CN103369761A - 一种led驱动电路 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种LED驱动电路，包括变压器，变压器的次级线圈的输出电压为LED供电，LED驱动电路还包括原边控制器，原边控制器包括反馈信号输入端、电流检测输入端和开关管驱动输出端，反馈信号输入端经由第一反馈取样电阻与地连通，还依次经由第二反馈取样电阻和辅助线圈与地连通，辅助线圈与变压器的次级线圈电磁耦合，电流检测输入端依次经由第一电流取样电阻和第二电流取样电阻与地连通，变压器的初级线圈、开关管和第二电流取样电阻依次串联后连接在电源正极接口与地之间，开关管驱动输出端与开关管的控制端连通。采用本发明，不仅提高了恒压恒流的精度，而且电路结构简单、成本低、体积小、可靠性较高。

Description

一种LED驱动电路

技术领域

本发明涉及照明领域，尤其涉及一种LED驱动电路。

背景技术

目前，在100W以下电源方案中，一般都使用脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation，PWM）控制芯片来实现PWM的调制，因为这种利用PWM的开关控制模式相对直流工作模式具有更高的工作频率，它使用反激离线工作模式，提高了系统工作的安全性，非常适合应用在便携式充电设备及电源适配器。但是，传统的AC/DC PWM开关电源方案都是使用变压器次级线圈反馈模式，变压器次级线圈反馈模式都需要低压端的恒压-恒流控制芯片协助完成电压的转换和实现恒流，因此必须在外围使用光耦合器、恒压恒流控制芯片等周围器件，增加了方案设计及系统应用的复杂程度和成本。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种LED驱动电路。可降低电路复杂度和应用成本。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种LED驱动电路，包括变压器，所述变压器的次级线圈的输出电压为LED供电，所述LED驱动电路还包括原边控制器，所述原边控制器包括反馈信号输入端、电流检测输入端和开关管驱动输出端，所述反馈信号输入端经由第一反馈取样电阻与地连通，还依次经由第二反馈取样电阻和辅助线圈与地连通，所述辅助线圈与所述变压器的次级线圈电磁耦合，所述电流检测输入端依次经由第一电流取样电阻和第二电流取样电阻与地连通，所述变压器的初级线圈、开关管和第二电流取样电阻依次串联后连接在电源正极接口与地之间，所述开关管驱动输出端与所述开关管的控制端连通；所述开关管在控制端电压低于第一预设阈值时截止，在控制端电压高于第一预设阈值时导通；当所述电流检测输入端的电压高于第二预设阈值时，所述开关管驱动输出端输出低电平，所述开关管截止，当所述电流检测输入端的电压低于第二预设阈值时，所述开关管驱动输出端输出脉冲电压，所述开关管根据所述脉冲电压间隔的导通或截止，所述脉冲电压的占空比随所述电流检测输入端电压的增大而减小。

其中，所述LED驱动电路还包括用于将交流电转换为直流电的输入整流滤波模块，所述输入整流滤波模块的两个输入端连接在市电两端之间，所述输入整流滤波模块包括全桥式整流二极管、直插电阻和输入滤波电容，所述全桥式整流二极管的一个输入端与市电一端连通，另一个输入端经由直插电阻与市电另一端连通，所述全桥式整流二极管的两个输出端作为所述输入整流滤波模块的两个输出端，且所述两个输出端之间连接有所述输入滤波电容。

其中，所述LED驱动电路还包括用于提高交流输入的功率因子的功率因子校正模块，所述功率因子校正模块的两个输入端与所述输入整流滤波模块的两个输出端连接，所述功率因子校正模块的两个输出端分别与所述电源正极接口和地连通，所述功率因子校正模块包括第一校正电感、第二校正电感、第一校正电阻、第二校正电阻、第一校正电容和第二校正电容，所述第一校正电感、第一校正电容和第二校正电感依次串联后连接在所述输入整流滤波模块的两个输出端之间，第一校正电容与第二校正电感的公共节点与地连通，所述第一校正电阻与第一校正电感并联，第二校正电阻与第二校正电感并联，第二校正电容连接在电源正极接口与地之间。

