CN102769959A - 一种led调光驱动电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种LED调光驱动电路，包括短路保护电路，镇流输出电路和恒流调电路；其特征在于，还包括驱动开关电路；所述恒流调光电路包括单片机U1、电流采样电阻R4、调光电位器W1和分压电阻R2；所述单片机U1的信号输出引脚输出PWM脉冲信号，使所述驱动三极管Q2和开关三极管Q1处于关断或导通的工作状态，进而控制LED发光；所述单片机U1根据反馈电流调整所述信号输出引脚输出的PWM脉冲信号；本发明提供的LED调光驱动电路，使LED电路在恒流的状态下工作、亮度可调；且电路成本低廉、结构简单、高效；同时，由于对电路加入了过热保护，短路保护以及防反接功能，提高了LED驱动电路的稳定性，可靠性及通用性。

Description

一种LED调光驱动电路

技术领域

本发明属于LED照明领域，具体是涉及一种LED调光驱动电路。

背景技术

目前，照明领域内，在低电压的场所都是采用DC-DC斩波技术来驱动LED；目前在低电压的场所都是采用DC/DC斩波技术应用于LED的驱动电路。

斩波电路原来是指在电力运用中，出于某种需要，将正弦波的一部分″斩掉″。(例如在电压为50V的时候，用电子元件使后面的50-0V部分截止，输出电压为0。)后来借用到DC/DC开关电路中，主要是在开关电源调压过程中，原来一条直线的电源，被线路″斩″成了一块一块的脉冲。

虽然应用了DC/DC斩波技术的开关电路有着功耗小、效率高、稳定可靠、单位功率体积小、重量轻等优点，但是其成本高、电路复杂、易损坏、有较强的高频干扰等缺点，给使用者带来了不便。

发明内容

本发明所要解决的问题在于提供一种高效、可靠、廉价、简单、轻便的LED驱动电路，此电路具有调光功能，并可以驱动LED在安全稳定的恒定电流下工作。

本发明的上述目的通过下述技术方案实现：

一种LED调光驱动电路，用电池组供电，其包括短路保护电路、镇流输出电路和恒流调光电路；还包括驱动开关电路；

所述恒流调光电路包括单片机U1、电流采样电阻R4、调光电位器W1和分压电阻R2；所述单片机U1的第一I/O引脚通过所述调光电位器W1接地，同时，所述单片机U1的第一I/O引脚还通过所述分压电阻R2连接至所述电池组的正极，所述单片机U1的反馈引脚与被驱动LED光源的阴极相连；所述电流采样电阻R4连接在所述单片机U1的反馈引脚和接地引脚之间；

所述驱动开关电路包括：开关三极管Q1、驱动三极管Q2、限流电阻R5、上拉电阻R6、下拉电阻R3和上拉电阻R8；所述下拉电阻R3并联在所述开关三极管Q1的基极和发射极之间；所述上拉电阻R8并联在所述驱动三极管Q2的基极和发射极之间；所述开关三极管Q1的发射极连接至所述电池组的正极，所述开关三极管Q1的集电极通过所述镇流输出电路与被驱动LED光源的阳极相连；所述开关三极管Q1的基极通过所述限流电阻R5与所述驱动三极管Q2的集电极相连；所述驱动三极管Q2的发射极接地，所述驱动三极管Q2的基极通过所述上拉电阻R6与所述单片机U1的信号输出引脚相连；

所述单片机U1接收第一I/O引脚的输入电压信号，并在所述单片机U1的信号输出引脚输出相应的PWM脉冲信号，使所述驱动三极管Q2和开关三极管Q1处于关断或导通的工作状态，进而控制LED发光；同时，所述单片机U1接收反馈引脚输入的反馈电流，用以调整所述信号输出引脚输出的PWM脉冲信号；

所述短路保护电路包括：三极管Q3、二极管D2、限流电阻R7、上拉电阻R6和滤波电容C2；所述三极管Q3的发射极与所述单片机U1的第二I/O引脚相连，所述三极管Q3的集电极接地；所述三极管Q3的基极通过所述限流电阻R7与所述二极管D2的阳极相连，所述二极管D2的阴极连接至所述镇流输出电路的输出端；所述上拉电阻R6并联在所述三极管Q3的发射极和基极之间；所述滤波电容C2并联在所述三极管Q3的集电极和基极之间。

所述LED调光驱动电路还包括防反接电路；所述防反接电路包括：防反接MOS管Q4、上拉电阻R9和下拉电阻R10；

所述防反接MOS管Q4的漏极与所述电池组的负极端连接，所述防反接MOS管Q4的栅极通过所述上拉电阻R9与所述电池组的正极端相连；所述下拉电阻R10并联在所述防反接MOS管Q4的栅极与源极之间，且所述防反接MOS管Q4的源极接地。

