CN103220838B - Led镇流驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种LED镇流驱动电路，包括：用于为负载提供直流电压的整流滤波模块，变压器，功率开关管Q1和功率开关管Q2；整流滤波模块的输出端经过负载后连接变压器原边线圈的一端，原边线圈另一端依次经过功率开关管Q2和电阻R5接地；副边线圈一端接地，另一端依次经过反接的二极管D7和电容C5接地。本发明采用变压器与功率开关管结合，形成自激式振荡电路，变压器原边线圈和功率开关管Q2均作为负载供电回路的组成部分，变压器副边线圈和电容C2、电阻R2构成正反馈振荡电路，保证电路的正常运行，功率开关管Q1通过电阻R5对供电回路的电流电压进行监控，实现对驱动电路的限流和限压，保障电路的正常工作，防止负载被损毁。
Description
技术领域
本发明涉及LED驱动技术领域，具体涉及一种LED镇流驱动电路。
背景技术
之前的非隔离高效率LED照明或指示装置的驱动电源，均采用专用集成电路（IC）控制高耐压场效应管（MOS）的电路架构；材料成本很高，在一定程度上推高了相关产品的价格，阻碍了LED相关节能产品的推广普及。
发明内容
本发明提供一种LED镇流驱动电路，并不采用专用集成电路，能够实现稳定输出，以解决上述问题。
本发明提供一种LED镇流驱动电路，包括：用于为负载提供直流电压的整流滤波模块，变压器T，功率开关管Q1和功率开关管Q2；整流滤波模块的输出端VD+经过负载后连接变压器T的原边线圈的一端，原边线圈另一端依次经过功率开关管的集电极、发射极和电阻R5接地；变压器T的副边线圈一端接地，副边线圈另一端依次经过反接的二极管D7和电容C5接地；原边线圈的所述另一端还依次经过启动电阻R3、电容C2及电阻R2连接到副边线圈的所述另一端，功率开关管Q2的基极连接至启动电阻R3与电容C2的连接结点上，功率开关管Q2的基极还依次经过功率开关管Q1的集电极与发射极接地，功率开关管Q1的基极经过电阻R4连接于功率开关管Q2的发射极，功率开关Q1的基极还经过电容C3接地。
优选地，功率开关管Q2的基极还依次经过一稳压管D5和电容C5接地。
优选地，功率开关管Q1的基极经过一电阻R7连接至变压器T副边线圈的所述另一端。
优选地，所述电阻R5的两端并联一由电阻R8和热敏电阻RT1构成的串联支路。
优选地，整流滤波模块的输出端VD+与变压器T原边线圈的所述一端并联有放电电阻R6和滤波电容C4。
优选地，变压器T原边线圈的所述另一端经过一续流二极管D6连接至整流滤波模块的输出端VD+。
优选地，所述整流滤波模块包括整流桥及并接在整流桥输出端的滤波电容C1。
优选地，在整流桥的交流输入端的其中一个输入端上串接有保险管F1，另一个输出端上串接有限流电阻R1，限流电阻R1的两端并联一磁芯电感。
优选地，所述启动电阻R3的阻值大于1MΩ，所述功率开关管Q2的放大倍数为15～60。
上述技术方案可以看出，由于本发明实施例采用变压器与功率开关管结合，形成自激式振荡电路，变压器原边线圈和功率开关管Q2均作为负载供电回路的组成部分，变压器副边线圈和电容C2、电阻R2构成正反馈振荡电路，保证电路的正常运行，功率开关管Q1通过电阻R5对供电回路的电流电压进行监控，实现对驱动电路的限流和限压，保障电路的正常工作，防止负载被损毁。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例中的LED镇流驱动电路的电路原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
