CN102612195B - 一种led恒流驱动电路及使用该电路的led灯具 - Google Patents
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Abstract
本发明属于LED驱动电路领域，其公开了一种LED恒流驱动电路及使用该电路的LED灯具；该LED恒流驱动电路包括电源，滤波单元，恒流单元，以及PWM单元；其中，所述滤波单元电连接在电源与恒流单元之间，恒流单元为LED提供恒定的电流，PWM单元分别与滤波单元和负载电连接，PWM单元通过输出变化的PWM脉冲占空比控制恒流单元。此电路设计简单可靠，只需改变PWM单元输出变化的PWM脉冲占空比，就可以实现LED的无级调光，电路简单方便，稳定可靠。
Description
技术领域
本发明属于LED驱动电路，尤其涉及一种直流宽电压输入、恒流输出的LED恒流驱动电路。本发明还涉及一种使用该LED恒流驱动电路的LED灯具。
背景技术
LED作为新型光源，它有着节能、环保、高效的特点，技术已经成熟并应用于各个领域，LED作为照明光源被广泛使用，随之也出现了各种各样的LED驱动电路。LED作为恒流工作负载，由于LED自身对工作电压要求比较苛刻，电压过高过低都会导致LED工作不正常，所以电源电压的供电质量直接影响着LED的可靠性。目前人们习惯用恒流芯片技术来驱动LED，它有着功耗小、效率高、单位功率体积小、重量轻等优点，但是其输出电流固定，不能通过外部器件设置输出电流，也不能进行PWM无级调光控制，给使用者带来了严重不便。
发明内容
基于上述问题，本发明的目的在于提供一种LED恒流驱动电路。本发明的另一目的在于提供一种使用该LED恒流驱动电路的LED灯具。
本发明的技术方案如下：
一种LED恒流驱动电路，包括电源，滤波单元，恒流单元以及PWM单元；其中，所述滤波单元电连接在所述电源与恒流单元之间，所述恒流单元为后续负载提供恒定的电流，所述PWM单元与所述滤波单元及负载电连接，所述PWM单元通过输出变化的PWM脉冲占空比控制所述恒流单元；
其中，所述PWM单元包括控制芯片U2、控制开关S1以及三极管Q1；所述控制芯片U2的工作电源输入脚与所述滤波单元的电源输出端电连接；所述控制芯片U2的工作电源输入脚与调光采样脚之间串联连接所述控制开关S1，所述控制芯片U2的PWM调光输出脚与所述三极管Q1的基极电连接，三极管Q1的集电极与所述负载的负极电连接，三极管Q1的发射极接地。
所述的LED恒流驱动电路，其中，所述控制芯片U2的的型号为MC68HC908QT2。
所述的LED恒流驱动电路，其中，所述三极管Q1的型号为MMBT617。
所述的LED恒流驱动电路，其中，所述恒流单元包括恒流芯片U1，储能电感L1、分压电阻R1以及电压采样电阻R2；所述恒流芯片U1的工作电源输入脚和控制脚均与所述滤波单元的电源输出端电连接，所述恒流芯片U1的控制脚和所述控制芯片U2的工作电源输入脚电连接，且连接点通过分压电阻R1接地，所述储能电感L1串联连接在所述恒流芯片U1的工作电源输入脚和开关输出脚之间，所述恒流芯片U1的反馈脚与负载的负极电连接，且连接点通过电压采样电阻R2与所述三极管Q1的集电极连接。
所述的LED恒流驱动电路，其中，所述恒流单元还包括第二储能电容C3，所述恒流芯片U1的开关输出脚与负载正极的连接点通过所述第二储能电容C3接地。
所述的LED恒流驱动电路，其中，所述恒流单元还包括防电流倒灌的二极管D1，该二极管的正极与所述恒流芯片U1的开关输出脚电连接，该二极管的负极与负载的正极电连接，且所述二极管负极与负载正极的电连接点通过所述第二储能电容C3接地。
所述的LED恒流驱动电路，其中，所述恒流芯片U1的的型号为MP1528。
所述的LED恒流驱动电路，其中，所述滤波单元包括第一储能电容C1和滤波电容C2，所述第一储能电容C1和滤波电容C2分别并联连接在电源的正极与所述控制芯片U2的工作电源输入脚的连接点和地之间。
一种使用上述LED恒流驱动电路的LED灯具。
本发明电路的LED恒流驱动电路，在PWM单元中通过控制开关S1的接通与断开，改变控制芯片U2调光采样脚的电流信号，进而改变控制芯片U2的6脚，即调光输出脚输出的PWM脉冲的占空比，控制三极管Q1的导通或断开，达到改变恒流芯片U1的采样脚，即2脚(FB)的采样电压值，并通过恒流芯片U1输出恒定电流，从而实现LED无级调光，满足人们对调光的需求。
附图说明
图1为本发明LED恒流驱动电路的方框图；
