CN101873736B - 一种led驱动电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种LED驱动电路，包括整流滤波电路、启动电路、开关脉冲控制电路、功率控制电路、辅助供电电路和LED串发光电路，所述启动电路包括启动MOS管、分压电阻和启动稳压二极管，功率控制电路包括功率控制MOS管和电流检测电阻，输入高压交流电经整流滤波电路后转化成高压直流电，高压直流电经过启动电路后转换为开关脉冲控制电路所需的低压并使其产生开关脉冲，由功率控制电路控制所产生脉冲的占空比，所述启动电路还包括储能电感和续流二极管串联。使用本发明LED驱动电路，所用驱动芯片无需集成高压，因此成本低、自身损耗小，而且储能电感和续流二极管用于在功率控制MOS管处于关闭状态时为辅助电路充电，提高了电源转化效率。

Description

一种LED驱动电路
技术领域
本发明涉及LED照明技术领域，具体涉及一种LED驱动电路。
背景技术
LED灯照明以高效节能、环保无污染、视觉效果好、长寿命、无频闪等诸多优点正在逐步取代大多传统照明方式。一般的LED灯具是将很多LED灯珠集中在一起，做成与传统灯具相近的式样，如LED日光灯、LED吸顶灯、LED射灯之类。然而在LED照明的技术领域，还存在很多问题阻碍了LED照明的普及和应用，这些问题包括发热引起LED发光效率低、驱动电路转化效率低等问题。
目前常用的LED驱动电路主要有三种：
图1示出了现有技术1的一种LED驱动电路原理，输入交流电经二极管整流桥2及滤波电容3转化成直流电，直接为开关脉冲控制电路供电并使其产生开关脉冲。采用这种供电方式供电，一方面，要求开关脉冲芯片集成高压工艺提高了芯片的成本；另一方面，由于开关脉冲芯片直接从高压取电，虽然开关脉冲芯片电流很小，大约是毫安级，但是由于市电整流后高压电压在1～3百伏级，芯片自身的损耗就很大，系统发热严重，电源转化效率降低。
图2示出了现有技术2的一种LED驱动电路原理，输入交流电经二极管整流桥2及滤波电容3转化成直流电，高压直流电经分压电阻10和稳压二极管11使得开关脉冲控制电路的电压稳定在稳压二极管11的稳定电压Vz，所有剩余的电压由分压电阻10承担。采用方式，虽然把输入高压转化成开关脉冲芯片所需的低压，降低了芯片的成本，但功耗和第一种供电方式类似。
图3示出了现有技术3的一种LED驱动电路原理，输入交流电经二极管整流桥2及滤波电容3转化成直流电，高压直流电经分压电阻10降压后经过稳压管11给开关脉冲控制电路供电，采用这种供电方式供电，虽然把输入高压转化成开关脉冲芯片所需的低压，降低了芯片的成本，但由于加在分压电阻10上压差很大，所以电阻功耗也很大，电阻的功耗造成了电能损耗，使得电源的转化效率很低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：针对现有技术LED驱动电路中驱动芯片成本高、芯片自身损耗大、电源转化效率低的缺陷，提供一种低成本、芯片自身损耗低、电源转化效率高的LED驱动电路。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种LED驱动电路，包括整流滤波电路、启动电路、功率控制电路、开关脉冲控制电路、LED串发光电路和辅助供电电路，所述启动电路包括启动MOS管、分压电阻和启动稳压二极管，功率控制电路包括功率控制MOS管和电流检测电阻，输入高压交流电经整流滤波电路后转换成高压直流电，高压直流电经过启动电路后转换为开关脉冲控制电路所需的低压并使其产生开关脉冲，由功率控制电路控制所产生脉冲的占空比，所述启动电路还包括启动储能电感和启动续流二极管，启动储能电感连接在功率控制电路和地之间，启动续流二极管正极接地，负极连接辅助供电电路的正极，启动储能电感和启动续流二极管串连后用于在功率控制MOS管处于关闭状态时为辅助供电电路充电。
