CN101909376B - 一种大功率led驱动电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大功率LED驱动电路，包括供电回路以及串接于所述供电回路中的大功率LED，还包括脉宽调制控制芯片、开关单元、采样单元、高频储能单元、续流单元，其中所述开关单元、采样单元、高频储能单元分别串接于所述供电回路中，所述脉宽调制控制芯片根据采样单元的采样信号生成控制信号并将该控制信号输出到开关单元以实现开关单元的导通或断开，所述高频储能电路用于为所述大功率LED提供持续稳定的电流，所述续流电路连接到高频储能电路，用于消耗高频储能电路储存的能量。本发明通过采样单元实时采样流经大功率LED的电流，从而PWM控制芯片可根据采样的电流实时调整大功率LED的电流，从而实现恒流控制。

Description

一种大功率LED驱动电路

技术领域

本发明涉及照明驱动电路，更具体地说，涉及一种通过恒流对大功率LED进行驱动的控制电路。

背景技术

伴随着人类文明的发展，照明设备的应用越来越多。传统的照明设备都采用220V交流电源，并使用普通白炽灯或者荧光灯作为照明光源。然而这类光源存在寿命短、耗能高、发光效率低、抗冲击震动性能差等一些缺点。此外，对于具有特殊照明需求的场所，传统的照明设备已经远远不能满足需求。

LED是一种新型的光源，与传统光源相比具有使用寿命长、节能、低压、体积小、环保等优点。其中额定电流为几十毫安的LED称为小功率LED，额定电流大于或等于350毫安的LED称为大功率LED。与小功率LED相比，大功率LED的单颗亮度提高了数十倍，它使LED用于照明称为可能。目前，大功率高亮LED已经成熟并应用于各个场所，其不仅能耗较低，并且能够满足各种特殊的照明需求。随着技术的进步以及资源的日益匮乏，环保、节能、高效的大功率LED将逐步取代白炽灯、荧光灯、节能灯等传统光源，称为照明的主流光源。

现有的大功率高亮LED都采用交流-直流AC-DC开关电源来驱动大功率高亮LED。上述开关电源有着功耗小、效率高、稳定可靠、单位功率体积小、重量轻等优点。然而，由于上述开关电源在进行控制时，需通过高频交流电来给变压器进行变压，使变压器产生LED工作所需的一组或多组电压，因此其成本高、电路复杂、易损坏、有较强的高频干扰等缺点，给使用者带来了不便。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对上述大功率LED开关电源成本高、电路复杂且具有较强高频干扰等缺陷，提供一种通过恒流对大功率LED进行驱动的控制电路。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种大功率LED驱动电路，包括具有整流单元的供电回路以及串接于所述供电回路中的大功率LED，还包括脉宽调制控制芯片、开关单元、采样单元、高频储能单元、续流单元，其中所述开关单元、采样单元、高频储能单元分别串接于所述供电回路中，所述脉宽调制控制芯片根据采样单元的采样信号生成控制信号并将该控制信号输出到开关单元以实现开关单元的导通或断开，所述高频储能电路用于在开关单元断开阶段为所述大功率LED提供持续稳定的电流，所述续流电路连接到高频储能电路，用于消耗开关单元断开阶段高频储能电路储存的能量。

在本发明所述的大功率LED驱动电路中，所述开关单元为场效应管Q1，所述场效应管Q1的漏极和源极接入供电回路、栅极连接到所述脉宽调制控制芯片的控制信号输出端。

在本发明所述的大功率LED驱动电路中，所述高频储能单元为高频储能电感L1，所述高频储能电感L1接于大功率LED与开关单元之间。

在本发明所述的大功率LED驱动电路中，所述采样单元为接入所述供电回路的采样电阻R3，所述采样电阻R3接于所述开关单元与参考地之间，所述采样电阻R3的非接地端连接到脉宽调制控制芯片U1的电压信号检查端口。

