CN102510619A - 一种led驱动电源快速启动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种LED驱动电源快速启动装置，包括一偏置电路、一供电电路及一控制单元，所述偏置电路包括一启动电阻和一驱动电容，为所述供电电路的功率开关管提供栅极偏置电压；所述供电电路包括一功率开关管、一开关装置和一供电电容，所述供电电容为所述控制单元提供工作电流和电压；所述控制单元在启动过程中开通所述开关装置，使电流经所述功率开关管和所述开关装置，为所述供电电容快速充电实现LED驱动电源快速启动。本发明同时公开提供一种LED驱动电源快速启动电路。

Description

一种LED驱动电源快速启动装置

技术领域

本发明涉及一种LED驱动电源启动电路，尤其涉及一种LED驱动电源的快速启动电路。

背景技术

图1是传统的LED电源驱动电路的示意图。图中启动电阻R3与供电电容C1串联后接到驱动控制单元CU的V+和供电二极管D3的阴极，其中R3在启动时给供电电容C1充电，当供电电容C1上的电压达到其工作电压时，电源系统工作，并通过变压器T1的辅助绕组Nf和供电二极管D3给供电电容C3和控制单元CU的V+供电。输出采样电阻R6与R5串联接到控制单元CU的FB端。采样电阻R6的另一端接到供电二极管D3的阳极与变压器T1辅助绕组的Nf一端。功率开关管Q1的栅极接到控制单元CU的Vg端，功率开关管Q1的漏极接到变压器T1原边绕组Np的一端，功率开关管Q1的源极接到电感电流采样电阻Rs1的一端和控制单元CU的CS端。变压器T1的原边绕组Np的另一端与启电阻R3一起接到输入整流器的正端。电感电流采样电阻Rs1的另一端、控制单元CU的GND、采样电阻R5的另一端、变压器T1辅助绕组Nf的另一端与一起连接到输入整流桥的地端。变压器T1的次级绕组Ns经过继流二极管D1、滤波电容C4、C5后给输出提供一恒定的电压或电流。R9为假负载。

由于供电电容C1需要给控制单元CU内模块和功率开关管Q1门极驱动电路供电，通常需要比较大的容值，约10uF至几十uF。这样就会带来一个问题，在启动时，启动电阻R3给供电电容C1的充电时间比较长（约几秒）。虽然可以通过减小启动电阻来缩短启动时间，但这样会在正常工作时产生较大的损耗。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中的上述问题，提供一种LED驱动电源快速启动的电路，缩短系统的启动时间。

为了实现上述发明目的，本发明提供一种LED驱动电源快速启动装置，包括一偏置电路、一供电电路及一控制单元，所述偏置电路包括一启动电阻和一驱动电容，为所述供电电路的功率开关管提供栅极偏置电压；所述供电电路包括一功率开关管、一开关装置和一供电电容，所述供电电容为所述控制单元提供工作电流和电压；所述控制单元在启动过程中开通所述开关装置，使电流经所述功率开关管和所述开关装置，为所述供电电容快速充电实现LED驱动电源快速启动。

进一步地，所述偏置电路包括一较大阻值的启动电阻和一较小容值的驱动电容，在LED驱动电源上电后在所述功率开关管的栅极快速产生偏置电压。

所述供电电路的开关装置，在LED驱动电源启动过程开通，使电流可以经过所述功率开关管和所述开关装置，为所述供电电容快速充电，使得LED驱动电源快速启动。

所述控制单元，启动过程中使电流经所述功率开关管和所述开关装置，启动之后所述开关装置根据所述供电电容电压高低由所述控制单元控制。

所述控制单元，根据所述供电电容电压高低控制所述开关装置，正常工作过程中，所述供电电容低于系统阈值，所述开关装置自动打开和关闭，保证所述供电电容电压满足系统正常工作。

更进一步地，所述开关装置，由MOSFET或二极管单独使用，或者由MOSFET和二极管串联组成。

本发明同时提供一种LED驱动电源电路，包括：输入电源、变压器、输出整流二极管，以及如上文所述的LED驱动电源快速启动电路，用于快速启动所述LED驱动电源。

与现有技术相比较，本发明可以采用阻值相对较大的启动电阻和容值相对较小的驱动电容。由于启动电阻较大，所以其损耗很小；同时由于驱动电容容值较小，生产的时间常数就比较小，通常启动时间在几百毫秒左右。这样就实现了在不损失效率的情况下，快速的给控制单元CU提供工作电压，使系统快速启动。与此同时，馈流二极管D1会在功率开关管Q1关断期间给驱动电容C1供电，并为功率开关管Q1的栅极提供驱动电压，以降低启动电阻R3上的静态电流，提高效率。

附图说明

关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。

图1是传统的LED驱动电源示意图；

图2是本发明所示出的LED驱动电源实现快速启动的实施电路。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。

