CN101917805A - Led驱动电路 - Google Patents

Abstract

一种LED驱动电路，包括：供电单元(100)，用于输出稳定电压；与所述供电单元(100)输出相连的控制信号产生单元(200)，用于产生控制信号并调节控制信号占空比；与所述控制信号产生单元(200)输出相连的开关单元(300)，用于接收所述控制信号并根据所述控制信号调节输出电压；与所述控制信号产生单元(200)相连的电流检测单元(400)，用于检测被驱动LED负载的工作电流，并将检测结果反馈至所述控制信号产生单元(200)用以调节控制信号占空比。这种LED驱动电路通过控制信号产生单元调节控制信号的占空比以及输出滤波单元的反馈调节，适应LED器件输入电压在较宽范围内的变化和LED负载的较大范围变动。

Description

LED驱动电路

【技术领域】

本发明涉及一种驱动电路，尤其是一种LED驱动电路。

【背景技术】

LED(Light Emitting Diode)照明即是发光二极管照明，是一种半导体固体发光器件。它是利用固体半导体芯片作为发光材料，在半导体中通过载流子发生复合放出过剩的能量而引起光子发射，直接发出红、绿、蓝或白色的光。LED照明产品就是利用LED作为光源制造出来的照明器具。

传统的LED驱动电路一方面能够接受的输入电压范围较窄，当输入电压在较宽范围内变动时，容易造成LED及其电源和驱动电路的损坏；另一方面其负载调整率较差，当负载变动较大时会造成电流不稳定。

【发明内容】

基于此，有必要提供一种能适应输入电压在较宽范围内变化和负载的较大范围变动的LED驱动电路。

一种LED驱动电路，包括连接供电电源的输入滤波单元，以及连接LED负载的输出滤波单元；此外，还包括：供电单元100，用于输出稳定电压；与所述供电单元100输出相连的控制信号产生单元200，用于产生控制信号并调节控制信号占空比；与所述控制信号产生单元200输出相连的开关单元300，用于接收所述控制信号并根据所述控制信号调节输出电压；与所述控制信号产生单元200相连的电流检测单元400，用于检测被驱动LED负载的工作电流，并将检测结果反馈至所述控制信号产生单元200用以调节控制信号占空比。

优选的，所述供电单元100包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第一稳压管D1、第一三极管Q1和第三电容C3；第一电阻R1的一端与所述输入滤波单元的输出相连，第一电阻R1的另一端与第一三极管Q1的基极连接，第一稳压管D1的负极与第一三极管Q1的基极连接，第一稳压管D1的正极接地。第二电阻R2的一端与所述输入滤波单元的输出连接，第二电阻R2的另一端与第一三极管Q1的集电极连接，第一三极管Q1的发射极与第三电容C3的一端连接，第三电容C3的另一端与第一稳压管D1的正极连接且接地，以上连接共同构成射极跟随电路，第一三极管Q1的发射极作为输出。

优选的，所述控制信号产生单元200包括：芯片BIT3251和分压电路；所述芯片BIT3251包括电源端、EA引脚、电流监测反馈输入端、控制信号输出端；所述芯片BIT3251的电源端连接供电单元100)的输出；所述芯片BIT3251的电源端与地之间还连接所述分压电路，所述分压电路的输出连接所述芯片BIT3251的EA引脚，所述芯片BIT3251的EA引脚获得所述供电单元100输出电压的分压电压，并设置为高电平状态；所述芯片BIT3251的电流检测反馈输入端与电流检测单元400的输出相连，所述芯片BIT3251的控制信号输出端与所述开关单元300相连，输出控制信号至开关单元300。

更优选的，所述芯片BIT3251还包括：反馈补偿端；所述芯片BIT3251的电流监测反馈输入端与反馈补偿端连接到第六电容C6的两端，作为反馈补偿、稳定环路。

更优选的，所述分压电路由至少两个电阻串联组成，所述分压电路的输出为电阻串联的结点。

优选的，所述开关单元300包括：第一电感L1、第四电容C4、第二稳压器D2、第二电感L2以及场效应管Q2；第一电感L1的一端连接到输入滤波单元的输出，第一电感L1的另一端与第四电容C4的一端相连，第四电容C4的另一端与第二稳压器D2正极相连，第二稳压器D2负极连接到输出滤波单元的输入；第二稳压器D2的正极通过第二电感L2接地；第一场效应管Q2为N沟道增强型MOS场效应晶体管，第一场效应管Q2的栅极G通过第四电阻R4与芯片BIT3251的控制信号输出端连接，用于接收控制信号；同时第一场效应管Q2的栅极G通过第五电阻R5接地；第一场效应管Q2的源极S接地，第一场效应管Q2的漏极D连接第一电感L1的另一端；第一场效应管Q2根据芯片BIT3251的控制信号输出端输出的控制信号来控制栅极G电压，使第一场效应管Q2导通或截止，来调节开关单元300输出电压。

