CN101868094B - 一种led驱动电路及led灯具 - Google Patents

Abstract

本发明适用于LED灯具领域，提供了一种LED驱动电路及LED灯具。LED驱动电路包括PFC控制单元和PWM控制单元。在本发明实施例中，LED驱动电路的PFC控制单元采用PFC控制芯片，PFC控制芯片里面包括高度线性化的乘法器和用于减小交流输入电流交越失真的THD最佳化电路，可减小LED驱动电路存在的总谐波失真(THD)，从而增强LED驱动电路的电磁兼容性(EMC)，提高LED驱动电路的性能。

Description

一种LED驱动电路及LED灯具

技术领域

本发明属于LED灯具领域，尤其涉及一种LED驱动电路及LED灯具。

背景技术

LED驱动电路作为LED灯具的主要电路被广泛应用，现有的LED驱动电路通常包括：交流输入端、整流桥、PFC(功率因数校正)控制电路、PWM控制电路、开关电路、变压器以及功率输出电路。

现有的LED驱动电路的电路结构中，通常在整流桥之后设置一个高频滤波电容，在交流输入端输入交流电压跨零附近，该电容不可能完全放电，总存在一个残留直流电压，致使交流输入电流出现一个死角，即所谓交越失真，这就使得LED驱动电路存在总谐波失真(THD)，使得LED驱动电路的电磁兼容性(EMC)差，这样会大大影响LED驱动电路的性能。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种LED驱动电路，旨在解决现有的LED驱动电路存在电磁兼容性能差的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种LED驱动电路，所述LED驱动电路包括依次相连的交流输入端、整流桥、第二开关单元、第二变压器、功率输出单元以及检测反馈单元，还包括输入端接所述整流桥和第二开关单元的连接端，输出端接地的第一开关单元，还包括输入端接所述整流桥和第二开关单元的连接端的第一变压器，所述LED驱动电路还包括：

PFC控制单元和PWM控制单元；

所述PFC控制单元的输入端接所述第一变压器的输出端，所述PFC控制单元的输出端接所述第一开关单元的控制端，所述PFC控制单元的控制输出端接PWM控制单元的使能端，所述PFC控制单元的使能端接PWM控制单元的控制输出端，所述PWM控制单元的输出端接第二开关单元的控制端，所述PWM控制单元的反馈端接检测反馈单元的输出端；

所述PFC控制单元包括PFC控制芯片，所述PFC控制芯片包括电源端，驱动输出端、检测端、开关控制端和误差信号输出端，所述电源端接电源，所述驱动输出端为PFC控制单元的输出端接所述第一开关单元的控制端，所述检测端为PFC控制单元的输入端接所述第一变压器的输出端，所述开关控制端为PFC控制单元的使能端接PWM控制单元的控制输出端，所述误差信号输出端为PFC控制单元的控制输出端接PWM控制单元的使能端。

本发明实施例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。

在本发明实施例中，LED驱动电路的PFC控制单元采用PFC控制芯片，PFC控制芯片里面包括高度线性化的乘法器和用于减小交流输入电流交越失真的THD最佳化电路，可减小LED驱动电路存在的总谐波失真(THD)，从而增强LED驱动电路的电磁兼容性(EMC)，提高LED驱动电路的性能。

附图说明

图1是本发明实施例提供的LED驱动电路的结构图；

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

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。

本发明实施例提供的LED驱动电路的PFC控制单元采用PFC控制芯片，PFC控制芯片里面包括高度线性化的乘法器和用于减小交流输入电流交越失真的THD最佳化电路，可减小LED驱动电路存在的总谐波失真(THD)，从而增强LED驱动电路的电磁兼容性(EMC)，提高LED驱动电路的性能。

图1示出了本发明实施例提供的LED驱动电路的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。

LED驱动电路包括依次相连的交流输入端100、整流桥200、第二开关单元500、第二变压器600、功率输出单元700以及检测反馈单元800，还包括输入端接整流桥200和第二开关单元500的连接端，输出端接地的第一开关单元400，还包括输入端接整流桥200和第二开关单元500的连接端的第一变压器300，LED驱动电路还包括：

PFC控制单元900和PWM控制单元1000；

PFC控制单元900的输入端接第一变压器300的输出端，PFC控制单元900的输出端接第一开关单元400的控制端，PFC控制单元900的控制输出端接PWM控制单元1000的使能端，PFC控制单元900的使能端接PWM控制单元1000的控制输出端，PWM控制单元1000的输出端接第二开关单元500的控制端，PWM控制单元1000的反馈端接检测反馈单元800的输出端。

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，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。

