一种LED驱动电路

摘要

本发明公开了一种LED驱动电路，包括直流变换单元、控制直流变换单元的控制驱动单元以及连接控制驱动单元的信号处理单元，直流变换单元输出电流驱动LED负载，直流变换单元具有电感，信号处理单元包括第一信号采样单元、第二信号采样单元、第三信号采样单元、逻辑运算单元以及比较器，第一信号、第二信号以及第三信号经过逻辑运算单元后形成参考信号，参考信号与直流变换单元的电感电流通过比较器的比较输出控制信号，参考信号的值为第一信号与第三信号的乘积除以第二信号的平方得到。

权利要求

1.一种LED驱动电路，包括直流变换单元、控制所述直流变换单元的控制驱动单元以及连接所述控制驱动单元的信号处理单元，所述直流变换单元输出电流驱动LED负载，所述直流变换单元具有电感，其特征在于，所述信号处理单元包括第一信号采样单元、第二信号采样单元、第三信号采样单元、逻辑运算单元以及比较器，所述第二信号采样单元以及第三信号采样单元采样所述LED驱动电路的输入电压信号，所述第一信号采样单元采样所述LED驱动电路的输入电压信号、或者采集所述LED驱动电路的输出电压信号、或者采集所述LED驱动电路的输入输出电压之和，所述第一信号采样单元采样到的信号为第一信号，所述第二信号采样单元采样到的信号为第二信号，所述第三信号采样单元采样到的信号为第三信号，所述第一信号、第二信号以及第三信号经过逻辑运算单元后形成参考信号，所述参考信号与直流变换单元的电感电流通过比较器的比较输出控制信号，所述参考信号的值为第一信号与第三信号的乘积除以第二信号的平方得到。

2.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述第二信号为直流变量。

3.如权利要求2所述LED驱动电路，其特征在于，所述第二信号采样单元包括滤波电路。

4.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述直流变换单元包括降压电路，所述第一信号采样单元、第二信号采样单元以及第三信号采样单元皆采样所述LED驱动电路的输入电压信号。

5.如权利要求4所述的LED驱动电路，其特征在于，所述第一信号采样单元与第三信号采样单元相同，第一信号与第三信号为相同的信号。

6.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述直流变换单元包括升压电路，所述第一信号采样单元采集所述LED驱动电路的输出电压信号，所述第一信号为输出电压信号。

7.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述直流变换单元包括升降压电路，所述第一信号采样单元采集所述LED驱动电路的输入输出电压之和，所述第一信号为输入输出电压和信号。

8.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述信号处理单元还包括第一、第二除法运算器以及一个乘法运算器，所述第一信号采样单元和第二信号采样单元分别连接所述第一除法运算器，使得所述第一信号与第二信号输入第一除法运算器得到第一信号除以第二信号，所述第二信号采样单元和第三信号采样单元分别连接所述第二除法运算器，使得所述第二信号与第三信号输入第二除法运算器得到第三信号除以第二信号，所述第一除法运算器与第二除法运算器的输出端分别连接乘法运算器的输入端，所述乘法运算器的输出端连接所述比较器的第一输入端。

9.如权利要求8所述的LED驱动电路，其特征在于，所述信号处理单元还包括两个限幅电路，所述限幅电路分别位于所述除法运算器与所述乘法运算器之间。

10.如权利要求9所述的LED驱动电路，其特征在于，所述信号处理单元还包括软启动电路，所述软启动电路位于所述乘法运算器与所述比较器之间。

11.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述信号处理单元还包括平方倒数运算器以及乘法运算器，所述第二信号采样单元连接所述平方倒数运算器的输入端，所述第二信号通过所述平方倒数运算器后输出第二信号平方的倒数，所述平方倒数运算器的输出端连接所述乘法运算器，所述第一信号采样单元和第三信号采样单元分别连接所述乘法运算器的输入端，第二信号平方的倒数、第一信号以及第三信号通过乘法运算器相乘，所述乘法运算器的输出端连接所述比较器的第一输入端。

