CN102984859A - Led驱动电路及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种LED驱动电路，该LED驱动电路包括输入整流滤波电路、开关电路、变压器和输出整流滤波电路，变压器包括初级侧、次级侧和辅助绕组；其中，输入整流滤波电路分别与开关电路和变压器连接，变压器分别与输出整流滤波电路和开关电路连接。本发明还公开一种LED驱动装置，该LED驱动装置包括交流电源、LED负载和LED驱动电路。本发明利用变压器的辅助绕组所产生的感应电压直接驱动开关电路工作，在辅助绕组所产生的感应电压很低时，仍可以驱动开关电路工作，增大LED驱动电路的输出电压恒流范围，同时，流过变压器初级侧的电流保证良好的输入电流跟随，提高LED驱动电路的功率因素，使得其可以持续驱动LED灯点亮。

Description

LED驱动电路及装置

技术领域

本发明涉及LED驱动技术领域，尤其涉及一种LED驱动电路及装置。

背景技术

现有技术中，LED驱动电路如图1所示，交流电经整流桥D0和滤波电容C0的整流和滤波作用后，交流电变为直流电，直流电分别输入到变压器T0和驱动芯片U0中，驱动芯片U0驱动MOS管Q0导通，变压器T0的初级绕组有电流经过，在变压器T0的次级绕组和辅助绕组产生感应电压，变压器T0的次级绕组上的感应电压驱动LED灯点亮，同时变压器T0的辅助绕组上的感应电压提供给驱动芯片U0，以使得驱动芯片U0有足够的电压继续驱动MOS管Q0导通，进而可以继续驱动LED灯点亮。然而这种驱动LED灯的方法当变压器T0的辅助绕组输出的电压过低时，驱动芯片U0没有足够的工作电压而不能正常工作，使得MOS管Q0截止，且MOS管Q0截止后不能再导通，导致变压器T0的次级绕组和辅助绕组上不再产生感应电压，不能驱动LED灯点亮；而且，采用带光耦的次级反馈和原边反馈的驱动芯片U0来驱动LED，在一定程度上提高成本。

此外，现有的LED驱动电路，通常输出电压的恒流范围只是1/3至1倍的空载电压。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种LED驱动电路及装置，旨在增大LED驱动电路的输出电压恒流范围，提高LED驱动电路的功率因素，以持续驱动LED灯点亮。

为了达到上述目的，本发明提出一种LED驱动电路，该LED驱动电路连接于交流电源和LED负载之间，包括输入整流滤波电路、开关电路、变压器和输出整流滤波电路，所述变压器包括初级侧、次级侧和辅助绕组；其中：

所述输入整流滤波电路与所述开关电路连接，且与所述变压器连接，交流电经所述输入整流滤波电路的整流滤波后变为直流电，该直流电驱动所述开关电路工作，所述直流电流过所述初级侧，在所述次级侧和辅助绕组上产生感应电压；

所述变压器与所述输出整流滤波电路连接，且与所述开关电路连接，所述次级侧上产生的感应电压经所述输出整流滤波电路的整流滤波后驱动所述LED负载，所述辅助绕组上产生的感应电压接替所述直流电继续驱动所述开关电路工作。

优选地，所述LED驱动电路还包括输入保护电路，所述输入保护电路包括保险丝和第一电容，所述保险丝的一端与所述交流电源的火线端连接，所述保险丝的另一端经所述第一电容与所述交流电源的零线端连接。

优选地，所述输入整流滤波电路包括整流桥、第二电容、第三电容和一电感；其中：

所述整流桥的第一输入端和第二输入端跨接于所述第一电容的两端；所述整流桥的第一输出端与所述电感的一端连接，且与所述第二电容的一端连接，所述电感的另一端与所述第三电容的一端连接，所述整流桥的第二输出端、所述第二电容的另一端和第三电容的另一端均接地。

优选地，所述输入整流滤波电路还包括第一电阻，所述第一电阻与所述电感并联。

优选地，所述开关电路包括第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第四电容、第一三极管和第二三极管；其中：

所述第一三极管的基极依次经所述第四电阻、第三电阻和第二电阻与所述电感的另一端连接，且经所述第四电阻与所述第四电容的一端连接，所述第一三极管的集电极与所述初级侧的同名端连接，所述第一三极管的发射极经所述第五电阻接地；所述第四电容的另一端与所述辅助绕组的异名端连接，所述辅助绕组的同名端接地；所述第二三极管的基极与所述第一三极管的发射极连接，所述第二三极管的集电极与所述第一三极管的基极连接，所述第二三极管的发射极接地。

