CN101707831B - 一种led驱动电路及led灯具 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于LED的技术领域,提供了一种LED驱动电路及LED灯具。在本发明中,LED驱动电路中设置有输入电流检测单元、反馈单元、控制单元以及开关单元,反馈单元使得LED驱动电路成为闭环回路,控制单元根据输入电流检测单元和反馈单元发送的信号,控制开关单元控制LED驱动电路输出电流,从而提高了LED驱动电路对LED亮度调节的效果,进一步实现了对LED亮度的多级调节,以及提高了LED驱动电路输出电流的精度和稳定度。

Description

—种LED驱动电路及LED灯具
技术领域
[0001] 本发明属于LED的技术领域,尤其涉及一种LED驱动电路及LED灯具。
背景技术
[0002] LED驱动电路是LED灯具里的重要组成部分,LED驱动电路将交流电源输入端输入的交流电转换为驱动LED工作的电流。
[0003] 通过改变LED驱动电路输入的交流电,LED驱动电路可以输出不同大小的驱动电流,从而调节LED的亮度,但是现有的LED驱动电路对LED亮度的调节效果不明显,并且现有的LED驱动电路输出电流的精度和稳定度比较差。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于提供一种LED驱动电路,旨在解决现有的LED驱动电路存在对LED亮度的调节效果不明显,并且输出电流的精度和稳定度比较差的问题。
[0005] 本发明是这样实现的,一种LED驱动电路,所述LED驱动电路包括输入端与交流电源端连接的整流滤波单元,所述LED驱动电路还包括:
[0006] 输入端与整流滤波单元的输出端连接、输出端与被驱动的LED灯连接、且用于控制LED驱动电路输出电流的开关单元;
[0007] 分别连接所述开关单元的输出端与LED灯两端的反馈单元,用于检测所述开关单元的输出端与LED灯的输入电信号,产生反馈信号;
[0008] 与所述整流滤波单元输出端相连的输入电流检测单元,用于检测输入电流的变化,产生输入电流检测信号;以及
[0009] 分别与所述开关单元、反馈单元和输入电流检测单元连接的控制单元,用于接收所述反馈信号和所述输入电流检测信号,输出用于控制所述开关单元的控制信号。
[0010] 上述结构中,所述输入电流检测单元包括电流互感器和滤波模块;所述电流互感器的初级绕组的第一端接所述整流滤波单元,所述电流互感器的次级绕组的第一端接滤波模块的输入端,所述滤波模块的输出端接所述控制单元。
[0011] 上述结构中,所述反馈单元包括输出电压检测模块、LED电流检测模块、反馈处理模块、射极跟随稳压模块和第一光电耦合器;所述输出电压检测模块的两端分别接开关单元输出侧LED灯的两端,所述输出电压检测模块的输出端接反馈处理模块的电压检测输入端,所述反馈处理模块的电流检测输入端接LED电流检测模块,所述反馈处理模块的地端接参考地,所述反馈处理模块的电源端接射极跟随稳压模块的输出端,所述射极跟随稳压模块的输入端连接开关单元的输出端,所述反馈处理模块的输出端接第一光电耦合器的输入端,所述第一光电耦合器的输出端接控制单元。
[0012] 上述结构中,所述反馈单元中,所述输出电压检测模块包括串接的电阻R20和电阻R7,此电阻R20和电阻R7相串联的两端连接开关单元输出侧LED灯的两端;所述LED电流检测模块包括电阻R17 ;所述反馈处理模块包括运算放大器U1、运算放大器U2和一用于提供参考电压的恒压源,其中,恒压源的输出端一路接运算放大器Ul的同相输入端,其另一路通过两个电阻串联分压后为运算放大器U2的同相输入端提供参考电压,运算放大器Ul的输出端和运算放大器U2的输出端相连,且通过所述第一光电耦合器连接所述控制单元;运算放大器Ul的反相输入端连接至电阻R20和电阻R7相串联的结点处,运算放大器U2的反相输入端通过电阻R18连接所述电阻R17与LED灯相连的一端,所述电阻R17的另一端接参考地。