作为本发明一实施例，PFC控制单元900包括PFC控制芯片U1，PFC控制芯片U1采用L6563芯片，PFC控制芯片U1包括电源端VCC，驱动输出端GO、检测端ZCD、开关控制端RUN和误差信号输出端PWM_LATOH，电源端VCC接电源，驱动输出端GO为PFC控制单元900的输出端接第一开关单元400的控制端，检测端ZCD为PFC控制单元900的输入端接第一变压器300的输出端，开关控制端RUN为PFC控制单元900的使能端接PWM控制单元1000的控制输出端，误差信号输出端PWM_LATOH为PFC控制单元900的控制输出端接PWM控制单元1000的使能端。

作为本发明一实施例，PFC控制单元900还包括：

分压电阻R2、分压电阻R3、分压电阻R9、分压电阻R11、分压电阻R13、分压电阻R19、分压电阻R21、分压电阻R26、分压电阻R27、分压电阻R28、分压电阻R29、分压电阻R30、分压电阻R42、分压电阻R43、分压电阻R55、电容C8、电容C10、电容C11、电容C12、电容C13、电容C14、电容C15、电容C16、二极管D2和开关元件901；

PFC控制芯片U1的误差放大器输入端INV一路接分压电阻R9的第一端，误差放大器输入端INV与分压电阻R9的连接端通过并联的分压电阻R11和分压电阻R43接地，分压电阻R9的第二端接第二开关单元500的输入端，误差放大器输入端INV另一路通过串联的电容C11、分压电阻R29和电容C10接分压电阻R9的第一端，PFC控制芯片U1的误差放大器输出端COMP接分压电阻R29和电容C10的连接端，PFC控制芯片U1的乘法器主输入端MULT一路通过分压电阻R21接整流桥200的输出端，乘法器主输入端MULT另一路通过并联的分压电阻R19和电容C12接地，PFC控制芯片U1的PWM比较器输入端CS通过电容C13接地，PFC控制芯片U1的乘法器次输入端VFF一路通过电容C14接地，乘法器次输入端VFF另一路通过串联的分压电阻R30和分压电阻R26接地，PFC控制芯片U1的PFC输出电压检测端PFC_OK通过电容C15接地，电容C8连接在PFC控制芯片U1的电源端VCC和地之间，并联的分压电阻R3和二极管D2连接在PFC控制芯片U1的驱动输出端GO与第一开关单元400的控制端之间，分压电阻R2连接在第一开关单元400的控制端与地之间，分压电阻R13连接在第一开关单元400的输出端与地之间，分压电阻R42连接在第一开关单元400的输出端与PFC控制芯片U1的PWM比较器输入端CS之间，开关元件901的输入端接PWM控制单元1000的控制输出端，开关元件901的输出端接PFC控制芯片U1的开关控制端RUN，开关元件901的控制端一路通过分压电阻R27接地，开关元件901的控制端另一路通过分压电阻R28接电源，PFC控制芯片U1的误差信号输出端PWM_LATOH通过分压电阻R55接PWM控制单元1000的使能端。

作为本发明一实施例，开关元件901为三极管Q7，三极管Q7的集电极为开关元件901的输入端，与PWM控制单元1000的控制输出端连接；三极管Q7的发射极为开关元件901的输出端，与PFC控制芯片U1的开关控制端RUN连接；三极管Q7的基极为开关元件901的控制端，一路通过分压电阻R27接地，另一路通过分压电阻R28接电源。

作为本发明一实施例，第一开关单元400采用MOS管Q1，MOS管Q1的漏极为第一开关单元400的输入端，与第一变压器300和第二开关单元500的连接端连接；MOS管Q1的源极为第一开关单元400的输出端，通过分压电阻R13与地连接；MOS管Q1的栅极为第一开关单元400的控制端，通过并联的分压电阻R3和二极管D2与PFC控制芯片U1的驱动输出端GO连接。

作为本发明一实施例，第二开关单元500包括MOS管Q2和MOS管Q3，MOS管Q2的漏极为第二开关单元500的输入端，MOS管Q2的栅极为第二开关单元500的第一控制端接PWM控制单元1000的第一输出端，MOS管Q2的源极接MOS管Q3的漏极，MOS管Q2与MOS管Q3的连接端为第二开关单元500的输出端，MOS管Q3的栅极为第二开关单元500的第二控制端接PWM控制单元1000的第二输出端，MOS管Q3的源极接地。