所述LED调光驱动电路还包括过热保护电路；所述过热保护电路包括：负温度系数热敏电阻和分压电阻R11；

所述负温度系数热敏电阻的一端与所述电池组的正极端相接，所述负温度系数热敏电阻的另一端与所述单片机U1的第三I/O引脚相连，且所述负温度系数热敏电阻的另一端还通过所述分压电阻R11接地。

所述LED调光驱动电路还包括控制开关K1和上拉电阻R1；

所述控制开关K1的一端接地，所述控制开关K1的另一端通过所述上拉电阻R1连接至所述电池组的正极端，所述控制开关K1的另一端还连接至所述单片机U1的第二I/O引脚。

所述镇流输出电路包括：电感L1、续流二极管D1和电容C1；

所述电感L1的一端与所述续流二极管D1的阴极连接，其连接点作为所述镇流输出电路的输入端，与所述开关三极管Q1的集电极相连；

所述续流二极管D1的阳极接地；所述电感L1的另一端与所述电容C1的一端相连，其连接点作为所述镇流输出电路的输出端，与LED的阳极相连；所述电容C1的另一端接地。

本发明的有益效果是：

本发明所提供的LED调光驱动电路，采用单片机集成控制芯片与三极管结合；同时，加入了过热保护，短路保护以及防反接功能；使驱动电路成本低廉，高效且结构简单、合理；并可以调节LED光源亮度，且保证LED稳定可靠地工作在恒流状态下。

附图说明

图1是本发明一种LED调光驱动电路的一具体实施例的逻辑结构图；

图2是本发明一种LED调光驱动电路的一具体实施例的电路原理图；

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明一种LED调光驱动电路进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1，本发明所提供的一具体实施例的逻辑结构图中，包括：电池组BT1、LED光源、镇流输出电路1、恒流调光电路2、驱动开关电路3、防反接电路4、短路保护电路5和过热保护电路6。

进一步地，所述恒流调光电路2用于向所述驱动开关电路3输出控制信号，使所述驱动开关电路3根据控制信号驱动LED发光；然后，所述恒流调光电路2根据LED的反馈电流再调整控制信号，使流经LED的电流保持恒流状态；并且，所述恒流调光电路2还可以通过改变控制信号来调节LED的亮度。

如图2，示出了本发明所提供的一具体实施例的电路原理图，为了便于描述，仅示出了与本实施例相关的部分。

在本实施例中，恒流调光电路2包括：单片机U1、电流采样电阻R4、调光电位器W1和分压电阻R2；

进一步地，本实施例中，单片机U1包括8个引脚，分别为：电源输入引脚VCC、接地引脚GND、第一I/O引脚(即作为基准电压脚PB0)、第二I/O引脚(即作为控制引脚PB1)、第三I/O引脚(即作为降压引脚PB2)、信号输出引脚PB3、反馈引脚PB4和复位引脚RESET。

进一步地，单片机U1的基准电压脚PB0通过调光电位器W1接地，同时，单片机U1的基准电压脚PB0还通过分压电阻R2连接至电池组BT1的正极。具体是，如图2所示，调光电位器W1与分压电阻R2串联在电池组BT1的正极与地端之间，且调光电位器W1的调节端连接单片机U1的基准电压脚PB0。

进一步地，单片机U1的反馈引脚PB4与LED的阴极相连；电流采样电阻R4连接在单片机U1的反馈引脚PB4和接地引脚GND之间；单片机U1接收反馈引脚PB4输入的反馈电流，用以调整所述信号输出引脚PB3输出的PWM脉冲信号。

在本实施例中，驱动开关电3包括：开关三极管Q1、驱动三极管Q2、限流电阻R5上拉电阻R6、下拉电阻R3和上拉电阻R8；

下拉电阻R3并联在开关三极管Q1的基极和发射极之间；上拉电阻R8并联在驱动三极管Q2的基极和发射极之间；

开关三极管Q1的发射极连接至电池组BT1的正极，开关三极管Q1的集电极通过镇流输出电路1与LED的阳极相连；

开关三极管Q1的基极通过限流电阻R5与驱动三极管Q2的集电极相连；

驱动三极管Q2的发射极接地，基极通过上拉电阻R6与单片机U1的信号输出引脚PB3相连；单片机U1接收基准电压脚PB0入电压信号，并在所述单片机U1的信号输出引脚PB3输出相应的PWM脉冲信号，使驱动三极管Q2和开关三极管Q1处于关断或导通的工作状态，进而控制LED发光。