12.如权利要求11所述的LED驱动电路，其特征在于，所述信号处理单元还包括一个限幅电路，所述限幅电路位于所述平方倒数运算器与所述乘法运算器之间。

13.如权利要求12所述的LED驱动电路，其特征在于，所述信号处理单元还包括软启动电路，所述软启动电路位于所述乘法运算器与所述比较器之间。

14.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述LED驱动电路还包括连接所述直流变换单元的开关元件，所述信号处理单元输出关断信号，所述关断信号控制所述开关元件的关断。

说明书

一种LED驱动电路

[0001] 【技术领域】

[0002] 本发明涉及一种LED驱动电路，尤其指一种恒流的LED驱动电路。

[0003] 【背景技术】

[0004] LED光源需要恒流驱动，以确保在不同输入电压和输出电压（相当于不同负载）情况下光输出的一致性，同时也可保证LED光源不会因为过电流驱动导致的过热使光输出衰减，缩短灯具寿命。现有技术中，恒流驱动电路的拓扑具有隔离拓扑结构和不隔离拓扑结构。不隔离拓扑中，例如降压电路和升降压电路，由于LED负载和开关驱动并不共地，使得输出电流采样非常困难；在升压电路中虽然LED负载和开关驱动是共地结构，可以方便进行LED负载的电流反馈，然而，LED负载电流的采样需要在恒流驱动电路输出回路串联采样电阻，增加采样电阻会增加电路的损耗，同时，还需要增加电流外环控制，包括基准源和运算放大器，以输出电感电流峰值参考信号来设定峰值电流，使得恒流驱动电路控制非常复杂。而隔离拓扑中，采样输出电流需要增加副边电流采样芯片以及相应芯片供电电路，输出电流信号通过光耦反馈到原边控制芯片，电路结构也非常复杂且成本高，不利于缩小驱动电源体积。现有技术中也没有一款通用的信号处理电路能够适合不同的拓扑实现输出恒流控制。

[0005] 另一方面，功率因数指标在LED驱动电路的性能上也越来越重要，许多国际标准针对LED光源和LED灯具都明确功率因数的要求。因此，LED驱动电路中也常常加入功率因数校正的功能。针对临界电流控制方式，传统的功率因数校正是迫使电感电流峰值跟随输入电压正弦变化，这在升压电路中确实可以实现输入电流正弦变化，但是对降压电路和升降压电路，电感电流峰值正弦变化却不等同于输入电流正弦变化，事实上输入电流并不是正弦波，而是有一定的畸变，使得输入电流总谐波失真较高，无法做到真正的功率因数校正。

[0006] 因此，为了克服上述缺陷，有必要提供一种改进的LED驱动电路。

[0007] 【发明内容】

[0008] 本发明的目的在于提供一种LED驱动电路。

[0009] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种LED驱动电路，包括直流变换单元、控制所述直流变换单元的控制驱动单元以及连接所述控制驱动单元的信号处理单元，所述直流变换单元输出电流驱动LED负载，所述直流变换单元具有电感，所述信号处理单元包括第一信号采样单元、第二信号采样单元、第三信号采样单元、逻辑运算单元以及比较器，所述第一信号采样单元采样到的信号为第一信号，所述第二信号采样单元采样到的信号为第二信号，所述第三信号采样单元采样到的信号为第三信号，所述第一信号、第二信号以及第三信号经过逻辑运算单元后形成参考信号，所述参考信号与直流变换单元的电感电流通过比较器的比较输出控制信号，所述参考信号的值为第一信号与第三信号的乘积除以第二信号的平方得到。

