CN101902857A - 一种智能led恒流驱动电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种智能LED恒流驱动电路，包括供电电路，供电电路向控制电路供电，控制电路与半桥功率供电及保护电路相连，半桥功率供电及保护电路与LED负载相连，所述的供电电路与半桥功率供电及保护电路均接市电。本发明中的LED负载由半桥功率供电及保护电路供电，控制电路由供电电路供电，采用这种供电相互独立的方式，能够使负载及市电输入的变化对控制电路的干扰变小。采用半桥功率供电及保护电路为负载供电，最大输出功率超过100W，且输出电流变化范围大，且效率高，能够适应高功率，大范围的负载变化。

Description

一种智能LED恒流驱动电路
技术领域
本发明涉及一种驱动电路，尤其是一种智能LED恒流驱动电路。
背景技术
由于LED灯具有光效高、色纯度高等优点，LED灯越来越多的应用于特种照明领域。由于LED发光亮度和电流成正比，通过调节LED正向电流可以改变LED光通量的输出。现有LED恒流驱动电路光通量输出调节方式主要有四种：PWM脉冲方式调节、可控硅切相调节、功率管线性放大调节和电流采样开关调节。
前三种调节方式均存在各自的缺陷：其一，PWM脉冲方式调节的输出电流断断续续，光通量无法平滑连续的输出，光通量的大小无法被高速光学传感器正确识别；其二，可控硅切相方式调节虽然输出电流连续，但是输出电流含有较高的工频纹波，且在宽电流范围调节时往往存在闪烁问题；其三，功率管线性放大调节方式电源效率过低，电源发热较高，可靠性低；其四，电流采样开关调节方式能够连续、准确的调整输出电流大小，然而，现有的驱动电路因为需要考虑电源效率问题，电流反馈信号微弱，易受干扰，且输出功率低，无法实现在较大的电压和功率范围内以较高的电流精度能够连续平滑的调整，且现有的调节方式在与上位机通信时，易受负载供电系统干扰，无法根据上位机指令实时而准确的调整输出电流。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高精度、高效率、高功率、宽范围，且输出电流可根据上位机信号连续可调的智能LED恒流驱动电路。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种智能LED恒流驱动电路，包括供电电路，供电电路向控制电路供电，控制电路与半桥功率供电及保护电路相连，半桥功率供电及保护电路与LED负载相连，所述的供电电路与半桥功率供电及保护电路均接市电。
由上述技术方案可知，本发明中的LED负载由半桥功率供电及保护电路供电，控制电路由供电电路供电，采用这种供电相互独立的方式，能够使负载及市电输入的变化对控制电路的干扰变小。采用半桥功率供电及保护电路为负载供电，最大输出功率超过100W，且输出电流变化范围大，且效率高，能够适应高功率，大范围的负载变化。
附图说明
图1是本发明的电路框图；
图2、3为本发明中供电电路的电路原理图；
图4、5为本发明中半桥功率供电及保护电路的电路原理图；
图6、7、8为本发明中采样滤波放大电路的电路原理图。
具体实施方式
一种智能LED恒流驱动电路，包括供电电路10，供电电路10向控制电路20供电，控制电路20与半桥功率供电及保护电路30相连，半桥功率供电及保护电路30与LED负载40相连，所述的供电电路10与半桥功率供电及保护电路30均接市电，如图1所示，LED负载40由高功率LED串联或并联组成。
结合图1，所述的控制电路20包括微处理器21，微处理器21的信号输入端接上位机22的信号输出端，微处理器21分两路输出，一路与半桥功率控制电路23相连，一路通过D/A转换器25与半桥功率控制电路23相连，半桥功率控制电路23与半桥功率供电及保护电路30相连，用于采集LED负载40的电压、电流的采样滤波放大电路24分别与LED负载40、半桥功率控制电路23和微处理器21相连，半桥功率供电及保护电路30与微处理器21的信号输入端相连。采用微处理器21作为控制核心，能够实时地与上位机22通信，并能够根据上位机22发送的指令及时准确的对LED负载40进行调整及保护，速度快，控制灵活。
