CN101888730A - 交流恒流源led驱动电路 - Google Patents
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Abstract
一种交流恒流源LED驱动电路，包括：开关电路模块、与开关电路模块相连将交流恒流源的交流电转换成直流电的整流滤波模块，检测交流恒流源并根据检测结果产生检测信号的检测模块、与所述检测模块相连接收所述检测信号并根据所述检测信号控制所述开关电路模块连通或断开所述交流恒流源和整流滤波模块的控制模块；上述交流恒流源LED驱动电路，通过控制模块检测输入电流信号并根据输入电流信号通过控制开关电路模块对输入电流大小进行调节以输出恒定的电流，再通过整流滤波模块将输入的交流电转换为直流电，为负载提供直流恒流源达到驱动负载LED的目的。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种LED驱动电路，特别是涉及一种交流恒流源LED驱动电路。
【背景技术】
传统的LED驱动电路一般都是恒压输入，经过PWM或者线性调整，驱动LED。没有基于恒流输入的电路设计。而如何将恒定的大交流电流调整达到适合驱动LED的目的是一个需要解决的问题。
【发明内容】
基于此，有必要提供一种能将输入的交流恒流源转换为适合驱动LED的直流恒流源。
一种交流恒流源LED驱动电路，包括：开关电路模块、与开关电路模块相连将交流恒流源的交流电转换成直流电的整流滤波模块，检测交流恒流源并根据检测结果产生检测信号的检测模块、与所述检测模块相连接收所述检测信号并根据所述检测信号控制所述开关电路模块连通或断开所述交流恒流源和整流滤波模块的控制模块。
在优选的实施例中，所述开关电路模块包括第一开关及第二开关，所述控制模块控制第一开关与第二开关交替导通并调整第一开关与第二开关的交替导通时间以连通或断开所述交流恒流源和整流滤波模块。
在优选的实施例中，所述开关电路还包括与第一开关、第二开关分别连接的第一隔离驱动器件、第二隔离驱动器件，所述控制模块通过第一隔离驱动器件、第二隔离驱动器件分别控制第一开关、第二开关交替导通时间以连通或断开所述交流恒流源和整流滤波模块。
在优选的实施例中，所述开关电路还包括三极管Q1及三极管Q4，所述三极管Q1、三极管Q4的集电极分别与所述第一隔离驱动器件、第二隔离驱动器件对应连接，所述三极管Q1、三极管Q4的基极分别接入所述控制模块的不同控制端，所述三极管Q1与三极管Q4的发射极分别接地。
在优选的实施例中，所述第一开关连接在交流恒流源与地之间，所述第二开关连接在交流恒流源与所述整流滤波模块的输入端之间，所述控制模块根据所述检测信号调整输出脉冲宽度调制波的占空比并通过脉冲宽度调制波的占空比调整所述第一开关、第二开关交替导通时间。
在优选的实施例中，所述控制模块首先导通所述第一开关并断开所述第二开关。
在优选的实施例中，所述检测模块包括与交流恒流源连接并检测输入电流大小的电流互感器、与所述电流互感器的次级绕组输出端连接并将经所述电流互感器检测输入的电流转换为电压信号并将该电压信号传输给所述控制模块的电压转化单元，所述电压转化单元包括正极一端接入到所述电流互感器的次级绕组输出端一端的转换二极管、与所述转换二极管的负极连接的并联连接的转换电容，所述转换电容的另一端接地，所述转换二极管的负极通过限流电阻R17接入到所述控制模块中以提供所述检测信号。
在优选的实施例中，还包括与检测模块及控制模块连接并供电给所述控制模块的供电模块。
在优选的实施例中，还包括与整流滤波模块及控制模块连接的过压监测模块，所述过压监测模块检测到负载开路或过压产生过压检测信号反馈给所述控制模块，所述控制模块根据所述过压检测信号控制所述开关电路模块断开所述交流恒流源和整流滤波模块之间的通路。
