CN103269540A - 双路互补线性led恒流电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了双路互补线性LED恒流电路，包括：主回路、输出电流采样控制环路、互补PWM信号输入端，互补PWM信号输入端用于外部电路输入互为反相的PWM信号。本发明利用双路互补的PWM信号控制两只功率三极管轮流导通，共同为LED发光单元提供电流通路，与传统仅用一只功率三极管相比，单个三极管的功耗降低了50%，提高了电源效率，减小了发热，增加了灯具的安全性能；无电解电容，成本低，使用寿命长。

Description

双路互补线性LED恒流电路
技术领域
本发明涉及LED驱动电路，尤其是一种双路互补线性LED恒流电路。
背景技术
目前，出于种种原因，许多LED灯具采用高电压低电流的驱动方案。利用传统三极管串联实现线性恒流的驱动方案具有电路简单、体积小等优点已经被使用，这种电路中功率三极管与LED串联，由于LED的正向电压降保持不变，因此当输入电压波动时，三极管的分压会随之波动，故三极管的功耗会随电源的波动而变化。为了进一步降低成本和提高寿命，许多电路在整流后不用电解电容进行滤波，这样一来会使输入端的电压波动很大，三极管将承受超出LED导通电压部分的电压，当串联的LED颗数较少时，三极管消耗的功率很大，发热量巨大，电路的可靠性和安全性受到极大的影响。
目前家用LED照明驱动趋向于低成本小型化，传统的阻容降压大行其道，但其固有的缺陷限制了在LED照明上的应用，而开关电源结构复杂，成本高，且不适合高电压小电流的LED驱动；线性电源具有结构简单，电磁兼容性能好等优点，是高电压小电流驱动的首选方案，但是由于线性电源的功率管与LED串联，功率管的功耗大，产生大量的热，降低了电源的效率，同时加大了灯具的散热设计难度，特别是在灯具功率较小，LED串联数目较少的情况下，功率管发热量巨大，电路可靠性显著下降。 
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种电路结构简单、可靠性高、成本低、寿命长的双路互补线性LED恒流电路。
本发明采用的技术方案是：双路互补线性LED恒流电路，包括：
主回路，包括：输入端连接交流电网的整流桥，整流桥具有两输出端，其第一输出端接地；LED发光单元，其输入端与整流桥的第二输出端连接，包括至少一个串并联的LED；第一功率三极管，其基极通过第一偏置电阻与整流桥的第二输出端连接，集电极与LED发光单元输出端相连，发射极通过连接一采样电阻接地；第二功率三极管，其基极通过第二偏置电阻与整流桥的第二输出端连接，集电极与LED发光单元输出端相连，发射极通过连接采样电阻接地；
输出电流采样控制环路，包括：第一电流控制三极管，其集电极与第一功率三极管的基极相连，其基极通过连接采样电阻接地，其发射极接地；第二电流控制三极管，其集电极与第二功率三极管的基极相连，其基极通过连接采样电阻接地，其发射极接地；
互补PWM信号输入端，用于外部电路输入互为反相的PWM信号，具有两输入端，其第一输入端与第一功率三极管的基极相连，其第二输入端与第二功率三极管的基极相连。
用于为所述互补PWM信号输入端提供互为反相的PWM信号的外部电路为多谐自激振荡电路。
所述多谐自激振荡电路包括：
第一三极管，其发射极接地且与整流桥的第二输出端之间串联有电阻、并连着的电容与稳压二极管，电阻与电容的正极、稳压二极管的负极连接，其集电极与第二功率三极管的基极相连，且其集电极还与电阻之间串联有第一电阻，其基极与第一功率三极管的基极之间连接有第二电容，且其基极还与电阻之间串联有第三电阻；
第二三极管，其基极与第一三极管集电极之间串联有第一电容，且其基极还与电阻之间串联有第二电阻，其发射极接地，其集电极与第一功率三极管的基极相连，其集电极还与电阻之间串联有第四电阻。
