CN102014564A - 高效实用的led驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高效实用的LED驱动电路，驱动电路包括直流输入模块、开关模块、开关驱动模块、续流蓄能模块、整形模块和振荡反馈模块，直流输入模块输入直流电源给开关模块，经过开关模块后输出给续流蓄能模块，由续流蓄能模块驱动LED灯组，振荡反馈模块输出振荡信号给整形模块，整形模块通过开关驱动模块驱动开关模块动作。本发明中的短路保护电路和开关电路是完全独立的，没有任何联系，保护时不受前级影响，也不会影响到前级，从而提高了整体电路的可靠性。本发明通过自激振荡、整型、电流反馈的巧妙结合，使电路做到高效率、低成本。而且短路保护完全独立，使整个电路功能完善。
Description
技术领域
本发明公开一种LED驱动电路，特别是一种高效实用的LED驱动电路。
背景技术
随着LED在人们生活中的应用越来越广泛，LED照明已经成为人们在照明领域的研究的新方向。LED照明时，必不可少的就是要用到LED驱动电路。开关电源电路，是人们通常采用的一种LED驱动电路，但是，现在的开关电源电路通常存在驱动效率低、可控性低等缺点。
发明内容
针对上述提到的现有技术中的LED驱动电路驱动效率低的缺点，本发明提供一种新的LED驱动电路，解决了上述问题。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种高效实用的LED驱动电路，驱动电路包括直流输入模块、开关模块、开关驱动模块、续流蓄能模块、整形模块和振荡反馈模块，直流输入模块输入直流电源给开关模块，经过开关模块后输出给续流蓄能模块，由续流蓄能模块驱动LED灯组，振荡反馈模块输出振荡信号给整形模块，整形模块通过开关驱动模块驱动开关模块动作。
本发明解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括：
所述的驱动电路中还包括输出短路保护模块，续流蓄能模块输出电源给输出短路保护模块，经输出短路保护模块驱动LED灯组。
所述的驱动电路中还包括控制模块，控制模块输出控制信号给整形模块。
所述的驱动电路中还包括电流反馈模块和电流取样模块，电流取样模块从LED灯组处取样输出电流信号，并通过电流反馈模块反馈给整形模块。
所述的续流蓄能模块采用串联在正极电源线上的续流电感L1。
所述的整形电路采用比较放大器IC1B，比较放大器IC1B的反相输入端连接在电阻R5和电阻R10的公共端，电阻R5和电阻R10串联连接在电源正极和地之间，控制模块输出控制信号至比较放大器IC1B的同相输入端。
所述的输出短路保护模块包括开关管Q2、三极管Q3和三极管Q4，开关管Q2串接在正极电源线上，且位于续流蓄能模块的后级，三极管Q4的基极连接在LED灯组输入的正极上，三极管Q4的发射极经过电阻R14接地，三极管Q4的集电极与三极管Q3的基极上，并通过限流电阻R11连接在续流蓄能模块的前级，三极管Q3的发射极经过电阻R14接地，三极管Q3的集电极通过限流电阻R11连接在续流蓄能模块的前级，并与开关管Q2的源极连接。
所述的开关管Q2的源极与LED灯组输入的正极之间连接有稳压管DZ1。
本发明的有益效果是：本发明中利用RC振荡器来实现整体电路的振荡源，但由于一般的RC的振荡波形不规则，不能完全使开关管Q1处于开关状态，所以本发明中加了一级比较器来进行整形，经过整形后的波型变为方波，使MOS管能处于高效的开关状态。本发明电路结构简单，可以用最低的成本实现LED灯组所需的恒流驱动源，效率高、可控性好，而且本发明中的输出短路保护灵敏度高，当输出产生短路时，电路完全处于空载状态，保证不会打隔，使电路始终处于最节能的状态，可节约用户的使用成本。本发明中的短路保护电路可实现不管输出是多少颗LED灯，只有输出两端等于0时才会进入保护状态。而且，本发明中的短路保护电路和开关电路是完全独立的，没有任何联系，保护时不受前级影响，也不会影响到前级，从而提高了整体电路的可靠性。本发明通过自激振荡、整型、电流反馈的巧妙结合，使电路做到高效率、低成本。而且短路保护完全独立，使整个电路功能完善。
下面将结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
附图说明
图1为本发明电路方框图。
图2为本发明基本结构电路原理图。
图3为本发明短路保护部分电路原理图。
图4为本发明完整电路原理图。
具体实施方式
本实施例为本发明优选实施方式，其他凡其原理和基本结构与本实施例相同或近似的，均在本发明保护范围之内。