在本发明所述的大功率LED驱动电路中，所述续流单元包括并联的续流二极管D5和续流电阻R2，所述续流二极管D5和所述续流电阻R2并联后的一端连接到高频储能单元的输出端、另一端连接到整流单元的正电压输出端。

在本发明所述的大功率LED驱动电路中，所述脉宽调制控制芯片的电源端经限流电阻连接到所述整流单元的正电压输出端。

在本发明所述的大功率LED驱动电路中，还包括两端分别连接到整流电路的正电压输出端和负电压输出端的电解电容C1和第一高频电容C2。

在本发明所述的大功率LED驱动电路中，还包括两端分别连接到大功率LED的阴极和阳极的第二高频电容C4。

在本发明所述的大功率LED驱动电路中，还包括连接到所述整流单元与交流电源之间的保险管F1。

本发明的一种大功率LED驱动电路，通过采样单元实时采样流经大功率LED的电流，PWM控制芯片根据采样的电流实时调整大功率LED的电流从而实现恒流控制，确保大功率LED稳定可靠工作。

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是本发明一种大功率LED驱动电路实施例的示意图；

图2是图1中的驱动电路的电路图。

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。

如图1所示，是本发明的一种大功率LED驱动电路的实施例的示意图。该实施例中，包括由整流单元11、大功率LED 12、高频储能单元13、开关单元14以及采样单元15串联连接而成的供电回路、连接到开关单元14和采样单元15的PWM(脉宽调制，Pulse Width Modulation)控制芯片12以及连接到高频储能单元13的续流单元。

整流单元连接到交流电源，用于将交流电转换为直流电，从而为大功率LED 12供电。高频储能单元13用于在开关单元14断开时为大功率LED 12提供持续稳定的电流。续流单元16用于迅速消耗开关单元14断开时高频储能电路储存的能量，PWM控制芯片17用于根据采样单元15的采样信号生成控制信号并将该控制信号输出到开关单元14以实现开关单元14的导通或断开，从而实现恒流控制，确保大功率LED稳定可靠工作。

如图2所示，是图2是图1中的驱动电路的电路图。该电路图中，供电回路由整流单元构成，其中整流单元为由二极管D1-D4组成的全桥整流电路，其将220V交流电转换为直流电形成直流电源并直接供给由大功率LED D6-D11组成的照明光源。

由场效应管Q1构成的开关单元用于实现供电回路的导通与断开，在本实施例中，该场效应管Q1通过其漏极和源极接入供电回路。在该场效应管Q的栅极为低电平时，供电回路断开；在该场效应管Q1的栅极为高电平时，供电回路导通。

由高频储能电感L1构成的高频储能单元在场效应管Q1为低电平阶段为大功率LED提供持续稳定的电流，避免大功率LED闪烁。在本实施例中，该高频储能电感L1的两端分别连接大功率LED的阴极和场效应管Q1的漏极。

续流单元由并联的续流二极管D5和续流电阻R2构成，该续流二极管D5和续流电阻R2的一端连接到高频储能电感L1的输出端(即场效应管Q1的漏极)、另一端连接到整流单元的正电压输出端。从而迅速消耗高频储能电感L1在场效应管Q1的栅极电压为低电平阶段储存的能量，并提供给供电回路，避免能量在高频储能电感L1上累积。

采样单元由采样电阻R3构成，该采样电阻R3的一端接参考地，另一端接场效应管Q1的源极。由于采样电阻R3与大功率LED串接，因此流经采样电阻R3的电流与流经大功率LED的电流相等。从而通过检测采样电阻R3非接地端的电压即可了解大功率LED中的电流(因为采样电阻R3的阻值恒定)。