[0010] 优选地，所述第二信号为直流变量。

[0011] 优选地，所述第二信号采样单元包括滤波电路。

[0012] 优选地，所述第二信号采样单元以及第三信号采样单元采样所述LED驱动电路的输入电压信号。

[0013] 优选地，所述直流变换单元包括降压电路，所述第一信号采样单元、第二信号采样单元以及第三信号采样单元皆采样所述LED驱动电路的输入电压信号。

[0014] 优选地，所述第一信号采样单元与第三信号采样单元相同，第一信号与第三信号为相同的信号。

[0015] 优选地，所述直流变换单元包括升压电路，所述第一信号采样单元采集所述LED驱动电路的输出电压信号，所述第一信号为输出电压信号。

[0016] 优选地，所述直流变换单元包括升降压电路，所述第一信号采样单元采集所述LED驱动电路的输入输出电压之和，所述第一信号为输入输出电压和信号。

[0017] 优选地，所述信号处理单元还包括两个除法运算器以及一个乘法运算器，所述第一信号采样单元和第二信号采样单元分别连接所述第一除法运算器，使得所述第一信号与第二信号输入第一除法运算器，所述第二信号采样单元和第三信号采样单元分别连接所述第二除法运算器，使得所述第二信号与第三信号输入第二除法运算器，所述第一除法运算器与第二除法运算器的输出端分别连接乘法运算器的输入端，所述乘法运算器的输出端连接所述比较器的第一输入端。

[0018] 优选地，所述信号处理单元还包括两个限幅电路，所述限幅电路分别位于所述除法运算器与所述乘法运算器之间。

[0019] 优选地，所述信号处理单元还包括软启动电路，所述软启动电路位于所述乘法运算器与所述比较器之间。

[0020] 优选地，所述信号处理单元还包括平方倒数运算器以及乘法运算器，所述第二信号采样单元连接所述平方倒数运算器的输入端，所述第二信号通过所述平方倒数运算器后输出第二信号平方的倒数，所述平方倒数运算器的输出端连接所述乘法运算器，所述第一信号采样单元和第三信号采样单元分别连接所述乘法运算器的输入端，第二信号平方的倒数、第一信号以及第三信号通过乘法运算器相乘，所述乘法运算器的输出端连接所述比较器的第一输入端。

[0021] 优选地，所述信号处理单元还包括两个限幅电路，所述限幅电路分别位于所述除法运算器与所述乘法运算器之间。

[0022] 优选地，所述信号处理单元还包括软启动电路，所述软启动电路位于所述乘法运算器与所述比较器之间。

[0023] 优选地，所述LED驱动电路还包括连接所述直流变换单元的开关元件，所述信号处理单元输出关断信号，所述关断信号控制所述开关元件的关断。

[0024] 相较于现有技术，本发明LED驱动电路有以下优点：通过简单的电路即可实现输出恒流和功率因数校正，电路控制部分可以通用不同拓扑结构，且由于无需采样输出电流，能够减少电路的损耗。

[0025] 【附图说明】

[0026] 图1为本发明LED驱动电路的示意图。

[0027] 图2为本发明LED驱动电路的第一较佳实施例的电路图。

[0028] 图3为本发明LED驱动电路的逻辑运算单元的另一实施方式的示意图。

[0029] 图4为本发明LED驱动电路的第二较佳实施例的电路图。

[0030] 图5为本发明LED驱动电路的第三较佳实施例的电路图。

[0031] 图6为本发明LED驱动电路的具有限幅电路的逻辑运算单元的示意图。

[0032] 图7为本发明LED驱动电路的具有限幅电路的另一实施方式的逻辑运算单元的示意图。

[0033] 图8为本发明LED驱动电路的具有限幅电路和软启动电路的逻辑运算单元的示意图。

[0034] 【具体实施方式】

[0035] 请参照图1所示，本发明一种LED驱动电路，包括直流变换单元、控制直流变换单元的控制驱动单元以及连接控制驱动单元的信号处理单元，直流变换单元输出电流驱动LED负载，直流变换单元具有电感，信号处理单元包括第一信号采样单元、第二信号采样单元、第三信号采样单元、逻辑运算单元以及比较器，第一信号采样单元采样到的信号为第一信号，第二信号采样单元采样到的信号为第二信号，第三信号采样单元采样到的信号为第三信号，第一信号、第二信号以及第三信号经过逻辑运算单元后形成参考信号，参考信号与直流变换单元的电感电流通过比较器的比较输出控制信号，参考信号的值为第一信号与第三信号的乘积除以第二信号的平方得到。本发明对第一信号、第二信号以及第三信号进行逻辑运算，得到第一信号与第二信号的乘积除以第二信号的平方作为参考信号。该参考信号作为电感电流峰值的参考值连接到比较器。比较器的另一个输入则是电感电流峰值采样，当电感电流峰值超过参考值时比较器翻转，从而输出控制信号至控制驱动单元，以控制直流变换单元的关断。本发明的信号处理单元对信号处理的方式，使得第一信号、第二信号以及第三信号的采样电路能够更简单，并且控制LED驱动电路恒流输出的同时还能够对输入电流的进行功率因数校正。