结合图1，所述半桥功率供电及保护电路30由开关电源控制ICSG2525、MOSFET驱动器TC4424、隔离驱动变压器T2及其外围电路组成，用于接收微处理器21、D/A转换器25或采样滤波放大电路24发出的信号，并根据所接收的信号控制半桥功率供电及保护电路30工作。所述D/A转换器25用于将微处理器21发出的数字电流调节信号转换成模拟信号，送至半桥功率控制电路23。所述微处理器21由内置AD转换器的微处理器IC ATMEGA168、电压监视器IC HT7027及其外围电路组成，用于与上位机22进行通信，并发送控制信号控制半桥功率控制电路23。所述的供电电路10分别向半桥功率控制电路23、D/A转换器25、微处理器21、上位机22和采样滤波放大电路24供电，所述的微处理器21采用ATMEGA168芯片，所述的上位机22采用触摸屏。
结合图2、3，供电电路10由PWM开关控制器IC UC3842、变压器T3、三端线性稳压IC LM7815V、LM7805及其外围电路组成。所述供电电路10的相线和零线接单相市电，单相市电经LC滤波电路滤波和全波整流电路整流后接变压器T3初级线圈，变压器T3的第一次级线圈与三端稳压器U13的输入端相连，变压器T3的第二次级线圈与三端稳压器U12的输入端相连，三端稳压器U13输出+15V直流电至上位机22，三端稳压器U12输出+5V直流电至半桥功率控制电路23、D/A转换器25、微处理器21和采样滤波放大电路24，所述的变压器T3为隔离变压器。
结合图4、5，半桥功率供电及保护电路30由两只功率开关管串联、变压器T1、两颗电容、电压比较器IC LM393及外围电路组成，用于将市电转换成直流电向LED负载40提供电源、保护。所述半桥功率供电及保护电路30的相线和零线接单相市电，单相市电经LC滤波电路滤波和全波整流电路整流后接第一功率开关管BG1和第二功率开关管BG2，第一功率开关管BG1的栅极经电阻R33与变压器T2的正电压引脚相连，第二功率开关管BG2的栅极经电阻R44与变压器T2的正电压引脚相连，第一功率开关管BG1、第二功率开关管BG2的源极分别与变压器T2的参考电压引脚相连，变压器T2的正电压输出引脚与LED负载40的阳极相连，变压器T2的参考电压引脚、输出参考端接地。所述的第一功率开关管BG1、第二功率开关管BG2采用IRF1840芯片，所述的开关管Q3采用IRF540芯片。
结合图6、7、8，所述采样滤波放大电路24由精密电阻、运算放大器OPA2277及其外围电路组成，用于向半桥功率控制电路23及微处理器21实时提供LED负载40的电压及电流信号。所述采样滤波放大电路24包括运放U15、U16、U19以及电压比较器U18，LED负载40经采样电阻与运放U16的输出参考端相连，运放U16的输出参考端接地，LED负载40经电阻R70与运放U16的同相输入引脚相连，开关管Q3经电阻R72与微处理器21的I/O口相连，运放U16的输出引脚与微处理器21的AD转换输入端口相连，电压比较器U18的同相输入引脚经电阻R81与LED负载40的阳极相连，电压比较器U18的输出引脚经电阻R84、二极管R26与微处理器21的I/O口相连，运放U19的输出引脚与微处理器21的I/O口相连，所述的运放U15、U16、U19均采用OPA2277芯片，抗干扰能力强，电流调整精度高，范围大。
在工作时，首先市电输入至供电电路10形成隔离、稳定、低噪声的直流电压，供电电路10对半桥功率控制电路23、D/A转换器25、采样滤波放大电路24、上位机22、微处理器21供电。微处理器21经内部设定的程序初始化后，接收或向上位机22发送信息，当微处理器21接收到上位机22发送的控制信号时，开启半桥功率控制电路23，并向半桥功率控制电路23发送串行控制数据，串行控制数据经D/A转换器25转换成模拟信号后，为半桥功率控制电路23提供调节基准值，半桥功率控制电路23开启后，控制半桥功率供电及保护电路30工作，并由半桥功率供电及保护电路30将市电转换成直流电压为LED负载40供电。