其中，所述LED驱动电路还包括用于吸收高频谐波以保护所述开关管的初级有源尖峰吸收模块，所述初级有源尖峰吸收模块与所述变压器的初级线圈并联，所述初级有源尖峰吸收模块包括第一初级吸收电阻、第二初级吸收电阻、初级吸收电容和初级吸收二极管，所述第一初级吸收电阻、第二初级吸收电阻和反向的初级吸收二极管依次串联后连接在初级线圈的两端之间，所述初级吸收电容与所述第一初级吸收电阻并联。

其中，所述LED驱动电路还包括用于稳定输出电压的输出滤波恒流模块，所述输出滤波恒流模块与所述变压器的次级线圈并联，所述输出滤波恒流模块包括输出滤波二极管、第一输出滤波电容、第二输出滤波电容和输出滤波电阻，所述输出滤波二极管的正极与变压器的次级线圈的一端连接，所述输出滤波二极管的负极经由第一输出滤波电容与次级线圈的另一端连接，所述输出滤波电阻和所述第二输出滤波电容分别与所述第一输出滤波电容并联。

其中，所述LED驱动电路还包括用于吸收高频谐波以保护所述输出滤波二极管的次级无源尖峰吸收模块，所述次级无源尖峰吸收模块与所述输出滤波二极管并联，次级无源尖峰吸收模块包括次级吸收电容和次级吸收电阻，次级吸收电容和次级吸收电阻依次串联后与输出滤波二极管并联。

其中，所述原边控制器还包括电压启动端，所述电压启动端经由启动电阻与所述电源正极接口连通，经由启动电容与地连通，当所述电压启动端的电压达到所述原边控制器的工作电压时，所述原边控制器工作。

其中，所述电压启动端还依次经由反向连接的供电二极管、供电电阻和辅助线圈与地连通。

其中，所述原边控制器还包括环路补偿端，所述环路补偿端经由环路补偿电容与地连通。

其中，所述LED驱动电路还包括磁复位电路，所述磁复位电路包括复位二极管和复位电感，所述变压器的初级线圈的一个中间绕点依次经由反向的复位二极管和复位电感与第一校正电感和第一校正电容的公共节点连通。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：通过利用原边控制器及其外围电路的设置，来实现对原边电压电流的反馈调节，从而保持输出侧电压电流的恒定，不仅提高了恒压恒流的精度，而且电路结构简单、成本低、体积小、可靠性较高。

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他的附图。

图1是本发明提供的LED驱动电路的优选实施例的一个结构示意图；

图2是本发明提供的LED驱动电路的优选实施例的另一结构示意图；

图3是本发明提供的LED驱动电路的优选实施例的电路图。

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他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参见图1，是本发明提供的LED驱动电路的优选实施例的一个结构示意图。LED驱动电路包括变压器110、原边控制器120、开关管130、辅助线圈140、第一反馈取样电阻121、第二反馈取样电阻122、第一电流取样电阻123和第二电流取样电阻124，变压器110的次级线圈112的输出电压为LED供电。原边控制器120包括反馈信号输入端INV、电流检测输入端CS和开关管驱动输出端GATE，反馈信号输入端INV经由第一反馈取样电阻121与地连通，还依次经由第二反馈取样电阻122和辅助线圈140与地连通，辅助线圈140与变压器的次级线圈112电磁耦合，电流检测输入端CS依次经由第一电流取样电阻123和第二电流取样电阻124与地连通，变压器的初级线圈111、开关管130和第二电流取样电阻124依次串联后连接在电源正极接口与地之间，开关管驱动输出端GATE与开关管130的控制端连通。开关管130在控制端电压低于第一预设阈值时截止，在控制端电压高于第一预设阈值时导通。当电流检测输入端CS的电压高于第二预设阈值时，开关管驱动输出端GATE输出低电平，开关管130截止，当电流检测输入端CS的电压低于第二预设阈值时，开关管驱动输出端GATE输出脉冲电压，开关管130根据脉冲电压间隔的导通或截止，且脉冲电压的占空比随电流检测输入端CS的电压的增大而减小。