传统的LED驱动电源由于供电电容C1的容值比较大，就会导致产生较长的启动时间或较大的损耗。本发明期望提供一种LED驱动电源快速启动的电路，缩短系统的启动时间。为了实现上述发明目的，本发明提供一种LED驱动电源快速启动电路，包括一偏置电路、一供电电路及一控制单元，该偏置电路包括一启动电阻和一驱动电容，为该供电电路的功率开关管提供栅极偏置电压；该供电电路包括一功率开关管、一开关装置和一供电电容，该供电电容为该控制单元提供工作电流和电压；该控制单元根据该供电电容电压高低控制该开关装置，使电流经该功率开关管和该开关装置，为该供电电容快速充电实现LED驱动电源快速启动。

以下将结合图2详细说明本发明。图2是本发明所示出的LED驱动电源实现快速启动的实施电路。本发明采用源极驱动，通过功率开关管Q1、供电开关S1给供电电容C3充电的供电方式，从而实现了偏置电路和控制单元CU供电电路分开。这样偏置电路就可以使用阻值较大的启动电阻R3和容值相对较小的驱动电容C1。从而实现了启动时间短、损耗小的目的。当系统正常工作后，变压器T1的辅助绕组Nf通过供电二极管D3给供电电容C3和控制单元CU的V+供电。当输入电压过零时间较长导致V+电压过低，如LED照明切相调光时，控制单元CU会通过V+端去检测供电电容C3上的电压与其内部设定的基准做比较，如果电压小于其内部的基准时，控制单元CU就会通过KS1端开通控制单元CU内部的供电开关S1，在S2关断阶段给供电电容C3和控制单元CU的V+供电。

如图2中所示，该LED驱动电源快速启动电路包括启动电阻R3、驱动电容C1、馈流二极管D1、供电开关S1、继电二极管D2、源极驱动开关管S2、控制单元CU、功率开关管Q1以及供电电容C3。

该启动电阻R3和驱动电容C1串联，连接到馈流二极管D1的阴极、功率开关管Q1的栅极以及控制单元CU的ST端，馈流二极管D1的阳极连接到控制单元CU内部供电开关S1的一端、源级驱动开关管S2的漏极和功率开关管Q1的源极。S1的控制端接至控制单元CU的KS1端，S1的另一端连接继电二极管D2的阳极，D2的阴极连接到控制单元CU的供电端V+、供电电容C3的正极以及供电二极管D3的阴极。D3的阳极连接到变压器T1的辅助绕组Nf的一端和采样电阻R6，同时R6与R5串联，连接控制单元CU的FB端。源级驱动开关管S2的源极连接到电感采样电阻Rs1和控制单元CU的CS端。功率开关管Q1的漏极连接变压器T1的初级绕组Np。驱动电容C1、供电电容C3、电感电流采样电阻Rs1、输出采样电阻R5的另一端以及控制单元CU的GND端一起连接到整流二极管DB1的地端。 变压器T1的次级绕组Ns经过继流二极管D4、滤波电容C4、C5后给输出提供一恒定的电压或电流。R9为假负载。

启动电阻R3，该启动电阻为控制单元CU提供一启动电流。其中启动电阻R3的一端连接到整流桥的Vbulk端和变压器T1初级绕组的一端。另一端连接到驱动电容C1的一端、功率开关管Q1的栅极、馈流二极管D1的阴极以及控制单元CU的ST端。

    驱动电容C1，该驱动电容为功率开关管Q1提供驱动电压及控制单元CU的启动电压。其一端连接启动电阻R3，功率开关管Q1的栅极、馈流二极管D1的阴极和控制单元CU的ST端。驱动电容C1的另一端连接到地端。

功率开关管Q1，该功率开关管会在供电电容C3上的电压小于控制单元CU所设定的值时，通过供电开关S1给供电电容C3供电。其栅极连接到驱动电容C1和启动电阻的一端，漏极连接到变压器T1初级绕组的一端，源极连接到馈流二极管D1的阳极、源极驱动开关管S2的漏极以及供电开关S1的一端。

    驱动电容C1，该驱动电容为功率开关管Q1提供驱动电压。其一端连接启动电阻R3，功率开关管Q1的栅极、馈流二极管D1的阴极和控制单元CU的ST端，另一端连接到地端。

馈流二极管D1，该馈流二极管在功率开关管Q1关断期间给驱动电容C1供电。其阴极连接到驱动电容C1的一端，功率开关管Q1的栅极和控制单元CU的ST端。阳极连接到功率开关管Q1的源极，供电开关S1的一端和源极驱动开关管的漏极。

供电开关S1，该供电开关在供电电容C3上的电压小于控制单元CU所设定的值时开通，并与功率开关管Q1给供电电容C3供电。其一端连接到馈流二极管D1的阳极、源级驱动开关管S2的漏端和功率开关管Q1的源极。另一端连接供到继电二极管D2的阳极。其控制端连接控制单元CU的KS1。

继电二极管D2，该继电二极管主要是用来防止当源极驱动开关管S2开通时供电电容C3上的电压被S2放掉。其阳极接到供电开关S1的一端，其阴极接到供电电容C3的正和控制单元CU的V+端。供电开关S1和继电二极管D2连接顺序可以互换。