优选地，所述LED驱动电路还包括吸收电路，所述吸收电路包括第五电容、第六电阻和第一二极管，所述第一二极管的阳极与所述初级侧的同名端连接，所述第一二极管的阴极经所述第五电容与所述电感的另一端连接，且与初级侧的异名端连接。

优选地，所述输出整流滤波电路包括第二二极管和第六电容，所述第二二极管的阳极与所述次级侧的同名端连接，其阴极经所述第六电容与所述初级侧的异名端连接。

优选地，所述输出整流滤波电路还包括第七电阻，所述第七电阻与所述第六电容并联。

优选地，所述LED驱动电路还包括输出保护电路，所述输出保护电路包括第七电容，所述第七电容的一端所述第六电容的负极连接，另一端接地。

本发明还提出一种LED驱动装置，该LED驱动装置包括交流电源、LED负载和LED驱动电路，所述LED驱动电路连接于所述交流电源和所述LED负载之间，该LED驱动电路包括输入整流滤波电路、开关电路、变压器和输出整流滤波电路，所述变压器包括初级侧、次级侧和辅助绕组；其中：

所述输入整流滤波电路与所述开关电路连接，且与所述变压器连接，交流电经所述输入整流滤波电路的整流滤波后变为直流电，该直流电驱动所述开关电路工作，所述直流电流过所述初级侧，在所述次级侧和辅助绕组上产生感应电压；

所述变压器与所述输出整流滤波电路连接，且与所述开关电路连接，所述次级侧上产生的感应电压经所述输出整流滤波电路的整流滤波后驱动所述LED负载，所述辅助绕组上产生的感应电压接替所述直流电继续驱动所述开关电路工作。

本发明提出的LED驱动电路，通过输入整流滤波电路将输入的交流电进行整流滤波后，输出直流电至开关电路和变压器，该直流电驱动开关电路工作，使得变压器的初级侧有电流经过，并在变压器的次级侧和辅助绕组上产生感应电压，次级侧上产生的产生感应电压经输出整流滤波电路的整流滤波后驱动LED负载，辅助绕组上产生的感应电压接替所述直流电继续驱动开关电路工作，以持续驱动LED负载。本发明利用变压器的辅助绕组所产生的感应电压直接驱动开关电路工作，在辅助绕组所产生的感应电压很低，例如低至1V时，仍可以驱动开关电路工作，增大了LED驱动电路的输出电压恒流范围，同时，流过变压器初级侧的电流保证了良好的输入电流跟随，提高了LED驱动电路的功率因素，使得LED驱动电路可以持续驱动LED灯点亮。而且，本发明利用电容和三极管来代替现有LED驱动电路中的驱动芯片和MOS管，在一定程度上降低成本和功耗，且电路结构跟简单。

附图说明

图1为现有技术LED驱动电路的电路图；

图2为本发明LED驱动电路的原理框图；

图3为本发明LED驱动电路的电路图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

以下结合说明书附图及具体实施例进一步说明本发明的技术方案。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提出一种LED驱动电路。

参照图2，图2为本发明LED驱动电路200的原理框图。

本实施例中，LED驱动电路200连接于交流电源100和LED负载300之间，该LED驱动电路200包括输入整流滤波电路220、开关电路230、变压器250和输出整流滤波电路260，变压器250包括初级侧、次级侧和辅助绕组；其中：

输入整流滤波电路220与开关电路230连接，且输入整流滤波电路220与变压器250连接，交流电经输入整流滤波电路220的整流滤波后变为直流电，该直流电驱动开关电路230工作，直流电流过变压器250的初级侧，在变压器250的次级侧和辅助绕组上产生感应电压。

变压器250与输出整流滤波电路260连接，且变压器250与开关电路230连接，变压器250的次级侧上产生的感应电压经输出整流滤波电路260的整流滤波后驱动LED负载300，变压器250的辅助绕组上产生的感应电压接替所述直流电继续驱动开关电路230工作。

本实施例通过输入整流滤波电路220将输入的交流电进行整流滤波后，输出直流电至开关电路230和变压器250，驱动开关电路230工作，使得变压器250的初级侧有电流经过，并在变压器250的次级侧和辅助绕组上产生感应电压，次级侧上产生的产生感应电压经输出整流滤波电路260的整流滤波后驱动LED负载300，辅助绕组上产生的感应电压继续驱动开关电路230工作，以持续驱动LED负载300。

