CN103037557B - 一种照明驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明照明驱动装置包括交流电源，提供输入电流；整流模块，将输入电流转换为直流电流并为控制模块供电；升压模块，增大输入电压；恒流模块，根据输入电压并输出恒定电压至负载；第一电压检测模块，检测输出到恒流模块的电压；第二电压检测模块，检测升压模块输出电压；电流检测单元，检测负载电流；控制模块，用于当第一电压检测模块检测值小于第一预设值时，输出第一控制信号驱动升压模块；当第二电压检测模块检测值大于第二预设值时，输出第二控制信号断开升压模块；以及启动恒流模块并在电流检测单元检测的电压值大于第三预设值时，输出第三控制信号断开恒流模块。该照明驱动装置为负载不间断供电，防止负载因间断电流而烧坏。

Description

一种照明驱动装置

技术领域

本发明涉及一种照明驱动装置。

背景技术

随着环保和节能意识的增强，LED不断应用于各种照明场合。随着高亮度LED的成本不断下降，性能不断提高，预计在不久的将来LED的光效将可媲美小巧的荧光灯，并且LED具有寿命更长，以及不含水银等优势。由于LED灯需要恒流驱动，为满足较高转换效率，一般使用开关电源恒流线路实现恒流输出。

如图1所示为典型电子变压器LED驱动方案，首先12VAC的交流电是通过电子变压器产生，四个整流二极管D1～D4将交流电转换为直流电压并存储于电容C1中(C1为容值较大的电解电容)，控制IC打开开关管M3,检流电阻R1检测通过LED灯的电流并通过IC控制开关管M1的开关频率以达到恒流输出效果。由于整流桥堆仅在交流输入电压波峰时导通为电容C1充电(只有高于C1电压才能充电)，即仅此阶段电子变压器有负载电流通过，其他时间处在无负载状态，因此电子变压器可能会停止振荡，最终导致LED灯出现闪烁问题。

发明内容

为了解决现有照明驱动装置中照明器件闪烁导致器件烧坏的问题。

本发明提出了一种照明驱动装置，包括，交流电源，用于提供输入电流；整流模块，用于将交流电源提供的输入电流转换为直流电流并为控制模块供电；升压模块，用于将整流模块的直流电流增大进而增大输出电压；

恒流模块，用于根据升压模块增大的输出电压并输出恒定电流至负载；

第一电压检测模块连接于升压模块和恒流模块之间，用于检测升压模块输出给恒流模块的电压；

第二电压检测模块，用于检测所述升压模块增大的输入电流；

电流检测单元，用于检测负载电流；

控制模块，用于当第一电压检测模块检测到电压值小于第一预设值时，输出第一控制信号启动升压模块；当第二电压检测模块检测到电压值大于第二预设值时，输出第二控制信号断开升压模块，以及启动恒流模块并在电流检测单元检测的电压值大于第三预设值时，输出第三控制信号以控制恒流模块停止工作。

进一步地，本发明所述的照明驱动装置还包括连接于整流模块和升压模块之间的第一电容，所述第一电容用于对整流模块输出电流滤波。

进一步地，本发明所述的升压模块包括第一电感，第一开关管，第一二极管，第二电容；

所述第一电感第一端连接整流模块，第二端分别与第一开关管第一端和第一二极管阳极连接；

所述第一开关管第二端连接第二电压检测模块，控制端连接控制模块；

所述第的第一二极管阴极分别与第二电容第一端和第一电压检测模块连接，所述第二电容第二端接地。

进一步地，本发明所述的第一电压检测模块包括第二电阻和第三电阻，所述第二电阻第一端分别于第一二极管的阴极和第二电容第一端连接，第二端与第三电阻第一端连接；所述第三电阻第二端接地，第三电阻为控制模块提供检测电压。

进一步地，本发明所述的控制模块包括第一控制单元和第二控制单元；

所述第一控制单元用于当第一电压检测模块的检测电压值小于第一预设值时并输出第一控制信号启动升压模块，以及当第二电压检测模块的检测电压值大于第二预设值时输出第二控制信号断开升压模块；