[0013] 上述结构中,所述射极跟随稳压模块包括电阻R2、电阻R10、三极管Q1、稳压管ZD2和电容C5,其中,三极管Ql的集电极通过电阻RlO接所述开关单元的输出端;所述三极管Ql的基极通过电阻R2接所述开关单元的输出端,所述三极管Ql的基极接稳压管ZD2的阴极,稳压管ZD2的阳极接地,所述三极管Ql的发射极通过电容C5接地,所述三极管Ql的发射极还作为输出连接所述反馈处理模块的电源端。
[0014] 上述结构中,所述反馈单元进一步包括电阻R8、电阻R13、电阻R14、电容C3、电容C9和电容ClO ;电阻R20和电阻R7的连接端一路通过串接的电阻R14和电容ClO接运算放大器Ul的输出端,运算放大器U2的反相输入端还通过串接的电阻R13和电容C9接运算放大器Ul的输出端;运算放大器Ul的电源端一路接三极管Ql的发射极,运算放大器Ul的电源端另一路接电容C3的一端,电容C3的另一端接地,运算放大器Ul的输出端通过电阻R8接所述第一光电耦合器的发光二极管的阴极,所述发光二极管的阳极接所述开关单元的输出端,所述第一光电耦合器的三极管的发射极接地,所述第一光电耦合器的三极管的集电极接所述控制单元的一检测输入端。
[0015] 上述结构中,所述控制单元包括控制模块,所述控制模块的反馈和检测信号输入端同时接输入电流检测单元的滤波模块的输出端和反馈单元的第一光电耦合器的输出端,所述控制模块的反馈信号输入端接反馈单元的第一光电耦合器的输出端,所述控制模块的反馈参考电位输入端接第一分压电路,所述控制模块的保护参考电位输入端接第二分压电路,所述控制模块的输出端接开关单元。
[0016] 上述结构中,所述开关单元包括第二光电耦合器、第一开关管和第二开关管;所述第二光电耦合器的输入端接所述控制模块的输出端,所述第二光电耦合器的第一输出端同时接整流滤波单元的输出端和第一开关管的第三端,所述第二光电耦合器的第二输出端接第二开关管的第三端,所述第二开关管的第二端接参考地,所述第二开关管的第一端接第一开关管的第三端,所述第一开关管的第一端为开关单元的输出端。
[0017] 本发明的另一目的在于提供一种LED灯具,所述LED灯具包括上述的LED驱动电路。
[0018] 在本发明中,LED驱动电路中设置有输入电流检测单元、反馈单元、控制单元以及开关单元,反馈单元使得LED驱动电路成为闭环回路,控制单元根据输入电流检测单元和反馈单元发送的信号,控制开关单元控制LED驱动电路输出电流,从而提高了 LED驱动电路对LED亮度调节的效果,进一步实现了对LED亮度的多级调节,以及提高了 LED驱动电路输出电流的精度和稳定度。
附图说明
[0019] 图1是本发明实施例提供的LED驱动电路的结构图;[0020] 图2是本发明实施例提供的LED驱动电路的示例电路图。
具体实施方式
[0021] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
[0022] 图1示出了本发明实施例提供的LED驱动电路的结构。
[0023] LED驱动电路包括输入端与交流电源端连接的整流滤波单元100、开关单元200、反馈单元300、输入电流检测单元400、控制单元500。
[0024] 开关单元200的输入端与整流滤波单元100的输出端连接,开关单元200的输出端与LED灯连接,用于控制LED驱动电路输出电流;
[0025] 反馈单元300分别检测开关单元200的输出端与LED灯的电信号,产生反馈信号,反馈单元300分别连接所述开关单元200的输出端与LED灯两端;
[0026] 输入电流检测单元400与整流滤波单元100连接,用于检测输入电流的变化,产生输入电流检测信号;