LED负载40的端电压和电流值信号经采样滤波放大电路24反馈给半桥功率控制电路23及微处理器21，半桥功率控制电路23将反馈过来的电流和电压信号与调节基准值做比较，用于在市电输入电压或负载变化时调节半桥功率供电及保护电路30，以保证LED负载40在一定的电压范围内以恒定的电流工作。当半桥功率供电及保护电路30输出的电压或电流值超出设定范围时，微处理器21及半桥功率控制电路23能够及时启动半桥功率供电及保护电路30，以避免LED负载40损坏。微处理器21实时地根据上位机22发送的控制信号改变串行控制数据，并转换为模拟信号控制半桥功率控制电路23的开启、关断或改变调节基准值。半桥功率控制电路23根据改变后的调节基准值相应地调节半桥功率供电及保护电路30，以改变LED负载40的电流。

Claims (7)

1.一种智能LED恒流驱动电路，其特征在于：包括供电电路(10)，供电电路(10)向控制电路(20)供电，控制电路(20)与半桥功率供电及保护电路(30)相连，半桥功率供电及保护电路(30)与LED负载(40)相连，所述的供电电路(10)与半桥功率供电及保护电路(30)均接市电。
2.根据权利要求1所述的智能LED恒流驱动电路，其特征在于：所述的控制电路(20)包括微处理器(21)，微处理器(21)的信号输入端接上位机(22)的信号输出端，微处理器(21)分两路输出，一路与半桥功率控制电路(23)相连，一路通过D/A转换器(25)与半桥功率控制电路(23)相连，半桥功率控制电路(23)与半桥功率供电及保护电路(30)相连，用于采集LED负载(40)的电压、电流的采样滤波放大电路(24)分别与LED负载(40)、半桥功率控制电路(23)和微处理器(21)相连，半桥功率供电及保护电路(30)与微处理器(21)的信号输入端相连。
3.根据权利要求1所述的智能LED恒流驱动电路，其特征在于：所述的供电电路(10)分别向半桥功率控制电路(23)、D/A转换器(25)、微处理器(21)、上位机(22)和采样滤波放大电路(24)供电，所述的微处理器(21)采用ATMEGA168芯片，所述的上位机(22)采用触摸屏。
4.根据权利要求1或3所述的智能LED恒流驱动电路，其特征在于：所述供电电路(10)的相线和零线接单相市电，单相市电经LC滤波电路滤波和全波整流电路整流后接变压器T3初级线圈，变压器T3的第一次级线圈与三端稳压器U13的输入端相连，变压器T3的第二次级线圈与三端稳压器U12的输入端相连，三端稳压器U13输出+15V直流电至上位机(22)，三端稳压器U12输出+5V直流电至半桥功率控制电路(23)、D/A转换器(25)、微处理器(21)和采样滤波放大电路(24)。
5.根据权利要求1所述的智能LED恒流驱动电路，其特征在于：所述半桥功率供电及保护电路(30)的相线和零线接单相市电，单相市电经LC滤波电路滤波和全波整流电路整流后接第一功率开关管BG1和第二功率开关管BG2，第一功率开关管BG1的栅极经电阻R33与变压器T2的正电压引脚相连，第二功率开关管BG2的栅极经电阻R44与变压器T2的正电压引脚相连，第一功率开关管BG1、第二功率开关管BG2的源极分别与变压器T2的参考电压引脚相连，变压器T2的正电压输出引脚与LED负载(40)的阳极相连，变压器T2的参考电压引脚、输出参考端接地。
6.根据权利要求1所述的智能LED恒流驱动电路，其特征在于：所述采样滤波放大电路(24)包括运放U15、U16、U19以及电压比较器U18，LED负载(40)经采样电阻与运放U16的输出参考端相连，运放U16的输出参考端接地，LED负载(40)经电阻R70与运放U16的同相输入引脚相连，开关管Q3经电阻R72与微处理器(21)的I/O口相连，运放U16的输出引脚与微处理器(21)的AD转换输入端口相连，电压比较器U18的同相输入引脚经电阻R81与LED负载(40)的阳极相连，电压比较器U18的输出引脚经电阻R84、二极管R26与微处理器(21)的I/O口相连，运放U19的输出引脚与微处理器(21)的I/O口相连。
7.根据权利要求5或6所述的智能LED恒流驱动电路，其特征在于：所述的运放U15、U16、U19均采用OPA2277芯片，所述的第一功率开关管BG1、第二功率开关管BG2采用IRF1840芯片，所述的开关管Q3采用IRF540芯片。
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