具体地，如图3所示，第一反馈取样电阻121是R4，第二反馈取样电阻122是R5，第一电流取样电阻123是R6，第二电流取样电阻124包括并联连接的R3和R8，开关管130是NMOS管Q1，原边控制器的开关管驱动输出端GATE经由驱动电阻R7与开关管的控制端连接。

在LED驱动电路工作时，当初级线圈111中的电流较小，使原边控制器的电流检测输入端CS的电压低于第二预设阈值时，开关管驱动输出端GATE输出脉冲电压，开关管130的控制端电压在脉冲电压的作用下高于第一预设阈值时，开关管130导通，初级线圈111通电；当开关管130的控制端电压在脉冲电压的作用下低于第一预设阈值时，开关管130截止，初级线圈111断电。由于脉冲电压的周期性电压变化，初级线圈111间隔的通断电，从而形成磁场，使次级线圈112中产生感应电压，输出给LED。当初级线圈111中的电流变大，使电流检测输入端CS的电压高于第二预设阈值时，开关管驱动输出端GATE输出低电平，使开关管130的控制端电压低于第一预设阈值而截止，从而通过电磁感应维持次级线圈的电流恒定。当电流检测输入端CS的电压低于第二预设阈值时，若辅助线圈140两端的电压变大，使反馈信号输入端INV的电压增大时，开关管驱动输出端GATE输出的脉冲信号的占空比较小，使开关管130截止的时间更长；若辅助线圈140两端的电压变小，使反馈信号输入端INV的电压减小时，开关管驱动输出端GATE输出的脉冲信号的占空比较大，是开关管130导通的时间更长，从而通过电磁感应维持次级线圈的电压恒定。

本发明实施例提供的一种LED驱动电路，通过利用原边控制器及其外围电路的设置，来实现对原边电压电流的反馈调节，从而保持输出侧电压电流的恒定，不仅提高了恒压恒流的精度，而且电路结构简单、成本低、体积小、可靠性较高。

请参见图2，是本发明提供的LED驱动电路的优选实施例的另一结构示意图。除了图1所示的变压器110、原边控制器120、开关管130和辅助线圈140以外，LED驱动电路还可以包括输入整流滤波模块150，输入整流滤波模块150用于将交流电转换为直流电。输入整流滤波模块150的两个输入端连接在市电两端之间。具体地，如图3所示，输入整流滤波模块150包括全桥式整流二极管D6、直插电阻F1和输入滤波电容C10，全桥式整流二极管D6的一个输入端与市电一端N连通，另一个输入端经由直插电阻F1与市电另一端L连通，全桥式整流二极管D6的两个输出端作为输入整流滤波模块150的两个输出端，且这两个输出端之间连接有输入滤波电容C10。

优选地，LED驱动电路还可以包括功率因子校正模块160，功率因子校正模块160用于提高交流输入的功率因子，功率因子校正模块160的两个输入端与输入整流滤波模块150的两个输出端连接，功率因子校正模块160的两个输出端分别与电源正极接口和地连通。具体地，如图3所示，功率因子校正模块160包括第一校正电感L1、第二校正电感L2、第一校正电阻R14、第二校正电阻R15、第一校正电容C11和第二校正电容C1，第一校正电感L1、第一校正电容C11和第二校正电感L2依次串联后连接在全桥式整流二极管D6的两个输出端之间，第一校正电容C11与第二校正电感L2的公共节点与地连通，第一校正电阻R14与第一校正电感L1并联，第二校正电阻R15与第二校正电感L2并联，第二校正电容C1连接在电源正极接口与地之间。