本实施例利用变压器250的辅助绕组所产生的感应电压直接驱动开关电路230工作，在辅助绕组所产生的感应电压低至1V时，仍可以驱动开关电路230工作，增大了LED驱动电路的输出电压恒流范围，同时，流过变压器250初级侧的电流即为交流电源100向变压器250输入的电流，从而保证了良好的输入电流跟随，提高了LED驱动电路200的功率因素，使得LED驱动电路可以持续驱动LED灯点亮。

结合图2和图3，图2为本发明LED驱动电路200的原理框图；图3为本发明LED驱动电路200的电路图。

基于上述实施例，LED驱动电路200还包括输入保护电路210，输入保护电路210包括保险丝F1和第一电容C1，保险丝F1的一端与交流电源100的火线端L连接，保险丝F1的另一端经第一电容C1与交流电源100的零线端N连接。

在LED驱动电路200和交流电源100之间加上保险丝F1，防止在输入的交流电电压过高时烧坏LED驱动电路200中的元器件，保证LED驱动电路200正常工作。本实施例中，第一电容C1是安规电容，能够抑制输入的交流电中的共模干扰，使得交流电有效地输入至输入整流滤波电路220中，同时确保第一电容C1失效时，不会导致电击，不危及人身安全。

上述实施例中，输入整流滤波电路220包括整流桥BR、第二电容C2、第三电容C3和电感L1。

其中，整流桥BR的第一输入端和第二输入端跨接于第一电容的两端；整流桥BR的第一输出端与电感L1的一端连接，且与第二电容C2的一端连接，电感L1的另一端与第三电容C3的一端连接，整流桥BR的第二输出端、第二电容C2的另一端和第三电容C3的另一端均接地。

具体地，输入整流滤波电路220还包括第一电阻R1，第一电阻R1与电感L1并联，第一电阻R1起到限流保护作用。

本实施例输入整流滤波电路220包括整流和滤波两部分，整流桥BR构成整流部分，从交流电源100输入的交流电经整流桥BR的整流处理后，由交流电变成直流电；滤波部分是由第二电容C2、第三电容C3、第一电阻R1和电感L1组成的滤波器，滤波器对直流电进行滤波处理，将直流电输出至开关电路230和变压器250。

上述实施例中，开关电路230包括第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第四电容C4、第一三极管Q1和第二三极管Q2。

其中，第一三极管Q1的基极依次经第四电阻R4、第三电阻R3和第二电阻R2与电感L1的另一端连接，且第一三极管Q1的基极经第四电阻R4与第四电容C4的一端连接，第一三极管Q1的集电极与变压器250初级侧的同名端连接，第一三极管Q1的发射极经第五电阻R5接地；第四电容C4的另一端与变压器250辅助绕组的异名端连接，如图3中，网络标号为FET_DRV表示第四电容C4的另一端与变压器250辅助绕组的异名端连接，变压器250辅助绕组的同名端接地；第二三极管Q2的基极与第一三极管Q1的发射极连接，第二三极管Q2的集电极与第一三极管Q1的基极连接，第二三极管Q2的发射极接地。

本实施例中，直流电通过第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4，对第一三极管Q1进行驱动，第一三极管Q1的基极获得足够的驱动电压而使第一三极管Q1导通，第一三极管Q1导通使得输出至变压器250的直流电流过变压器250的初级侧，并在变压器250的次级侧和辅助绕组上产生感应电压，辅助绕组上所产生的感应电压对第四电容C4进行充电，第四电容C4两端形成的电压也输出至第一三极管Q1的基极，加强对第一三极管Q1的驱动；同时，第一三极管Q1导通后，在第五电阻R5上产生电压，输出至第二三极管Q2的基极，驱动第二三极管Q2导通，第二三极管Q2导通使得第一三极管Q1的基极变为低电平，第一三极管Q1没有足够的驱动电压而截止，使得变压器250反激，变压器250从次级侧通过LED负载300释放能量，且变压器250辅助绕组上产生的感应电压反向，变为负电压，对第四电容C4进行负电压钳位，将第四电容C4的电位拉低；当变压器250的能量被消耗完毕后，变压器250辅助绕组上的感应电压为零，第四电容C4两端的电压恢复，继续驱动第一三极管Q1导通；第一三极管Q1导通时，变压器250辅助绕组上产生正向的感应电压，对第四电容C4进行充电，重复上述的工作原理。

本实施例中，假设输出端负载的电压逐渐减小，直至近似于零，在此过程，由于变压器250辅助绕组上产生的感应电压一直会对第四电容C4充电，第四电容C4对第一三极管Q1驱动的同时进行放电，当变压器250辅助绕组产生的感应电压低至1V时，第四电容C4仍然可以驱动第一三极管Q1导通，使得变压器250一直有输出，实现LED驱动电路200的宽电压输出，能够维持对LED负载300的驱动。

