CN102105007A - 带升压功能的led恒流驱动器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种带升压功能的LED恒流驱动器,包括连接于电源和负载之间的稳压电路、升压控制电路、电压变换电路、恒流控制电路,所述电源、稳压电路、升压控制电路、电压变换电路、恒流控制电路和负载依次电连接。本发明可以满足预期的亮度要求,并保证各个LED亮度、色度的一致性,同时本发明可避免驱动电流超出最大额定值,可靠性好。本发明还具有能够把输入电压升至需要的电压而且结构简单的优点。

Description

带升压功能的LED恒流驱动器
技术领域
[0001] 本发明涉及一种LED驱动器,具体涉及一种带升压功能的LED恒流驱动器。 背景技术
[0002] 由于LED (Light Emitting Diode即发光二极管)是特性敏感的半导体器件,又 具有负温度特性,因而在应用过程中需要稳定其工作状态,从而产生了驱动的概念。LED器 件对驱动电源的要求近乎于苛刻,LED不像普通的白炽灯泡,可以直接连接220V的交流电。 LED是低电压驱动,必须要设计复杂的变换电路,不同用途的LED灯,要配备不同的电源适 配器。随着客户对LED驱动电源的效率转换、有效功率、恒流精度、电源寿命、电磁兼容的要 求越来越高,设计一款好的电源必须要综合考虑这些因素,因为电源在整个灯具中的作用 就好像人的心脏一样重要。由于LED伏安特性的离散性,不但不同厂家生产的同样瓦数的 LED伏安特性不一样,就是同一厂家生产的同一型号的LED其伏安特性也是不同的。以往 在使用时采用恒压电源供电,显然流过每个LED的电流都不一样,每个LED的亮度也就不一 样。所以不能采用恒压电源供电。而另外一种LED驱动器虽然是恒流驱动,但是却没有升 压功能,很大一部分能量浪费在了与所驱动的LED相连的限流电阻上。因此,有必要研制一 种可以满足预期的亮度要求,并保证各个LED亮度、色度的一致性,同时具有避免驱动电流 超出最大额定值,从而影响其可靠性以及能够把输入电压升压至需要的电压等优点的恒流 驱动器。
发明内容
[0003] 本发明的目的在于提供一种可以满足预期的亮度要求,并保证各个LED亮度、色 度的一致性,同时具有避免驱动电流超出最大额定值,从而影响其可靠性以及能够把输入 电压升压至需要的电压等优点的恒流驱动器。
[0004] 为了达到上述目的,本发明采用的技术方案是:带升压功能的LED恒流驱动器,包 括连接于电源和负载之间的稳压电路、升压控制电路、电压变换电路、恒流控制电路,所述 电源、稳压电路、升压控制电路、电压变换电路、恒流控制电路和负载依次电连接。
[0005] 在上述技术方案中,所述稳压电路包含电容Cl、电容C2、电阻Rl和稳压二极管Dl, 电容Cl的正极接电源输入端,电容Cl的负极接地;电阻Rl的一端同时与电容Cl的正极、 所述电压变换电路的输入端相连,另一端与电容C2 —端、稳压二极管Dl的负极相连,同时 稳压二极管Dl的负极与所述升压控制电路的输入端电连接;电容C2另一端与地相连,稳压 二极管Dl的正极与地相连。
[0006] 在上述技术方案中,所述升压控制电路包含电容C3和电阻R2,电阻R2的一端同时 与所述稳压电路的输出端、所述电压变换电路的输入端相连,另一端与电容C3的一端、所 述电压变换电路的控制端、电压控制信号输入端相连,电容C3的另一端与地相连。