请参看附图1，本发明主要包括直流输入模块、开关模块、开关驱动模块、续流蓄能模块、整形模块和控制模块，直流输入模块输入直流电源给开关模块，经过开关模块后输出给续流蓄能模块，由续流蓄能模块驱动LED灯组，控制模块输出控制信号给整形模块，整形模块通过开关驱动模块驱动开关模块动作。本发明中还包括输出短路保护模块，续流蓄能模块输出电源给输出短路保护模块，经输出短路保护模块驱动LED灯组。本发明中还包括振荡反馈模块，续流蓄能模块输出信号给振荡反馈模块，振荡反馈模块输出振荡反馈信号给整形模块。本发明中还包括电流反馈模块和电流取样模块，电流取样模块从LED灯组处取样输出电流信号，并通过电流反馈模块反馈给整形模块。
请参看附图2，本发明中以电感L1蓄能为主结构。直流电源输入经过滤波电容C3后，输入正极直流电源。本实施例中，以开关管Q1作为开关模块，开关管Q1串接在正极电源线上。本实施例中，电阻R4和电容C2串联连接，形成RC振荡电路，串联连接的电阻R4和电容C2一端连接在正极电源线，另一端连接在比较放大器IC1B的反相输入端上，本实施例中，以比较放大器IC1B作为整形模块，比较放大器IC1B的反相输入端同时连接在电阻R5和电阻R10的公共端，电阻R5和电阻R10串联连接在电源正极和地之间。比较放大器IC1B的输出端通过电阻R5(本实施例中，电阻R5即为开关驱动模块)连接在开关管Q1的源极上，通过比较放大器IC1B对RC振荡电路产生的振荡信号进行整形后，控制开关管Q1的通断，从而实现方波输出。开关管Q1的输出端连接在电感L1上，电感L1输出驱动LED灯组。
本发明中还设有一个独立设置的输出短路保护模块，请参看附图3，输出短路保护模块包括开关管Q2、三极管Q3和三极管Q4，开关管Q2串接在正极电源线上，本实施例中，将续流电感L1的输入端定义为DCIN，将续流电感L1的输出端定义为DCOUT，本实施例中，输出短路保护模块位于续流蓄能模块的后级，其中，三极管Q4的基极连接在LED灯组输入的正极上，三极管Q4的发射极经过电阻R14接地，三极管Q4的集电极与三极管Q3的基极上，并通过限流电阻R11连接在续流蓄能模块的前级，三极管Q3的发射极经过电阻R14接地，三极管Q3的集电极通过限流电阻R11连接在续流蓄能模块的前级，并与开关管Q2的源极连接，开关管Q2串接在正极电源线上，开关管Q2的源极与LED灯组输入的正极之间连接有稳压管DZ1。
本发明的整体电路原理图，请参看附图4，直流电源输入经过滤波电容C3后，输入正极直流电源。本实施例中，以开关管Q1作为开关模块，开关管Q1串接在正极电源线上。本实施例中，电阻R4和电容C2串联连接，形成RC振荡电路，串联连接的电阻R4和电容C2一端连接在正极电源线，另一端连接在比较放大器IC1B的反相输入端上，本实施例中，以比较放大器IC1B作为整形模块，比较放大器IC1B的反相输入端同时连接在电阻R5和电阻R10的公共端，电阻R5和电阻R10串联连接在电源正极和地之间。比较放大器IC1B的输出端通过电阻R5(本实施例中，电阻R5即为开关驱动模块)连接在开关管Q1的源极上，通过比较放大器IC1B对RC振荡电路产生的振荡信号进行整形后，控制开关管Q1的通断，从而实现方波输出。开关管Q1的输出端连接在电感L1上，电感L1输出驱动LED灯组。本实施例中，电阻R14串联连接在LED灯组的负极与地之间，作为电流采样模块，电阻R14与LED灯组的公共端之间通过串接的电阻R9连接到比较放大器IC1B的同相输入端上，电阻R9为本发明中的电流反馈模块。本实施例中，控制模块可采用MCU，MCU的通用I/O口的输出通过电阻R16连接在三极管Q5的基极上，三极管Q5的发射极与比较放大器IC1B的同相输入端连接，三极管Q5的集电极与电源正极连接。本实施例中，正极电源线与地之间串联连接有电阻R17和电阻R18，本实施例中，从正极电源线上取电，经过电阻R17和电阻R18分压后，给MCU供电。输出短路保护模块包括开关管Q2、三极管Q3和三极管Q4，开关管Q2串接在正极电源线上，本实施例中，将续流电感L1的输入端定义为DCIN，将续流电感L1的输出端定义为DCOUT，本实施例中，输出短路保护模块位于续流蓄能模块的后级，其中，三极管Q4的基极连接在LED灯组输入的正极上，三极管Q4的发射极经过电阻R14接地，三极管Q4的集电极与三极管Q3的基极上，并通过限流电阻R11连接在续流蓄能模块的前级，三极管Q3的发射极经过电阻R14接地，三极管Q3的集电极通过限流电阻R11连接在续流蓄能模块的前级，并与开关管Q2的源极连接，开关管Q2串接在正极电源线上。