[0027] 控制单元500分别与开关单元200、反馈单元300和输入电流检测单元400连接,控制单元500根据反馈单元300输出的反馈信号,以及输入电流检测单元400输出的输入电流检测信号,输出用于控制开关单元200以控制LED驱动电路输出电流的控制信号。
[0028] LED驱动电路还包括为控制单元500供电的供电单元600 ;如图2所示,此供电单元600将输入的电流转换为电压,经过整流桥和电解电容器的整流滤波后变为直流电压,供给控制单元500工作。
[0029] 图2示出了本发明实施例提供的LED驱动电路的示例电路结构。
[0030] 作为本发明一实施例,整流滤波单元100包括整流桥BRl和电容Cl ;整流桥BRl的输入端I接交流电源端,整流桥BRl的第一输出端2接电容Cl的第一端,电容Cl的第二端接参考地,整流桥BRl的第二输出端3接输入电流检测单元400。
[0031] 作为本发明一实施例,输入电流检测单元400包括电流互感器Tl和滤波模块401 ;电流互感器Tl的初级绕组的第一端接整流滤波单元100的整流桥BRl的第二输出端3,电流互感器Tl的初级绕组的第二端接供电单元600,电流互感器Tl的次级绕组的第一端接滤波模块401的输入端,电流互感器Tl的次级绕组的第二端接地,滤波模块401的输出端接控制单元500。
[0032] 滤波模块401包括电阻R3和电容C6,电阻R3的第一端接电流互感器Tl的次级绕组的第一端,电容C6的第一端同时接电流互感器Tl的次级绕组的第一端和控制单元500,电阻R3的第二端和电容C6的第二端接地。
[0033] 作为本发明一实施例,反馈单元300包括输出电压检测模块301、LED电流检测模块302、反馈处理模块303、射极跟随稳压模块304和第一光电耦合器305 ;输出电压检测模块301的两端分别接开关单元200输出侧LED灯的两端,输出电压检测模块301的输出端接反馈处理模块303的电压检测输入端Vetal,反馈处理模块303的电流检测输入端Vsense接LED电流检测模块302,反馈处理模块303的地端GND接参考地,反馈处理模块303的电源端V。。接射极跟随稳压模块304的输出端,射极跟随稳压模块304的输入端接开关单元200的输出端,反馈处理模块303的输出端Vrat接第一光电I禹合器305的输入端,第一光电I禹合器305的输出端接控制单元500。由此可见,反馈单元300既可以将LED灯的电压变化反馈到控制单元500、也可以将电流变化反馈到控制单元500。第一光电耦合器305包括发光二
极管和三极管。
[0034] 上述输出电压检测模块301包括串接的电阻R20和电阻R7,电阻R20和电阻R7相串联的结点连接反馈处理模块303的电压检测输入端Vetal,电阻R20和电阻R7相串联的两端连接开关单元200输出侧LED灯的两端。电阻R20和电阻R7用于检测LED两端的电压。
[0035] 上述LED电流检测模块302包括电阻R17,开关单元200输出侧LED灯的其中一端与电阻R17的连接点接反馈处理模块303的电流检测输入端Vsense, LED电流检测模块302用于检测流过LED的电流。
[0036] 上述反馈处理模块303包括运算放大器Ul、运算放大器U2和一用于提供参考电压的恒压源,其中,恒压源的输出端一路接运算放大器Ul的同相输入端,其另一路通过两个电阻串联分压后为运算放大器U2的同相输入端提供参考电压,运算放大器Ul的输出端和运算放大器U2的输出端相连,且通过所述第一光电耦合器305连接所述控制单元200 ;运算放大器Ul的反相输入端连接至电阻R20和电阻R7相串联的结点处,运算放大器U2的反相输入端通过电阻R18连接上述电阻R17与LED灯相连的一端,上述电阻R 17的另一端接参考地。
