成第一电流镜，用于将所述调节电流转换为电流形式的所述控制信号。
18.根据权利要求12所述的led驱动电路，其特征在于，所述第一电流子单元、所述第二电流子单元以及所述第三电流子单元分别包括：
位于相应电流路径上的第四晶体管、第三反馈电阻和第五晶体管；
第三放大器，用于根据所述电压采样信号以及所述第四晶体管和所述第三反馈电阻的中间节点的电位驱动所述第四晶体管；以及
第四放大器，用于根据所述阈值电压以及所述第五晶体管和所述第三反馈电阻的中间节点的电位驱动第三晶体管。
19.根据权利要求18所述的led驱动电路，其特征在于，所述电流产生单元还包括：
串联连接在所述第一电流路径上的第六晶体管；以及
第五放大器，所述第五放大器正相输入端用于接受所述第二阈值电压，反相输入端连接至所述第六晶体管的第一端，输出端连接至所述第六晶体管的控制端，
所述第五放大器用于根据所述第二阈值电压驱动所述第六晶体管以限制所述第一电流的电流值。
20.根据权利要求19所述的led驱动电路，其特征在于，所述电流产生单元还包括第七晶体管和第八晶体管，
其中，所述第七晶体管和所述第八晶体管构成第二电流镜，从而将所述第二电流镜像到所述第一电流路径以补偿所述第一电流。
21.根据权利要求20所述的led驱动电路，其特征在于，所述第四晶体管、所述第五晶体管以及所述第六晶体管分别为n型金属氧化物半导体场效应晶体管，
所述第七晶体管和所述第八晶体管分别为p型金属氧化物半导体场效应晶体管。
22.根据权利要求18所述的led驱动电路，其特征在于，所述输出单元包括第九至第十二晶体管以及第二输出电阻，
其中，第九晶体管、第十晶体管、第十一晶体管以及第十二晶体管构成第三电流镜，所述第三电流镜的供电端连接至电源电压，输入端连接至所述输出节点，
所述第二输出电阻串联连接在参考电压与所述第三电流镜的输出端之间，
其中，所述第三电流镜用于将调节电流镜像到所述第二输出电阻，所述第二输出电阻根据所述调节电流得到电压形式的所述控制信号。
23.根据权利要求22所述的led驱动电路，其特征在于，所述第九晶体管和所述第十晶体管分别为p型金属氧化物半导体场效应晶体管，
所述第十一晶体管和所述第十二晶体管分别为n型金属氧化物半导体场效应晶体管。
24.根据权利要求18所述的led驱动电路，其特征在于，所述输出单元包括第十三晶体管和第十四晶体管，
其中，所述第十三晶体管和所述第十四晶体管构成第四电流镜，所述第四电流镜的供电端连接至电源电压，输入端连接至所述输出节点，以将所述调节电流转换为电流形式的所述控制信号。
技术总结