CN103442504A - 基于pwm调光模式的led恒流驱动电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于PWM调光模式的LED恒流驱动电路，包括输入保护电路、取样电路，输入保护电路的输入端与交流市电相连，输出端与输入整流滤波电路的输入端相连，输入整流滤波电路的输出端与变压器的输入端相连，变压器的输出端与输出整流滤波电路的输入端相连，输出整流滤波电路的输出端与调光模块相连，调光模块、LED光源模块、电流采样电路、单片机依次相连，单片机分别与光耦反馈电路、调光模块相连，光耦反馈电路与控制电路的输入端相连，控制电路的输出端与变压器相连，取样电路的输入端与输出整流滤波电路的输出端相连，取样电路的输出端与光耦反馈电路相连。本发明采用恒流调压来照明，达到了降低损耗、节约能源、延长LED照明寿命的目的。

Description

基于PWM调光模式的LED恒流驱动电路

技术领域

本发明涉及照明电子技术领域，特别涉及一种基于PWM调光模式的LED恒流驱动电路。

背景技术

近年来，能源短缺现象越来越严重，节能成为全世界共同关注的话题和衡量各项技术的关键指标。照明是人类消耗能源的重要方面，在电能消耗中，发达国家照明用电占发电总量的比例是19%，我国也达到10%。随着经济发展，我国的照明用电比例将会有大幅度的提高，因此绿色节能照明的研究越来越受到重视。

LED具有高效、长寿命、低功耗、安全等优点，已被广泛应用于城市照明、景观装饰等公众设施。然而随着单晶单管LED的输出功率、发光效率以及高功率封装技术的不断发展，使LED作为一般照明具有广泛的应用前景。如今的LED调光一般采用两种方式：一种是线性调光，此种方法通过调节LED的工作电流来实现调光，但采用这种方式调光，会引起LED发光颜色的变化；第二种是PWM调光，目前市场上多采用恒压源加开关管的方式调节LED的亮度，但此种方法不能保证LED工作电流恒定。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单、成本低、能节约能源并且延长LED照明寿命的基于PWM调光模式的LED恒流驱动电路。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种基于PWM调光模式的LED恒流驱动电路，包括输入保护电路、输入整流滤波电路、变压器、输出整流滤波电路、调光模块、LED光源模块、电流采样电路、单片机、光耦反馈电路和取样电路，所述输入保护电路的输入端与交流市电相连，输出端与输入整流滤波电路的输入端相连，输入整流滤波电路的输出端与变压器的输入端相连，变压器的输出端与输出整流滤波电路的输入端相连，输出整流滤波电路的输出端与调光模块相连，调光模块、LED光源模块、电流采样电路、单片机依次相连，单片机分别与光耦反馈电路、调光模块相连，光耦反馈电路与控制电路的输入端相连，控制电路的输出端与变压器相连，取样电路的输入端与输出整流滤波电路的输出端相连，取样电路的输出端与光耦反馈电路相连。

所述输入保护电路与输入整流滤波电路之间设有EMI滤波电路，所述EMI滤波电路包括第一电容、第二电容、第二电感，所述第一电容与输入保护电路的输出端相连，第一电容、第二电感、第二电容依次相连，所述第一电容与第二电感之间还设有第一电阻和第二电阻，第一电阻和第二电阻串接后与第一电容并联。

所述输入整流滤波电路与变压器之间设有箝位保护电路，箝位保护电路的输入端与输入整流滤波电路的输出端相连，输出端与变压器的输入端相连。

所述输入保护电路包括熔丝管、压敏电阻和热敏电阻，所述熔丝管、压敏电阻、热敏电阻依次串接。

所述箝位保护电路包括第三电阻、第四电容和第五二极管，所述第三电阻的一端分别与第三电容、变压器相连，另一端与第五二极管的输出端相连，第五二极管的输入端与变压器的输入端相连，所述第四电容并接在第三电阻的两端。

所述输出整流滤波电路包括第一电感、第五电容、第六电容、第六二极管，所述第六二极管的输入端与变压器的输出端相连，输出端分别与第一电感、第五电容相连，第一电感、第五电容分别与第六电容相连。

所述输出整流滤波电路还包括吸收电路，所述吸收电路由第四电阻和第十一电容组成，所述第四电阻和第十一电容串接后并接在第六二极管的两端。

所述取样电路包括第十四电阻、第十三电阻和第十二电阻，第十四电阻与第六电容相连，第十四电阻、第十三电阻和第十二电阻依次串接。

所述LED光源模块由多个相互串联或混联的LED组成。

所述光耦反馈电路包括一个光耦和一个基准源，基准源的输入端与取样电路相连，输出端与光耦的输入端相连，光耦的输出端与控制电路相连。

本发明的有益效果在于：本发明采用单片机控制调光模块，不仅可以根据外部调光命令，通过调节给调光模块的PWM波的占空比调节LED光源模块的亮度，而且可以根据电流采样电路的采样电流确定给光耦反馈电路的PWM占空比，进而控制LED光源模块工作电流恒定，达到了降低损耗、节约能源、延长LED照明寿命的目的。