优选地，LED驱动电路还可以包括初级有源尖峰吸收模块170，初级有源尖峰吸收模块170用于吸收高频谐波，降低电磁干扰，并保护开关管130不被电压尖峰击穿。初级有源尖峰吸收模块170与变压器110的初级线圈111并联。具体地，如图3所示，初级有源尖峰吸收模块包括第一初级吸收电阻R11、第二初级吸收电阻R12、初级吸收电容C5和初级吸收二极管D1，第一初级吸收电阻R11、第二初级吸收电阻R12和反向的初级吸收二极管D1依次串联后连接在初级线圈的两端之间，初级吸收电容C5与第一初级吸收电阻R11并联。

优选地，LED驱动电路还可以包括输出滤波恒流模块180，输出滤波恒流模块180用于稳定输出电压。输出滤波恒流模块180与变压器110的次级线圈112并联。具体地，如图3所示，输出滤波恒流模块180包括输出滤波二极管D5、第一输出滤波电容C4、第二输出滤波电容C9和输出滤波电阻R9，输出滤波二极管D5的正极与变压器的次级线圈的A端连接，输出滤波二极管D5的负极经由第一输出滤波电容C4与次级线圈的B端连接，输出滤波电阻R9和第二输出滤波电容C9分别与第一输出滤波电容C4并联。优选地，LED驱动电路还可以包括次级无源尖峰吸收模块，次级无源尖峰吸收模块用于吸收高频谐波，从而保护输出滤波二极管D5不被电压尖峰击穿。如图3所示，次级无源尖峰吸收模块包括次级吸收电容C7和次级吸收电阻R13，次级吸收电容C7和次级吸收电阻R13依次串联后与输出滤波二极管D5并联。

优选地，原边控制器120还包括电压启动端VDD，电压启动端VDD经由启动电阻125与电源正极接口连通，经由启动电容126与地连通，当电压启动端VDD的电压达到原边控制器120的工作电压时，原边控制器120才能够开始工作。具体地，如图3所示，启动电阻125包括依次串联的R1和R2，启动电容126是C2。

优选地，电压启动端VDD还依次经由反向连接的供电二极管127、供电电阻128和辅助线圈140与地连通。辅助线圈140可以产生感应电压，然后经过供电二极管127和供电电阻128整流后给正常工作的原边控制器120供电。

优选地，原边控制器120还包括环路补偿端COMP，环路补偿端COMP经由环路补偿电容129与地连通。

请参见图3，是本发明提供的LED驱动电路的优选实施例的电路图。如图3所示，原边控制器是CL1100芯片，CL1100芯片的接地端直接与地连通。除了CL1100芯片外，还可以选用SE3910等原边调节恒压恒流的芯片。另外，在具体实施时，LED驱动电路还包括磁复位电路，磁复位电路包括复位二极管D3和复位电感L3，变压器的初级线圈的一个中间绕点2依次经由反向的复位二极管D3和复位电感L3与第一校正电感L1和第一校正电容C11的公共节点连通。在图3中，初级线圈的引脚2和引脚5之间的部分也可以称为磁复位绕组，引脚2和引脚4之间的部分也称为反激绕组。通过设置各个电路元件的属性值和线圈之间的匝比，就可以将LED驱动电路的输出电压和电流维持在所需的恒定值。例如，通过图3所示的电路图，可以达到下表1所示的性能。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种LED驱动电路，包括变压器，所述变压器的次级线圈的输出电压为LED供电，其特征在于，所述LED驱动电路还包括原边控制器，所述原边控制器包括反馈信号输入端、电流检测输入端和开关管驱动输出端，所述反馈信号输入端经由第一反馈取样电阻与地连通，还依次经由第二反馈取样电阻和辅助线圈与地连通，所述辅助线圈与所述变压器的次级线圈电磁耦合，所述电流检测输入端依次经由第一电流取样电阻和第二电流取样电阻与地连通，所述变压器的初级线圈、开关管和第二电流取样电阻依次串联后连接在电源正极接口与地之间，所述开关管驱动输出端与所述开关管的控制端连通；所述开关管在控制端电压低于第一预设阈值时截止，在控制端电压高于第一预设阈值时导通；当所述电流检测输入端的电压高于第二预设阈值时，所述开关管驱动输出端输出低电平，所述开关管截止，当所述电流检测输入端的电压低于第二预设阈值时，所述开关管驱动输出端输出脉冲电压，所述开关管根据所述脉冲电压间隔的导通或截止，所述脉冲电压的占空比随所述电流检测输入端电压的增大而减小。