[0036] 具体地，当直流变换单元为降压电路时，第一信号、第二信号、第三信号皆为采样到的LED驱动电路输入电压信号。当直流变换单元为升压电路、升压降压电路等等电路时，第二信号采样单元、第三信号采样单元都采样LED驱动电路的输入电压信号，第一信号采样单元根据不同的拓扑采样不同的信号。同时，无论针对哪种拓扑，第二信号皆为直流信号。本发明中，采用在第二信号采样单元加入滤波电路的方式将第二信号采样单元采样到的输入电压转化为直流信号，其他实施例中，也可以采用其他方法得到直流的第二信号。

[0037] 请参照图2所示，本发明第一实施例的LED驱动电路1包括直流变换单元10、控制直流变换单元10的控制驱动单元（未标号）以及连接控制驱动单元的信号处理单元11，直流变换单元10输出电流驱动LED负载，直流变换单元10具有电感L。直流变换单元10包括二极管D、电感L以及输出电容C。信号处理单元11包括第一信号采样单元（未标号）、第二信号采样单元（未标号）、第三信号采样单元（未标号）、逻辑运算单元110以及比较器112。第一信号采样单元采样到的信号为第一信号A，第二信号采样单元采样到的信号为第二信号B，第三信号采样单元采样到的信号为第三信号C。第一信号A、第二信号B以及第三信号C经过逻辑运算单元110后形成参考信号。参考信号是由第一信号A与第三信号C的乘积再除以第二信号B的平方得到的。参考信号与直流变换单元10的电感电流信号通过比较器112的比较输出控制信号。控制信号输入控制驱动单元，控制直流变换单元10的关断，从而控制直流变换单元10恒流输出以及调节直流变换单元10的功率因数。本实施例中，逻辑运算单元110包括两个除法运算器1101、1102以及一个乘法运算器1103。第一信号采样单元和第二信号采样单元分别连接第一除法运算器1101，使得第一信号A与第二信号B输入第一除法运算器1101。第二信号采样单元和第三信号采样单元分别连接第二除法运算器1102，使得第二信号B与第三信号C输入第二除法运算器1102。第一除法运算器1101与第二除法运算器1102的输出端分别连接乘法运算器1103的输入端。乘法运算器1103的输出端连接比较器112的第一输入端（未标号）。其他实施例中，实现第一信号A、第二信号B以及第三信号C的处理也可以采用其他逻辑运算器。例如，参照图3所示，信号处理单元410包括平方倒数运算器4101和乘法运算器4102。其中第二信号采样单元连接平方倒数运算器4101的输入端，平方倒数运算器
4101的输出端连接乘法运算器4102，第一信号采样单元和第三信号采样单元分别连接乘法运算器4102，第一信号A、第三信号C以及第二信号B的倒数的平方通过乘法运算器4102做乘法运算，从而得到第一信号A与第三信号C的乘积与第二信号B的平方相除得到的信号。