优选地，本实施例中，开关三极管Q1选用PNP型三极管；驱动三极管Q2选用NPN型三极管；

进一步地：单片机U1输出的PWM脉冲信号经过NPN型驱动三极管Q2放大后，驱动PNP型开关三极管Q1导通和截止，进而控制电池组BT1的电流经过镇流输出电路1后，向LED供电。

在本实施例中，LED调光驱动电路还包括：控制开关K1和上拉电阻R1；控制开关K1的一端接地，控制开关K1的另一端通过上拉电阻R1连接至电池组BT1的正极端，控制开关K1的另一端还连接至单片机U1的控制引脚PB1。

进一步地，当控制开关K1按下时，单片机U1的控制引脚PB1处于高电平，单片机U1进入工作状态；单片机U1首先对基准电压引脚PB0的A/D值进行采样，采样后由信号输出引脚PB3输出一个对应的PWM脉冲，PWM脉冲通过驱动开关电路3使LED工作；当流经LED的电流通过单片机U1的反馈引脚PB4反馈给单片机U1时，单片机U1再对基准电压引脚PB0与反馈引脚PB4的A/D值进行比较，比较后再调整PB3引脚输出的PWM脉冲的脉宽；从而使流经LED的电流保持恒流；

更进一步地，当调节调光电位器W1的阻值大小时，使基准电压脚PB0的A/D值发生变化，单片机U1调整信号输出引脚PB3所输出的PWM脉冲的脉宽，从而达到调光的目的；然后，单片机U1再根据LED的反馈电流调整PWM脉冲，使调光后的LED再次工作在恒流状态下。

在本实施例中，短路保护电路5包括：三极管Q3、二极管D2、限流电阻R7、上拉电阻R6和滤波电容C2；

三极管Q3的发射极与单片机U1的控制引脚PB1相连，集电极接地；三极管Q3的基极通过限流电阻R7与二极管D2的阳极相连，二极管D2的阴极连接至镇流输出电路1的输出端；上拉电阻R6并联三极管Q3的发射极和基极之间；滤波电容C2并联在三极管Q3集电极和基极之间。当LED短路时，LED的正极为低电平，使短路保护电路5中的三极管Q3的基极也变为低电平，三极管Q3导通，使单片机UI的控制引脚PB1处变为低电平，进而使单片机U1关断输出，从而实现了短路保护的功能；

在本实施例中，镇流输出电路1包括：电感L1、续流二极管D1以及电容C1；电感L1的一端与续流二极管D2的阴极连接，连接点作为镇流输出电路1的输入端；续流二极管D2的阳极接地；电感L1的另一端与电容C1的一端相连，连接点作为镇流输出电路1的输出端；电容C10的另一端接地。

在本实施例中，LED调光驱动电路还包括防反接电路4，防反接电路4包括：防反接MOS管Q4、上拉电阻R9和下拉电阻R10；

MOS管Q4的漏极与电池组BT1的负极端连接，栅极通过上拉电阻R9与电池组BT1的正极端相连；下拉电阻R10并联在MOS管Q4的栅极与源极之间，并且防反接MOS管Q4的源极接地。

进一步地，当电池BT1接反时，防反接电路4中的防反接MOS管Q4截止，使整个LED电路不能形成畅通的回路，停止工作；避免了由于电池BT1接反而使单片机U1烧坏，实现了防反接的功能。

在本实施例中，LED调光驱动电路还包括过热保护电路6，过热保护电路6包括：负温度系数热敏电阻RT1和分压电阻R11；负温度系数热敏电阻RT1的一端与电池组BT1的正极端相接，负温度系数热敏电阻RT1的另一端与单片机U1的降压引脚PB2相连，且负温度系数热敏电阻RT1的另一端还通过分压电阻R11接地。

进一步地，由于负温度系数热敏电阻RT1的特性是：温度升高，阻值降低；因此，当LED灯的温度高出预先设定的使用环境的温度范围时，过热保护电路6中的负温度系数热敏电阻RT1的阻值降低，使单片机U1的控制引脚PB1脚的电压增大，单片机U1再根据PB1脚数值的变化，改变输出引脚PB3输出的PWM脉宽，减小流经LED的电流；当高LED的温度高到一定数值时，单片机U1则关断输出，避免LED因温度过高而烧坏或加速光衰；从而实现了过热保护的功能。

