CN103179731A - 一种led驱动电路及led灯具 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电子照明领域,提供了一种LED驱动电路及LED灯具。在本发明中,通过采用包括EMC滤波单元、第一整流滤波单元、降压单元、变压单元、恒流输出单元、PWM控制单元、开关单元、第二整流滤波单元、电压供给单元、输出级电压比较单元、负载电流跟踪单元以及次级反馈单元的LED驱动电路,实现了在输出级为LED负载提供恒定电流的目的,且电路结构简单,成本低,提高了电气效率,从而解决了现有的LED驱动电路所存在的输出电流无法长期保持稳定,且电路结构复杂和成本高的问题。

Description

—种LED驱动电路及LED灯具
技术领域
[0001] 本发明属于电子照明领域,尤其涉及一种LED驱动电路及LED灯具。
背景技术
[0002]目前,LED作为一种新型光源,因其技术已经成熟,并具有节能、环保和高效的特点,已被普遍地应用于人们的日常生活当中。
[0003] 现有的LED驱动电路大都包含EMI滤波电路、PFC电路及次级反馈回路和过流、过压保护电路。然而,由于现有的LED驱动电路缺乏输出级恒流电路,从而导致整个驱动电路的输出电流无法长期保持稳定,而且整个LED驱动电路的结构复杂,存在成本高的缺点,在一些对成本和空间要求比较高的项目中,这种电路就不适用了。
发明内容
[0004] 本发明提供了一种LED驱动电路,旨在解决现有的LED驱动电路所存在的输出电流无法长期保持稳定,且电路结构复杂和成本高的问题。
[0005] 本发明是这样实现的,一种LED驱动电路,与交流电源和LED负载相连接,所述LED驱动电路包括:
[0006] EMC滤波单元,输入端接所述交流电源的输出端,用于对所述交流电源输出的交流电中夹杂的浪涌电压和浪涌电流进行吸收和滤除;
[0007] 第一整流滤波单元,输入端接所述EMC滤波单元的输出端,用于对所述EMC滤波单元输出的交流电进行整流滤波;
[0008] 降压单元,输入端接所述第一整流滤波单元的输出端,用于对所述第一整流滤波单元输出的直流电进行降压处理;
[0009] 变压单元,输入端接所述第一整流滤波单元的输出端,用于对所述第一整流滤波单元输出的直流电进行电压转换;
[0010] 恒流输出单元,输入端接所述变压单元的第一输出端,输出端和回路端分别与所述LED负载的输入端和输出端相连接,用于对所述变压单元输出的直流电进行恒流处理并输出;
[0011] PWM控制单元,电源端接所述降压单元的输出端,第一输入端接所述第一整流滤波单元的输出端,第二输入端接所述变压单元的第二输入端,用于生成并输出PWM控制信号;
[0012] 开关单元,输入端接所述变压单元的控制端,控制端和输出端分别与所述PWM控制单元的输出端和第三输入端相连接,用于根据所述PWM控制单元输出的PWM控制信号对进入所述变压单元的高压直流电进行脉宽调制;
[0013] 第二整流滤波单元,输入端接所述变压单元的第二输出端,输出端接所述PWM控制单元的电源端,用于对所述变压单元的第二输出端输出的低压交流电进行整流滤波;
[0014] 电压供给单元,输入端接所述变压单元的第三输出端,用于生成供电电压和基准电压;[0015] 输出级电压比较单元,输入端接所述恒流输出单元的电压取样端,电源端和参考电压端分别与所述电压供给单元的第一输出端和第二输出端相连接,用于将所述恒流输出单元的输出电压与所述基准电压进行比较,并根据比较结果输出相应的电平信号;
[0016] 负载电流跟踪单元,输入端接所述LED负载的输出端,参考电压端接所述电压供给单元的第二输出端,用于根据所述LED负载的工作电流大小输出相应的电平信号;
[0017] 次级反馈单元,第一电源端接所述电压供给单元的第一输出端,第二电源端接所述降压单元的输出端,控制端同时与所述输出级电压比较单元的输出端和所述负载电流跟踪单元的输出端相连接,输出端接所述PWM控制单元的第四输入端,用于根据所述输出级电压比较单元和所述负载电流跟踪单元各自输出的电平信号生成并反馈控制信号至所述PWM控制单元。
[0018] 本发明的另一目的还在于提供一种包括所述LED驱动电路的LED灯具。
[0019] 在本发明中,通过采用包括所述EMC滤波单元、所述第一整流滤波单元、所述降压单元、所述变压单元、所述恒流输出单元、所述PWM控制单元、所述开关单元、所述第二整流滤波单元、所述电压供给单元、所述输出级电压比较单元、所述负载电流跟踪单元以及所述次级反馈单元的LED驱动电路,实现了在输出级为LED负载提供恒定电流的目的,且电路结构简单,成本低,提高了电气效率,从而解决了现有的LED驱动电路所存在的输出电流无法长期保持稳定,且电路结构复杂和成本高的问题。
附图说明
[0020] 图1是本发明实施例提供的LED驱动电路的模块结构图;
[0021] 图2是本发明实施例提供的LED驱动电路的示例电路结构图。
具体实施方式