所述整流桥为全桥整流电路。
所述LED发光单元为若干LED串联而成。
所述LED发光单元为20至90颗白光LED串联而成。
本发明的有益效果：
本发明利用双路互补的PWM信号控制两只功率三极管轮流导通，共同为LED发光单元提供电流通路，在保证输出功率的同时，与传统仅用一只功率三极管相比，单个三极管的功耗降低了50%，提高了电源效率，减小了发热，增加了灯具的安全性能；无电解电容，成本低，使用寿命长。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明。
图1是本发明的电路原理图；
图2是本发明实施例的电路图。
具体实施方式
如图1所示，双路互补线性LED恒流电路，包括：
主回路，包括：输入端连接交流电网的整流桥Br，整流桥Br具有两输出端，其第一输出端接地；LED发光单元，其输入端与整流桥Br的第二输出端连接，包括至少一个串并联的LED；第一功率三极管Q1，其基极通过第一偏置电阻Rb1与整流桥Br的第二输出端连接，集电极与LED发光单元输出端相连，发射极通过连接一采样电阻Rs接地；第二功率三极管Q2，其基极通过第二偏置电阻Rb2与整流桥Br的第二输出端连接，集电极与LED发光单元输出端相连，发射极通过连接采样电阻Rs接地；
输出电流采样控制环路，包括：第一电流控制三极管Q3，其集电极与第一功率三极管Q1的基极相连，其基极通过连接采样电阻Rs接地，其发射极接地；第二电流控制三极管Q4，其集电极与第二功率三极管Q2的基极相连，其基极通过连接采样电阻Rs接地，其发射极接地；
互补PWM信号输入端，用于外部电路输入互为反相的PWM信号，具有两输入端，其第一输入端与第一功率三极管Q1的基极相连，其第二输入端与第二功率三极管Q2的基极相连。
其中，整流桥Br为全桥整流电路，LED发光单元为若干LED串联而成。
如图2所示，为本发明的具体实施例，具体参数如下，3WLED球泡灯，额定输入电压AC220V，功率3W，LEDs规格：40颗3014白光LED。
其中，用于为互补PWM信号输入端提供互为反相的PWM信号的外部电路为多谐自激振荡电路，多谐自激振荡电路包括：
第一三极管Q5，其发射极接地且与整流桥Br的第二输出端之间串联有电阻R0、并连着的电容C0与稳压二极管D1，电阻R0与电容C0的正极、稳压二极管D1的负极连接，其集电极与第二功率三极管Q2的基极相连，且其集电极还与电阻R0之间串联有第一电阻R1，其基极与第一功率三极管Q1的基极之间连接有第二电容C2，且其基极还与电阻R0之间串联有第三电阻R3；
第二三极管Q6，其基极与第一三极管Q5集电极之间串联有第一电容C1，且其基极还与电阻R0之间串联有第二电阻R2，其发射极接地，其集电极与第一功率三极管Q1的基极相连，其集电极还与电阻R0之间串联有第四电阻R4。
本发明的工作原理是：主回路输入端连接AC220v交流电网，输入正弦交流电经整流桥Br整流后变为半周波的脉动直流电，当脉动直流电的电压上升至LED发光单元中LED串的开启电压时，若此时第一功率三极管Q1（第二功率三极管Q2）基极的PWM（脉冲宽度调制）信号处于高电平，则第一功率三极管Q1（第二功率三极管Q2）导通，为LED提供电流通路，当电压回落到LED串的开启电压以下或第一功率三极管Q1（第二功率三极管Q2）基极PWM信号处于是低电平时，第一功率三极管Q1（第二功率三极管Q2）截止，切断LED电流通路，第一功率三极管Q1和第二功率三极管Q2基极的PWM信号是互为反相的，也即在输入电压高于LED的导通电压时，第一功率三极管Q1和第二功率三极管Q2是轮流导通的，第一功率三极管Q1和第二功率三极管Q2的功耗将相对于仅用一只三极管的情况降低了50%。