图2为本发明LED恒流驱动电路的一个实施例的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的较佳实施例作进一步详细说明。
本发明提供一种LED恒流驱动电路，如图1所示，该LED恒流驱动电路包括电源100(本发明采用3.7V直流电源，如一次性电池或充电电池)，滤波单元200，恒流单元300，以及PWM单元500。滤波单元200电连接在电源100的正极与恒流单元300之间，恒流单元300为负载(即LED400)提供恒定的电流，PWM单元500与滤波单元200及负载400电连接，该PWM单元500通过输出变化的PWM脉冲占空比控制恒流单元300，从而实现LED 400无级调光，满足人们对调光的需求。
如图2所示，PWM单元500包括型号为MC68HC908QT2的控制芯片U2、、控制开关S1以及起开关作用的型号为MMBT617的三极管Q1(也可以是MOS)；控制芯片U2的工作电源输入脚，即1脚(VDD)与滤波单元200的电源输出端的正极电连接；控制芯片U2的调光采样脚，即3脚(PAT4)与工作电源输入脚通过控制开关S1电连接控制芯片U2的PWM调光输出脚，即7脚(PAT0)与三极管Q1的基极电连接，三极管Q1的集电极与所述负载的负极电连接，三极管Q1的发射极接地；控制芯片U2的8脚(VSS)为GND脚，接地；2、4、5、6脚为空置脚，悬空不做定义。这样，通过控制开关S1的接通与断开，改变控制芯片U2调光采样脚的电流信号，进而改变控制芯片U2的6脚，即调光输出脚输出的PWM脉冲的占空比，控制三极管Q1的导通或断开，达到改变恒流芯片U1的采样脚，即2脚(FB)的采样电压值，并通过恒流芯片U1输出恒定电流，从而实现LED无级调光，满足人们对调光的需求。
如图2所示，恒流单元300包括型号为MP1528的恒流芯片U1，储能电感L1，分压电阻R1以及电压采样电阻R2。恒流芯片U1的工作电源输入脚，即5脚(VCC)与滤波单元200的电源输出端正极和控制芯片U2的工作电源输入脚之间的连接点电连接，即控制芯片U2的工作电源输入脚与恒流芯片U1的工作电源输入脚点连接后在与滤波单元200的电源输出端正极电连接；储能电感L1串联连接在恒流芯片U1的工作电源输入脚和开关输出脚，即4脚(SW)之间，恒流芯片U1的反馈脚，即2脚(FB)与LED400的负极电连接，且连接点通过电压采样电阻R2与三极管Q1的集电极连接，恒流芯片U1的控制脚，即6脚(EN)与控制芯片U2的工作电源输入脚，即1脚电连接，且连接点通过分压电阻R1接地，恒流芯片U1的开关输出脚接LED400的正极，所述恒流芯片U1的反馈脚接LED400的负极，恒流芯片U1的3脚(VSS)为GND脚，接地；1、7、8脚为空置脚，悬空不做定义。其中，恒流芯片U1的控制脚高电平有效，低电平无效。
实际应用中，恒流单元300还包括起储能作用的第二储能电容C3和防止电流倒灌的二极管D1，如图2所示。二极管D1的正极与恒流芯片U1的开关输出脚，即4脚(SW)电连接，二极管D1的负极与LED400的正极电连接，且二极管D1的负极与LED400正极的电连接点通过第二储能电容C3接地。这样，当电路断电时，第二储能电容C3进入放电状态，其放电电流回路为：第二储能电容C3，LED400，电压采样电阻R2，三极管Q1，地；二极管D1的作用是防止放电电流倒灌到恒流芯片U2上。同时，当电路有干扰信号时，第二储能电容C3吸收高频干扰，起储能作用，为负载LED400提供高品质的横流电源。
上述滤波单元200包括第一储能电容C1和滤波电容C2。第一储能电容C1和滤波电容C2分别并联连接在直流电源的正极与地之间，且并联连接点作为滤波单元200的电源输出端的正极，与控制芯片U2的工作电源输入脚和恒流芯片U1的工作电源输入脚电连接。该滤波单元200用以保证输入电源电压平稳波动并滤除耦合到电源信号中的高频杂波，保证电源电压供电稳定。
恒流芯片U1的工作原理：