[0022] 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,对本发明进行进一步详细说明。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。
[0023] 在本发明实施例中,通过采用包括EMC滤波单元、第一整流滤波单元、降压单元、变压单元、恒流输出单元、PWM控制单元、开关单元、第二整流滤波单元、电压供给单元、输出级电压比较单元、负载电流跟踪单元以及次级反馈单元的LED驱动电路,实现了在输出级为LED负载提供恒定电流的目的,且电路结构简单,成本低,提高了电气效率。
[0024] 图1示出了本发明实施例提供的LED驱动电路的模块结构,为了便于说明,仅示出了与本发明实施例相关的部分,详述如下:
[0025] LED驱动电路100与交流电源200和LED负载300相连接,该LED驱动电路100包括:
[0026] EMC滤波单元101,输入端接交流电源的输出端,用于对交流电源200输出的交流电中夹杂的浪涌电压和浪涌电流进行吸收和滤除。
[0027] 第一整流滤波单元102,输入端接EMC滤波单元101的输出端,用于对EMC滤波单元输出的交流电进行整流滤波。
[0028] 降压单元103,输入端接第一整流滤波单元102的输出端,用于对第一整流滤波单元102输出的直流电进行降压处理。
[0029] 变压单元104,输入端接第一整流滤波单元102的输出端,用于对第一整流滤波单元102输出的直流电进行电压转换。
[0030] 恒流输出单元105,输入端接变压单元104的第一输出端,输出端和回路端分别与LED负载300的输入端和输出端相连接,用于对变压单元104输出的直流电进行恒流处理并输出。
[0031] PWM控制单元106,电源端接降压单元103的输出端,第一输入端接第一整流滤波单元102的输出端,第二输入端接变压单元104的第二输入端,用于生成并输出PWM控制信号。
[0032] 开关单元107,输入端接变压单元104的控制端,控制端和输出端分别与PWM控制单元106的输出端和第三输入端相连接,用于根据PWM控制单元106输出的PWM控制信号对进入变压单元104的高压直流电进行脉宽调制。
[0033] 第二整流滤波单元108,输入端接变压单元104的第二输出端,输出端接PWM控制单元106的电源端,用于对变压单元104的第二输出端输出的低压交流电进行整流滤波。
[0034] 电压供给单元109,输入端接变压单元104的第三输出端,用于生成供电电压和基准电压。
[0035] 输出级电压比较单元110,输入端接恒流输出单元105的电压取样端,电源端和参考电压端分别与电压供给单元109的第一输出端和第二输出端相连接,用于将恒流输出单元109的输出电压与基准电压进行比较,并根据比较结果输出相应的电平信号。
[0036] 负载电流跟踪单元111,输入端接LED负载300的输出端,电源端和参考电压端分别与电压供给单元109的第一输出端和第二输出端相连接,用于根据LED负载300的工作电流大小输出相应的电平信号。
[0037] 次级反馈单元112,第一电源端接电压供给单元109的第一输出端,第二电源端接降压单元103的输出端,控制端同时与输出级电压比较单元110的输出端和负载电流跟踪单元111的输出端相连接,输出端接PWM控制单元106的第四输入端,用于根据输出级电压比较单元110和负载电流跟踪单元111各自输出的电平信号生成并反馈控制信号至PWM控制单元106。
[0038] LED驱动电路100还包括:
[0039] 滤波单元113,输入端和回路端分别与变压单元104的输入端和控制端相连接,用于对第一整流滤波单元102输出的直流电进行滤波处理;
[0040] 软启动单元114,电源端接电压供给单元109的第一输出端,输出端接次级反馈单元112的控制端,用于在LED驱动电路100启动时抑制变压单元104的输出电流。
[0041 ] LED驱动电路100还包括:
[0042] 隔离二极管D5、隔离二极管D6及隔离二极管D7 ;
[0043] 隔离二极管D5的阳极、隔离二极管D6的阳极和隔离二极管D7的阳极均与次级反馈单元112的控制端相连接,隔离二极管D5的阴极接输出级电压比较单元110的输出端,隔离二极管D6的阴极接负载电流跟踪单元111的输出端;隔离二极管D7的阴极接软启动单元114的输出端。
[0044] 图2示出了本发明实施例提供的LED驱动电路的示例电路结构,为了便于说明,仅示出了与本发明实施例相关的部分,详述如下:
[0045] 作为本发明一实施例,EMC滤波单元101包括:
[0046] 热敏电阻RT1、保险丝F1、电容Cl、电容C2、电容C3、共模电感L1、电感L2、电容C4、电容C5、电容C6、电阻R1、电阻R2以及电阻R3 ;