[0007] 在上述技术方案中,所述电压变换电路包含电容C4、电容C5、电感L、肖特基二极 管D2、场效应管Q和芯片AP16M ;电感L的一端与所述稳压电路中的电阻Rl的一端相连,另一端同时与肖特基二极管D2的正极、场效应管Q的漏极相连;场效应管Q的栅极与芯片 AP1624 一输出端相连,源极接地;肖特基二极管D2的负极同时与电容C4的正极、电容C5 的一端、负载的正极相连,电容C4的负极、电容C5的另一端接地;所述升压控制电路的一输 出端与芯片AP16M的输入端连接,所述芯片AP16M的控制端由电压控制信号端控制,芯片 AP1624的一反馈输入端与所述恒流控制电路连接。
[0008] 在上述技术方案中,所述恒流控制电路包含电阻R3,电阻R3的一端同时与所述电 压变换电路、负载的负极相连,电阻R3的另一端接地。
[0009] 所述的电阻R3的一端与所述电压变换电路中的芯片AP16M的一反馈输入端相连。
[0010] 前述芯片AP16M的输出端为EXT端,输入端为VCC端,控制端为CE端,反馈输入 端为FB端。
[0011] 所述芯片AP16M的反馈输入端FB端与所述恒流控制电路中的电阻R3连接。
[0012] 本发明工作时,电源(包括直流电源和电池)的输出端接稳压电路的输入端,经过 电容Cl的简单滤波,再通过电阻Rl和稳压二极管获得芯片安全工作电压,电源输入端同时 还与电压变换电路中电感L相连,经过肖特基二极管D2、场效应管Q和电容C4、电容C5的作 用后,电源的电压发生了改变,在电容C4正电极和芯片AP16M的FB端之间即可得到所需 的恒定电流,电流的大小可以根据需要通过调节电阻R3来实现。当LED负载发生变化时,会 通过R3反馈给芯片,进而可以调整电压变换模块改变输出电压,以此达到恒流的目的。另 外,通过电压控制信号控制芯片AP16M的CE端可以实现对整个电路的工作状态的控制,当 CE端接高电平时,芯片可以正常工作,当其接低电平时,芯片停止工作,进入待机状态(此时 AP1624芯片功耗约为0. 015mW),这样做可以有效的保护电池,防止电池因为过度放电而造 成电池寿命变短,这对于成本比较高的电池来说是很重要的。
[0013] 本发明所达到的有益效果是:本发明可以实现对LED的恒流驱动,保证所接各个 LED亮度、色度的一致性,避免驱动电流超出最大额定值,还可实现对电池的保护,防止电池 因为过度放电而造成电池寿命变短,具有较高的实用价值,而且结构简单,体积可以做到很 小,便于和器件直接装配。
附图说明
[0014] 图1是本发明带升压功能的LED恒流驱动器的方框示意图; 图2是本发明带升压功能的LED恒流驱动器的电路原理图。
具体实施方式
[0015] 以下结合附图给出的实施例对本发明作进一步详细的说明。
[0016] 如图1、2所示,本发明的带升压功能的LED恒流驱动器包括连接于电源和负载之 间的稳压电路1、升压控制电路2、电压变换电路3和恒流控制电路4,所述稳压电路的输出 端与升压控制电路的输入端电连接,升压控制电路的输出端与电压变换电路的输入端电连 接,电压变换电路的输出端与恒流控制电路电连接。
[0017] 如图2所示,芯片AP16M的输出端为EXT端,输入端为VCC端,控制端为CE端,反 馈输入端为FB端。电容Cl的正电极为电池电源的正极输入,经过电容Cl、电阻Rl、电容C2和稳压二极管Dl的变换后得到芯片AP16M的安全工作电压,芯片AP16M工作时内部振荡 频率为300Khz,最终在芯片AP16M的EXT端得到一个PWM波,EXT端直接和场效应管Q的 栅极相连,EXT端输出的PWM波不断地使场效应管Q导通和截止,再配合电感L、肖特基二极 管D2和电容C4即可实现对电池电压的升压变换,具体过程为:当场效应管Q导通时,电源、 电感L、场效应管Q形成一个回路,电感L开始储存能量,此时肖特基二极管D2是截止的,负 载所需的能量由电容C4来提供。当场效应管Q截止时,电源、电感L、肖特基二极管D2、电 容C4和负载形成回路,电源给负载和电容C4提供能量,此时由于电感L两端的电压和电源 电压一致,在负载端得到的电压为两个电压之和,因此,可以达到升压的目的。