[0037] 上述射极跟随稳压模块304包括电阻R2、电阻R10、三极管Q1、稳压管ZD2和电容C5,其中,三极管Ql的集电极通过电阻RlO接开关单元200的输出端;三极管Ql的基极通过电阻R2接开关单元200的输出端,三极管Ql的基极接稳压管ZD2的阴极,稳压管ZD2的阳极接地,三极管Ql的发射极通过电容C5接地,三极管Ql的发射极还作为输出连接所述反馈处理模块的电源端。
[0038] 基于运算放大器U1、运算放大器U2,上述反馈单元300进一步包括电阻R8、电阻R13、电阻R14、电容C3、电容C9和电容C10。电阻R20和电阻R7的连接端一路通过串接的电阻R14和电容ClO接运算放大器Ul的输出端,运算放大器U2的反相输入端还通过串接的电阻R13和电容C9接运算放大器Ul的输出端。电阻R14和电容C10,电阻R13和电容C9的目的在于使运算放大器U1、运算放大器U2稳定工作,提高比较的精确度。如图2所示,运算放大器Ul的电源端一路接三极管Ql的发射极,运算放大器Ul的电源端另一路接电容C3的一端,电容C3的另一端接地,运算放大器Ul的输出端通过电阻R8接第一光电耦合器305的发光二极管的阴极,发光二极管的阳极接开关单兀200的输出端,第一光电I禹合器305的三极管的发射极接地,第一光电耦合器305的三极管的集电极接控制单元500的一检测输入端。
[0039] 作为本发明一实施例,控制单元500包括控制模块501,控制模块501的反馈和检测信号输入端同时接输入电流检测单元400的滤波模块401的输出端和反馈单元300的第一光电稱合器305的输出端,控制模块501的反馈信号输入端接反馈单兀300的第一光电率禹合器305的输出端,控制模块501的反馈参考电位输入端接第一分压电路502,控制模块501的保护参考电位输入端接第二分压电路503,控制模块501的输出端接开关单元200,控制单元500的电源端接供电单元600。控制模块501可以采用单片机,或者频率脉宽调制模块。[0040] 如图2所示,作为本发明的一个实施例,控制模块501可采用型号为TL494的芯片,其包括6个引脚:1IN+、1IN-、2IN+、2IN-、C1、C2和VCC0第一分压电路502包括电阻R6、电阻R21和电阻R22,其中,电阻R6的第一端和电阻R22的第一端共同接参考电源VREF,电阻R6的第二端接光电耦合器305的三极管的集电极,电阻R22的第二端接电阻R21的第一端,电阻R21的第二端接地。第二分压电路503包括串接的电阻R24和电阻R23,其中,电阻R24的第一端接参考电源VREF,电阻R23的第二端接地。
[0041] 上述控制单元500进一步包括串接的电阻R4和电阻R5,控制模块501的IIN-脚通过串接的电阻R4和电阻R5接输入电流检测单元400的电容C6的第一端,控制模块501的IIN-脚通过电阻R5接第一光电耦合器305的三极管的集电极,控制模块501的2IN+脚接第一光电稱合器305的三极管的集电极,控制模块501的IIN+脚接第一分压电路502的电阻R21和电阻R22的连接端,控制模块501的2IN-脚接第二分压电路503的电阻R23和电阻R24的连接端,控制模块501的Cl脚和C2脚同时接开关单元200,控制模块501的VCC脚接供电单元600的输出端。
[0042] 供电单元600不是本发明重点,其电路结构为公知技术,因此这里不再赘述,其具体电路结构如图2所示。
[0043] 作为本发明一实施例,开关单兀200包括第二光电稱合器201、第一开关管202和第二开关管203 ;第二光电稱合器201的输入端接控制模块501的输出端,第二光电稱合器201的第一输出端同时接整流滤波单兀100的输出端和第一开关管202的第三端,第二光电耦合器201的第二输出端接第二开关管203的第三端,第二开关管203的第二端接参考地,第二开关管203的第一端接第一开关管202的第三端,第一开关管202的第一端为开关单元200的输出端。