[0047] 热敏电阻RTl的第一端和保险丝Fl的第一端共同构成EMC滤波单元101的输入端,电容Cl连接于热敏电阻RTl的第二端和保险丝Fl的第二端之间,电容C2的第一端接热敏电阻RTl的第二端,电容C2的第二端和电容C3的第一端共接于机壳地,电容C3的第二端接保险丝Fl的第二端,共模电感LI的第一绕组的第一端和第二绕组的第一端分别与热敏电阻RTl的第二端和保险丝Fl的第二端相连接,共模电感LI的第一绕组的第二端接电感L2的第一端,电容C4的第一端同时与电感L2的第二端和电容C6的第一端相连接,电容C4的第二端与电容C5的第一端共接于机壳地,电容C5的第二端同时与共模电感LI的第二绕组的第二端及电容C6的第二端相连接,电阻Rl的第一端接电容C6的第一端,电阻R2串接于电阻Rl的第二端和电阻R3的第一端之间,电阻R3的第二端接电容C6的第二端,电阻Rl的第一端和电阻R3的第二端共同构成EMC滤波单元101的输出端。
[0048] 作为本发明一实施例,第一整流滤波单元102包括整流桥BRl和电容C7,整流桥BRl的第一输入端I和第二输入端2共同构成第一整流滤波单元102的输入端,整流桥BRl的输出端为第一整流滤波单元102的输出端,电容C7的第一端接整流桥BRl的输出端,电容C7的第二端与整流桥BRl的接地端共接于地。
[0049] 作为本发明一实施例,降压单兀103包括电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8及电阻R9,电阻R4的第一端为降压单元103的输入端,电阻R5串接于电阻R4的第二端和电阻R6的第一端之间,电阻R6的第二端为降压单元103的输出端,电阻R7的第一端接电阻R4的第一端,电阻R8串接于电阻R7的第二端和电阻R9的第一端之间,电阻R9的第二端接电阻R6的第二端。
[0050] 作为本发明一实施例,变压单元104为一变压器Tl,变压器Tl的初级绕组的第一端I和第二端2分别为变压单元104的输入端和控制端,变压器Tl的第一次级绕组的第一端3为变压单元104的第一输出端,变压器Tl的第一次级绕组的第二端4接等电势地,变压器Tl的辅助绕组的第一端5为变压单元104的第二输出端,变压器Tl的辅助绕组的第二端6接地,变压器Tl的第二次级绕组的第一端7为变压单元104的第三输出端,变压器Tl的第二次级绕组的第二端8接等电势地。
[0051] 作为本发明一实施例,恒流输出单元105包括:
[0052] 电容C8、电阻R10、电阻R11、电阻R12、二极管D1、储能电容C9、储能电容C10、电阻R13、电阻R14、电感L3、电阻R15、二极管D2、电容CU、电容C12以及电容C13 ;
[0053] 电容C8的第一端为恒流输出单兀105的输入端,电阻R10、电阻Rl I和电阻R12两两相互并联接于电容CS的第二端和二极管Dl的阴极之间,二极管Dl的阳极接电容CS的第一端,储能电容C9的正极同时与二极管Dl的阴极和储能电容ClO的正极相连接,储能电容C9的负极和储能电容ClO的负极均接等电势地,电阻R13连接于储能电容ClO的正极和负极之间,电阻R14的第一端同时与电阻R13的第一端及电感L3的第一端相连接,且电阻R14的第一端为恒流输出单元105的电压取样端,电阻R14的第二端同时与电阻R13的第二端、电阻Rl 5的第一端及二极管D2的阴极相连接,电感L3的第二端为恒流输出单元105的输出端,电容Cl I的第一端接电感L3的第二端,电容Cl I的第二端接电阻R15的第二端和二极管D2的阳极的共接点,电容C12的第一端接电容Cll的第一端,电容C12的第二端与电容C13的第一端共接于机壳地,电容C13的第二端接电容Cll的第二端,且电容C13的第二端为恒流输出单元105的回路端。
[0054] 作为本发明一实施例,PWM控制单元106包括:
[0055] 电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电容C14、电容C15、功率因数校正器U1、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23以及电容C16 ;
[0056] 电阻R16的第一端为PWM控制单兀106的第一输入端,电阻R17串接于电阻R16的第二端与电阻R18的第一端之间,电阻R18的第二端同时与电阻R19的第一端、电容C14的第一端及功率因数校正器Ul的乘法器输入端MULT相连接,功率因数校正器Ul的PWM信号输出端DR接电阻R20的第一端,电阻R20的第二端为PWM控制单元106的输出端,功率因数校正器Ul的过零检测端Z⑶接电阻R21的第一端,电阻R21的第二端为PWM控制单元106的第二输入端,功率因数校正器Ul的电流检测端CS同时与电容C15的第一端、电阻R22的第一端相连接,功率因数校正器Ul的电压反馈输入端INV和反馈补偿端COMP共同构成PWM控制单元的第四输入端,功率因数校正器Ul的接地端GND接地,电阻R19的第二端、电容C14的第二端及电容C15的第二端均接地,电阻R22的第二端接电阻R23的第一端,且电阻R23的第一端为PWM控制单元106的第三输入端,电阻R23的第二端和电容C6的第一端均接地,电容C6的第二端接等电势地。