这种方式对 不确定的负载来说是很重要的,如果没有这部分升压控制电路的话,如果输入电压高于负 载所需的电压,那么就需要一个电阻(即限流电阻)来限制负载上通过的电流,这个限流电 阻上就需要消耗一部分额外的能量。芯片AP16M的FB端与电阻R3的一端相连,FB端为 芯片AP16M的反馈输入端,其电压典型值为1. 23V,电阻R3两端的电压即为1. 23V,因此改 变电阻R3的阻值就可实现LED驱动电流的变化,当负载发生变化时,电阻R3两端的电压就 会发生变化,进而影响FB端电压,经FB端反馈给芯片AP16M,进而调节EXT端PWM波的占 空比以此达到调整负载两端电压来适应负载的变化,最终达到输出恒定电流的目的。电压 控制信号通过控制芯片AP16M的CE端可以实现对整个电路的工作状态的控制,当CE端接 高电平时,芯片可以正常工作,当其接低电平时,芯片停止工作,进入待机状态(此时AP16M 芯片功耗约为0.015mW),有效的保护电池,防止电池因为过度放电而造成电池寿命变短。

Claims (8)

1. 一种带升压功能的LED恒流驱动器,其特征在于:包括连接于电源和负载之间的稳 压电路、升压控制电路、电压变换电路、恒流控制电路,所述电源、稳压电路、升压控制电路、 电压变换电路、恒流控制电路和负载依次电连接。
2.根据权利要求1所述的带升压功能的LED恒流驱动器,其特征在于:所述稳压电路 包含电容Cl、电容C2,电阻Rl和稳压二极管Dl,电容Cl的正极接电源输入端,电容Cl的负 极接地;电阻Rl的一端同时与电容Cl的正极、所述电压变换电路的输入端相连,另一端与 电容C2 —端、稳压二极管Dl的负极相连,同时稳压二极管Dl的负极与所述升压控制电路 的输入端电连接;电容C2另一端与地相连,稳压二极管Dl的正极与地相连。
3.根据权利要求1所述的带升压功能的LED恒流驱动器,其特征在于:所述升压控制 电路包含电容C3和电阻R2,电阻R2的一端同时与所述稳压电路的输出端、所述电压变换电 路的输入端相连,另一端与电容C3的一端、所述电压变换电路的控制端、电压控制信号输 入端相连,电容C3的另一端与地相连。
4.根据权利要求1所述的带升压功能的LED恒流驱动器,其特征在于:所述电压变换 电路包含电容C4、电容C5、电感L、肖特基二极管D2、场效应管Q和芯片AP16M ;电感L的 一端与所述稳压电路中的电阻Rl的一端相连,另一端同时与肖特基二极管D2的正极、场效 应管Q的漏极相连;场效应管Q的栅极与芯片AP16M —输出端相连,源极接地;肖特基二 极管D2的负极同时与电容C4的正极、电容C5的一端、负载的正极相连,电容C4的负极、电 容C5的另一端接地;所述升压控制电路的一输出端与芯片AP16M的输入端连接,所述芯片 AP16M的控制端由电压控制信号端控制,芯片AP16M的一反馈输入端与所述恒流控制电 路连接。
5.根据权利要求1所述的带升压功能的LED恒流驱动器,其特征在于:所述恒流控制 电路包含电阻R3,电阻R3的一端同时与所述电压变换电路、负载的负极相连,电阻R3的另一端接地。
6.根据权利要求5所述的带升压功能的LED恒流驱动器,其特征在于:电阻R3的一端 与所述电压变换电路中的芯片AP16M的一反馈输入端相连。
7.根据权利要求4或6所述的带升压功能的LED恒流驱动器,其特征在于:所述芯片 AP1624的输出端为EXT端,输入端为VCC端,控制端为CE端,反馈输入端为FB端。
8.根据权利要求7所述的带升压功能的LED恒流驱动器,其特征在于:芯片AP16M的 反馈输入端FB端与所述恒流控制电路中的电阻R3连接。
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