本发明实施例提供一种LED镇流驱动电路，如图1所示，包括：用于为负载（本发明实施例中负载连接在电路图中的驱动电路输出端OUT+、OUT-，图中并未画出具体负载）提供直流电压的整流滤波模块，变压器T，功率开关管Q1和功率开关管Q2；整流滤波模块的输出端VD+（即为OUT+端）经过负载后连接变压器T的原边线圈的一端6，原边线圈另一端10依次经过功率开关管Q2的集电极、发射极和电阻R5接地；可以理解，对于整个驱动电路的供电回路为：交流电经过整流滤波模块的交流输入端AC/N进入整流滤波模块，得到直流电压提供给负载，然后通过变压器T原边线圈、功率开关管Q2的集电极、发射极和电阻R5，最终回到电源地；变压器T的副边线圈一端2接地，变压器T副边线圈另一端5依次经过反接的二极管D7（即二极管D7的阴极连接副边线圈另一端5，二极管D7的阳极连接电容C5）和电容C5接地，变压器T原边线圈的所述另一端10还依次经过启动电阻R3、电容C2及电阻R2连接到变压器T副边线圈的所述另一端5，功率开关管Q2的基极连接至启动电阻R3与电容C2的连接结点上，功率开关管Q2的基极还依次经过功率开关管Q1的集电极与发射极接地，功率开关管Q1的基极经过电阻R4连接于功率开关管Q2的发射极，功率开关Q1的基极还经过电容C3接地。
本发明实施例中所述整流滤波模块包括整流桥（图中为全桥整流电路，由整流二极管D1、整流二极管D2、整流二极管D3、整流二极管D3构成）及并接在整流桥输出端的滤波电容C1，当然，在其他实施例中不排除可以采用半桥整流电路或二极管整流电路。为了加强本发明实施例中驱动电路的安全性与可靠性，在整流桥的交流输入端的其中一个输入端AC/L上串接有保险管F1，另一个输出端AC/N上串接有限流电阻R1，限流电阻R1的两端并联一磁芯电感L1。
上电时，市电从AC/L、AC/N输入端处输入，分别经由保险管F1和电感L1、电阻R1进入到整流二极管D1～D4构成的全桥整流电路得到并不平滑的直流电压或直流脉冲电压，然后经过滤波电容C1后进一步在VD+端得到较为平滑的直流电压或脉冲电压，此直流电压要经降压及限流处理后才能用来驱动LED发光组件（负载）。
启动时，VD+端的直流电压经过负载（负载连接在OUT+和OUT-之间）后，输出至变压器T原边线圈，然后经过启动电阻R3、电容C2、电阻R2及变压器T副边线圈回到电源地，此过程，电容C2会被充电，当电容C2上的电压达到功率开关管Q2基极的偏置电压阀值时，功率开关管Q2被导通，整个供电回路被接通，驱动电路开始进入到工作状态。
为了进一步保证驱动电路进入工作状态后，功率开关管Q2能够稳定工作，功率开关管Q2的基极还依次经过一稳压管D5和电容C5接地，即在功率开关管Q2基极与电容C5之间增加一个稳压管，对功率开关管Q2的基极电压进行钳位，使得功率开关管Q2能够稳定工作，由变压器T副边线圈耦合产生的脉冲电压经二极管D7在电容C5上产生一个正比于变压器T原边线圈上电压（同时正比于驱动电路的输出电压）的控制负电压，其通过稳压二极管D5，限定加在功率管开关管Q2基极上的电压。
当供电回路中的电压升高或负载电流上升时，通过电阻R5可以检测到整个供电回路的电压或电流的变化，因此电阻R5此处为检流电阻和限流电阻的双重作用。电阻R5上电流上升则电阻R5的电压也随之上升，如果整个供电回路电压上升，则电阻R5上的分压也随之上升，当电阻R5上的电压上升到一定水平时，通过电阻R4直接触发功率开关管Q1的导通，功率开关管Q1导通后，功率开关管Q2基极上的电压被强制拉低，因此功率开关管Q2的开关通道（集电极与发射极之间）受到导通限制，从而实现对整个驱动电路供电回路的电压限制，保证驱动电路的稳定输出。
为了进一步保证对输出电流的限制，功率开关管Q1的基极经过一电阻R7连接至变压器T副边线圈的所述另一端5。供电回路电流通过功率开关管Q2的集电极和发射极，到达电阻R5所产生的电压降经由电阻R4施加到功率开关管Q1的基极，经电阻R4施加在功率开关管Q1基极的电压与变压器T副边线圈经过电阻R7产生的偏压进行叠加，两电压叠加后能够达到功率开关管Q1的导通电压时，功率开关管Q1导通，拉掉功率开关管Q2基极上的驱动电压，从而限定供电回路的峰值电流。由于驱动电路的输出电流与供电回路的峰值电流有一定的代数关系，供电回路的峰值电流受到限制意味着输出电流被限制。
供电回路电流通过功率开关管Q1得到限制，变压器T副边线圈的脉冲电压与驱动电路的输入输出电压存在正比例关系，连接在变压器T副边线圈的所述另一端5的电阻R7产生正比于驱动电路输入电压（由于变压器T原边线圈上的电压正比于驱动电路的输入电压）的偏置电流，此偏置电流在电阻R4及电阻R5上的电压降也会正比于输入电压，功率开关管Q1的导通电压在扣除温度因素后是一个定值；电阻R7产生的偏置电流随输入电压增大会产生功率开关管Q1导通，进一步限定功率开关管Q2基极电压的效果，从而必将使供电回路电流在电阻R5上产生的电压降降低；因此通过调整电阻R7产生的偏置电流值，可以去补偿并抑制驱动电路输出电流随输入电压的变化，从而使驱动电路输出电流被限制在一个稳定的数值上。