[0057] 作为本发明一实施例,开关单元107包括NMOS管Ql和电阻R24,NMOS管Ql的栅极、漏极和源极分别为开关单元107的控制端、输入端和输出端,电阻R24连接于NMOS管Ql的栅极和源极之间。
[0058] 作为本发明一实施例,第二整流滤波单元108包括:
[0059] 电阻R25、电阻R26、二极管D3以及储能电容C17 ;
[0060] 电阻R25的第一端为第二整流滤波单元108的输出端,电阻R26的第一端同时与电阻R25的第一端及储能电容C17的正极相连接,电阻R26的第二端同时与电阻R25的第二端及二极管D3的阴极相连接,二极管D3的阳极为第二整流滤波单元108的输入端,储能电容C17的负极接地,
[0061] 作为本发明一实施例,电压供给单元109包括:
[0062] 二极管D4、电容C18、电阻R27、储能电容C19、电阻R28、电阻R29、基准电源U2以及电容C20 ;
[0063] 二极管D4的阳极为电压供给单元109的输入端,电容C18连接于二极管D4的阳极和电阻R27的第一端之间,电阻R27的第二端同时与二极管D4的阴极、储能电容C19的正极和电阻R28的第一端相连接,储能电容C19的负极和电阻R28的第二端均接等电势地,电阻R28的第一端为电压供给单兀109的第一输出端,电阻R29连接于电阻R28的第一端和基准电源U2的阴极之间,基准电源U2的阳极接等电势地,基准电源U2的阴极与微调极相连接,且基准电源U2的阴极为电压供给单元109的第二输出端,电容C20连接于基准电源U2的微调极和阳极之间。
[0064] 作为本发明一实施例,输出级电压比较单元110包括:
[0065] 电阻R30、电阻R31、电阻R32、电阻R33、电阻R34、电容C21、电容C22、运算放大器U3、电容C23以及电阻R35 ;
[0066] 电阻R30的第一端为输出级电压比较单元110的输入端,电阻R30的第二端接电阻R31的第一端,电阻R31的第二端同时与电阻R32的第一端、电阻R33的第一端及电阻R34的第一端相连接,电阻R32的第二端和电阻R33的第二端均接等电势地,电容C21连接于电阻R32的第二端和电阻R34的第二端之间,电阻R34的第二端同时与电容C22的第一端和运算放大器U3的反相输入端相连接,运算放大器U3的正电源端和同相输入端分别为输出级电压比较单元110的电源端和参考电压端,运算放大器U3的负电源端接等电势地,电容C23连接于运算放大器U3的正电源端和等电势地之间,电阻R35连接于运算放大器U3的输出端和电容C22的第二端之间,运算放大器U3的输出端为输出级电压比较单元110的输出端。
[0067] 作为本发明一实施例,负载电流跟踪单元111包括:
[0068] 电阻R36、电阻R37、电阻R38、电容C24、电阻R39、电阻R40、电阻R41、电阻R42、运算放大器U4、电容C25、电容C26以及电阻R43 ;
[0069] 电阻R36的第一端为负载电流跟踪单元111的参考电压端,电阻R36的第二端同时与电阻R37的第一端、电阻R38的第一端及电容C24的第一端相连接,电阻R37的第二端、电阻R38的第二端及电容C24的第二端均接等电势地,电阻R39的第一端接电阻R36的第一端,电阻R39的第二端同时与电阻R40的第一端、电阻R41的第一端及电阻R42的第一端相连接,电阻R40的第二端为负载电流跟踪单元111的输入端,电阻R41的第二端接电阻R40的第二端,运算放大器U4的同相输入端接电阻R36的第二端,运算放大器U4的反相输入端同时与电阻R42的第二端、电容C25的第一端及电容C26的第一端相连接,运算放大器U4的正电源端为负载电流跟踪单元111的电源端,运算放大器U4的负电源端接等电势地,运算放大器U4的输出端为负载电流跟踪单元111的输出端,电阻R43的第一端同时与运算放大器U4的输出端及电容C26的第二端相连接,电阻R43的第二端接电容C25的第二端。
[0070] 作为本发明一实施例,次级反馈单元112包括:
[0071] 电阻R44、光耦U5、电容C27、电阻R45、电阻R46、电容C28、电阻R47以及电阻R48 ;
[0072] 电阻R44的第一端为次级反馈单元112的第一电源端,电阻R44的第二端接光耦U5中发光二极管的阳极,光耦U5中发光二极管的阴极为次级反馈单元112的控制端,电容C27连接于光耦U5中光敏三极管的集电极与地之间,且光耦U5中光敏三极管的集电极为次级反馈单元112的第二电源端,电阻R45连接于光耦U5中光敏三极管的发射极与地之间,电阻R46的第一端接光稱U5中光敏三极管的发射极,电容C28连接于电阻R46的第二端和电阻R47的第一端之间,电阻R48连接于电阻R46的第二端和电阻R47的第二端之间,电阻R46的第二端和电阻R47的第二端共同构成次级反馈单元112的输出端。
[0073] 作为本发明一实施例,滤波单元113包括:
[0074] 电阻R49、电容C29及二极管D8 ;
[0075] 电阻R49的第一端为滤波单元113的输入端,电容C29连接于电阻R49的第一端和第二端之间,二极管D8的阴极接电阻R49的第二端,二极管D8的阳极为滤波单元113的回路端。
[0076] 作为本发明一实施例,软启动单元114包括电阻R50、二极管D8及电容C30,电阻R50的第一端和第二端分别为软启动单元114的电源端和输出端,二极管D8的阴极和阳极分别接电阻R50的第一端和第二端,电容C30连接于电阻R50的第二端与等电势地之间。
[0077] 以下结合工作原理对LED驱动电路作进一步说明:
[0078] 交流电源输出交流电(85V〜256V)至EMC滤波单元101进行浪涌电压和浪涌电流的吸收和滤除,然后进入第一整流滤波单元102,经过整流桥BRl整流和电容C7滤波后,输出高压直流电至降压单元103的输入端和PWM控制单元106,由降压单元103进行降压后输出至功率因数校正器Ul的电源端VCC,为其提供起激电压(即功率因数校正器Ul从断电状态启动所需要的启动电压),由电阻R16、电阻R17及电阻R18组成的降压子电路降压后输出至功率因数校正器Ul的乘法器输入端MULT,从而使功率因数校正器Ul进入工作状态;另外,第一整流滤波单元102输出的高压直流电进入变压器Tl的初级绕组的第一端1,由变压器Tl将该高压直流电进行降压后从其第一次级绕组的第一端3输出低压直流电至恒流输出单元105,恒流输出单元105内部通过二极管Dl再次整流,并由储能电容C9、储能电容C10、电阻R13和电阻R14构成的RC滤波网络进行滤波,再由电容C11、电容C12和电容C13组成的滤波子电路进行再次滤波后输出以驱动LED负载300工作。
[0079] 在LED驱动电路启动后,变压器Tl的辅助绕组的第一端会耦合出一低压交流电,该低压交流电经过第二整流滤波单元108中的二极管D3整流、电阻R25和电阻R26降压以及储能电容C17滤波后为功率因数校正器Ul进入正常工作状态后提供工作电流。变压器Tl的第二次级绕组的第一端7输出低压直流电至电压供给单元109,由二极管D4、电容C18、电阻R27和储能电容C19组成的整流滤波网络进行整流滤波处理后,在电阻R28的第一端输出一供电电压给输出级电压比较单元110和负载电流跟踪单元111,经过电阻R28的第一端的直流电通过电阻R29进入基准电源U2的阴极,由基准电源U2生成一 2.5V参考电压输出给输出级电压比较单元110和负载电流跟踪单元111。
[0080] 在输出级电压比较单元110中,从恒流输出单元105中电阻R14的第一端对输出级电压进行取样,并将该输出级取样电压通过电阻R30、电阻R31和电阻R27降压后输入运算放大器U3的反相输入端,然后由运算放大器U3将该输出级取样电压与其同相输入端输入的2.5V参考电压进行运算放大处理,当降压后的输出级取样电压高于2.5V参考电压时,运算放大器U3从其输出端输出一高电平使光耦U5截止,从而使功率因数校正器Ul关断其PWM信号输出端DR输出的PWM控制信号(即输出低电平),使NMOS管Ql截止,进而控制变压器Tl的初级绕组的开关频率降低,达到降低变压器Tl的第一次级绕组的输出电流的目的,反之,当降压后的输出级取样电压低于2.5V参考电压时,则运算放大器U3从其输出端输出一低电平驱动光耦U5导通,从而使功率因数校正器Ul开通其PWM信号输出端DR输出PWM控制信号(即输出高电平),使NMOS管Ql导通,进而控制变压器Tl的初级绕组的开关频率升高,达到增大变压器Tl的第一次级绕组的输出电流的目的,经过上述对PWM控制单元106的控制,进而通过NMOS管Ql调整变压器Tl的初级绕组的开关频率以控制变压器Tl的第一次级绕组的输出直流电的大小,使输出级保持恒定电流输出,对LED负载实现恒流驱动。
[0081] 在负载电流跟踪单元111中,2.5V参考电压从基准电源U2的阴极与微调极的共接点通过电阻R36进入运算放大器U4的同相输入端,LED负载输出端的电流通过电阻R40和电阻R41组成的并联电路以及电阻R42形成LED负载的输出电压进入运算放大器U4的反相输入端,运算放大器U4的工作原理与运算放大器U3的工作原理相同,因此不再赘述。[0082] 在滤波单元113中,电阻R49和电容C29组成RC滤波电路对第一整流滤波单元102输出的高压直流电中的纹波电流进行吸收和滤除,二极管D8将所吸收的纹波电流与变压器Tl的初级绕组的第二端2隔离,从而保证NMOS管Ql对变压器Tl实施高效且无干扰的脉宽调制。
[0083] 在软启动单元114中,当整个LED驱动电路启动时,为了避免变压器Tl的次级出现大电流对后级电路造成损坏,电阻R50和二极管D8将从电压供给单元109中的电阻R28的第一端输入的电压隔离,使光稱U5中发光二极管的阴极处于低电位,光稱U5因而导通,从而使功率因数校正器Ul的PWM信号输出端DR关断PWM控制信号(即输出低电平),进而达到抑制变压器Tl大输出电流启动的目的。