供电电容C3，该供电电容为控制单元CU提供所需的电压。其正极连接控制单元CU的V+和供电二极管D3的阴极，负极接地端。

源极驱动开关管S2，该源极驱动开关管在系统正常工作时受控制单元CU的控制，驱动功率开关管Q1的导通与关断，从而达到控制变压器T1初级绕阻中的电流，使输出电压或电流处于恒定的状态。同样当供电电容C3上的电压小于控制单元CU所设定的值时，供电开关S1开通，源极驱动开关管S2工作在开关状态。在S2关断阶段，就可以通过功率开关管Q1，供电开关S1和继电二极管D2给供电电容C3和控制单元CU的V+供电。其漏极连接到其馈流二极管D1的阳极、供电开关S1的一端和功率开关管Q1的源极。源极连接电感电流采样电阻Rs1和控制单元CU的CS端。栅极连接到控制单元CU的KS2端。

控制单元CU，该控制单元CU负责整个电源系统的逻辑和控制功能。在系统启动时，该控制单元CU在V+端检测到供电电容C3上的电压小于其内部设置的基准时，通过KS1端给供电开关S1发出开通信号，从而实现能量从功率开关管Q1、供电开关S1和继电二极管D2给供电电容C3和控制单元CU的V+端供电。在控制单元CU启动完成后，该控制单元CU的ST端会把驱动电容C1上的电压恒定在一个固定的值，如15V；通过KS1端给供电开关S1发出关断信号，快速启动电路关断。

该控制单元CU在V+端检测到供电电容C3上的电压小于其内部设置的基准时，就会通过KS1端给供电开关S1发出开通信号，从而实现能量从功率开关管Q1、供电开关S1和继电二极管D2给供电电容C3和控制单元CU的V+端供电。

本发明所提供的LED驱动电源快速启动电路，采用阻值相对较大的启动电阻R3和容值相对较小的驱动电容C1。由于启动电阻R3较大，所以其损耗就很小；同时由于驱动电容C1容值较小，由R3*C1生产的时间常数--即启动时间--就比较小，通常会设计在几百毫秒左右。这样就实现了在不降低效率的情况下，快速给控制单元CU提供工作电压，使系统快速启动。采用源极驱动，并从功率开关管Q1的源极经由馈流二极管D1给驱动电容C1供电，为功率开关管Q1的栅极提供驱动电压，以降低启动电阻R3上的静态电流，提高效率。 采用供电开关S1和控制单元CU，控制单元CU通过V+端检测供电电容C3上的电压，当电压小于控制单元CU内部设定的值时，控制单元CU从KS1端给供电开关S1发出开通信号，从而实现能量从功率开关管Q1、供电开关S1给供电电容C3和控制单元CU的V+端供电。该馈流二极管、供电开关、继电二极管、源极驱动开关管均位于该控制单元CU内部，该供电开关和继电二极管的位置可互换。

在另一实施方式中，本发明也可以省略供电开关S1，直接由继电二极管D2给供电电容C3的供电电路。此种供电电路仅影响V+端电压的工作范围，损失部分系统效率和系统重启的灵活性。

在另一实施方式中，本发明也可以省略继电二极管D2，直接由供电开关S1给供电电容C3的供电电路。

本发明同时提供一种LED驱动电源电路，包括：输入电源、变压器、输出整流二极管，以及如上文所述的LED驱动电源快速启动电路，用于快速启动LED驱动电源。

本说明书中所述的只是本发明的较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明的限制。凡本领域技术人员依本发明的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的范围之内。

Claims (6)

1. 一种LED驱动电源快速启动装置，包括一偏置电路、一供电电路及一控制单元，所述偏置电路包括一启动电阻和一驱动电容，为所述供电电路的功率开关管提供栅极偏置电压；所述供电电路包括一功率开关管、一开关装置和一供电电容，所述供电电容为所述控制单元提供工作电流和电压；所述控制单元在启动过程中开通所述开关装置，使电流经所述功率开关管和所述开关装置，为所述供电电容快速充电实现LED驱动电源快速启动。

2.如权利要求1所述的LED驱动电源快速启动装置，其特征在于，所述偏置电路包括一较大阻值的启动电阻和一较小容值的驱动电容，在LED驱动电源上电后在所述功率开关管的栅极快速产生偏置电压。

3.如权利要求1所述的LED驱动电源快速启动装置，其特征在于，所述供电电路的开关装置，在LED驱动电源启动过程开通，使电流可以经过所述功率开关管和所述开关装置，为所述供电电容快速充电，使得LED驱动电源快速启动。

4.如权利要求1所述的LED驱动电源快速启动装置，其特征在于，所述控制单元，启动过程中使电流经所述功率开关管和所述开关装置，启动之后所述开关装置根据所述供电电容电压高低由所述控制单元控制开关。

5.如权利要求1所述的LED驱动电源快速启动装置，其特征在于，所述控制单元，根据所述供电电容电压高低控制所述开关装置，正常工作过程中，所述供电电容低于系统阈值，所述开关装置自动打开和关闭，保证所述供电电容电压满足系统正常工作。

6.如权利要求3 所述的LED驱动电源快速启动装置，其特征在于，所述开关装置，由MOSFET或二极管单独使用，或者由MOSFET和二极管串联使用。

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