由于温度会影响功率开关管Q1的导通电压，因此，本发明实施例中所述电阻R5的两端并联一由电阻R8和热敏电阻RT1构成的串联支路。电阻R8串联热敏电阻RT1形成的温度特性，正好补偿并抵消了温度变化对功率开关管Q1导通电压的影响，从而抑制了温度变化对驱动电路输出电流的影响，驱动电路输出电流就会成为一个恒定值，这样，既满足了LED发光组件（负载）所需的驱动需求，又实现了最低的元件成本，使本发明实施例提供的驱动电路具备了极高性价比。
为了进一步保证驱动电路的正常启动和稳定工作，本发明实施例中整流滤波模块的输出端VD+与变压器T原边线圈的所述一端并联有放电电阻R6和滤波电容C4。启动时，整流滤波模块的输出端VD+的电压也可以通过放电电阻R6和滤波电容C4施加到变压器T的原边线圈，从而经过启动电阻R3对电容C2充电，完成快捷稳定启动。
变压器T原边线圈的所述另一端10经过一续流二极管D6连接至整流滤波模块的输出端VD+，续流二极管D6为变压器T原边线圈与放电电阻R6提供放电回路。
本发明实施例中所述启动电阻R3的阻值大于1MΩ，所述功率开关管Q2的放大倍数为15～60，本发明实施例中功率开关管Q2的放大倍数选择40，具有较好的开关效率。本发明实施例中启动电阻R3的取值为兆欧级以上的电阻，当输出被短路时，驱动电路将停止振荡，供电回路的电流就只有功率开关管Q2放大了启动电阻R3上产生的电流，本发明实施例中的功率开关管Q2使用低放大倍数的三极管，极低的偏置电流配合低放大倍数的功率开关管产生的电流完全在驱动电路所能够承受的范围内，不会造成任何的元件损坏，从而达到驱动电路输出短路保护的目的。
以上对本发明实施例所提供的一种LED镇流驱动电路进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.LED镇流驱动电路，其特征在于，包括：用于为负载提供直流电压的整流滤波模块，变压器T，功率开关管Q1和功率开关管Q2；整流滤波模块的输出端VD+经过负载后连接变压器T的原边线圈的一端，原边线圈另一端依次经过功率开关管Q2的集电极、发射极和电阻R5接地；变压器T的副边线圈一端接地，副边线圈另一端依次经过反接的二极管D7和电容C5接地；原边线圈的所述另一端还依次经过启动电阻R3、电容C2及电阻R2连接到副边线圈的所述另一端，功率开关管Q2的基极连接至启动电阻R3与电容C2的连接结点上，功率开关管Q2的基极还依次经过功率开关管Q1的集电极与发射极接地，功率开关管Q1的基极经过电阻R4连接于功率开关管Q2的发射极，功率开关Q1的基极还经过电容C3接地；功率开关管Q2的基极还依次经过一稳压管D5和电容C5接地。
2.如权利要求1所述的LED镇流驱动电路，其特征在于：功率开关管Q1的基极经过一电阻R7连接至变压器T副边线圈的所述另一端。
3.如权利要求2所述的LED镇流驱动电路，其特征在于：所述电阻R5的两端并联一由电阻R8和热敏电阻RT1构成的串联支路。
4.如权利要求3所述的LED镇流驱动电路，其特征在于：整流滤波模块的输出端VD+与变压器T原边线圈的所述一端并联有放电电阻R6和滤波电容C4。
5.如权利要求4所述的LED镇流驱动电路，其特征在于：变压器T原边线圈的所述另一端经过一续流二极管D6连接至整流滤波模块的输出端VD+。
6.如权利要求1所述的LED镇流驱动电路，其特征在于：所述整流滤波模块包括整流桥及并接在整流桥输出端的滤波电容C1。
7.如权利要求6所述的LED镇流驱动电路，其特征在于：在整流桥的交流输入端的其中一个输入端上串接有保险管F1，另一个输出端上串接有限流电阻R1，限流电阻R1的两端并联一磁芯电感。
8.如权利要求1所述的LED镇流驱动电路，其特征在于：所述启动电阻R3的阻值大于1MΩ，所述功率开关管Q2的放大倍数为15～60。
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