所述第二控制单元用于启动恒流模块并当电流检测单元的检测值大于第三预设值时输出第三控制信号以控制恒流模块停止工作。

进一步地，本发明所述的第一控制单元包括，第一比较器，第二比较器，RS触发器，第一或门，第一振荡器，第一与门和第一驱动单元；

所述第一比较器同向输入端连接第二电压检测模块，反向输入端连接第二预设值，输出端连接第一或门第一输入端；

所述振荡器连接RS触发器的S端；所述第一或门输出端连接RS触发器的R端，RS触发器的Q输出端连接第一与门第一输入端；

所述第二比较器同向输入端连接第一电压检测模块，反向输入端连接第一预设值，输出端连接第一与门第二输入端，第一与门的输出端连接第一驱动单元；

所述第一驱动单元控制升压模块启动和断开。

进一步地，本发明所述的振荡器还连接第一或门第二输入端。

进一步地，本发明所述的第二控制单元包括第三比较器，关闭时间控制单元，逻辑控制单元，第二与门，第二驱动单元；

所述第三比较器同向输入端连接电流检测单元，反向输入端连接第三预设值，输出端连接关闭时间控制单元；

所述关闭时间控制单元输出端连接逻辑控制单元，逻辑控制单元输出端连接第二与门第一输入端，第二与门输出端连接第二驱动单元；

所述第二驱动单元控制恒流模块的工作。

进一步地，本发明所述的第二控制单元还包括一调光单元，该调光单元连接第二与门的第二输入端。

进一步地，本发明所述的恒流模块包括，第二电感，第二二极管，第二开关管；

所述第二电感第一端分别与第一电压检测模块和升压模块连接；

所述第二二极管的阳极、第二电感第二端和第二开关管第一端分别与负载连接；第二开关管第二端与电流检测单元连接，控制端与第二控制单元连接。

有益效果：本发明提供照明驱动装置包括，交流电源，用于提供输入电流；整流模块，用于将交流电源提供的输入电流转换为直流电流并为控制模块供电；升压模块，用于将整流模块的直流电流增大进而增大输出电压；恒流模块，用于根据升压模块增大的输出电压并输出恒定电流至负载；第一电压检测模块连接于升压模块和恒流模块之间，用于检测升压模块输出给恒流模块的电压；第二电压检测模块，用于检测所述升压模块增大的输入电流；电流检测单元，用于检测负载电流；控制模块，用于当第一电压检测模块检测到电压值小于第一预设值时，输出第一控制信号启动升压模块；当第二电压检测模块检测到电压值大于第二预设值时，输出第二控制信号断开升压模块，以及启动恒流模块工作并在电流检测单元检测的电压值大于第三预设值时，输出第三控制信号断开恒流模块；该照明驱动装置能持续不断为负载供电，防止因负载电流不稳定而烧坏负载，保证负载的寿命。

附图说明

图1现有技术照明驱动装置图。

图2本发明实施例照明驱动装置模块图。

图3本发明实施例照明驱动装置中升压模块电路图。

图4本发明实施例照明驱动装置中第一电压检测模块和第二检测模块电路图。

图5本发明实施例照明驱动装置控制模块中第一控制单元模块图。

图6本发明实施例照明驱动装置控制模块中第一控制单元电路图。

图7本发明实施例照明驱动装置中恒流模块电路图。

图8本发明实施例照明驱动装置中控制模块中第二控制单元电路图。

图9本发明实施例照明驱动装置图。

图10现有技术输入电流波形图。

图11本发明实施例输入电流和输入电压波形图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明中所用的“启动”代表使器件或模块工作的意思，“断开”代表使器件或模块停止工作的意思。

实施例一

图2所示为本发明照明驱动装置模块图，如图所示，该照明驱动装置包括一交流电源，整流模块，升压模块，恒流模块，第一电压检测模块，第二电压检测模块，电流检测单元，控制模块和负载；交流电源用于提供输入电流；整流模块用于将交流电源提供的输入电流转换为直流电流并为控制模块供电；升压模块用于将整流模块的直流电流增大进而增大输出的电压；恒流模块根据升压模块增大的输出电压输出恒定电流至负载；第一电压检测模块连接于升压模块和恒流模块之间，用于检测升压模块输出给恒流模块的电压；第二电压检测模块用于对所述升压模块增大的输入电流进行检测；电流检测单元用于对负载电流进行检测；控制模块用于当第一电压检测模块检测到电压值小于第一预设值时，输出第一控制信号N启动升压模块，当第二电压检测模块检测到电压值大于第二预设值时，输出第二控制信号M断开升压模块，以及用于启动恒流模块并在电流检测单元检测的电压值大于第三预设值时，输出第三控制信号H断开恒流模块。