根据上述本发明的具体实施例，本发明所提供的LED调光驱动电路，采用单片机与三极管配合，使LED电路在恒流的状态下稳定工作，并可以通过改变单片机输出的PWM脉冲的脉宽使LED光源亮度可调；本发明所提供的LED调光驱动电路成本低廉且结构简单、高效；同时，由于对电路加入了过热保护，短路保护以及防反接功能，也提高了本发明所提供的LED调光驱动电路的稳定性，可靠性及通用性。

最后应当说明的是，很显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动而不脱离本发明的精神和范围；倘若对本发明的这些修改属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动。

Claims (5)

1.一种LED调光驱动电路，用电池组供电，其包括短路保护电路、镇流输出电路和恒流调光电路；其特征在于，还包括驱动开关电路；

所述恒流调光电路包括单片机U1、电流采样电阻R4、调光电位器W1和分压电阻R2；所述单片机U1的第一I/O引脚通过所述调光电位器W1接地，同时，所述单片机U1的第一I/O引脚还通过所述分压电阻R2连接至所述电池组的正极，所述单片机U1的反馈引脚与被驱动LED光源的阴极相连；所述电流采样电阻R4连接在所述单片机U1的反馈引脚和接地引脚之间；

所述驱动开关电路包括：开关三极管Q1、驱动三极管Q2、限流电阻R5、上拉电阻R6、下拉电阻R3和上拉电阻R8；所述下拉电阻R3并联在所述开关三极管Q1的基极和发射极之间；所述上拉电阻R8并联在所述驱动三极管Q2的基极和发射极之间；所述开关三极管Q1的发射极连接至所述电池组的正极，所述开关三极管Q1的集电极通过所述镇流输出电路与被驱动LED光源的阳极相连；所述开关三极管Q1的基极通过所述限流电阻R5与所述驱动三极管Q2的集电极相连；所述驱动三极管Q2的发射极接地，所述驱动三极管Q2的基极通过所述上拉电阻R6与所述单片机U1的信号输出引脚相连；

所述单片机U1接收第一I/O引脚的输入电压信号，并在所述单片机U1的信号输出引脚输出相应的PWM脉冲信号，使所述驱动三极管Q2和开关三极管Q1处于关断或导通的工作状态，进而控制LED发光；同时，所述单片机U1接收反馈引脚输入的反馈电流，用以调整所述信号输出引脚输出的PWM脉冲信号；

所述短路保护电路包括：三极管Q3、二极管D2、限流电阻R7、上拉电阻R6和滤波电容C2；所述三极管Q3的发射极与所述单片机U1的第二I/O引脚相连，所述三极管Q3的集电极接地；所述三极管Q3的基极通过所述限流电阻R7与所述二极管D2的阳极相连，所述二极管D2的阴极连接至所述镇流输出电路的输出端；所述上拉电阻R6并联在所述三极管Q3的发射极和基极之间；所述滤波电容C2并联在所述三极管Q3的集电极和基极之间。

2.根据权利要求1所述的LED调光驱动电路，其特征在于，

还包括防反接电路；所述防反接电路包括：防反接MOS管Q4、上拉电阻R9、下拉电阻R10；

所述防反接MOS管Q4的漏极与所述电池组的负极端连接，所述防反接MOS管Q4的栅极通过所述上拉电阻R9与所述电池组的正极端相连；所述下拉电阻R10并联在所述防反接MOS管Q4的栅极与源极之间，且所述防反接MOS管Q4的源极接地。

3.根据权利要求1所述的LED调光驱动电路，其特征在于，

还包括过热保护电路；所述过热保护电路包括：负温度系数热敏电阻和分压电阻R11；

所述负温度系数热敏电阻的一端与所述电池组的正极端相接，所述负温度系数热敏电阻的另一端与所述单片机U1的第三I/O引脚相连，且所述负温度系数热敏电阻的另一端还通过所述分压电阻R11接地。

4.根据权利要求1所述的LED调光驱动电路，其特征在于，

还包括控制开关K1和上拉电阻R1；

所述控制开关K1的一端接地，所述控制开关K1的另一端通过所述上拉电阻R1连接至所述电池组的正极端，所述控制开关K1的另一端还连接至所述单片机U1的第二I/O引脚。

5.根据权利要求1所述的LED调光驱动电路，其特征在于，

所述镇流输出电路包括：电感L1、续流二极管D1和电容C1；

所述电感L1的一端与所述续流二极管D1的阴极连接，其连接点作为所述镇流输出电路的输入端，与所述开关三极管Q1的集电极相连；

所述续流二极管D1的阳极接地；所述电感L1的另一端与所述电容C1的一端相连，其连接点作为所述镇流输出电路的输出端，与LED的阳极相连；所述电容C1的另一端接地。

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