2.根据权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述LED驱动电路还包括用于将交流电转换为直流电的输入整流滤波模块，所述输入整流滤波模块的两个输入端连接在市电两端之间，所述输入整流滤波模块包括全桥式整流二极管、直插电阻和输入滤波电容，所述全桥式整流二极管的一个输入端与市电一端连通，另一个输入端经由直插电阻与市电另一端连通，所述全桥式整流二极管的两个输出端作为所述输入整流滤波模块的两个输出端，且所述两个输出端之间连接有所述输入滤波电容。

3.根据权利要求2所述的LED驱动电路，其特征在于，所述LED驱动电路还包括用于提高交流输入的功率因子的功率因子校正模块，所述功率因子校正模块的两个输入端与所述输入整流滤波模块的两个输出端连接，所述功率因子校正模块的两个输出端分别与所述电源正极接口和地连通，所述功率因子校正模块包括第一校正电感、第二校正电感、第一校正电阻、第二校正电阻、第一校正电容和第二校正电容，所述第一校正电感、第一校正电容和第二校正电感依次串联后连接在所述输入整流滤波模块的两个输出端之间，第一校正电容与第二校正电感的公共节点与地连通，所述第一校正电阻与第一校正电感并联，第二校正电阻与第二校正电感并联，第二校正电容连接在电源正极接口与地之间。

4.根据权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述LED驱动电路还包括用于吸收高频谐波以保护所述开关管的初级有源尖峰吸收模块，所述初级有源尖峰吸收模块与所述变压器的初级线圈并联，所述初级有源尖峰吸收模块包括第一初级吸收电阻、第二初级吸收电阻、初级吸收电容和初级吸收二极管，所述第一初级吸收电阻、第二初级吸收电阻和反向的初级吸收二极管依次串联后连接在初级线圈的两端之间，所述初级吸收电容与所述第一初级吸收电阻并联。

5.根据权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述LED驱动电路还包括用于稳定输出电压的输出滤波恒流模块，所述输出滤波恒流模块与所述变压器的次级线圈并联，所述输出滤波恒流模块包括输出滤波二极管、第一输出滤波电容、第二输出滤波电容和输出滤波电阻，所述输出滤波二极管的正极与变压器的次级线圈的一端连接，所述输出滤波二极管的负极经由第一输出滤波电容与次级线圈的另一端连接，所述输出滤波电阻和所述第二输出滤波电容分别与所述第一输出滤波电容并联。

6.根据权利要求5所述的LED驱动电路，其特征在于，所述LED驱动电路还包括用于吸收高频谐波以保护所述输出滤波二极管的次级无源尖峰吸收模块，所述次级无源尖峰吸收模块与所述输出滤波二极管并联，次级无源尖峰吸收模块包括次级吸收电容和次级吸收电阻，次级吸收电容和次级吸收电阻依次串联后与输出滤波二极管并联。

7.根据权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述原边控制器还包括电压启动端，所述电压启动端经由启动电阻与所述电源正极接口连通，经由启动电容与地连通，当所述电压启动端的电压达到所述原边控制器的工作电压时，所述原边控制器工作。

8.根据权利要求7所述的LED驱动电路，其特征在于，所述电压启动端还依次经由反向连接的供电二极管、供电电阻和辅助线圈与地连通。

9.根据权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述原边控制器还包括环路补偿端，所述环路补偿端经由环路补偿电容与地连通。

10.根据权利要求3所述LED驱动电路，其特征在于，所述LED驱动电路还包括磁复位电路，所述磁复位电路包括复位二极管和复位电感，所述变压器的初级线圈的一个中间绕点依次经由反向的复位二极管和复位电感与第一校正电感和第一校正电容的公共节点连通。

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