[0044] 作为本发明一实施例,第二光电耦合器201包括发光二极管和三极管,第一开关管202采用MOS管Q2,第二开关管203采用MOS管Q3,开关单元200进一步包括电阻R12、电阻R16、电阻R19、二极管D5、二极管D6、电容C11、电感LI和电感L2。
[0045] 第二光电耦合器201的发光二极管的阳极通过电阻R16接供电单元600的输出端,第二光电耦合器201的发光二极管的阴极同时接控制模块501的Cl脚和C2脚,第二光电耦合器201的三极管的集电极一路同时接整流滤波单元100的整流桥BRl的第一输出端和MOS管Q2的源极,第二光电耦合器201的三极管的集电极另一路通过电阻R12接MOS管Q2的栅极,第二光电耦合器201的三极管的发射极一路接MOS管Q3的栅极,第二光电耦合器201的三极管的发射极另一路通过电阻R19接参考地,MOS管Q3的源极接参考地,MOS管Q3的漏极接MOS管Q2的栅极,MOS管Q2的漏极通过二极管D6接源极,MOS管Q2的漏极接电感LI的第一端,电感LI的第二端接电感L2的第一端,电感L2的第二端为开关单元200的输出端,电感LI的第一端接二极管D5的阴极,二极管D5的阳极接参考地,电感LI的第二端通过电容Cll接参考地。
[0046] 输入电流检测单元400输出的输入电流检测信号和反馈单元300输出的反馈信号通过IIN-脚输入控制模块501,反馈单元300输出的反馈信号通过2IN+脚输入控制模块501,第一分压电路502将反馈参考电位信号通过IIN+脚输入控制模块501,第二分压电路503将保护参考电位信号通过2IN-脚输入控制模块501。
[0047] 控制模块501根据I IN-脚输入的输入电流检测信号和反馈信号,输出控制信号控制开关单元200控制LED驱动电路输出电流,实现对LED的亮度进行调节的目的,进一步实现了对LED亮度的多级调节。
[0048] 控制模块501根据IIN-脚输入的反馈信号和IIN+脚输入的反馈参考电位信号,输出控制信号控制开关单元200控制LED驱动电路输出电流,因为采用闭环控制,提高了LED驱动电路输出电流的精度和稳定度。
[0049] 控制模块501根据2IN+脚输入的反馈信号和2IN-脚输入的保护参考电位信号,输出控制信号控制开关单元200控制LED驱动电路输出电流,避免LED驱动电路输出出现过压或者过流。
[0050] 本发明实施例还提供了一种LED灯具,LED灯具包括上述的LED驱动电路。
[0051] 在本发明实施例中,LED驱动电路中设置有输入电流检测单元、反馈单元、控制单元以及开关单元,反馈单元使得LED驱动电路成为闭环回路,控制单元根据输入电流检测单元和反馈单元发送的信号,控制开关单元控制LED驱动电路输出电流,从而提高了 LED驱动电路对LED亮度调节的效果,进一步实现了对LED亮度的多级调节,以及提高了 LED驱动电路输出电流的精度和稳定度。
[0052] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种LED驱动电路,所述LED驱动电路包括输入端与交流电源端连接的整流滤波单元,其特征在于,所述LED驱动电路还包括: 输入端与整流滤波单元的输出端连接、输出端与被驱动的LED灯连接、且用于控制LED驱动电路输出电流的开关单元; 分别连接所述开关单元的输出端与LED灯两端的反馈单元,用于检测所述开关单元的输出端与LED灯的输入电信号,产生反馈信号; 与所述整流滤波单元输出端相连的输入电流检测单元,用于检测输入电流的变化,产生输入电流检测信号;以及 分别与所述开关单元、反馈单元和输入电流检测单元连接的控制单元,用于接收所述反馈信号和所述输入电流检测信号,输出用于控制所述开关单元的控制信号; 所述输入电流检测单元包括电流互感器和滤波模块;所述电流互感器的初级绕组的第一端接所述整流滤波单元,所述电流互感器的次级绕组的第一端接滤波模块的输入端,所述滤波模块的输出端接所述控制单元; 