图3为升压模块电路图，如图所示，该升压模块包括第一电感L1，第一开关管M1，第一二极管D1，第二电容C2；第一电感L1的第一端连接整流模块，第二端分别与第一二极管D1阳极和第一开关管M1第一端连接，第一开关管的第二端与第二电压检测模块连接，当第一开关管打开时，第二电压检测模块对第一电感上的电流进行采样；第一二极管D1阴极分别与第二电容C2第一端和第一电压检测模块连接，第二电容第二端接地。

图4为第一电压检测模块和第二电压检测模块电路图，从图中可以看出第一电压检测模块包括第二电阻R2和第三电阻R3，第二电阻第一端分别与第一二极管阴极和第二电容的第一端连接，第二电阻第二端连接第三电阻第一端，第三电阻第二端接地，同时第三电阻为控制模块提供检测电压；第二电压检测模块由电阻R1组成，电阻R1第一端连接第一开关管第二端，第二端接地，同时电阻R1为控制模块提供检测电压。

控制模块包括，第一控制单元和第二控制单元；第一控制单元用于当第一电压检测模块的检测电压值小于第一预设值时输出第一控制信号启动升压模块，以及当第二电压检测模块的检测电压值大于第二预设值时输出第二控制信号断开升压模块；第二控制单元启动恒流模块并在电流检测单元的检测值大于第三预设值时输出第三控制信号断开恒流模块。

从图5和图6可以看出，第一控制单元包括，第一比较器B1，第一或门1，振荡器B,RS触发器A，第一与门2，第二比较器B2和第一驱动单元；所述第一比较器同向输入端采集由电阻R1构成的第二电压检测模块上的电压，反向输入端连接第二预设值V1，输出端连接第一或门1的第一输入端，或门1的输出端连接RS触发器A的R输入端，振荡器B连接RS触发器A的S输入端，触发器A的输出端连接第一与门2的第一输入端，第二比较器的同向输入端采集第三电阻R3上的电压，反向输入端连接第一预设值V2，输出端连接第一与门2的第二输入端，与门2的输出端连接第一驱动单元的输入端，驱动单元输出端连接第一开关管M1，为了防止整流后第一电感L1上的电流在波谷时，第二电压检测模块上电压长时间不能达到第二预设值V1，造成第一开关管M1长时间导通而损坏，所以本实施例第一振荡器还输出一占空比信号到第一或门第二输入端，该占空比信号根据第一开关管的功效而定，它能把第一开关管开通时间控制在正常工作范围内，不会导致第一开关管M1烧坏。

图7所示为恒流模块电路图，如图所示，该恒流模块包括，第二电感L2，第二二极管D2，第二开关管M2；第二电感L2第一端和第二二极管的阴极分别与升压模块连接，第二二极管阳极、第二电感第二端以及第二开关管第一端分别与负载连接，第二开关管第二端与电流检测单元连接，第二开关管M2的控制端与第二控制单元连接。

图8为第二控制单元的电路图，结合图7，可以看出，第二控制单元包括，第三比较器C3,关断时间控制单元，逻辑控制单元，第二与门3，第二驱动单元，第三比较器同向输入端采集由电阻R4构成的电流检测单元上的电压，反向输入端连接第三预设值V3，输出端连接关断时间控制单元的输入端，关断时间控制单元输出端连接逻辑控制单元的输入端，逻辑控制单元输出端连接第二与门3的第一输入端，第二与门3的输出端连接第二驱动单元，驱动单元连接第二开关管M2；为了更好控制负载上的电流，在第二控制单元中增加调光单元，调光单元连接第二与门3的第二输入端；第二控制单元中当关闭时间控制单元接收到第三比较器C3输出的关断信号关断第二开关管一段固定时间后，关闭时间控制单元再次输出开启信号打开第二开关管，恒流模块继续工作，关断时间根据需要而定。