在本发明的LED驱动电路中，开关脉冲控制电路为PWM控制电路或PFM控制电路。
在本发明的LED驱动电路中，整流滤波电路包括二极管整流桥和滤波电容，二极管整流桥的输出端正极与滤波电容的正极连接，其输出端负极与滤波电容负极连接并接地。
在本发明的LED驱动电路中，辅助供电电路为滤波储能电容。
在本发明的LED驱动电路中，LED串发光电路为LED串、LED串储能电感和LED串续流二极管串联，且LED串续流二极管串联的负极连接整流滤波电路，LED串续流二极管串联的正极连接功率控制电路，LED串储能电感升压后通过LED串续流二极管直接驱动LED串。
实施本发明的LED驱动电路，开关脉冲控制电路在启动时，电源电压经启动电路稳压二极管后转变成开关脉冲控制芯片所需的低压，开关脉冲控制芯片无需集成高压工艺，降低了芯片成本，同时，利用启动MOS管给辅助供电电路充电；开关脉冲控制电路在工作时，利用启动储能电感和启动续流二极管为辅助供电电路充电；开关脉冲控制电路在启动完毕后，又利用辅助供电电路给其供电。这样就大大提高电源转换的效率。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是现有技术1的一种LED驱动电路的原理图；
图2是现有技术2的一种LED驱动电路的原理图；
图3是现有技术3的一种LED驱动电路的原理图；
图4是本发明提供的一种LED驱动电路实施例的原理框图；
图5是本发明提供的一种LED驱动电路实施例的原理图。
具体实施方式
图4是本发明提供的一种LED驱动电路实施例的原理框图，其中：
交流输入：为市电输入；
整流滤波：为二极管整流桥2和滤波电容3并联，实现把交流输入电转换成直流电输出；
LED串发光电路：为若干个串联的发光二极管16、LED串储能电感19和LED串续流二极管14，LED串储能电感19升压后通过LED串续流二极管14直接驱动LED串；
功率控制电路：为功率控制MOS管18和电流检测电阻7串联所成的反馈电路；
开关脉冲控制电路：为开关脉冲芯片，所述开关脉冲芯片为PWM控制芯片或PFM控制芯片，开关脉冲芯片所产生开关脉冲驱动功率控制MOS管18的通断，由电流检测电阻7根据采集的负载电流信息调节开关脉冲芯片所输出脉冲的占空比；
辅助供电电路：为滤波储能电容6，用于在启动MOS管13处于关闭状态时为开关脉冲控制电路供电。
启动电路：包括启动MOS管13、分压电阻10、启动稳压二极管11、启动储能电感8和启动续流二极管9，用于在电路启动时降低开关脉冲控制电路的供电电压，并为辅助电路充电。
图5示出了本发明提供的LED驱动电路的电路原理，开关脉冲控制电路选用PWM控制芯片17，但本发明不仅仅限于PWM控制芯片。当电源刚启动的时候，滤波电容3的压降为0，储能电感19、8的压降和电流均为0，agnd于gnd电位相同。随着滤波电容3压降的增大，NodeB的电压渐渐增大，当NodeB电压上升到大于启动MOS管13的开启电压Vth，启动MOS管13导通，NodeC电压上升。NodeB的电压随着继续上升到稳压二极管的稳定电压Vz就停止上升，所有剩余的电压由分压电阻10承担。NodeC电压上升到芯片的低压保护阈值时，芯片启动，NodeC电压继续上升直到NodeC电压比NodeB电压小一个开启电压Vth，启动MOS管13关闭，所以在启动时NodeC电压被稳定在Vz-Vth。在NodeC从0V上升到Vz-Vth过程中，当NodeC电压上升到芯片的低压保护阈值VUVLO时，芯片启动并正常工作。
芯片正常工作时，将打开功率控制MOS管18，储能电感19、8上的电流以(VIN-VLED)/(L19+L8)的变化率增长。随着储能电感19、8上的电流上升，电流检测电阻7上的压降逐渐增大，此时PWM控制芯片17在检测电阻7上的压降，当电流检测电阻7上的压降达到芯片内部的阈值电压Vcs时，芯片关断功率控制MOS管18。