在优选的实施例中，所述过压监测模块包括过压检测稳压管、分压电阻R15、三极管Q5、与所述控制模块连接的光耦隔离器件，所述光耦隔离器件包括发光单元和光敏单元，所述过压检测稳压管与所述分压电阻R15串联后接入在整流滤波模块的输出端与地之间，所述三极管Q5的基极连接在所述过压检测稳压管和分压电阻R15之间，所述分压电阻R15另一端接入到所述三极管Q5的发射极，同时所述三极管Q5的发射极接地，所述三极管Q5的集电极接入到所述光耦隔离器件的发光单元，所述光敏单元与所述控制模块相连，所述整流滤波模块的输出端过压时驱动所述发光单元并由所述发光单元导通所述光敏单元触发所述控制模块控制所述开关电路模块断开所述交流恒流源和整流滤波模块之间的通路。
上述交流恒流源LED驱动电路，通过控制模块检测输入电流信号并根据输入电流信号通过控制开关电路模块对输入电流大小进行调节以输出恒定的电流，再通过整流滤波模块将输入的交流电转换为直流电，为负载提供直流恒流源达到驱动负载LED的目的。
【附图说明】
图1为本发明一实施例的交流恒流源LED驱动电路的功能框图；
图2为本发明一实施例的交流恒流源LED驱动电路的具体电路图。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明一实施例进行具体说明。
如图1至图2所示，本实施例的交流恒流源LED驱动电路包括：开关电路模块300、与开关电路模块300相连将交流恒流源200的交流电转换成直流电的整流滤波模块600，检测交流恒流源200并根据检测结果产生检测信号的检测模块700、与检测模块700相连接收检测信号的控制模块500。控制模块500同时进一步根据检测信号控制开关电路模块300连通或断开交流恒流源200和整流滤波模块600之间通路。
交流恒流源200为LED负载提供恒定电流。交流恒流源200的主电流通路依次流向开关电路模块300及整流滤波模块600，并通过整流滤波模块600整流滤波后输出给负载。
检测模块700包括与交流恒流源200连接并检测输入电流大小的电流互感器T1、与电流互感器T1连接的电压转化单元。电压转换电路单元包括转换二极管D3、及电压转换电容。电压转换电容包括并联连接的电容C8、C2。
电压转化单元为调光器提供调节信号；调光器通过判断电压转换单元输出的电压的高低调节输出电流，实现调光的目的。本实施例的调光器选用五级调光器。
单片机U2与电压转换电路单元连接，检测电压转换电路单元输出的电压大小，并通过检测到的电压大小判断输出的电流大小并对输出的电流大小控制调节。
D3、C8、C2是见检测的交流信号转化为单片机可以识别的直流电平信号，做为调光信号，单片机根据电平的高低，调节out1和out2的PWM波占空比调节，从而调节Q2、Q3开关的时间，从而调整输出电压的大小，输出电压的大小变化转化为LED的电流大小的调整，进而实现调光的目的。
电流互感器T1的初级绕组的第一端1通过连接器CN2的端子2接入到交流恒流源200中。电流互感器T1的初级绕组的第一端2接入到开关电路模块300中。
电流互感器T1的次级绕组输出端4接入到转换二极管D3的正极，转换二极管D3的负极接入到电压转换电容C8的正极，电压转换电容C8的另一极接地。电压转换电容C8、C2并联连接。转换二极管D3的负极另通过限流电阻R17接入到控制模块500并提供检测信号给控制模块500。
控制模块500输出脉宽调制(Pulse Width Modulation简称PWM)控制信号给开关电路模块300。
本实施例中控制模块500包括控制芯片。本实施例中控制芯片特别采用单片机U2。单片机U2通过编程，检测输入电流及过压保护信号，并根据检测到的信号输出PWM信号控制开关电路模块300中的开关器件。
单片机U2包括复位端即脚1、输入电路检测端即脚2、选择端即脚3、接地端即脚4、过压信号检测端即脚5、第一控制信号输出端即脚7、第二控制信号输出端即脚6、电源输入端即脚8。