本发明双路互补线性LED恒流电路的恒流功能由输出电流采样控制环路来实现，当回路中的输出电流随着输入电压的升高而上升时，采样电阻Rs上的压降也随之上升，当采样电阻Rs上的压降达到第一电流控制三极管Q3（第二电流控制三极管Q4）导通所需的电压，第一电流控制三极管Q3（第二电流控制三极管Q4）开始导通，主回路的第一功率三极管Q1（第二功率三极管Q2）基极电流被第一电流控制三极管Q3（第二电流控制三极管Q4）集电极分流而减小，从而使第一功率三极管Q1（第二功率三极管Q2）的集电极电流减小，主回路LED电流被限定在设定值。
本发明利用双路互补的PWM信号控制两只功率三极管轮流导通，共同为LED发光单元提供电流通路，在保证输出功率的同时，与传统仅用一只功率三极管相比，单个三极管的功耗降低了50%，提高了电源效率，减小了发热，增加了灯具的安全性能；无电解电容，成本低，使用寿命长。
以上所述仅为本发明的优先实施方式，本发明并不限定于上述实施方式，只要以基本相同手段实现本发明目的的技术方案都属于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.双路互补线性LED恒流电路，其特征在于：包括：
主回路，包括：输入端连接交流电网的整流桥（Br），整流桥（Br）具有两输出端，其第一输出端接地；LED发光单元，其输入端与整流桥（Br）的第二输出端连接，包括至少一个串并联的LED；第一功率三极管（Q1），其基极通过第一偏置电阻（Rb1）与整流桥（Br）的第二输出端连接，集电极与LED发光单元输出端相连，发射极通过连接一采样电阻（Rs）接地；第二功率三极管（Q2），其基极通过第二偏置电阻（Rb2）与整流桥（Br）的第二输出端连接，集电极与LED发光单元输出端相连，发射极通过连接采样电阻（Rs）接地；
输出电流采样控制环路，包括：第一电流控制三极管（Q3），其集电极与第一功率三极管（Q1）的基极相连，其基极通过连接采样电阻（Rs）接地，其发射极接地；第二电流控制三极管（Q4），其集电极与第二功率三极管（Q2）的基极相连，其基极通过连接采样电阻（Rs）接地，其发射极接地；
互补PWM信号输入端，用于外部电路输入互为反相的PWM信号，具有两输入端，其第一输入端与第一功率三极管（Q1）的基极相连，其第二输入端与第二功率三极管（Q2）的基极相连。
2.根据权利要求1所述的双路互补线性LED恒流电路，其特征在于：用于为所述互补PWM信号输入端提供互为反相的PWM信号的外部电路为多谐自激振荡电路。
3.根据权利要求2所述的双路互补线性LED恒流电路，其特征在于：所述多谐自激振荡电路包括：
第一三极管（Q5），其发射极接地且与整流桥（Br）的第二输出端之间串联有电阻（R0）、并连着的电容（C0）与稳压二极管（D1），电阻（R0）与电容（C0）的正极、稳压二极管（D1）的负极连接，其集电极与第二功率三极管（Q2）的基极相连，且其集电极还与电阻（R0）之间串联有第一电阻（R1），其基极与第一功率三极管（Q1）的基极之间连接有第二电容（C2），且其基极还与电阻（R0）之间串联有第三电阻（R3）；
第二三极管（Q6），其基极与第一三极管（Q5）集电极之间串联有第一电容（C1），且其基极还与电阻（R0）之间串联有第二电阻（R2），其发射极接地，其集电极与第一功率三极管（Q1）的基极相连，其集电极还与电阻（R0）之间串联有第四电阻（R4）。
4.根据权利要求1所述的双路互补线性LED恒流电路，其特征在于：所述整流桥（Br）为全桥整流电路。
5.根据权利要求1所述的双路互补线性LED恒流电路，其特征在于：所述LED发光单元为若干LED串联而成。
6.根据权利要求5所述的双路互补线性LED恒流电路，其特征在于：所述LED发光单元为20至90颗白光LED串联而成。
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