[0038] 第一实施例中，直流变换单元10包括降压电路，第一信号采样单元、第二信号采样单元以及第三信号采样单元都连接LED驱动电路1的输入端，以采样LED驱动电路1的输入电压Vin。第一信号A、第二信号B、第三信号C皆为采样到的LED驱动电路1输入电压信号。其中，第一信号采样单元与第三信号采样单元相同，采样相同的信号得到第一信号A和第三信号C，然后分别输入第一除法运算器1101和第二除法运算器1102。第二信号采样单元与第一、第三信号采样单元之间具有分压电阻R2。第一信号采样单元和第三信号采样单元具有分压电阻R3，第二信号采样单元包括串联连接的分压电阻R1、R2和R3以及滤波电路113。滤波电路113包括电阻R4和滤波电容C1。分压电阻R3一端接地。第二信号采样单元一端连接LED驱动电路1的输入端，另一端分别连接第一除法运算器1101和第二除法运算器1102的第二信号输入端（未标号）。第一除法运算器1101还具有第一信号输入端（未标号），第二除法运算器1102还具有第三信号输入端（未标号），第一信号输入端和第二信号输入端都连接于分压电阻R2与分压电阻R3之间。第一除法运算器1101和第二除法运算器1102还分别具有第二信号输入端（未标号），第一除法运算器1101和第二除法运算器1102的第二信号输入端通过滤波电路113后，连接于分压电阻R2和分压电阻R3之间。其他实施例中，第二信号采样单元也可以不具有分压电阻R1、R2，分压电阻R1、R2、R3的设置可根据需要改变。这样，采样到的第一信号A为LED驱动电路2的输入电压信号，第二信号B为LED驱动电路2的输入电压信号通过滤波电路113得到的直流信号，第三信号C为LED驱动电路1的输入电压信号。

[0039] LED驱动电路1还包括控制直流变换单元10关断和导通的开关元件Q，信号处理单元11还包括采样电阻Rs，本实施例中，采样电阻Rs一端连接开关元件Q，另一端接地。比较器112的第一输入端（未标号）连接参考信号，第二输入端（未标号）连接于采样电阻Rs与开关元件Q之间，使得电感电流信号输入第二输入端，从而控制直流变换单元10的电感电流峰值。本实施例中，比较器112的第一输入端为比较器112的负极，第二输入端为比较器112的正极。其他实施例中，也可以将比较器112的第一输入端设置为正极，第二输入端设置为负极，即参考信号输入比较器112的正极，电感电流信号输入比较器112的负极。

[0040] 本实施例中，输入电压Vin经过分压电阻R1、R2和R3进行分压，其中电阻R2和电阻R3之间的电压反馈为第一信号A和第三信号C。由于输入电压Vin为正弦变化的信号，因此第一信号A和第三信号C也是相应正弦变化。电阻R1和电阻R2之间的电压经过电阻R4和电容C1进行滤波，把平均值反馈为第二信号B。电阻R4和电容C1参数选取的原则是既不影响电阻R1、R2和R3的分压，同时滤波带宽非常小，如20Hz，只把直流信号反馈为第二信号B即可。第二信号B是直流变量。第一信号A和第二信号B的比值以及第三信号C和第二信号B的比值经过乘法运算器1103后得到电感电流峰值的参考信号，其表达式为：

[0041]

[0042] 其中K1为设计参数，设计参数K1的表达式为：

[0043]

[0044] 可见参考信号是以与输入电压Vin同相位正弦的平方变化，变化的幅值是一个固定值，与输入电压Vin和输出电压Vo无关。输入电流Iin的表达式为：

[0045]

[0046] 其中Vinpk为峰值电压。可见输入电流Iin和输入电压Vin是同相位的正弦变量，这就意味着输入电流Iin和输入电压Vin为同相正弦变化，输入阻抗特性接近纯电阻。因此通过本发明的信号处理单元产生的控制信号能够很好的控制LED驱动电路1恒流输出，同时又能够进行功率因数校正，使输入电流Iin和输入电压Vin同相正弦变化。