实施例二

下面通过图9介绍电路的驱动原理，交流电源提供输入电流，由D3，D4，D5和D6组成的整流模块把交流电源提供的输入电流转换为直流电流，第一控制单元打开第一开关管M1，输入电流在电感L1上累积(第一开关管的开通时间与电感L1的电感量有关，如果Va＝Vsinwt，则，其中Va代表整流后的输入电压，V代表整流后输入电压峰值，L1代表电感L1的电感量，V1代表第一预设值，R1代表第二电压检测模块)，由电阻R1构成的第二电压检测模块对电感L1上电流进行采样，当电阻R1上的电压达到第二预设值时，第一控制单元关断第一开关管，第一电感上的电流通过第一二极管D1对第二电容C2充电，第二电容C2为第二电感L2供电，第二电感L2输出电流为负载供电，同时第二电容C2上的电压通过第二电阻R2在第三电阻R3上产生电压；负载通电后恒流模块开始工作，第二控制单元打开第二开关管M2，由电阻R4构成的电流检测单元对负载电流采样，当电阻R4上的电压大于第三预设值时，第二控制单元输出驱动信号关断第二开关管M2，第二开关管关断使负载与第二二极管D2和第二电感L2形成闭合回路，第二电感L2上输出电流不断被负载消耗导致第二电感上输出电流减小，第二电容C2上电压为第二电感供电使得第二电容C2上电压降低，第二电容C2上的电压降低导致第三电阻R3上的电压降低，当第三电阻R3上的电压低于第一预设值时，第一控制单元输出驱动信号再次打开第一开关管，照明驱动装置完成一次驱动后再次开始工作，本实施例中，第二开关管M2的工作频率和负载上的电流纹波大小与第二电感L2的大小有关，假如需要的输出电流为Io，输出电流纹波大小为K(K一般为20％‐‐‐100％)，则有如下的这些关系式，首先输出电流的峰值，因为第二开关管M2关断时间由第二开关控制单元确定，由，可以得到电感量L2，；在上面电路里还有检流电阻的R1大小需要确定，我们很容易知道：，则，可以推知：，为第二电感L2的电流峰值，为了使整流模块整流后输出的电流波形更加完整，本实施例增加了连接在整流模块和第一电感L1之间的第一电容C1，第一电容C1对整流模块整流后的电流进行滤波。

下面结合图6，图8和图9介绍第一控制单元控制升压模块工作的工作过程和第二控制单元控制恒流模块工作的工作过程；

第一控制单元控制升压模块工作的工作过程：从图6中可以看出，控制模块中振荡器B向RS触发器A的S输入端发出一开启信号，RS触发Q输出端输出开启信号输入到第一与门2第一输入端后通过第一驱动单元调整打开第一开关管M1，升压模块开始工作，输入电流开始在第一电感L1上累积，则由电阻R1构成的第二电压检测模块对第一电感L1上的输入电流进行采样，当电阻R1上采集的电压大于第二预设值V1时，第一比较器B1翻转，输出高电平，高电平信号输入到第一或门1的第一输入端后输出高电平信号到RS触发器A的R输入端，RS触发器输出低电平信号，低电平信号输入到第一与门2的第一输入端后输出低电平信号到第一驱动单元，第一驱动单元对信号进行调整输出驱动信号关断第一开关管M1；第一开关管关断后，第一电感L1上的电流通过第一二极管D1给第二电容C2充电(从图10中可以看)，第二电容C2为恒流模块里的第二电感提供电流，同时第二电容C2的电压通过第二电阻R2在第三电阻R3上产生了电压；由于第一电感上的输入电流处于波谷时，电阻R1采样的输入电流长时间不能达到第二预设值，会造成第一开关管开通时间过长而烧坏，为此本实施例中振荡器B输出一脉冲信号到第一或门1的第二输入端，如果一段时间后电阻R1上的电压值没达到第二预设值V1，振荡器B输出到第一或门1的第二输入端的脉冲信号将关断第一开关管M1，避免第一开关管烧坏。

第二控制单元控制恒流模块工作的工作过程：从图8中可以看出，负载通电后，第二控制单元打开第二开关管，恒流模块工作，电阻R4对负载上电流进行采样，当电阻R4上的电流大于第三预设值V3后，第三比较器C3输出第二开关管关断信号经过关闭时间控制单元后到逻辑控制单元进行逻辑变换，经过逻辑变换后的关断信号输入到第二与门3第一输入端后第二与门输出关断信号到第二驱动单元，驱动单元对关断信号进行调整后输出信号关断第二开关管M2；本实施例中关闭时间控制单元接收第三比较器输出的关断第二开关管的信号过一段时间后自动输出开启信号再次打开第二开关管M2，关断时间根据需要而定；另外为了更好控制第二开关管的频率来改变输出电流，本实施例在第二控制单元中增加了调光单元，该调光单元连接在第二与门3的第二输入端，该调光单元输出控制信号与逻辑控制单元输出的信号一同控制第二开关管的导通和关断。