[0084] 隔离二极管D5、隔离二极管D6及隔离二极管D7用于隔离光耦U5中发光二极管的阴极与输出级电压比较单元110的输出端、负载电流跟踪单元111的输出端和软启动单元114的输出端,当输出级电压比较单元110、负载电流跟踪单元111和软启动单元114三者中任意一个发生故障时,保证光耦U5中发光二极管的正常工作。
[0085] 在本发明另一实施例中,开关单元107中的NMOS管Ql可替换为NPN型三极管,该NPN型三极管的基极、集电极和发射极分别为开关单元107的控制端、输入端和输出端,电阻R24连接于该NPN型三极管的基极和发射极之间。
[0086] 本发明实施例还提供了一种包括上述LED驱动电路的LED灯具。
[0087] 在本发明实施例中,通过采用包括EMC滤波单元、第一整流滤波单元、降压单元、变压单元、恒流输出单元、PWM控制单元、开关单元、第二整流滤波单元、电压供给单元、输出级电压比较单元、负载电流跟踪单元以及次级反馈单元的LED驱动电路,实现了在输出级为LED负载提供恒定电流的目的,且电路结构简单,成本低,提高了电气效率,从而解决了现有的LED驱动电路所存在的输出电流无法长期保持稳定,且电路结构复杂和成本高的问题。
[0088] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种LED驱动电路,与交流电源和LED负载相连接,其特征在于,所述LED驱动电路包括: EMC滤波单元,输入端接所述交流电源的输出端,用于对所述交流电源输出的交流电中夹杂的浪涌电压和浪涌电流进行吸收和滤除; 第一整流滤波单元,输入端接所述EMC滤波单元的输出端,用于对所述EMC滤波单元输出的交流电进行整流滤波; 降压单元,输入端接所述第一整流滤波单元的输出端,用于对所述第一整流滤波单元输出的直流电进行降压处理; 变压单元,输入端接所述第一整流滤波单元的输出端,用于对所述第一整流滤波单元输出的直流电进行电压转换; 恒流输出单元,输入端接所述变压单元的第一输出端,输出端和回路端分别与所述LED负载的输入端和输出端相连接,用于对所述变压单元输出的直流电进行恒流处理并输出;PWM控制单元,电源端接所述降压单元的输出端,第一输入端接所述第一整流滤波单元的输出端,第二输入端接所述变压单元的第二输入端,用于生成并输出PWM控制信号; 开关单元,输入端接所述变压单元的控制端,控制端和输出端分别与所述PWM控制单元的输出端和第三输入端相连接,用于根据所述PWM控制单元输出的PWM控制信号对进入所述变压单元的高压直流电进行脉宽调制; 第二整流滤波单元,输入端接所述变压单元的第二输出端,输出端接所述PWM控制单元的电源端,用于对所述变压单元的第二输出端输出的低压交流电进行整流滤波; 电压供给单元,输入端接所述变压单元的第三输出端,用于生成供电电压和基准电压; 输出级电压比较单元,输入端接所述恒流输出单元的电压取样端,电源端和参考电压端分别与所述电压供给单元的第一输出端和第二输出端相连接,用于将所述恒流输出单元的输出电压与所述基准电压进行比较,并根据比较结果输出相应的电平信号; 负载电流跟踪单元,输入端接所述LED负载的输出端,参考电压端接所述电压供给单兀的第二输出端,用于根据所述LED负载的工作电流大小输出相应的电平信号; 次级反馈单元,第一电源端接所述电压供给单元的第一输出端,第二电源端接所述降压单元的输出端,控制端同时与所述输出级电压比较单元的输出端和所述负载电流跟踪单元的输出端相连接,输出端接所述PWM控制单元的第四输入端,用于根据所述输出级电压比较单元和所述负载电流跟踪单元各自输出的电平信号生成并反馈控制信号至所述PWM控制单元。
2.如权利要求1所述的LED驱动电路,其特征在于,所述EMC滤波单元包括: 热敏电阻RT1、保险丝F1、电容Cl、电容C2、电容C3、共模电感L1、电感L2、电容C4、电容C5、电容C6、电阻R1、电阻R2以及电阻R3 ; 所述热敏电阻RTl的第一端和所述保险丝Fl的第一端共同构成所述EMC滤波单元的输入端,所述电容 Cl连接于所述热敏电阻RTl的第二端和所述保险丝Fl的第二端之间,所述电容C2的第一端接所述热敏电阻RTl的第二端,所述电容C2的第二端和所述电容C3的第一端共接于机壳地,所述电容C3的第二端接所述保险丝Fl的第二端,所述共模电感LI的第一绕组的第一端和第二绕组的第一端分别与所述热敏电阻RTl的第二端和所述保险丝Fl的第二端相连接,所述共模电感LI的第一绕组的第二端接所述电感L2的第一端,所述电容C4的第一端同时与所述电感L2的第二端和所述电容C6的第一端相连接,所述电容C4的第二端与所述电容C5的第一端共接于机壳地,所述电容C5的第二端同时与所述共模电感LI的第二绕组的第二端及所述电容C6的第二端相连接,所述电阻Rl的第一端接所述电容C6的第一端,所述电阻R2串接于所述电阻Rl的第二端和所述电阻R3的第一端之间,所述电阻R3的第二端接所述电容C6的第二端,所述电阻Rl的第一端和所述电阻R3的第二端共同构成所述EMC滤波单元的输出端。