在开关电源中，PWM控制芯片的占空比决定了功率控制MOS管18的打开和关断的时间。当关断功率控制MOS管18后，由于储能电感19、8的电流不能突变，所以储能电感上产生反向电动势，LED串储能电感19通过LED串续流二极管14对LED串继续放电，以保证LED的电流连续；启动储能电感8则通过启动续流二极管9对NodeC上的储能电容6充电，当启动MOS管13关闭时，PWM控制芯片通过滤波储能电容6里存储的电能继续工作。
这样，芯片在启动时利用启动MOS管13给滤波储能电容6充电，当芯片工作后又利用启动储能电感8给滤波储能电容6充电。而启动完毕后，启动MOS管13处于关闭状态，切断高压NodeA到芯片供电脚NodeC的供电回路，使得电路正常工作时只利用滤波储能电容的储能工作。
下表是四种供电方式经过测试后效率的对比表。
  电路  输入功率(W)  输出功率(W)   整体效率(％)
  图1  13.1W  11.67   89.1％
  图2  13.1W  11.69W   89.2％
  图3  13.2W  11.52W   87.3％
  图5  13.2W  12.01W   91％
由此测试结果可知，图5所示本发明实施例的电路可以有效地提高电源效率。
利用本发明的电路可以解决用于LED驱动芯片的高压供电问题，对于其它需要从高压给低压供电的线路应用中，也具有价值，实施例中的PWM控制也可为PFM控制或其等同替换的开关脉冲控制，而不仅仅限于此实施例。

Claims (5)

1.一种LED驱动电路，包括整流滤波电路、启动电路、功率控制电路、开关脉冲控制电路、LED串发光电路和辅助供电电路，所述启动电路包括启动MOS管（13）、分压电阻（10）和启动稳压二极管（11），功率控制电路包括功率控制MOS管（18）和电流检测电阻（7），输入高压交流电经整流滤波电路后转换成高压直流电，高压直流电经过启动电路后转换为开关脉冲控制电路所需的低压并使其产生开关脉冲，由功率控制电路控制所产生脉冲的占空比，其特征在于，所述启动电路还包括启动储能电感（8）和启动续流二极管（9），其中，启动储能电感（8）连接在功率控制电路和地之间，启动续流二极管（9）正极接地，负极连接辅助供电电路的正极，启动储能电感（8）和启动续流二极管（9）串连后用于在功率控制MOS管（18）处于关闭状态时为辅助供电电路充电；其中
所述开关脉冲控制电路在启动时，利用启动MOS管（13）给辅助供电电路充电；所述开关脉冲控制电路在工作时，利用启动储能电感（8）和启动续流二极管（9）为辅助供电电路充电；所述开关脉冲控制电路在启动完毕后，又利用辅助供电电路给其供电。
2.根据权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述开关脉冲控制电路为PWM控制电路或PFM控制电路。
3.根据权利要求2所述的LED驱动电路，其特征在于，所述整流滤波电路包括二极管整流桥（2）和滤波电容（3），二极管整流桥（2）的输出端正极与滤波电容的正极连接，其输出端负极与滤波电容（3）负极连接并接地。
4.根据权利要求2所述的LED驱动电路，其特征在于，所述辅助供电电路为滤波储能电容（6）。
5.根据权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述LED串发光电路为LED串（16）、LED串储能电感（19）和LED串续流二极管（14）串联，且LED串续流二极管（14）的负极连接整流滤波电路，LED串续流二极管（14）的正极连接功率控制电路，LED串储能电感（19）升压后通过续流二极管（14）直接驱动LED串（16）。
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