CN103476189B - 一种开关式变换输出及可变电流的led驱动电源电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种开关式变换输出及可变电流的LED驱动电源电路，包括开关电源电路、输出切换电路和控制电路，控制电路包括分段控制集成电路、光耦反馈电路和电流调节集成电路，输出切换电路用于对每路LED负载进行切换，分段控制集成电路控制输出切换电路，实现对两路或以上LED负载进行切换控制；光耦反馈电路的输入端与至少两个开关控制输出端连接，光耦反馈电路的输出端与电流调节集成电路的触发输入端连接，在每路开关电路同时导通时，光耦反馈电路会将电流切换信号反馈给电流调节集成电路，从而实现对输出电流的调节，使输出电流增大，给LED负载提供充足的工作电流，实现分段电路的单电源供电，降低产品成本。

Description

一种开关式变换输出及可变电流的LED驱动电源电路

技术领域

本发明涉及LED驱动电源领域，特别涉及一种开关式变换输出及可变电流的LED驱动电源电路。

背景技术

目前，LED光源以寿命长、无污染、光效高等特点正逐步替代白炽灯和荧光灯光源，故而出现了用LED作为光源的LED灯具。LED的单向导电特性使LED必须配备LED驱动电路才能工作。LED驱动电路能输出恒定的电流或电压，来为LED光源供电。配有调光电路的LED驱动电路还能对输出的电流或电压进行调节，从而使LED光源发出的亮度改变，但是，此调光电路需要人为控制。普通的没有调光功能的LED驱动电路输出的电流值是固定不能变化的，只能接相应电流值的LED负载，电流匹配性差，当LED负载以并联增加时，LED负载所需的电流会增大，而此时LED驱动电路输出的电流值就不能满足电路所需。

随着分段控制的应用，LED灯具中也常会使用分段开关来对两路或以上负载进行分段控制，分段控制时，单路的LED负载和两路总的LED负载所需的电流值是不同的，又由于LED驱动电路输出的电流值是固定不能变化的，故需要每路LED负载接一个LED驱动电路，成本大大增加。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种开关式变换输出及可变电流的LED驱动电源电路，能控制两路或以上LED负载单独或同时发光，并在单路LED负载与多路LED负载之间切换时，输出的电流值能自动调节，实现一个电源电路即能为两路或以上LED负载单独供电，驱动每路LED负载单独发光，又能为两路或以上LED负载集体供电，驱动多路LED负载同时发光。

本发明提出一种开关式变换输出及可变电流的LED驱动电源电路，包括依次电性连接的电源开关、整流电路和开关电源电路，还包括用于与两路或以上LED负载连接的输出切换电路、用于控制所述输出切换电路的切换和调节所述开关电源电路的输出电流值的控制电路，所述控制电路包括分段控制集成电路、光耦反馈电路和电流调节集成电路，所述开关电源电路的第一输出端正极与LED负载的正极连接，所述输出切换电路包括两路或以上开关电路，每一路所述开关电路接一路LED负载的负极；所述开关电源电路的第二输出端与所述分段控制集成电路的电源输入端连接，所述分段控制集成电路包括与所述开关电路的个数对应的开关控制输出端，每一所述开关控制输出端接一路所述开关电路；所述光耦反馈电路的输入端与至少两个所述开关控制输出端连接，所述光耦反馈电路的输出端与所述电流调节集成电路的触发输入端连接，所述电流调节集成电路为两档电流调节集成电路，所述电流调节集成电路的输出端与所述开关电源电路的输入端连接。

优选地，所述光耦反馈电路包括发光器、受光器、输入控制开关管、输出控制开关管和取样电阻，所述输入控制开关管的输入端正极与所述开关电源电路的第二输出端正极连接，所述输入控制开关管的输入端负极与其中一所述开关控制输出端连接，所述输入控制开关管的输出端与所述发光器的正极连接，所述发光器的负极与其中另一所述开关控制输出端连接；所述受光器的输出端与所述输出控制开关管连接，所述取样电阻与所述输出控制开关管串联，所述电流调节集成电路的触发输入端与所述取样电阻连接。