[0047] 请参照图4所示，本发明第二实施例的LED驱动电路2包括直流变换单元20、控制直流变换单元20的控制驱动单元（未标号）以及连接控制驱动单元的信号处理单元21，直流变换单元20输出电流驱动LED负载，直流变换单元20具有电感L。直流变换单元20包括二极管D、电感L以及输出电容C。信号处理单元21包括第一信号采样单元（未标号）、第二信号采样单元（未标号）、第三信号采样单元（未标号）、逻辑运算单元210以及比较器212。第一信号采样单元采样到的信号为第一信号A，第二信号采样单元采样到的信号为第二信号B，第三信号采样单元采样到的信号为第三信号C。第一信号A、第二信号B以及第三信号C经过逻辑运算单元210后形成参考信号。参考信号是由第一信号A与第三信号C的乘积再除以第二信号B的平方得到的。参考信号与直流变换单元20的电感电流信号通过比较器212的比较输出控制信号。控制信号输入控制驱动单元，控制直流变换单元20的关断，从而控制直流变换单元20恒流输出以及调节直流变换单元20的功率因数。本实施例中，逻辑运算单元210包括两个除法运算器2101、2102以及一个乘法运算器2103。第一信号采样单元和第二信号采样单元分别连接第一除法运算器2101，使得第一信号A与第二信号B输入第一除法运算器2101。第二信号采样单元和第三信号采样单元分别连接第二除法运算器2102，使得第二信号B与第三信号C输入第二除法运算器2102。第一除法运算器2101与第二除法运算器2102的输出端分别连接乘法运算器2103的输入端。乘法运算器2103的输出端连接比较器212的第一输入端（未标号）。其他实施例中，实现第一信号A、第二信号B以及第三信号C的处理也可以采用其他逻辑运算器，例如，参照图3所示，采用平方倒数运算器和乘法运算器，其中第二信号采样单元连接平方倒数运算器的输入端，平方倒数运算器的输出端连接乘法运算器，第一信号采样单元和第三信号采样单元分别连接乘法运算器，第一信号A、第三信号C以及第二信号B的倒数的平方通过乘法运算器做乘法运算，从而得到第一信号A与第三信号C的乘积与第二信号B的平方相除得到的信号。

[0048] 直流变换单元20为升压电路，第一信号采样单元采集LED驱动电路2的输出电压信号。第二信号采样单元和第三信号采样单元采集LED驱动电路2的输入电压信号。第一信号采样单元的一端与输出电容C并联，另一端连接第一除法运算器2101的第一信号输入端（未标号）。本实施例中，第一信号采样单元包括分压电阻R5和分压电阻R6，其他实施例中分压电阻的使用根据需要来确定。第二信号采样单元包括分压电阻R1、R2、R3以及滤波电路213。第三信号采样单元包括分压电阻R3。第二信号采样单元和第三信号采样单元之间具有分压电阻R2。第二信号采样单元一端连接LED驱动电路2的输入端以采样输入电压Vin，另一端分别连接第一除法运算器2101和第二除法运算器2102的第二信号输入端（未标号）。第三信号采样单元连接第二除法运算器2102的第三信号输入端（未标号）。第二除法运算器2102的第三信号输入端连接于分压电阻R3与分压电阻R2之间。即第一信号A为直流变换单元20的输出电压信号，第二信号B为LED驱动电路2的输入电压信号通过滤波电路213得到的直流信号，第三信号C为LED驱动电路2的输入电压信号。

[0049] LED驱动电路2还包括控制直流变换单元20关断和导通的开关元件Q，信号处理单元21还包括采样电阻Rs，本实施例中，采样电阻Rs一端连接开关元件Q，另一端接地。比较器212的第一输入端（未标号）连接参考信号，第二输入端（未标号）连接于采样电阻Rs与开关元件Q之间，使得电感电流信号输入第二输入端，从而控制直流变换单元20的电感电流峰值。本实施例中，比较器212的第一输入端为比较器212的负极，第二输入端为比较器212的正极。其他实施例中，也可以将比较器212的第一输入端设置为正极，第二输入端设置为负极，即参考信号输入比较器212的正极，电感电流信号输入比较器212的负极。

[0050] 本实施例中，输入电压Vin经过电阻R1、R2和R3进行分压，电阻R2和电阻R3之间的电压反馈形成第三信号C，这是一个正弦脉动的电压信号。电阻R1和电阻R2之间的电压经过电阻R4和滤波电容C1变成低纹波直流后反馈形成第二信号B。输出电压Vo经过电阻R5和电阻R6进行分压反馈形成第一信号A。第一信号A和第二信号B的比值以及第三信号C和第二信号B的比值经过乘法器后得到电流峰值的参考信号。参考信号表达式为:

[0051]

[0052] 其中K2为设计参数，K2的表达式为：

[0053]  。

[0054] 参考信号是一个和输入电压Vin同相位变化的正弦量，幅值和输出电压Vo成正比，和输入电压Vin峰值成反比。输入电流Iin的表达式为：

[0055]