3.如权利要求1所述的LED驱动电路,其特征在于,所述第一整流滤波单元包括整流桥BRl和电容C7,所述整流桥BRl的第一输入端和第二输入端共同构成所述第一整流滤波单元的输入端,所述整流桥BRl的输出端为所述第一整流滤波单元的输出端,所述电容C7的第一端接所述整流桥BRl的输出端,所述电容C7的第二端与所述整流桥BRl的接地端共接于地
4.如权利要求1所述的LED驱动电路,其特征在于,所述降压单元包括电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7 、电阻R8及电阻R9,所述电阻R4的第一端为所述降压单元的输入端,所述电阻R5串接于所述电阻R4的第二端和所述电阻R6的第一端之间,所述电阻R6的第二端为所述降压单元的输出端,所述电阻R7的第一端接所述电阻R4的第一端,所述电阻R8串接于所述电阻R7的第二端和所述电阻R9的第一端之间,所述电阻R9的第二端接所述电阻R6的第二端; 所述变压单元为一变压器Tl,所述变压器Tl的初级绕组的第一端和第二端分别为所述变压单元的输入端和控制端,所述变压器Tl的第一次级绕组的第一端为所述变压单元的第一输出端,所述变压器Tl的第一次级绕组的第二端接等电势地,所述变压器Tl的辅助绕组的第一端为所述变压单元的第二输出端,所述变压器Tl的辅助绕组的第二端接地,所述变压器Tl的第二次级绕组的第一端为所述变压单元的第三输出端,所述变压器Tl的第二次级绕组的第二端接等电势地。
5.如权利要求1所述的LED驱动电路,其特征在于,所述恒流输出单元包括: 电容C8、电阻R10、电阻R11、电阻R12、二极管D1、储能电容C9、储能电容CIO、电阻R13、电阻R14、电感L3、电阻R15、二极管D2、电容C11、电容C12以及电容C13 ; 所述电容CS的第一端为所述恒流输出单元的输入端,所述电阻R10、所述电阻Rll和所述电阻R12两两相互并联接于所述电容CS的第二端和所述二极管Dl的阴极之间,所述二极管Dl的阳极接所述电容CS的第一端,所述储能电容C9的正极同时与所述二极管Dl的阴极和所述储能电容ClO的正极相连接,所述储能电容C9的负极和所述储能电容ClO的负极均接等电势地,所述电阻R13连接于所述储能电容ClO的正极和负极之间,所述电阻R14的第一端同时与所述电阻R13的第一端及所述电感L3的第一端相连接,且所述电阻R14的第一端为所述恒流输出单元的电压取样端,所述电阻R14的第二端同时与所述电阻R13的第二端、所述电阻R15的第一端及所述二极管D2的阴极相连接,所述电感L3的第二端为所述恒流输出单元的输出端,所述电容Cll的第一端接所述电感L3的第二端,所述电容Cll的第二端接所述电阻R15的第二端和所述二极管D2的阳极的共接点,所述电容C12的第一端接所述电容Cll的第一端,所述电容C12的第二端与所述电容C13的第一端共接于机壳地,所述电容C13的第二端接所述电容Cll的第二端,且所述电容C13的第二端为所述恒流输出单元的回路端。
6.如权利要求1所述的LED驱动电路,其特征在于,所述PWM控制单元包括: 电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电容C14、电容C15、功率因数校正器U1、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23以及电容C16 ; 所述电阻R16的第一端为所述PWM控制单元的第一输入端,所述电阻R17串接于所述电阻R16的第二端与所述电阻R18的第一端之间,所述电阻R18的第二端同时与所述电阻R19的第一端、所述电容C14的第一端及所述功率因数校正器Ul的乘法器输入端相连接,所述功率因数校正器Ul的PWM信号输出端接所述电阻R20的第一端,所述电阻R20的第二端为所述PWM控制单元的输出端,所述功率因数校正器Ul的过零检测端接所述电阻R21的第一端,所述电阻R21的第二端为所述PWM控制单元的第二输入端,所述功率因数校正器Ul的电流检测端同时与所述电容C15的第一端、所述电阻R22的第一端相连接,所述功率因数校正器Ul的电压反馈输入端和反馈补偿端共同构成所述PWM控制单元的第四输入端,所述功率因数校正器Ul的接地端接地,所述电阻R19的第二端、所述电容C14的第二端及所述电容Cl 5的第二端均接地,所述电阻R22的第二端接所述电阻R23的第一端,且所述电阻R23的第一端为所述PWM控制单元的第三输入端,所述电阻R23的第二端和所述电容C6的第一端均接地,所述电容C6的第二端接等电势地。