PWM控制芯片U1的电压信号检测端口(引脚2)连接到采样电阻R3的非接地端、控制信号输出端口(引脚4)连接到场效应管Q1的栅极，从而PWM控制芯片U1可通过其电压信号检测端口获取采样电阻R3的电压值(采样电阻R3上的电压值实时反映了流过大功率LED的电流值)，并根据该电压值实时调整控制信号输出端口输出的控制脉冲的占空比，使流过大功率LED的电流稳定在恒定值，从而实现恒流控制。例如在PWM控制芯片U1的电压信号检测端口检测到流过大功率LED的电流过大(既所谓的过流)时，PWM控制芯片U1的控制信号输出端口上的控制脉冲关闭，防止电流过大损坏大功率LED。

在实际应用中，上述的PWM控制芯片、开关单元、采样单元、高频储能单元、续流单元分别可采用其他不同的元件实现，并代替上述元件实现相同的功能。

此外，为了保证大功率LED的输入电压平稳波动并滤除耦合到电源信号中的高频杂波，可在供电回路中增加分别连接到整流电路的正极线和负极线之间的电解电容C1和高频电容C2。

还可在交流电源输入部分的正极线上串入保险管F1，从而在后端电路出现短路故障时，该保险管可以可靠的切断交流电源，从而防止故障进一步扩大。

在上述的大功率LED驱动电路中，PWM控制芯片U1的电源端(Vin)经由一个限流电阻R1连接到整流单元的正电压输出端，并通过一个电容C3进行滤波，与获取稳定的工作电压。当然，在实际应用中，可直接使用电池等直流电源为PWM控制芯片U1提供工作电压。

在上述的大功率LED驱动电路中，还包括两端分别连接到大功率LED的阴极和阳极的第二高频电容C4，以保证大功率LED不受干扰并稳定工作。

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 (9)

1.一种大功率LED驱动电路，包括具有整流单元的供电回路以及串接于所述供电回路中的大功率LED，其特征在于，还包括脉宽调制控制芯片、开关单元、采样单元、高频储能单元、续流单元，其中所述开关单元、采样单元、高频储能单元分别串接于所述供电回路中，所述脉宽调制控制芯片根据采样单元的采样信号生成控制信号并将该控制信号输出到开关单元以实现开关单元的导通或断开，所述高频储能单元用于在开关单元断开阶段为所述大功率LED提供持续稳定的电流，所述续流单元连接到高频储能单元，用于消耗开关单元断开阶段高频储能单元储存的能量。

2.根据权利要求1所述的大功率LED驱动电路，其特征在于，所述开关单元为场效应管Q1，所述场效应管Q1的漏极和源极接入供电回路、栅极连接到所述脉宽调制控制芯片的控制信号输出端。

3.根据权利要求1所述的大功率LED驱动电路，其特征在于，所述高频储能单元为高频储能电感L1，所述高频储能电感L1接于大功率LED与开关单元之间。

4.根据权利要求1所述的大功率LED驱动电路，其特征在于，所述采样单元为接入所述供电回路的采样电阻R3，所述采样电阻R3接于所述开关单元与参考地之间，所述采样电阻R3的非接地端连接到脉宽调制控制芯片U1的电压信号检查端口。

5.根据权利要求1所述的大功率LED驱动电路，其特征在于，所述续流单元包括并联的续流二极管D5和续流电阻R2，所述续流二极管D5和所述续流电阻R2并联后的一端连接到高频储能单元的输出端、另一端连接到整流单元的正电压输出端。

6.根据权利要求1所述的大功率LED驱动电路，其特征在于，所述脉宽调制控制芯片的电源端经限流电阻连接到所述整流单元的正电压输出端。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的大功率LED驱动电路，其特征在于，还包括两端分别连接到整流单元的正电压输出端和负电压输出端的电解电容C1和第一高频电容C2。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的大功率LED驱动电路，其特征在于，还包括两端分别连接到大功率LED的阴极和阳极的第二高频电容C4。

9.根据权利要求1-6中任一项所述的大功率LED驱动电路，其特征在于，还包括连接到所述整流单元与交流电源之间的保险管F1。

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