复位端即脚1通过限流电阻R11接入到供电电源VCC中。电源输入端即脚8接入到供电电源VCC中。
单片机U2的输入电路检测端即脚2通过限流电阻R17与电压转换电路单元连接，检测输入的电压转换电路单元输出的电压大小，同时单片机U2的输入电路检测端即脚2通过限流电阻R18接地。单片机U2的选择端即脚3通过限流电阻R19接地。单片机U2的接地端即脚4接地。
单片机U2的第一控制信号输出端即脚7、第二控制信号输出端即脚6分别接入到开关电路模块300的不同开关器件中。
开关电路模块300，PWM(Pulse Width Modulation，脉宽调制)的执行部分。开关电路模块300包括第一开关单元及第二开关单元。
第一开关单元包括第一开关Q2。第二开关单元包括第二开关Q3。本实施例中第一开关Q2、第二开关Q3采用双向可控硅开关。
第一开关Q2连接在交流恒流源200与地之间。第二开关Q3连接在交流恒流源200与整流滤波模块600的输入端之间。
控制模块500控制第一开关Q2、第二开关Q3交替导通，并根据检测信号调整输出脉冲宽度调制波的占空比、通过脉冲宽度调制波的占空比调整第一开关Q2与第二开关Q3的交替导通时间以连通或断开交流恒流源200和整流滤波模块600之间的通路，实现对输出给负载的电流的调整。
第一开关单元还包括与第一开关Q2电连接的第一隔离驱动器件DP1。第二开关单元还包括以第二开关Q3电连接的第二隔离驱动器件DP2。第一隔离驱动器件DP1、第二隔离驱动器件DP2分别驱动第一开关Q2、第二开关Q3的导通与关闭。
第一开关单元还包括限流电阻R1、限流电阻R2、限流电阻R3、限流电阻R4、限流电阻R8、限流电阻R10、三极管Q1、稳压管ZD1、稳压管ZD2。
第二开关单元还包括限流电阻R5、限流电阻R6、限流电阻R7、限流电阻R12、三极管Q4。
第一开关单元的具体电路如下：第一隔离驱动器件DP1的发光单元的阳极通过限流电阻R2接入到供电电源VCC中。三极管Q1的基极通过限流电阻R1接入到单片机U2的第一控制信号输出端即脚7中，三极管Q1的发射极通过限流电阻R8与基极连接，同时三极管Q1的发射极接地，三极管Q1集电极接入到第一隔离驱动器件DP1的发光单元的阴极。
第一隔离驱动器件DP1的光敏单元的一端6通过限流电阻R3接入到电流互感器T1的初级绕组中并通过电流互感器T1接入到连接器CN2的端子2以接入到交流恒流源200中。
第一隔离驱动器件DP1的光敏单元的另一端4接入到第一开关Q2的控制极。第一隔离驱动器件DP1与第一开关Q2的控制极连接的公共端分别接入到第一稳压电路及第二稳压电路。
第一稳压电路包括串联连接的稳压管ZD1及限流电阻R4。第二稳压电路包括串联连接的稳压管ZD2及限流电阻R10。第二稳压电路与第一开关Q2第一极连接并接地。第一稳压电路通过电流互感器T1的初级绕组接入到连接器CN2的端子2以接入到交流恒流源200。
第二开关单元的具体电路如下：第二隔离驱动器件DP2的发光单元的阳极通过限流电阻R6接入到供电电源VCC中。三极管Q4的基极通过限流电阻R5接入到单片机U2的第二控制信号输出端即脚6中，同时通过限流电阻R8接入到发射极，同时发射极接地。三极管Q4的集电极接入到第二隔离驱动器件DP2的发光单元的阴极。
第二隔离驱动器件DP2的光敏单元的一端4接入到第二开关Q3的控制极。第二隔离驱动器件DP2的光敏单元的另一端6接入到限流电阻R3后与第二开关Q3的第一极的共同端通过接入连接器CN2的端子2接入到交流恒流源200中。第二开关Q3的第二极接到整流滤波模块600的输入端。
整流滤波模块600将开关电路模块300过来的交流电流转换为直流电流，并输出供给给负载。
整流滤波模块600包括整流桥D1、及滤波电路。滤波电路包括电感L1、电感L2，并联连接的滤波电容C9、C10及C11，及并联在滤波电容两端的电容放电电阻R14。并联连接的滤波电容C9、C10及C11接入到电感L1、电感L2的公共连接端。