作为本发明一实施例，PWM控制单元1000包括：

PWM控制芯片U2、分压电阻R5、分压电阻R6、分压电阻R7、分压电阻R8、分压电阻R22、分压电阻R32、分压电阻R33、分压电阻R34、分压电阻R35、分压电阻R36、分压电阻R37、分压电阻R38、分压电阻R39、分压电阻R40、分压电阻R52、分压电阻R112、分压电阻R113、分压电阻R114、电容C17、电容C18、电容C19、电容C20、电容C21、电容C22、电容C24、电容C25、电容C26、二极管D3、二极管D5、二极管D6和二极管D22；

PWM控制芯片U2采用L6599芯片，PWM控制芯片U2的软启动端CSS接分压电阻R33的第一端，分压电阻R33的第二端一路通过电容C20接地，分压电阻R33的第二端另一路通过串联的分压电阻R34和分压电阻R35接地，PWM控制芯片U2的过载电流延迟关断端DELAY通过并联的电容C18和分压电阻R32接电容C19的第一端，电容C19的第二端接PWM控制芯片U2的定时电容端CF，PWM控制芯片U2的最低振荡频率设置端RFMIN一路接分压电阻R34和分压电阻R35的连接端，最低振荡频率设置端RFMIN另一路接分压电阻R38的第一端，PWM控制芯片U2的间歇工作模式门限端SYBY为PWM控制单元1000的反馈端一路通过串联的分压电阻R36和分压电阻R37接检测反馈单元800的输出端，间歇工作模式门限端SYBY另一路通过电容C22接地，分压电阻R36和分压电阻R37的连接端接分压电阻R38的第二端，PWM控制芯片U2的电流检测信号输入端ISEN通过并联的电容C21和分压电阻R40接地，PWM控制芯片U2的输入电压检测端LINE一路通过串联的分压电阻R22、分压电阻R7和分压电阻R5接MOS管Q2的漏极，输入电压检测端LINE另一路通过电容C25接地，分压电阻R7和分压电阻R22的连接端通过分压电阻R8接地，分压电阻R7和分压电阻R5的连接端接PFC控制芯片U1的PFC输出电压检测端PFC_OK，PWM控制芯片U2的闭锁式驱动关闭端DIS为PWM控制单元1000的使能端通过并联的电容C24和分压电阻R39接地，PWM控制芯片U2的PFC控制端PFC_STOP为PWM控制单元1000的控制输出端，PWM控制芯片U2的地端GND一路接地，地端GND另一路通过串联的二极管D5和二极管D6接地，PWM控制芯片U2的低端门极驱动输出端LVG同时接二极管D3的阴极和分压电阻R112的第一端，二极管D3的阳极和分压电阻R112的第二端为PWM控制单元1000的第二输出端，分压电阻R113连接在MOS管Q3的栅极和源极之间，PWM控制芯片U2的电源端VCC一路接电源，电源端VCC另一路通过电容C26接地，PWM控制芯片U2的高端门极驱动端OUT接分压电阻R114的第一端，分压电阻R114的第二端为PWM控制单元1000的第一输出端，PWM控制芯片U2的高端悬浮门极驱动输出端HVG通过并联的二极管D22和分压电阻R6接分压电阻R114的第二端，PWM控制芯片U2的高端门极驱动浮动电源端VBOOT通过并联的电容C17和分压电阻R52同时接二极管D3的阴极和分压电阻R112的第一端。

本发明实施例还提供一种LED灯具，LED灯具包括上述的LED驱动电路。

以下介绍该LED驱动电路的功能效果：

1、减小总谐波失真(THD)。PFC控制单元900包括PFC控制芯片L6563，PFC控制芯片L6563里面包括高度线性化的乘法器和用于减小交流输入电流交越失真的THD最佳化电路，可减小LED驱动电路存在的总谐波失真(THD)，从而增强LED驱动电路的电磁兼容性(EMC)，提高LED驱动电路的性能。

2、跟随升压功能。大多数PFC升压预变换器在85～264V的交流输入电压下，其输出电压都是固定的(通常固定值为400Vdc)，而PFC控制芯片L6563可提供跟随升压功能用户选择。在FC控制芯片L6563引脚TB0与GND之间连接电阻RT可实现跟随升压功能。带跟随升压功能的PFC预调节器的输出电压调整率更高，且在较低的交流输入电压下，功率元件上的电压应力明显变小。

3、遥控开/关控制。由于当PFC控制芯片L6563的开关控制端RUN上的电压低于0.52V时，PFC控制芯片L6563关闭；而当该脚上电压高于0.6V时，PFC控制芯片L6563则重新启动。因此，可以实现对电路的遥控开/关控制。