优选的，所述电流检测单元400包括：第七电容C7、第九电阻R9、第十电阻R10和第十一电阻R11；第九电阻R9的一端与芯片BIT3251的电流检测反馈输入端连接，第九电阻R9的另一端接地；第十电阻R10的一端与芯片BIT3251的电流检测反馈输入端连接，第十电阻R10的另一端连接到被驱动LED负载的输入；第十一电阻R11的一端连接到LED负载的输入，第十一电阻R11的另一端接地；第七电容C7并联在第十一电阻R11的两端。

更优选的，所述芯片BIT3251还包括：电压保护检查端；所述驱动电路还包括：与所述控制信号产生单元200相连的电压检测单元500，用于检测被驱动LED负载的输入电压，并将检测结果反馈至所述控制信号产生单元200，当所述被驱动LED负载的输入电压超过设定值时，所述控制信号产生单元200关闭控制信号输出；所述芯片BIT3251的电压保护检查端与电压检测单元500的输出相连，用于接收所述电压检测单元500输出的电压信号。

优选的，所述电压检测单元500包括：第六电阻R6、第七电阻R7和第五电容C5；第六电阻R6的一端与所述芯片BIT3251的电压保护检查端连接，第六电阻R6的另一端连接所述输出滤波单元的输入；第七电阻R7的一端与所述芯片BIT3251的电压保护检查端连接，第七电阻R7的另一端接地；第五电容C5并联在第七电阻R7的两端。

该LED驱动电路通过控制信号产生单元调节控制信号的占空比以及输出滤波单元的反馈调节，适应LED器件输入电压在较宽范围内的变化和LED负载的较大范围变动。

【附图说明】

图1为LED驱动电路一原理图；

图2为LED驱动电路一优选实施例的电路图。

【具体实施方式】

如图1所示，电路包括：供电单元100、控制信号产生单元200、开关单元300、电流检测单元400和电压检测单元500、前端连接供电电源的输入滤波单元和后端连接LED负载的输出滤波单元。

供电单元100用于接收输入滤波单元并输出稳定电压；控制信号产生单元200与供电单元100输出端相连，用于产生控制信号并调节控制信号占空比；开关单元300与控制信号产生单元200输出端相连，用于接收控制信号并调节输出电压后发送到输出滤波单元；输出滤波单元后的输出电压可以连接负载。与所述控制信号产生单元200相连的电流检测单元400，用于检测被驱动LED负载的工作电流，并将检测结果反馈至所述控制信号产生单元200用以调节控制信号占空比。与所述控制信号产生单元200相连的电压检测单元500，用于检测被驱动LED负载的输入电压，并将检测结果反馈至所述控制信号产生单元200，当所述输入电压超过设定值时，所述控制信号产生单元200关闭控制信号输出。这里的输入滤波单元和输出滤波单元可以根据需要选择合适的滤波电路来实现，比如选择两个的滤波电容。

如图2所示的驱动电路的电路图。

本实施例中，控制信号为芯片BIT3251产生的PWM控制信号。

本实施例中，输入滤波单元和输出滤波单元选择两个的滤波电容C1、C2来充当滤波电路。

供电单元100包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一稳压管D1、第一三极管Q1和第三电容C3。第一电阻R1的一端与输入滤波单元的输出相连，第一电阻R1的另一端与第一三极管Q1的基极连接，第一稳压管D1的负极与第一三极管Q1的基极连接，第一稳压管D1的正极接地。第二电阻R2的一端与输入滤波单元的输出连接，第二电阻R2的另一端与第一三极管Q1的集电极连接，第一三极管Q1的发射极与第三电容C3的一端连接，第三电容C3的另一端与第一稳压管D1的正极连接且接地，以上连接共同构成射极跟随电路，第一三极管Q1的发射极作为输出，提供稳定的电压输出。该射极跟随电路由稳压管D1提供稳定的电压输入Vz，并在发射极提供电压输出Vcc，其中Vcc＝Vz-Vbe，由于Vbe较小，因而Vcc接近于Vz。因此供电单元可以为控制信号产生单元200提供稳定的电压。本实施例中芯片工作电压为5～8V，故选择8.2V稳压管，Vbe电压为0.6V，供电单元100输出电压为7.6V。