附图说明

图1为本发明的整体结构框图。

图2为本发明的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1所示，图中包括输入保护电路1、EMI滤波电路2、输入整流滤波电路3、箝位保护电路4、变压器5、输出整流滤波电路6、调光模块7、LED光源模块8、电流采样电路9、单片机10、控制电路11、光耦反馈电路12和取样电路13，所述变压器5为高频变压器，所述输入保护电路1的输入端与交流市电相连，输出端与EMI滤波电路2的输入端相连，EMI滤波电路2的输出端与输入整流滤波电路3的输入端相连，输入整流滤波电路3的输出端与箝位保护电路4的输入端相连，箝位保护电路4的输出端与变压器5的输入端相连，变压器5的输出端与输出整流滤波电路6的输入端相连，输出整流滤波电路6的输出端分别与取样电路13的输入端、调光模块7相连，取样电路13的输出端与光耦反馈电路12相连，所述调光模块7、LED光源模块8、电流采样电路9、单片机10依次串接，单片机10分别与光耦反馈电路12、调光模块7相连，光耦反馈电路12与控制电路11的输入端相连，控制电路11的输出端与变压器5相连。

如图2所示，输入保护电路1是由熔丝管FU、压敏电阻RV和负温度系数热敏电阻RT组成的，熔丝管FU、压敏电阻RV、负温度系数热敏电阻RT依次串接，主要是起过流、限流、吸收浪涌电压的作用，保证输入电压稳定输入。

EMI滤波电路2包括第一电容C1、第二电容C2、第二电感L2，所述第一电容C1并接在压敏电阻RV的两端，第一电容C1、第二电感L2、第二电容C2依次相连，所述第一电容C1与第二电感L2之间还设有第一电阻R1和第二电阻R2，第一电阻R1和第二电阻R2串接后与第一电容C1并联，第一电阻R1、第二电阻R2为泄放电阻，EMI滤波电路2用于滤除共模和串模干扰，同时也保证使用的安全性。

输入整流滤波电路3包括第三电容C3和整流桥，整流桥的输入端与第二电容C2相连，整流桥的输出端与第三电容C3相连，输入整流滤波电路3对输入进来的交流电压进行整流、滤波，从而得到直流电压。

箝位保护电路4包括第三电阻R3、第四电容C4和第五二极管D5，所述第三电阻R3的一端分别与第三电容C3、变压器相连，另一端与第五二极管D5的输出端相连，第五二极管D5的输入端与变压器的输入端相连，所述第四电容C4并接在第三电阻R3的两端；当MOS管Q1关断时箝位保护电路4可将高频变压器5漏感产生的尖峰电压限制在安全范围内，对MOS管Q1的漏极起到保护作用。

控制电路11中主要用到的元件是控制芯片NCP1200和型号为5N60的MOS管Q1，电阻R5、二极管D8并联的电路，能加速Q1的关断，此外，电阻R7和电阻R8构成电流环，可检测一次绕组的电流送至芯片NCP1200的3脚，通过选择电阻R8的阻值可以设定一次绕组允许流过最大电流值；控制芯片是新型低功耗离线式电源控制芯片NCP1200，是PWM电流型控制的开关电源专用芯片，外围器件少，体积小，从而大大降低电源功耗。

输出整流滤波电路6包括第一电感L1、第五电容C5、第六电容C6、第六二极管D6，所述第六二极管D6的输入端与变压器的输出端相连，输出端分别与第一电感L1、第五电容C5相连，第一电感L1、第五电容C5分别与第六电容C6相连，输出整流滤波电路6采用超快恢复二极管作为输出整流管，以及由第一电感L1、第三电容C3和第二电容C2构成π型滤波器，由于高频变压器5漏感的存在，导致次级整流也需要加吸收电路，吸收电路由第四电阻R4和第十一电容C11组成；第四电阻R4和第十一电容C11串接后并接在第六二极管D6的两端。

取样电路13包括第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14，第十四电阻R14与第六电容C6相连，第十四电阻R14、第十三电阻R13和第十二电阻R12依次串接；光耦反馈电路12以光耦PC817和基准源TL431为核心元件，基准源TL431的输入端与取样电路13相连，输出端与光耦PC817的输入端相连，光耦PC817的输出端与控制电路11相连；当输出电压发生波动时，经过第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14分压后得到的取样电压就与基准源TL431中的2.5V带隙基准电压进行比较，在阴极上形成误差电压，使得光耦合器中的LED工作电流产生相应变化，再通过光耦合器去改变控制芯片NCP1200上1脚的电流大小，进而调节控制芯片输出占空比，使输出电压维持不变，达到稳压目的；电路中的电阻R11、电容C9、电容C10构成相位补偿电路，二极管D9、二极管D10、电容C8构成了软启动电路。