此外，本实施例中第五电阻R5的阻值可以调节，通过调节第五电阻R5的阻值，配合恒定的LED负载300，实现恒定的电压输出，实现低成本的LED驱动。

基于上述实施例，LED驱动电路200还包括吸收电路240，吸收电路240包括第五电容C5、第六电阻R6和第一二极管D1，第一二极管D1的阳极与变压器250初级侧的同名端连接，第一二极管D1的阴极经第五电容C5与电感L1的另一端连接，且第一二极管D1的阴极与变压器250初级侧的异名端连接。

本实施例由第五电容C5、第六电阻R6和第一二极管D1组成变压器250的吸收回路，即为变压器250的电流反馈回路，电流反馈回路所反馈的电流是变压器250初级侧的电流，而流过变压器250初级侧的电流即为交流电源100向变压器250输入的电流，从而保证了良好的输入电流跟随，提高了LED驱动电路的功率因素；而且当第一三极管Q1导通时，变压器250初级侧产生的自感电动势与输入到变压器250上的直流电叠加后，一部分电压被吸收电路240吸收，一部分施加在第一三极管Q1上，本实施例利用吸收电路240消耗部分电压，避免第一三极管Q1因过压而被击穿损坏。

上述实施例中，输出整流滤波电路260包括第二二极管D2和第六电容C6，第二二极管D2的阳极与变压器250次级侧的同名端连接，其阴极经第六电容C6与变压器250初级侧的异名端连接。

具体地，输出整流滤波电路260还包括第七电阻R7，第七电阻R7与第六电容C6并联，第七电阻R7起到限流保护作用。

本实施例中，当第一三极管Q1截止时，变压器250反激，变压器250初级侧上产生的感应电压反向，第二二极管D2导通，第二二极管D2对该反向的感应电压进行整形，经整形后的感应电压通过由第六电容C6和第七电阻R7构成的滤波器进行滤波，然后输出至LED负载300，以驱动LED灯点亮。

基于上述实施例，LED驱动电路200还包括输出保护电路270，输出保护电路包括第七电容C7，第七电容C7的一端第六电容C6的负极连接，另一端接地。

第七电容C7是安规电容，能够抑制输出电压的差模干扰，本实施例在输出回路上增加第七电容C7，避免第七电容C7失效后出现击穿短路现象，确保使用安全。

结合上述实施例，本发明LED驱动电路200的工作原理具体为：

交流电源100为LED驱动电路200提供交流电，交流电经经整流桥BR的整流处理后，由交流电变成直流电；由第二电容C2、第三电容C3、第一电阻R1和电感L1组成的滤波器对直流电进行滤波处理，将直流电输出至开关电路230和变压器250。

直流电通过开关电路230中的第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4，对第一三极管Q1进行驱动，使第一三极管Q1导通，第一三极管Q1导通使得输出至变压器250的直流电流过变压器250的初级侧，并在变压器250的次级侧和辅助绕组上产生感应电压，同时，辅助绕组上所产生的感应电压对第四电容C4进行充电，流过变压器250初级侧的直流电和第四电容C4两端形成的电压叠加，加强对第一三极管Q1的驱动。

第一三极管Q1导通后，在第五电阻R5上产生电压，输出至第二三极管Q2的基极，驱动第二三极管Q2导通，第二三极管Q2导通使得第一三极管Q1的基极变为低电平，第一三极管Q1截止。

第一三极管Q1截止后，变压器250反激，变压器250从次级侧上所产生的感应电压反向，输出整流滤波电路260中的第二二极管D2导通，对从初级侧输出的感应电压进行整流，且由第六电容C6和第七电阻R7组成的滤波器对该感应电压进行滤波处理，去除杂波，输出恒流电压，将该恒流电压输出至LED负载300，驱动LED灯点亮。

同时，变压器250辅助绕组上产生的感应电压反向，变为负电压，对第四电容C4进行负电压钳位，将第四电容C4的电位拉低；当变压器250的能量被消耗完毕后，变压器250辅助绕组上的感应电压为零，第四电容C4两端的电压恢复，继续驱动第一三极管Q1导通；第一三极管Q1导通时，变压器250辅助绕组上产生正向的感应电压，对第四电容C4进行充电，重复上述的工作原理，变压器250辅助绕组上产生的感应电压不断的对第四电容C4进行充电，使得第四电容C4上始终维持有电压，只要第四电容C4两端的电压大于0.7V，即可驱动第一三极管Q1导通，继续执行上述工作过程。