控制信号产生单元200用于产生控制信号并调节控制信号占空比。本实施例中，第三电阻R3和第八电阻R8串联组成分压电路，其输出为第三电阻R3和第八电阻R8串联的结点。芯片BIT3251的参数如下：1脚为电源端，2脚为EA引脚，3脚为反馈补偿端，4脚为电流检测反馈输入端，5脚为电压保护检查端，7脚为接地端，8脚为PWM控制信号输出端。芯片BIT3251的1脚与第一三极管Q1的发射极连接，接收其输出电压，芯片BIT3251的2脚与第三电阻R3和第八电阻R8组成的分压电路连接，获得由第一三极管Q1输出电压的分压电压，设置为高电平状态，即该芯片始终处于工作状态。芯片BIT3251的3脚和4脚分别连接在第六电容C6两端，作为反馈补偿，稳定环路；芯片BIT3251的4脚和5脚分别与电流检测单元400和电压检测单元500相连，其中电流检测单元400和电压检测单元500共同构成电流检测和电压检测单元400。芯片BIT3251的4脚的基准电压为0.2V，通过设置反馈电阻，本实施例中为第十一电阻R11，来设置负载输出电流的大小。芯片BIT3251的5脚与电压检测单元500连接，接收电压检测单元500反馈的电压检测信息。

本实施例中，芯片BIT3251的6脚开路。

开关单元300包括：第一电感L1、第四电容C4、第二稳压器D2、第二电感L2以及场效应管Q2。第一电感L1的一端连接到输入滤波单元的输出，第一电感L1的另一端与第四电容C4的一端相连，第四电容C4的另一端与第二稳压器D2正极相连，第二稳压器D2负极连接到输出滤波单元的输入。第二稳压器D2正极通过第二电感L2接地。第一场效应管Q2为N沟道增强型MOS场效应晶体管，其栅极G通过第四电阻R4与芯片BIT3251的8脚连接，用于接收控制信号。同时第一场效应管Q2的栅极G通过第五电阻R5接地；第一场效应管Q2的源极S接地，第一场效应管Q2的漏极D连接第一电感L1的另一端。第一场效应管Q2根据芯片BIT3251的8脚输出的控制信号来控制栅极G电压，使第一场效应管Q2导通或截止，来调节开关单元300输出电压。

工作原理为：当第一场效应管Q2开通时，电流分两个回路，第一个回路为：输入电压Vin-第一电感L1-第一场效应管Q2-大地；第二个回路为：第四电容C4-第一场效应管Q2-第二电感L2；第二稳压器D2反向截止。此时第一电感L1、第二电感L2储能，第四电容C4放电。当第一场效应管Q2关断时，电流回路为：输入电压Vin-第一电感L1-第四电容C4-第二稳压器D2-负载-大地，第二电感L2-第二稳压器D2-负载-大地，此时第二稳压器D2导通，第一电感L1、第二电感L2释放能量；输出电压和输入电压的关系为：Vout＝Vin×D/(1-D)，D为第一场效应管Q2的开通占空比，第一场效应管Q2的开通占空比与控制信号的占空比一致。

电流检测单元400包括：第七电容C7、第九电阻R9、第十电阻R10和第十一电阻R11。第九电阻R9的一端与芯片BIT3251的4脚连接，其另一端接地；第十电阻R10的一端与芯片BIT3251的4脚连接，其另一端连接到被驱动LED负载的输入；第十一电阻R11的一端连接到LED负载的输入，其另一端接地；第七电容C7并联在第十一电阻R11的两端。本实施例通过调节第十一电阻R11的大小来调节输出电流，输出电流大小Iout＝0.2V/R11。

电压检测单元500包括：第六电阻R6、第七电阻R7和第五电容C5。第六电阻R6的一端与芯片BIT3251的5脚连接，其另一端连接输出滤波单元的输入；第七电阻R7的一端与芯片BIT3251的5脚连接，其另一端接地；第五电容C5并联在第七电阻R7的两端。当负载较低或无负载时，电压升高，通过第六电阻R6、第七电阻R7检测电压，当负载输出电压超过电压设置值时，控制信号输出关闭，避免输出电压过高，保护LED和其他器件。

当输入电压或者负载变化时，电流检测和电压检测单元400将信号反馈给控制信号产生单元300，通过控制信号占空比的变化来调整输出电流，保证输出电流的恒定。

这种LED驱动电路通过控制信号产生单元调节控制信号的占空比以及输出滤波单元的反馈调节，适应LED器件输入电压在较宽范围内的变化和LED负载的较大范围变动。

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 (9)

1.一种LED驱动电路，包括连接供电电源的输入滤波单元，以及连接LED负载的输出滤波单元；其特征在于，还包括：

供电单元(100)，用于输出稳定电压；

与所述供电单元(100)输出相连的控制信号产生单元(200)，用于产生控制信号并调节控制信号占空比；

与所述控制信号产生单元(200)输出相连的开关单元(300)，用于接收所述控制信号并根据所述控制信号调节输出电压；

与所述控制信号产生单元(200)相连的电流检测单元(400)，用于检测被驱动LED负载的工作电流，并将检测结果反馈至所述控制信号产生单元(200)用以调节控制信号占空比。

2.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述供电单元(100)包括：第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第一稳压管(D1)、第一三极管(Q1)和第三电容(C3)；