本发明在使用时，电路上电时，比较放大器IC1B输出为0，开关管Q1导通，此时，电感L1充电蓄能，电容C2充电，由于电容C2的通交隔直功能，RC振荡电路产生的脉冲通过电阻R4和电阻R10进行放电，但是由于+5V电压的作为基准电压，使比较放大器IC1B的反相输入端建立一个翻转基准电压，此基准电压主要对电流的大小进行调节，当电流取样点电压(即电阻R14与LED灯组的公共端)高于此基准点电压时，开关管Q1截止，反之，则开关管Q1导通。电流越低时，频率会有小幅度升高，占空比减小，开关管Q1的导通时间缩短，这样一来可以控制电流的恒定。本发明中，电容C2与电阻R4串联组成一个RC振荡器，通过调整电容C2与电阻R4的大小，可以改变振荡频率，如：可通过公式来进行计算RC电路的振荡频率。RC振荡器再串入比较放大器IC1B进行整形，整形后的波形完全变为方波，使开关管Q1处于开关状态，以消除开关管Q1的内阻所产生的功耗，提高整机效率。当开关管Q1导通时，电感L1输入端为正，二极管D5截止，电容C6释放能量。开关管Q1截止时，电感L1输入端为负，二极管D5导通，电感L1输出端向电容C6充电，电路通过二极管D5续流构成回路。
本发明在短路保护时，当输出端正常时，开关管Q2导通，恒定电压、电流经开关管Q2至负载LED灯组，开关管Q2上的压降为0；当输出端正负极短路时，三极管Q4的BE极电压等于0，三极管Q4没有驱动电流而截止，DCIN经二极管D7、电阻R11和三极管Q3的BE级，三极管Q3导通，开关管Q2的G极电压为0，开关管Q2截止。此时开关管Q2两端电压等于输出的恒定电压，电源处于空载状态。所以电源保护时，不会影响到前级，次数输出端完全处于开路。
本发明中利用RC振荡器来实现整体电路的振荡源，但由于一般的RC的振荡波形不规则，不能完全使开关管Q1处于开关状态，所以本发明中加了一级比较器来进行整形，经过整形后的波型变为方波，使MOS管能处于高效的开关状态。本发明电路结构简单，可以用最低的成本实现LED灯组所需的恒流驱动源，效率高、可控性好，而且本发明中的输出短路保护灵敏度高，当输出产生短路时，电路完全处于空载状态，保证不会打隔，使电路始终处于最节能的状态，可节约用户的使用成本。本发明中的短路保护电路可实现不管输出是多少颗LED灯，只有输出两端等于0时才会进入保护状态。而且，本发明中的短路保护电路和开关电路是完全独立的，没有任何联系，保护时不受前级影响，也不会影响到前级，从而提高了整体电路的可靠性。本发明通过自激振荡、整型、电流反馈的巧妙结合，使电路做到高效率、低成本。而且短路保护完全独立，使整个电路功能完善。
Claims (8)
1.一种高效实用的LED驱动电路，其特征是：所述的驱动电路包括直流输入模块、开关模块、开关驱动模块、续流蓄能模块、整形模块和振荡反馈模块，直流输入模块输入直流电源给开关模块，经过开关模块后输出给续流蓄能模块，由续流蓄能模块驱动LED灯组，振荡反馈模块输出振荡信号给整形模块，整形模块通过开关驱动模块驱动开关模块动作。
2.根据权利要求1所述的高效实用的LED驱动电路，其特征是：所述的驱动电路中还包括输出短路保护模块，续流蓄能模块输出电源给输出短路保护模块，经输出短路保护模块驱动LED灯组。
3.根据权利要求1所述的高效实用的LED驱动电路，其特征是：所述的驱动电路中还包括控制模块，控制模块输出控制信号给整形模块。
4.根据权利要求1所述的高效实用的LED驱动电路，其特征是：所述的驱动电路中还包括电流反馈模块和电流取样模块，电流取样模块从LED灯组处取样输出电流信号，并通过电流反馈模块反馈给整形模块。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的高效实用的LED驱动电路，其特征是：所述的续流蓄能模块采用串联在正极电源线上的续流电感L1。
6.根据权利要求1至4中任意一项所述的高效实用的LED驱动电路，其特征是：所述的整形电路采用比较放大器IC1B，比较放大器IC1B的反相输入端连接在电阻R5和电阻R10的公共端，电阻R5和电阻R10串联连接在电源正极和地之间，控制模块输出控制信号至比较放大器IC1B的同相输入端。
7.根据权利要求2所述的高效实用的LED驱动电路，其特征是：所述的输出短路保护模块包括开关管Q2、三极管Q3和三极管Q4，开关管Q2串接在正极电源线上，且位于续流蓄能模块的后级，三极管Q4的基极连接在LED灯组输入的正极上，三极管Q4的发射极经过电阻R14接地，三极管Q4的集电极与三极管Q3的基极上，并通过限流电阻R11连接在续流蓄能模块的前级，三极管Q3的发射极经过电阻R14接地，三极管Q3的集电极通过限流电阻R11连接在续流蓄能模块的前级，并与开关管Q2的源极连接。
8.根据权利要求7所述的高效实用的LED驱动电路，其特征是：所述的开关管Q2的源极与LED灯组输入的正极之间连接有稳压管DZ1。
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