本发明LED驱动电路200在变压器250辅助绕组上产生的感应电压低至1V时，仍可以驱动第一三极管Q1导通，确保变压器250次级侧向LED负载300输出的恒流电压能够持续驱动LED灯，本发明输出恒流电压的恒流范围可以是0V至空载电压，与现有技术相比，本发明增大了输出电压的恒流范围；且流过变压器250初级侧的电流保证了良好的输入电流跟随，提高了LED驱动电路的功率因素；利用第四电容C4、第一三极管Q1和第二三极管Q2代替现有技术中的驱动芯片和MOS管，简化了电路结构，且降低成本和功耗；采用恒定的LED负载300，降低了负载调整性和输出电压调整性的要求

本发明还提出一种LED驱动装置，该LED驱动装置包括交流电源100、LED负载300和LED驱动电路200，LED驱动电路200连接于交流电源100和LED负载300之间，该LED驱动电路200与前面所述的LED驱动电路200的电路结构和工作原理相同，此处不再赘述。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种LED驱动电路，连接于交流电源和LED负载之间，其特征在于，包括输入整流滤波电路、开关电路、变压器和输出整流滤波电路，所述变压器包括初级侧、次级侧和辅助绕组；其中：

所述输入整流滤波电路与所述开关电路连接，且与所述变压器连接，交流电经所述输入整流滤波电路的整流滤波后变为直流电，该直流电驱动所述开关电路工作，所述直流电流过所述初级侧，在所述次级侧和辅助绕组上产生感应电压；

所述变压器与所述输出整流滤波电路连接，且与所述开关电路连接，所述次级侧上产生的感应电压经所述输出整流滤波电路的整流滤波后驱动所述LED负载，所述辅助绕组上产生的感应电压接替所述直流电继续驱动所述开关电路工作。

2.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，还包括输入保护电路，所述输入保护电路包括保险丝和第一电容，所述保险丝的一端与所述交流电源的火线端连接，所述保险丝的另一端经所述第一电容与所述交流电源的零线端连接。

3.如权利要求1或2所述的LED驱动电路，其特征在于，所述输入整流滤波电路包括整流桥、第二电容、第三电容和一电感；其中：

所述整流桥的第一输入端和第二输入端跨接于所述第一电容的两端；所述整流桥的第一输出端与所述电感的一端连接，且与所述第二电容的一端连接，所述电感的另一端与所述第三电容的一端连接，所述整流桥的第二输出端、所述第二电容的另一端和第三电容的另一端均接地。

4.如权利要求3所述的LED驱动电路，其特征在于，所述输入整流滤波电路还包括第一电阻，所述第一电阻与所述电感并联。

5.如权利要求4所述的LED驱动电路，其特征在于，所述开关电路包括第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第四电容、第一三极管和第二三极管；其中：

所述第一三极管的基极依次经所述第四电阻、第三电阻和第二电阻与所述电感的另一端连接，且经所述第四电阻与所述第四电容的一端连接，所述第一三极管的集电极与所述初级侧的同名端连接，所述第一三极管的发射极经所述第五电阻接地；所述第四电容的另一端与所述辅助绕组的异名端连接，所述辅助绕组的同名端接地；所述第二三极管的基极与所述第一三极管的发射极连接，所述第二三极管的集电极与所述第一三极管的基极连接，所述第二三极管的发射极接地。

6.如权利要求1或5所述的LED驱动电路，其特征在于，还包括吸收电路，所述吸收电路包括第五电容、第六电阻和第一二极管，所述第一二极管的阳极与所述初级侧的同名端连接，所述第一二极管的阴极经所述第五电容与所述电感的另一端连接，且与所述初级侧的异名端连接。

7.如权利要求6所述的LED驱动电路，其特征在于，所述输出整流滤波电路包括第二二极管和第六电容，所述第二二极管的阳极与所述次级侧的同名端连接，其阴极经所述第六电容与所述初级侧的异名端连接。

8.如权利要求7所述的LED驱动电路，其特征在于，所述输出整流滤波电路还包括第七电阻，所述第七电阻与所述第六电容并联。

9.如权利要求1或8所述的LED驱动电路，其特征在于，还包括输出保护电路，所述输出保护电路包括第七电容，所述第七电容的一端所述第六电容的负极连接，另一端接地。

10.一种LED驱动装置，包括交流电源和LED负载，其特征在于，还包括如权利要求1-9中任一项所述的LED驱动电路，所述LED驱动电路连接于所述交流电源和所述LED负载之间。

Images