第一电阻(R1)的一端与所述输入滤波单元的输出相连，第一电阻(R1)的另一端与第一三极管(Q1)的基极连接，第一稳压管(D1)的负极与第一三极管(Q1)的基极连接，第一稳压管(D1)的正极接地，第二电阻(R2)的一端与所述输入滤波单元的输出连接，第二电阻(R2)的另一端与第一三极管(Q1)的集电极连接，第一三极管(Q1)的发射极与第三电容(C3)的一端连接，第三电容(C3)的另一端与第一稳压管(D1)的正极连接且接地，以上连接共同构成射极跟随电路，第一三极管(Q1)的发射极作为输出。

3.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述控制信号产生单元(200)包括：芯片BIT3251和分压电路；

所述芯片BIT3251包括：电源端、EA引脚、电流监测反馈输入端、控制信号输出端；所述芯片BIT3251的电源端连接供电单元(100)的输出；所述芯片BIT3251的电源端与地之间还连接所述分压电路，所述分压电路的输出连接所述芯片BIT3251的EA引脚，所述芯片BIT3251的EA引脚获得所述供电单元(100)输出电压的分压电压，并设置为高电平状态；所述芯片BIT3251的电流检测反馈输入端与电流检测单元(400)的输出相连，所述芯片BIT3251的控制信号输出端与所述开关单元(300)相连，输出控制信号至开关单元(300)。

4.如权利要求3所述的LED驱动电路，其特征在于，所述芯片BIT3251还包括：反馈补偿端；

所述芯片BIT3251的电流监测反馈输入端与反馈补偿端连接到第六电容(C6)的两端，作为反馈补偿、稳定环路。

5.如权利要求3所述的LED驱动电路，其特征在于，所述分压电路由至少两个电阻串联组成，所述分压电路的输出为电阻串联的结点。

6.如权利要求3所述的LED驱动电路，其特征在于，所述开关单元(300)包括：第一电感(L1)、第四电容(C4)、第二稳压器(D2)、第二电感(L2)以及场效应管(Q2)；

第一电感(L1)的一端连接到输入滤波单元的输出，第一电感(L1)的另一端与第四电容(C4)的一端相连，第四电容(C4)的另一端与第二稳压器(D2)正极相连，第二稳压器(D2)负极连接到输出滤波单元的输入；第二稳压器(D2)的正极通过第二电感(L2)接地；第一场效应管(Q2)为N沟道增强型MOS场效应晶体管，第一场效应管(Q2)的栅极(G)通过第四电阻(R4)与芯片BIT3251的控制信号输出端连接，用于接收控制信号；同时第一场效应管(Q2)的栅极(G)通过第五电阻(R5)接地；第一场效应管(Q2)的源极(S)接地，第一场效应管(Q2)的漏极(D)连接第一电感(L1)的另一端；第一场效应管(Q2)根据芯片BIT3251的控制信号输出端输出的控制信号来控制栅极(G)电压，使第一场效应管(Q2)导通或截止，来调节开关单元(300)输出电压。

7.如权利要求3所述的LED驱动电路，其特征在于，所述电流检测单元(400)包括：第七电容(C7)、第九电阻(R9)、第十电阻(R10)和第十一电阻(R11)；

第九电阻(R9)的一端与芯片BIT3251的电流检测反馈输入端连接，第九电阻(R9)的另一端接地；第十电阻(R10)的一端与芯片BIT3251的电流检测反馈输入端连接，第十电阻(R10)的另一端连接到被驱动LED负载的输入；第十一电阻(R11)的一端连接到LED负载的输入，第十一电阻(R11)的另一端接地；第七电容(C7)并联在第十一电阻(R11)的两端。

8.如权利要求3所述的LED驱动电路，其特征在于，所述芯片BIT3251还包括：电压保护检查端；

所述驱动电路还包括：与所述控制信号产生单元(200)相连的电压检测单元(500)，用于检测被驱动LED负载的输入电压，并将检测结果反馈至所述控制信号产生单元(200)，当所述被驱动LED负载的输入电压超过设定值时，所述控制信号产生单元(200)关闭控制信号输出；所述芯片BIT3251的电压保护检查端与电压检测单元(500)的输出相连，用于接收所述电压检测单元(500)输出的电压信号。

9.如权利要求8所述的LED驱动电路，其特征在于，所述电压检测单元(500)包括第六电阻(R6)、第七电阻(R7)和第五电容(C5)；

第六电阻(R6)的一端与所述芯片BIT3251的电压保护检查端连接，第六电阻(R6)的另一端连接所述输出滤波单元的输入；第七电阻(R7)的一端与所述芯片BIT3251的电压保护检查端连接，第七电阻(R7)的另一端接地；第五电容(C5)并联在第七电阻(R7)的两端。

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