根据电压采样电阻R2上面的压降(为恒定值0.4V)，自动调整内部NMOS管的开关占空比，恒流芯片U1的4脚和3脚(即GND)之间在U1内部集成了NMOS管，NMOS管开关频率很高，在一个周期内，当NMOS管开通，整个电流回路经过储能电感L1、恒流芯片U1的4脚对GND开通，储能电感L1储存能量，LED工作电流靠第二储能电容C3的电量维持；当NMOS管关闭，整个电流回路经过储能电感L1、二极管D1、LED、电压采样电阻R2形成回路，储能电感L1的电能叠加上电源的电能，所以就把输出电压升高，LED工作电流靠电源和储能电感L1共同供给，直到下一个周期NMOS管开通，从而达到恒定电流的目的，即只要采样电阻R2阻值确定，那么输出恒定电流即确定。恒流芯片U1的2脚即电压采样脚和恒流芯片U1内部的基准电压源形成一个比较器，采样脚根据采样电压和基准电压的比较后，恒流芯片U1的内部自动调整控制NMOS管开通、关闭脉冲的占空比，如果采样电压大于基准电压(0.4V)，说明输出电流大于设定值(18mA)，那么脉冲的占空比就增大，减小输出电流到设定值，如果采样电压小于基准电压，说明输出电流小于设定值，那么脉冲的占空比就减小，增大输出电流到设定值，从而实现LED的恒流工作。
该LED恒流驱动电路具体实现原理如下：
当电路得电，恒流芯片U1的控制脚，即6脚得电，被拉为高电平，恒流芯片U1得电开始工作，直流电源经过储能电感L1、二极管D1、LED、电压采样电阻R2、调光控制三极管Q1、地形成工作回路；这样，在恒流集成芯片U1的控制下输出恒定电流为LED供电，LED得电即开始以恒定电流工作。当需要对LED进行调光的时候，常按控制开关S1不松开，控制芯片U2的调光采样脚，即3脚采得开关状态信号，其7脚，即PWM调光输出脚输出PWM脉冲的占空比会连续变大或连续变小，控制调光三极管Q1工作，从而LED亮度会逐渐变暗或者变亮，当达到要求的亮度后，松开控制开关S1即可；这样，通过控制开关S1的导通或断开，满足人们对调光的需求。
本发明还提供一种LED灯具，如LED手电筒，LED矿灯等，该LED灯具包括上述所述使LED恒流驱动电路。
应当理解的是，上述针对本发明较佳实施例的表述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本发明的专利保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (5)
1.一种LED恒流驱动电路，包括电源，滤波单元，恒流单元以及PWM单元；其中，所述滤波单元电连接在所述电源与恒流单元之间，所述恒流单元为后续负载提供恒定的电流，所述PWM单元与所述滤波单元及负载电连接，所述PWM单元通过输出变化的PWM脉冲占空比控制所述恒流单元；
其特征在于，所述PWM单元包括控制芯片U2、控制开关S1以及三极管Q1；所述控制芯片U2的工作电源输入脚与所述滤波单元的电源输出端电连接；所述控制芯片U2的工作电源输入脚与调光采样脚之间串联连接所述控制开关S1，所述控制芯片U2的PWM调光输出脚与所述三极管Q1的基极电连接，三极管Q1的集电极与所述负载的负极电连接，三极管Q1的发射极接地；控制开关S1用于控制恒流芯片U1的采样脚的采样电压值高与低的变化；
所述控制芯片U2的型号为MC68HC908QT2；所述控制芯片U2的调光采样脚与工作电源输入脚通过控制开关电连接；
所述恒流单元包括恒流芯片U1，储能电感L1、分压电阻R1以及电压采样电阻R2；所述恒流芯片U1的工作电源输入脚和控制脚均与所述滤波单元的电源输出端电连接，所述恒流芯片U1的控制脚和所述控制芯片U2的工作电源输入脚电连接，且连接点通过分压电阻R1接地，所述储能电感L1串联连接在所述恒流芯片U1的工作电源输入脚和开关输出脚之间，所述恒流芯片U1的反馈脚与负载的负极电连接，且连接点通过电压采样电阻R2与所述三极管Q1的集电极连接；
所述恒流芯片U1的型号为MP1528；
所述滤波单元包括第一储能电容C1和滤波电容C2，所述第一储能电容C1和滤波电容C2分别并联连接在电源的正极与所述控制芯片U2的工作电源输入脚的连接点和地之间。
2.根据权利要求1所述的LED恒流驱动电路，其特征在于，所述三极管Q1的型号为MMBT617。
3.根据权利要求1所述的LED恒流驱动电路，其特征在于，所述恒流单元还包括第二储能电容C3，所述恒流芯片U1的开关输出脚与负载正极的连接点通过所述第二储能电容C3接地。
4.根据权利要求3所述的LED恒流驱动电路，其特征在于，所述恒流单元还包括防电流倒灌的二极管D1，该二极管的正极与所述恒流芯片U1的开关输出脚电连接，该二极管的负极与负载的正极电连接，且所述二极管负极与负载正极的电连接点通过所述第二储能电容C3接地。
5.一种LED灯具，其特征在于，包括权利要求1至4任一所述的LED恒流驱动电路。
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