4、保护作用。PFC控制芯片L6563设置有误差信号输出端PWM_LATOH连接到PWM控制芯片L6599的闭锁式驱动关闭端DIS，当PFC控制芯片L6563异常时，输出一高电平到L6599的DIS，关断L6599芯片，对电路有更好的保护作用；同时PWM控制芯片L6599设置有PFC控制端PFC_STOP连接到PFC控制芯片L6563的开关控制端RUN，当PWM控制芯片L6599检测到电路异常时，PFC_STOP输出低电平，RUN的电压低于0.5V，L6563被关闭。

本发明的较佳实施例中，LED驱动电路的PFC控制单元采用PFC控制芯片，PFC控制芯片里面包括高度线性化的乘法器和用于减小交流输入电流交越失真的THD最佳化电路，可减小LED驱动电路存在的总谐波失真(THD)，从而增强LED驱动电路的电磁兼容性(EMC)，提高LED驱动电路的性能。

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 (8)

1.一种LED驱动电路，所述LED驱动电路包括依次相连的交流输入端、整流桥、第二开关单元、第二变压器、功率输出单元以及检测反馈单元，还包括输入端接所述整流桥和第二开关单元的连接端，输出端接地的第一开关单元，还包括输入端接所述整流桥和第二开关单元的连接端的第一变压器，其特征在于，所述LED驱动电路还包括：

PFC控制单元和PWM控制单元；

所述PFC控制单元的输入端接所述第一变压器的输出端，所述PFC控制单元的输出端接所述第一开关单元的控制端，所述PFC控制单元的控制输出端接PWM控制单元的使能端，所述PFC控制单元的使能端接PWM控制单元的控制输出端，所述PWM控制单元的输出端接第二开关单元的控制端，所述PWM控制单元的反馈端接检测反馈单元的输出端；

所述PFC控制单元包括PFC控制芯片，所述PFC控制芯片包括电源端，驱动输出端、检测端、开关控制端和误差信号输出端，所述电源端接电源，所述驱动输出端为PFC控制单元的输出端接所述第一开关单元的控制端，所述检测端为PFC控制单元的输入端接所述第一变压器的输出端，所述开关控制端为PFC控制单元的使能端接PWM控制单元的控制输出端，所述误差信号输出端为PFC控制单元的控制输出端接PWM控制单元的使能端；

所述PFC控制单元还包括：

分压电阻R2、分压电阻R3、分压电阻R9、分压电阻R11、分压电阻R13、分压电阻R19、分压电阻R21、分压电阻R26、分压电阻R27、分压电阻R28、分压电阻R29、分压电阻R30、分压电阻R42、分压电阻R43、分压电阻R55、电容C8、电容C10、电容C11、电容C12、电容C13、电容C14、电容C15、电容C16、二极管D2和开关元件；

所述PFC控制芯片的误差放大器输入端一路接分压电阻1R9的第一端，所述误差放大器输入端与分压电阻R9的连接端通过并联的分压电阻R11和分压电阻R43接地，所述分压电阻R9的第二端接第二开关单元的输入端，所述误差放大器输入端另一路通过串联的电容C11、分压电阻R29和电容C10接分压电阻R9的第一端，所述PFC控制芯片的误差放大器输出端接分压电阻R29和电容C10的连接端，所述PFC控制芯片的乘法器主输入端一路通过分压电阻R21接整流桥的输出端，所述乘法器主输入端另一路通过并联的分压电阻R19和电容C12接地，所述PFC控制芯片的PWM比较器输入端通过电容C13接地，所述PFC控制芯片的乘法器次输入端一路通过电容C14接地，所述乘法器次输入端另一路通过串联的分压电阻R30和分压电阻R26接地，所述PFC控制芯片的PFC输出电压检测端通过电容C15接地，所述电容C8连接在PFC控制芯片的电源端和地之间，并联的分压电阻R3和二极管D2连接在PFC控制芯片的驱动输出端与第一开关单元的控制端之间，所述分压电阻R2连接在第一开关单元的控制端与地之间，所述分压电阻R13连接在第一开关单元的输出端与地之间，所述分压电阻R42连接在第一开关单元的输出端与PFC控制芯片的PWM比较器输入端之间，所述开关元件的输入端接PWM控制单元的控制输出端，所述开关元件的输出端接PFC控制芯片的开关控制端，所述开关元件的控制端一路通过分压电阻R27接地，所述开关元件的控制端另一路通过分压电阻R28接电源，所述PFC控制芯片的误差信号输出端通过分压电阻R55接PWM控制单元的使能端。