[0056] 输入电流Iin为正弦变化，幅值大小和输入电压Vin峰值成反比，和输出电压Vo成正比，升压电路也不存在输入电流Vin死区，因此可以实现非常好的功率因数，使输入阻抗呈现纯阻特性。输出电流Io表达式为：

[0057] 输出电流Io呈现正弦平方变化，幅值只和设计参数K2以及采样电阻Rs有关，不受输入电压Vin和输出电压Vo变化的影响。输出电流Io在工频周期内的平均值可等效为流经LED负载的直流成分，其表达式为：

[0058]

[0059] 可以看出本实施例中的LED驱动电路2对采样信号的处理方式使得采样电路非常简单、方便，并且经过信号处理单元处理后的控制信号能够很好的实现LED驱动电路2的输出恒流及功率因数校正。

[0060] 请参照图5所示，本发明第三实施例的LED驱动电路3包括直流变换单元30、控制直流变换单元30的控制驱动单元（未标号）以及连接控制驱动单元的信号处理单元31，直流变换单元30输出电流驱动LED负载，直流变换单元30具有电感L。直流变换单元30包括二极管D、电感L以及输出电容C。信号处理单元31包括第一信号采样单元（未标号）、第二信号采样单元（未标号）、第三信号采样单元（未标号）、逻辑运算单元310以及比较器312。第一信号采样单元采样到的信号为第一信号A，第二信号采样单元采样到的信号为第二信号B，第三信号采样单元采样到的信号为第三信号C。第一信号A、第二信号B以及第三信号C经过逻辑运算单元310后形成参考信号。参考信号是由第一信号A与第三信号C的乘积再除以第二信号B的平方得到的。参考信号与直流变换单元30的电感电流信号通过比较器312的比较输出控制信号。控制信号输入控制驱动单元，控制直流变换单元30的关断，从而控制直流变换单元30恒流输出以及调节直流变换单元30的功率因数。本实施例中，逻辑运算单元310包括两个除法运算器3101、3102以及一个乘法运算器3103。第一信号采样单元和第二信号采样单元分别连接第一除法运算器3101，使得第一信号A与第二信号B输入第一除法运算器3101。第二信号采样单元和第三信号采样单元分别连接第二除法运算器3102，使得第二信号B与第三信号C输入第二除法运算器3102。第一除法运算器3101与第二除法运算器3102的输出端分别连接乘法运算器3103的输入端。乘法运算器3103的输出端连接比较器312的第一输入端（未标号）。其他实施例中，实现第一信号A、第二信号B以及第三信号C的处理也可以采用其他逻辑运算器，例如，参照图3所示，采用平方倒数运算器和乘法运算器，其中第二信号采样单元连接平方倒数运算器的输入端，平方倒数运算器的输出端连接乘法运算器，第一信号采样单元和第三信号采样单元分别连接乘法运算器，第一信号A、第三信号C以及第二信号B的倒数的平方通过乘法运算器做乘法运算，从而得到第一信号A与第三信号C的乘积与第二信号B的平方相除得到的信号。

[0061] 直流变换单元30为升压降压电路，第一信号采样单元采集LED驱动电路3的输入电压Vin和输出电压Vo之和。第二信号采样单元和第三信号采样单元采集LED驱动电路3的输入电压信号。第一信号采样单元的一端连接于输出电容C的近地端，另一端连接第一除法运算器3101的第一信号输入端（未标号）。本实施例中，第一信号采样单元包括分压电阻R5和分压电阻R6，其他实施例中分压电阻的使用根据需要来确定。第二信号采样单元包括分压电阻R1、R2、R3以及滤波电路313。第三信号采样单元包括分压电阻R3。第二信号采样单元和第三信号采样单元之间具有分压电阻R2。第二信号采样单元一端连接LED驱动电路3的输入端以采样输入电压Vin，另一端分别连接第一除法运算器3101和第二除法运算器3102的第二信号输入端（未标号）。第三信号采样单元连接第二除法运算器3102的第三信号输入端（未标号）。第二除法运算器3102的第三信号输入端连接于分压电阻R3与分压电阻R2之间。即第一信号A为直流变换单元30的输出电压信号，第二信号B为LED驱动电路3的输入电压信号通过滤波电路313得到的直流信号，第三信号C为LED驱动电路3的输入电压信号。