优选地，所述输入控制开关管为PNP型三极管，所述输入控制开关管的发射极与所述开关电源电路的第二输出端正极连接，所述输入控制开关管的基极与其中一所述开关控制输出端连接，所述输入控制开关管的集电极与所述发光器的正极连接；所述输出控制开关管为NPN型三极管，所述输出控制开关管的基极与所述受光器的输出端连接。

优选地，所述开关电路中的开关器件可为三极管、场效应管、晶闸管或继电器。

优选地，所述电流调节集成电路可为原边控制调节电路、次边控制调节电路或PWM控制调节电路。

优选地，每路所述LED负载的色温不同，每路所述LED负载的工作电流相同。

本发明的开关式变换输出及可变电流的LED驱动电源电路的包括依次电性连接的电源开关、整流电路和开关电源电路，还包括用于与两路或以上LED负载连接的输出切换电路以及用于控制输出切换电路的切换和调节开关电源电路的输出电流值的控制电路，通过电源开关控制220V交流电源的输入，输入交流电源经整流电路整流输出直流电源，再经开关电源电路输出恒流电源，为控制电路和LED负载供电。

该输出切换电路包括两路或以上开关电路，开关电源电路的第一输出端正极与LED负载的正极连接，每一路开关电路接一路LED负载的负极，每路开关电路能控制相应的LED负载回路的通、断，在开关电路导通时，相连接的LED负载接通电源发光，在开关电路断开时，相连接的LED负载与电源断开，不发光。

该控制电路包括分段控制集成电路、光耦反馈电路和电流调节集成电路，开关电源电路的第二输出端与分段控制集成电路的电源输入端连接，为分段控制集成电路供电。分段控制集成电路包括与开关电路的个数对应的开关控制输出端，每一开关控制输出端接一路开关电路，在开关控制输出端输出低电平时，开关电路导通，与其连接的LED负载点亮；在开关控制输出端输出高电平时，开关电路关断，与其连接的LED负载熄灭；分段控制集成电路在电源开关的控制下，控制开关控制输出端单个轮流输出低电平或同时输出低电平，从而控制每路LED负载单独发光或同时发光，实现对两路或以上LED负载进行切换控制。

光耦反馈电路的输入端与至少两个开关控制输出端连接，在至少两个开关控制输出端同时输出低电平时，光耦反馈电路导通。

在至少两个开关控制输出端同时输出低电平时，说明每个开关控制输出端均同时输出低电平，此时，每一路开关电路均导通，每路LED负载与电源均接通，从而开关电源电路输出的电流需供给给全部的LED负载，使LED负载同时发光，此时开关电源电路输出的电流值就需提高，以输出给每路LED负载充足的电流。所以，在光耦反馈电路导通时，就说明LED负载增加，输出的电流值需变换。光耦反馈电路的输出端与电流调节集成电路的触发输入端连接，在光耦反馈电路导通时，光耦反馈电路就会对电流调节集成电路的触发输入端输出触发信号，以达到将电流切换信号反馈给电流调节集成电路的目的。在电流调节集成电路的触发输入端接收到光耦反馈电路反馈的信息后，电流调节集成电路就会对输出电流进行调节，使输出电流值增大，以适应LED负载的切换，实现在两路或以上LED负载分段控制时，驱动电路能自动变换输出电流值，使两路或以上LED负载能共用一个驱动电源，实现分段电路的单电源供电，降低产品成本。

输出电流值增大就能给LED负载提供充足的工作电流，LED负载就能达到最佳的发光效果，提高LED的利用率。

本发明在配合不同色温值的LED负载时，可实现分段调光调色的效果。

附图说明

图1为本发明开关式变换输出及可变电流的LED驱动电源电路的电路框图；

图2为本发明开关式变换输出及可变电流的LED驱动电源电路的电路图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