7.如权利要求1所述的LED驱动电路,其特征在于,所述开关单元包括NMOS管Ql和电阻R24,所述NMOS管Ql的栅极、漏极和源极分别为所述开关单元的控制端、输入端和输出端,所述电阻R24连接于所述NMOS 管Ql的栅极和源极之间; 所述第二整流滤波单元包括: 电阻R25、电阻R26、二极管D3以及储能电容C17 ; 所述电阻R25的第一端为所述第二整流滤波单元的输出端,所述电阻R26的第一端同时与所述电阻R25的第一端及所述储能电容C17的正极相连接,所述电阻R26的第二端同时与所述电阻R25的第二端及所述二极管D3的阴极相连接,所述二极管D3的阳极为所述第二整流滤波单元的输入端,所述储能电容C17的负极接地; 所述电压供给单元包括: 二极管D4、电容C18、电阻R27、储能电容C19、电阻R28、电阻R29、基准电源U2以及电容 C20 ; 所述二极管D4的阳极为所述电压供给单元的输入端,所述电容C18连接于所述二极管D4的阳极和所述电阻R27的第一端之间,所述电阻R27的第二端同时与所述二极管D4的阴极、所述储能电容C19的正极和所述电阻R28的第一端相连接,所述储能电容C19的负极和所述电阻R28的第二端均接等电势地,所述电阻R28的第一端为所述电压供给单元的第一输出端,所述电阻R29连接于所述电阻R28的第一端和所述基准电源U2的阴极之间,所述基准电源U2的阳极接等电势地,所述基准电源U2的阴极与微调极相连接,且所述基准电源U2的阴极为所述电压供给单元的第二输出端,所述电容C20连接于所述基准电源U2的微调极和阳极之间。
8.如权利要求1所述的LED驱动电路,其特征在于,所述输出级电压比较单元包括: 电阻R30、电阻R31、电阻R32、电阻R33、电阻R34、电容C21、电容C22、运算放大器U3、电容C23以及电阻R35 ;所述电阻R30的第一端为所述输出级电压比较单元的输入端,所述电阻R30的第二端接所述电阻R31的第一端,所述电阻R31的第二端同时与所述电阻R32的第一端、所述电阻R33的第一端及所述电阻R34的第一端相连接,所述电阻R32的第二端和所述电阻R33的第二端均接等电势地,所述电容C21连接于所述电阻R32的第二端和所述电阻R34的第二端之间,所述电阻R34的第二端同时与所述电容C22的第一端和所述运算放大器U3的反相输入端相连接,所述运算放大器U3的正电源端和同相输入端分别为所述输出级电压比较单元的电源端和参考电压端,所述运算放大器U3的负电源端接等电势地,所述电容C23连接于所述运算放大器U3的正电源端和等电势地之间,所述电阻R35连接于所述运算放大器U3的输出端和所述电容C2 2的第二端之间,所述运算放大器U3的输出端为所述输出级电压比较单元的输出端; 所述负载电流跟踪单元包括: 电阻R36、电阻R37、电阻R38、电容C24、电阻R39、电阻R40、电阻R41、电阻R42、运算放大器U4、电容C25、电容C26以及电阻R43 ; 所述电阻R36的第一端为所述负载电流跟踪单元的参考电压端,所述电阻R36的第二端同时与所述电阻R37的第一端、所述电阻R38的第一端及所述电容C24的第一端相连接,所述电阻R37的第二端、所述电阻R38的第二端及所述电容C24的第二端均接等电势地,所述电阻R39的第一端接所述电阻R36的第一端,所述电阻R39的第二端同时与所述电阻R40的第一端、所述电阻R41的第一端及所述电阻R42的第一端相连接,所述电阻R40的第二端为所述负载电流跟踪单元的输入端,所述电阻R41的第二端接所述电阻R40的第二端,所述运算放大器U4的同相输入端接所述电阻R36的第二端,所述运算放大器U4的反相输入端同时与所述电阻R42的第二端、所述电容C25的第一端及所述电容C26的第一端相连接,所述运算放大器U4的正电源端为所述负载电流跟踪单元的电源端,所述运算放大器U4的负电源端接等电势地,所述运算放大器U4的输出端为所述负载电流跟踪单元的输出端,所述电阻R43的第一端同时与所述运算放大器U4的输出端及所述电容C26的第二端相连接,所述电阻R43的第二端接所述电容C25的第二端。
9.如权利要求1所述的LED驱动电路,其特征在于,所述次级反馈单元包括: 电阻R44、光耦U5、电容C27、电阻R45、电阻R46、电容C28、电阻R47以及电阻R48 ; 所述电阻R44的第一端为所述次级反馈单元112的第一电源端,所述电阻R44的第二端接所述光耦U5中发光二极管的阳极,所述光耦U5中发光二极管的阴极为所述次级反馈单元的控制端,所述电容C27连接于所述光耦U5中光敏三极管的集电极与地之间,且所述光耦U5中光敏三极管的集电极为所述次级反馈单元的第二电源端,所述电阻R45连接于所述光稱U5中光敏三极管的发射极与地之间,所述电阻R46的第一端接所述光稱U5中光敏三极管的发射极,所述电容C28连接于所述电阻R46的第二端和所述电阻R47的第一端之间,所述电阻R48连接于所述电阻R46的第二端和所述电阻R47的第二端之间,所述电阻R46的第二端和所述电阻R47的第二端共同构成所述次级反馈单元的输出端。
10.一种LED灯具,其特征在于,所述LED灯具包括如权利要求1至9任一项所述的LED驱动电路。
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