整流桥D1包括两个输入端及两个输出端，其中一个输入端1接入到第二开关Q3的第二电极，另一个输入端3接地。整流桥D1的其中一个输出端4接地，另一个输出端依次接入电感L1、电感L2。
本实施例的交流恒流源LED驱动电路还包括过压监测模块800。过压监测模块800与整流滤波模块600及控制模块500连接。过压监测模块800检测到负载开路或过压时产生过压检测信号，并提供过压检测信号给控制模块500，控制模块500根据过压检测信号控制开关电路模块300断开交流恒流源200和整流滤波模块600之间的通路。
过压监测模块800包括过压检测稳压管、分压电阻R15、三极管Q5、与控制模块500连接的光耦隔离器件U3。光耦隔离器件U3包括发光单元光U3A和光敏单元U3B。
过压检测稳压管包括依次串联连接的稳压管ZD3、稳压管ZD4。过压检测稳压管与负载LED并联后接入到整流滤波模块600的输出端即电感L2的输出端。
同时过压检测稳压管(本实施例的过压检测稳压管包括串联的稳压管ZD3和稳压管ZD4)与分压电阻R15串联后接入在整流滤波模块600的输出端与地之间，且过压检测稳压管的负极接入到整流滤波模块600的输出端，正极与分压电阻R15连接。分压电阻R15两端并联有滤波电容C12。
三极管Q5的基极连接在稳压管ZD4和分压电阻R15之间，分压电阻R15另一端接入到三极管Q5的发射极，同时三极管Q5的发射极接地，三极管Q5的集电极接入到光耦隔离器件U3的发光单元光U3A的阴极。光耦隔离器件U3的发光单元光U3A的阳极通过限流电阻R16接入过压检测稳压管与负载LED之间而接入到整流滤波模块600的输出端。光耦隔离器件U3的光敏单元U3B与控制模块500相连。
光耦隔离器件U3的光敏单元U3B的一端4通过分流电阻R13接入到单片机U2的电源输入端即脚8中。光耦隔离器件U3的光敏单元U3B的另一端3接入到单片机U2的过压信号检测端即脚5中，也即单片机U2的PB0端。
负载过压或开路时，整流滤波模块600的输出端的输出电压升高，依次驱动稳压管ZD3、稳压管ZD4导通，分压电阻R15电压升高，三极管Q5导通，光耦隔离器件U3导通，光耦隔离器件U3的光敏单元U3B触发控制模块500的单片机U2的PB0端由低电平变为高电平，控制模块500检测到此信号、控制开关电路模块300中的第二开关Q3关闭断开交流恒流源200和整流滤波模块600之间的通路。
本实施例的交流恒流源LED驱动电路还包括供电模块400。供电模块400包括供电电路与稳压芯片U1。供电电路400与电流互感器T1连接，将经电流互感器T1检测后输出的交流电整流转换成直流电，并输出给稳压芯片U1，稳压芯片U1稳压处理后输出稳定的供电电源VCC为单片机U2提供稳定的工作电压，同时提供给第一隔离驱动器件DP1、及第二隔离驱动器件DP2。
请参阅图2所示，启动本实施例的驱动电路时，首先开通第一开关Q2，以使回路开通，便于检测输入电流，同时避免启动时大电流直接流到负载LED中而对负载冲击过大。当单片机U2检测到输入电流信号时，通过此信号判断输出PWM波的占空比。当单片机U2通过第一控制信号输出端即脚7、第二控制信号输出端即脚6分别输出控制信号，分别通过第一隔离驱动器件DP1、及第二隔离驱动器件DP2各自分别控制第一开关Q2关闭，第二开关Q3导通，电流流入负载。单片机U2控制第一开关Q2、第二开关Q3互补导通，整流滤波模块600输出电流Iout与交流恒流源200输入电流Iin及第二开关Q3导通占空比D的关系为：Iout＝Iin×D，故可以通过调整D来调整输出电流的大小。当负载LED开路或过压时，输出电压升高，当升到使稳压管ZD3、稳压管ZD4导通时，同时三极管Q5导通，光耦隔离器件U3导通，单片机U2的PB0端由低电平变为高电平，单片机U2检测到此信号后，关闭第二开关Q3、开通第二开关Q2，从保证输出电压在安全范围内。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种交流恒流源LED驱动电路，其特征在于，包括：开关电路模块、与开关电路模块相连将交流恒流源的交流电转换成直流电的整流滤波模块，检测交流恒流源并根据检测结果产生检测信号的检测模块、与所述检测模块相连接收所述检测信号并根据所述检测信号控制所述开关电路模块连通或断开所述交流恒流源和整流滤波模块的控制模块。