2.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述开关元件为三极管Q7，所述三极管Q7的集电极为开关元件的输入端，与所述PWM控制单元的控制输出端连接；所述三极管Q7的发射极为开关元件的输出端，与所述PFC控制芯片的开关控制端连接；所述三极管Q7的基极为开关元件的控制端，一路通过所述分压电阻R27接地，另一路通过所述分压电阻R28接电源。

3.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述第一开关单元采用MOS管Q1，所述MOS管Q1的漏极为第一开关单元的输入端，与所述第一变压器和第二开关单元的连接端连接；所述MOS管Q1的源极为第一开关单元的输出端，通过分压电阻R13与地连接；所述MOS管Q1的栅极为第一开关单元的控制端，通过并联的分压电阻R3和二极管D2与所述PFC控制芯片的驱动输出端连接。

4.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述第二开关单元包括MOS管Q2和MOS管Q3，所述MOS管Q2的漏极为第二开关单元的输入端，所述MOS管Q2的栅极为第二开关单元的第一控制端接PWM控制单元的第一输出端，所述MOS管Q2的源极接MOS管Q3的漏极，所述MOS管Q2与MOS管Q3的连接端为第二开关单元的输出端，所述MOS管Q3的栅极为第二开关单元的第二控制端接PWM控制单元的第二输出端，所述MOS管Q3的源极接地。

5.如权利要求4所述的LED驱动电路，其特征在于，所述PWM控制单元包括：

PWM控制芯片、分压电阻R5、分压电阻R6、分压电阻R7、分压电阻R8、分压电阻R22、分压电阻R32、分压电阻R33、分压电阻R34、分压电阻R35、分压电阻R36、分压电阻R37、分压电阻R38、分压电阻R39、分压电阻R40、分压电阻R52、分压电阻R112、分压电阻R113、分压电阻R114、电容C17、电容C18、电容C19、电容C20、电容C21、电容C22、电容C24、电容C25、电容C26、二极管D3、二极管D5、二极管D6和二极管D22；

所述PWM控制芯片的软启动端接分压电阻R33的第一端，所述分压电阻R33的第二端一路通过电容C20接地，所述分压电阻R33的第二端另一路通过串联的分压电阻R34和分压电阻R35接地，所述PWM控制芯片的过载电流延迟关断端通过并联的电容C18和分压电阻R32接电容C19的第一端，所述电容C19的第二端接PWM控制芯片的定时电容端，所述PWM控制芯片的最低振荡频率设置端一路接分压电阻R34和分压电阻R35的连接端，所述最低振荡频率设置端另一路接分压电阻R38的第一端，所述PWM控制芯片的间歇工作模式门限端为PWM控制单元的反馈端一路通过串联的分压电阻R36和分压电阻R37接检测反馈单元的输出端，所述间歇工作模式门限端另一路通过电容C22接地，所述分压电阻R36和分压电阻R37的连接端接分压电阻R38的第二端，所述PWM控制芯片的电流检测信号输入端通过并联的电容C21和分压电阻R40接地，所述PWM控制芯片的输入电压检测端一路通过串联的分压电阻R22、分压电阻R7和分压电阻R5接MOS管Q2的漏极，所述输入电压检测端另一路通过电容C25接地，所述分压电阻R7和分压电阻R22的连接端通过分压电阻R8接地，所述PWM控制服片的闭锁式驱动关闭端为PWM控制单元的使能端通过并联的电容C24和分压电阻R39接地，所述PWM控制芯片的PFC控制端为PWM控制单元的控制输出端，所述PWM控制芯片的地端一路接地，所述地端另一路通过串联的二极管D5和二极管D6接地，所述PWM控制芯片的低端门极驱动输出端同时接二极管D3的阴极和分压电阻R112的第一端，所述二极管D3的阳极和分压电阻R112的第二端为PWM控制单元的第二输出端，所述分压电阻R113连接在MOS管Q3的栅极和源极之间，所述PWM控制芯片的电源端一路接电源，所述电源端另一路通过电容C26接地，所述PWM控制芯片的高端门极驱动端接分压电阻R114的第一端，所述分压电阻R114的第二端为PWM控制单元的第一输出端，所述PWM控制芯片的高端悬浮门极驱动输出端通过并联的二极管D22和分压电阻R6接分压电阻R114的第二端，所述PWM控制芯片的高端门极驱动浮动电源端通过并联的电容C17和分压电阻R52同时接二极管D3的阴极和分压电阻R112的第一端。

6.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述PFC控制芯片采用L6563芯片。

7.如权利要求5所述的LED驱动电路，其特征在于，所述PWM控制芯片采用_L6599芯片。

8.一种LED灯具，其特征在于，所述LED灯具包括如权利要求1-7任一项所述的LED驱动电路。

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