图10为现有技术的输入电流波形，图11为本发明实施例的输入电流和输入电压波形，其中H代表输入电流波形，Q代表输入电压波形；从图可以看出本实施例的输入电流波形相对于现有技术出现更多的尖峰值，同时输入电流和输入电压保持同相位；如果想要照明驱动装置持续不断地为负载供电，则需要如图9所示照明驱动装置中第一电感L1上的电流在电阻R1上产生电压一直大于第二电容C2上的电压，输入电流才能为负载持续不断地供电，从图中看出，本发明输入电流长期处于峰值可以持续不断为负载供电，避免因间断供电造成负载损坏，保证照明器件的寿命。

本发明中所述的负载通常为照明器件，尤其是LED灯，当负载为LED灯时，如果没有本发明的驱动装置，LED灯会闪烁，导致灯烧坏。当然负载不限于照明器件，还有其他需要提供恒定电流的器件。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (7)

1.一种照明驱动装置，其特征在于，所述装置包括：

交流电源，用于提供输入电流；

整流模块，用于将交流电源的输入电流转换为直流电流并为控制模块供电；

升压模块，用于将整流模块的直流电流增大进而增大输出电压；

恒流模块，用于根据升压模块增大的输出电压并输出恒定电流至负载；

第一电压检测模块，连接于升压模块和恒流模块之间，用于检测升压模块输出给恒流模块的电压；

第二电压检测模块，用于检测所述升压模块的输入电流；

电流检测单元，用于检测负载的电流；

控制模块，包括第一控制单元和第二控制单元；所述第一控制单元，用于当第一电压检测模块检测到电压值小于第一预设值时，输出第一控制信号以启动升压模块，以及当第二电压检测模块检测到电压值大于第二预设值时，输出第二控制信号断开升压模块；所述第二控制单元，用于启动恒流模块工作并在电流检测单元检测的电流值大于第三预设值时，输出第三控制信号以控制恒流模块停止工作；

所述第一控制单元包括：第一比较器，第二比较器，RS触发器，第一或门，第一振荡器，第一与门和第一驱动单元；所述第一比较器同向输入端连接第二电压检测模块，反向输入端连接第二预设值，输出端连接第一或门第一输入端；所述振荡器与RS触发器的S端连接；所述第一或门输出端连接RS触发器的R端，RS触发器的Q输出端连接第一与门第一输入端；所述第二比较器同向输入端连接第一电压检测模块，反向输入端连接第一预设值，输出端连接第一与门第二输入端，第一与门的输出端连接第一驱动单元；所述第一驱动单元控制升压模块启动和断开；

所述第二控制单元包括第三比较器，关闭时间控制单元，逻辑控制单元，第二与门，第二驱动单元；所述第三比较器同向输入端连接电流检测单元，反向输入端连接第三预设值，输出端连接关闭时间控制单元；所述关闭时间控制单元输出端连接逻辑控制单元，逻辑控制单元输出端连接第二与门第一输入端，第二与门输出端连接第二驱动单元；所述第二驱动单元控制恒流模块启动和断开。

2.根据权利要求1所述的照明驱动装置，其特征在于，所述装置还包括连接于整流模块和升压模块之间的第一电容。

3.根据权利要求1所述的照明驱动装置，其特征在于，所述升压模块包括第一电感，第一开关管，第一二极管，第二电容；

所述第一电感第一端连接整流模块，第二端分别与第一开关管第一端和第一二极管阳极连接；

所述第一开关管第二端连接第二电压检测模块，控制端与控制模块连接；

所述第一二极管阴极分别与第二电容第一端和第一电压检测模块连接，所述第二电容第二端接地。

4.根据权利要求3所述的照明驱动装置，其特征在于，所述的第一电压检测模块包括第二电阻和第三电阻，所述第二电阻第一端分别于第一二极管的阴极和第二电容第一端连接，第二端与第三电阻第一端连接；所述第三电阻第二端接地，第三电阻为控制模块提供检测电压。

5.根据权利要求1所述的照明驱动装置，其特征在于，所述振荡器还与第一或门第二输入端连接。

6.根据权利要求1所述的照明驱动装置，其特征在于，所述的第二控制单元还包括一调光单元，该调光单元与第二与门的第二输入端连接。

7.根据权利要求1所述的照明驱动装置，其特征在于，所述恒流模块包括，第二电感，第二二极管，第二开关管；

所述第二电感第一端分别与第一电压检测模块和升压模块连接；

所述第二二极管的阳极、第二电感第二端和第二开关管第一端分别与负载连接；

第二开关管第二端与电流检测单元连接，控制端与第二控制单元连接。