2.根据权利要求1所述的交流恒流源LED驱动电路，其特征在于，所述开关电路模块包括第一开关及第二开关，所述控制模块控制第一开关与第二开关交替导通并调整第一开关与第二开关的交替导通时间以连通或断开所述交流恒流源和整流滤波模块。
3.根据权利要求2所述的交流恒流源LED驱动电路，其特征在于，所述开关电路还包括与第一开关、第二开关分别连接的第一隔离驱动器件、第二隔离驱动器件，所述控制模块通过第一隔离驱动器件、第二隔离驱动器件分别控制第一开关、第二开关交替导通时间以连通或断开所述交流恒流源和整流滤波模块。
4.根据权利要求3所述的交流恒流源LED驱动电路，其特征在于，所述开关电路还包括三极管Q1及三极管Q4，所述三极管Q1、三极管Q4的集电极分别与所述第一隔离驱动器件、第二隔离驱动器件对应连接，所述三极管Q1、三极管Q4的基极分别接入所述控制模块的不同控制端，所述三极管Q1与三极管Q4的发射极分别接地。
5.根据权利要求2或3或4所述的交流恒流源LED驱动电路，其特征在于，所述第一开关连接在交流恒流源与地之间，所述第二开关连接在交流恒流源与所述整流滤波模块的输入端之间，所述控制模块根据所述检测信号调整输出脉冲宽度调制波的占空比并通过脉冲宽度调制波的占空比调整所述第一开关、第二开关交替导通时间。
6.根据权利要求5所述的交流恒流源LED驱动电路，其特征在于，所述控制模块首先导通所述第一开关并断开所述第二开关。
7.根据权利要求1所述的交流恒流源LED驱动电路，其特征在于，所述检测模块包括与交流恒流源连接并检测输入电流大小的电流互感器、与所述电流互感器的次级绕组输出端连接并将经所述电流互感器检测输入的电流转换为电压信号并将该电压信号传输给所述控制模块的电压转化单元，所述电压转化单元包括正极一端接入到所述电流互感器的次级绕组输出端一端的转换二极管、与所述转换二极管的负极连接的并联连接的转换电容，所述转换电容的另一端接地，所述转换二极管的负极通过限流电阻R17接入到所述控制模块中以提供所述检测信号。
8.根据权利要求1所述的交流恒流源LED驱动电路，其特征在于，还包括与检测模块及控制模块连接并供电给所述控制模块的供电模块。
9.根据权利要求1所述的交流恒流源LED驱动电路，其特征在于，还包括与整流滤波模块及控制模块连接的过压监测模块，所述过压监测模块检测到负载开路或过压产生过压检测信号反馈给所述控制模块，所述控制模块根据所述过压检测信号控制所述开关电路模块断开所述交流恒流源和整流滤波模块之间的通路。
10.根据权利要求9所述的交流恒流源LED驱动电路，其特征在于，所述过压监测模块包括过压检测稳压管、分压电阻、三极管Q5、与所述控制模块连接的光耦隔离器件，所述光耦隔离器件包括发光单元和光敏单元，所述过压检测稳压管与所述分压电阻串联后接入在整流滤波模块的输出端与地之间，所述三极管Q5的基极连接在所述过压检测稳压管和分压电阻R15之间，所述R15的另一端接入到所述三极管Q5的发射极并同时接地，所述分压电阻R15两端并联连接有滤波电容C12，所述三极管Q5的集电极接入到所述光耦隔离器件的发光单元，所述光敏单元与所述控制模块相连，所述整流滤波模块的输出端过压时驱动所述发光单元并由所述发光单元导通所述光敏单元触发所述控制模块控制所述开关电路模块断开所述交流恒流源和整流滤波模块之间的通路。
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