[0062] LED驱动电路3还包括控制直流变换单元30关断和导通的开关元件Q，信号处理单元31还包括采样电阻Rs，本实施例中，采样电阻Rs一端连接开关元件Q，另一端接地。比较器312的第一输入端（未标号）连接参考信号，第二输入端（未标号）连接于采样电阻Rs与开关元件Q之间，使得电感电流信号输入第二输入端，从而控制直流变换单元30的电感电流峰值。本实施例中，比较器312的第一输入端为比较器312的负极，第二输入端为比较器312的正极。其他实施例中，也可以将比较器312的第一输入端设置为正极，第二输入端设置为负极，即参考信号输入比较器312的正极，电感电流信号输入比较器312的负极。

[0063] 本实施例中，输入电压Vin通过电阻R1和R2进行分压，第二信号B和第三信号C通过电阻R1、R2和R3把输入电压Vin进行分压，第三信号C为电阻R2和R3之间的正弦变化电压值，而第二信号B则通过电阻R4和滤波电容C1滤波后得到的直流变量。第一信号A的输入端来自输出电容C的正极，第一信号A为输入和输出电压之和，即（Vinpk*sinα+Vo）。输入电压Vin与输出电压Vo之和这个电压信号通过电阻R5和R6进行分压反馈形成第一信号A。第一信号A和第二信号B的比值以及第三信号C和第二信号B的比值经过乘法运算器后得到电感电流峰值的参考信号。参考信号的表达式为：

[0064]

[0065] 其中K2为设计参数，K2的表达式为：

[0066] 。

[0067] 可以看出参考信号并不是一个单纯的正弦变化，也不是一个固定值，而且和输入电压Vin以及输出电压Vo有关。输入电流Iin的表达式为：

[0068]

[0069] 输入电流Iin表达式和降压电路的输入电流非常相似，只是设计参数不一样，输入电流Iin也是正弦变化，幅值大小和输入电压Vin峰值成反比，和输出电压Vo成正比，升压降压电路不存在输入电流Iin死区，因此可以实现非常好的功率因数，使输入阻抗呈现纯阻特性。输出电流Io表达式为：

[0070]

[0071] 输出电流Io呈现正弦平方变化，幅值只和设计参数K2以及采样电阻Rs有关，不受输入电压Vin和输出电压Vo变化的影响。输出电流Io在工频周期内的平均值可等效为流经LED负载的直流成分，其表达式为：

[0072]

[0073] 可以看出本实施例中的LED驱动电路3对采样信号的处理方式使得采样电路非常简单、方便，并且经过信号处理单元处理后的控制信号能够很好的实现LED驱动电路3的输出恒流及功率因数校正。

[0074] 进一步地，三个实施例中的信号处理单元中都引入了除法运算。除法运算中，当分母比较小的时候，除法会得到一个很大的值，有可能会导致运算电路饱和或者工作不正常，因此，为使得LED驱动电路更稳定，可以对除法运算进行幅值限制，避免出现过高输出的情况。另一方面，LED驱动电路也是希望能够实现软启动，避免在上电时候电感电流峰值的参考信号一直处于过高的电平，导致输出电流过冲，甚至会损坏功率器件，解决的办法可以加入软启电路，使得电感电流峰值参考信号在上电一定时间内逐步上升，这样电感电流峰值也会随之慢慢变大，有利于电路启动。请参考图6所示，根据需要，信号处理单元还可以包括两个限幅电路。限幅电路分别位于除法运算器与乘法运算器之间。其他实施例中，请参考图7所示，当逻辑运算单元采用平方倒数运算器时，限幅电路位于平方倒数运算器与乘法运算器之间。请参考图8所示，根据需要，信号处理单元还可以包括软启动电路。软启动电路位于乘法运算器与比较器之间。加入软启动电路可以避免在启动瞬间开关电流过大，从而保证输出电流不会过冲、甚至损坏功率器件。