所述反馈单元包括输出电压检测模块、LED电流检测模块、反馈处理模块、射极跟随稳压模块和第一光电耦合器;所述输出电压检测模块的两端分别接开关单元输出侧LED灯的两端,所述输出电压检测模块的输出端接反馈处理模块的电压检测输入端,所述反馈处理模块的电流检测输入端接LED电流检测模块,所述反馈处理模块的地端接参考地,所述反馈处理模块的电源端接射极跟随稳压模块的输出端,所述射极跟随稳压模块的输入端连接开关单元的输出端,所述反馈处理模块的输出端接第一光电耦合器的输入端,所述第一光电耦合器的输出端接控制单元。
2.如权利要求1 所述的LED驱动电路,其特征在于,所述反馈单元中,所述输出电压检测模块包括串接的电阻R20和电阻R7,此电阻R20和电阻R7相串联的两端连接开关单元输出侧LED灯的两端;所述LED电流检测模块包括电阻R17 ;所述反馈处理模块包括运算放大器U1、运算放大器U2和一用于提供参考电压的恒压源,其中,恒压源的输出端一路接运算放大器Ul的同相输入端,其另一路通过两个电阻串联分压后为运算放大器U2的同相输入端提供参考电压,运算放大器Ul的输出端和运算放大器U2的输出端相连,且通过所述第一光电耦合器连接所述控制单元;运算放大器Ul的反相输入端连接至电阻R20和电阻R7相串联的结点处,运算放大器U2的反相输入端通过电阻R18连接所述电阻R17与LED灯相连的一端,所述电阻R17的另一端接参考地。
3.如权利要求2所述的LED驱动电路,其特征在于,所述射极跟随稳压模块包括电阻R2、电阻RlO、三极管Ql、稳压管ZD2和电容C5,其中,三极管Ql的集电极通过电阻RlO接所述开关单元的输出端;所述三极管Ql的基极通过电阻R2接所述开关单元的输出端,所述三极管Ql的基极接稳压管ZD2的阴极,稳压管ZD2的阳极接地,所述三极管Ql的发射极通过电容C5接地,所述三极管Ql的发射极还作为输出连接所述反馈处理模块的电源端。
4.如权利要求3所述的LED驱动电路,其特征在于,所述反馈单元进一步包括电阻R8、电阻R13、电阻R14、电容C3、电容C9和电容ClO ;电阻R20和电阻R7的连接端一路通过串接的电阻R14和电容ClO接运算放大器Ul的输出端,运算放大器U2的反相输入端还通过串接的电阻R13和电容C9接运算放大器Ul的输出端;运算放大器Ul的电源端一路接三极管Ql的发射极,运算放大器Ul的电源端另一路接电容C3的一端,电容C3的另一端接地,运算放大器Ul的输出端通过电阻R8接所述第一光电耦合器的发光二极管的阴极,所述发光二极管的阳极接所述开关单元的输出端,所述第一光电耦合器的三极管的发射极接地,所述第一光电耦合器的三极管的集电极接所述控制单元的一检测输入端。
5.如权利要求1、2、3或4所述的LED驱动电路,其特征在于,所述控制单元包括控制模块,所述控制模块的反馈和检测信号输入端同时接输入电流检测单元的滤波模块的输出端和反馈单元的第一光电耦合器的输出端,所述控制模块的反馈信号输入端接反馈单元的第一光电耦合器的输出端,所述控制模块的反馈参考电位输入端接第一分压电路,所述控制模块的保护参考电位输入端接第二分压电路,所述控制模块的输出端接开关单元。
6.如权利要求5所述的LED驱动电路,其特征在于,所述开关单元包括第二光电耦合器、第一开关管和第二开关管;所述第二光电耦合器的输入端接所述控制模块的输出端,所述第二光电耦合器的第一输出端同时接整流滤波单元的输出端和第一开关管的第三端,所述第二光电耦合器的第二输出端接第二开关管的第三端,所述第二开关管的第二端接参考地,所述第二开关管的第一端接第一开关管的第三端,所述第一开关管的第一端为开关单兀的输出端。
7.—种LE D灯具,其特征在于,所述LED灯具包括如权利要求1_6任一项所述的LED驱动电路。
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