所述LED光源模块8由多个相互串联或混联的LED组成。

本发明的工作原理如下：220V、50HZ的正弦交流电经过输入保护电路1、EMI滤波电路2、输入整流滤波电路3、箝位保护电路4、变压器5后由输出整流滤波电路6输出可调范围为100V-172V的恒压直流电压，此恒压直流电压为LED光源模块8提供所需的电压，保证LED光源模块8正常发光，电流采样电路9将采集到的LED光源模块8上的电流信号转化为电压信号，并将电压信号经放大送入单片机10，单片机10对采样回来的电压信号进行处理，若采样信号超出所设定的范围，单片机10自主产生一个PWM波送入光耦反馈电路12的基准源TL431上，通过光耦反馈电路12和控制电路11将直流输出电压调整并再次恒定在一个值，保证其LED光源模块8上的恒流效果。

Claims (10)

1.一种基于PWM调光模式的LED恒流驱动电路，其特征在于：包括输入保护电路、输入整流滤波电路、变压器、输出整流滤波电路、调光模块、LED光源模块、电流采样电路、单片机、光耦反馈电路和取样电路，所述输入保护电路的输入端与交流市电相连，输出端与输入整流滤波电路的输入端相连，输入整流滤波电路的输出端与变压器的输入端相连，变压器的输出端与输出整流滤波电路的输入端相连，输出整流滤波电路的输出端与调光模块相连，调光模块、LED光源模块、电流采样电路、单片机依次相连，单片机分别与光耦反馈电路、调光模块相连，光耦反馈电路与控制电路的输入端相连，控制电路的输出端与变压器相连，取样电路的输入端与输出整流滤波电路的输出端相连，取样电路的输出端与光耦反馈电路相连。

2.如权利要求1所述的基于PWM调光模式的LED恒流驱动电路，其特征在于：所述输入保护电路与输入整流滤波电路之间设有EMI滤波电路，所述EMI滤波电路包括第一电容（C1）、第二电容（C2）、第二电感（L2），所述第一电容（C1）与输入保护电路的输出端相连，第一电容（C1）、第二电感（L2）、第二电容（C2）依次相连，所述第一电容（C1）与第二电感（L2）之间还设有第一电阻（R1）和第二电阻（R2），第一电阻（R1）和第二电阻（R2）串接后与第一电容（C1）并联。

3.如权利要求2所述的基于PWM调光模式的LED恒流驱动电路，其特征在于：所述输入整流滤波电路与变压器之间设有箝位保护电路，箝位保护电路的输入端与输入整流滤波电路的输出端相连，输出端与变压器的输入端相连。

4.如权利要求3所述的基于PWM调光模式的LED恒流驱动电路，其特征在于：所述输入保护电路包括熔丝管（FU）、压敏电阻（RV）和热敏电阻（RT），所述熔丝管（FU）、压敏电阻（RV）、热敏电阻（RT）依次串接。

5.如权利要求4所述的基于PWM调光模式的LED恒流驱动电路，其特征在于：所述箝位保护电路包括第三电阻（R3）、第四电容（C4）和第五二极管（D5），所述第三电阻（R3）的一端分别与第三电容（C3）、变压器相连，另一端与第五二极管（D5）的输出端相连，第五二极管（D5）的输入端与变压器的输入端相连，所述第四电容（C4）并接在第三电阻（R3）的两端。

6.如权利要求5所述的基于PWM调光模式的LED恒流驱动电路，其特征在于：所述输出整流滤波电路包括第一电感（L1）、第五电容（C5）、第六电容（C6）、第六二极管（D6），所述第六二极管（D6）的输入端与变压器的输出端相连，输出端分别与第一电感（L1）、第五电容（C5）相连，第一电感（L1）、第五电容（C5）分别与第六电容（C6）相连。

7.如权利要求6所述的基于PWM调光模式的LED恒流驱动电路，其特征在于：所述输出整流滤波电路还包括吸收电路，所述吸收电路由第四电阻（R4）和第十一电容（C11）组成，所述第四电阻（R4）和第十一电容（C11）串接后并接在第六二极管（D6）的两端。

8.如权利要求7所述的基于PWM调光模式的LED恒流驱动电路，其特征在于：所述取样电路包括第十四电阻（R14）、第十三电阻（R13）和第十二电阻（R12），第十四电阻（R14）与第六电容（C6）相连，第十四电阻（R14）、第十三电阻（R13）和第十二电阻（R12）依次串接。

9.如权利要求7所述的基于PWM调光模式的LED恒流驱动电路，其特征在于：所述LED光源模块由多个相互串联或混联的LED组成。

10.如权利要求7所述的基于PWM调光模式的LED恒流驱动电路，其特征在于：所述光耦反馈电路包括一个光耦（PC817）和一个基准源（TL431），基准源（TL431）的输入端与取样电路相连，输出端与光耦（PC817）的输入端相连，光耦（PC817）的输出端与控制电路相连。

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