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。

参照图1和图2，提出本发明的开关式变换输出及可变电流的LED驱动电源电路的一实施例，该开关式变换输出及可变电流的LED驱动电源电路包括依次电性连接的电源开关10、整流电路20和开关电源电路30，还包括用于与两路或以上LED负载连接的输出切换电路50以及用于控制输出切换电路50的切换和调节开关电源电路30的输出电流值的控制电路40。通过电源开关10控制220V交流电源的输入，输入交流电源经整流电路20整流输出直流电源，再经开关电源电路30输出恒流电源，为控制电路40和LED负载供电。

该输出切换电路50包括两路或以上开关电路，开关电源电路30的第一输出端正极与LED负载的正极连接，每一路开关电路接一路LED负载的负极，每路开关电路能控制相应的LED负载回路的通、断，在开关电路导通时，相连接的LED负载接通电源发光，在开关电路断开时，相连接的LED负载与电源断开，不发光。

该控制电路40包括分段控制集成电路U1、光耦反馈电路41和电流调节集成电路U2，开关电源电路30的第二输出端与分段控制集成电路U1的电源输入端连接，为分段控制集成电路U1供电。分段控制集成电路U1包括与开关电路的个数对应的开关控制输出端，每一开关控制输出端接一路开关电路，在开关控制输出端输出低电平时，开关电路导通，与其连接的LED负载点亮；在开关控制输出端输出高电平时，开关电路关断，与其连接的LED负载熄灭；分段控制集成电路U1在电源开关10的控制下，控制开关控制输出端单个轮流输出低电平或同时输出低电平，从而控制每路LED负载单独发光或同时发光，实现对两路或以上LED负载进行切换控制。

光耦反馈电路41的输入端与至少两个开关控制输出端连接，在至少两个开关控制输出端同时输出低电平时，光耦反馈电路41导通。

在至少两个开关控制输出端同时输出低电平时，说明每个开关控制输出端均同时输出低电平，此时，每一路开关电路均导通，每路LED负载与电源均接通，从而开关电源电路30输出的电流需供给给全部的LED负载，使LED负载同时发光，此时开关电源电路30输出的电流值就需提高，以输出给每路LED负载充足的电流。所以，在光耦反馈电路41导通时，就说明LED负载增加，输出的电流值需变换。光耦反馈电路41的输出端与电流调节集成电路U2的触发输入端连接，在光耦反馈电路41导通时，光耦反馈电路41就会对电流调节集成电路U2的触发输入端输出触发信号，以达到将电流切换信号反馈给电流调节集成电路U2的目的。

电流调节集成电路U2的输出端与开关电源电路30的输入端连接，电流调节集成电路U2为两档电流调节集成电路U2，可控制开关电源电路30输出电源的电流值在两档间切换。其中一档电流值与单路LED负载的工作电流匹配，另一档电流值与全部LED负载的工作电流匹配。在电流调节集成电路U2的触发输入端接收到光耦反馈电路41反馈的信息后，电流调节集成电路U2就会对输出电流进行调节，使输出电流值增大，以适应LED负载的切换，实现在两路或以上LED负载分段控制时，驱动电路能自动变换输出电流值，使两路或以上LED负载能共用一个驱动电源，实现分段电路的单电源供电，降低产品成本。

在负载的工作电流增大时，输出电流值增大就能为LED负载提供充足的工作电流，LED负载就能达到最佳的发光效果，提高LED的利用率。

应用在LED灯上，接负载时，电路中每路开关电路所接的LED负载的工作电流值要求相同，因为在LED负载之间单独发光切换时，开关电源电路30输出的电流值是不变的。

该光耦反馈电路41包括发光器、受光器、输入控制开关管Q7、输出控制开关管Q2和取样电阻R9，输入控制开关管Q7的输入端正极与开关电源电路30的第二输出端正极连接，输入控制开关管Q7的输入端负极与其中一开关控制输出端连接，输入控制开关管Q7的输出端与发光器的正极连接，发光器的负极与其中另一开关控制输出端连接。在与输入控制开关管Q7的输入端负极连接的开关控制输出端输出低电平时，输入控制开关管Q7导通，对发光器的正极输出正电压；与此同时，在与发光器的负极连接的开关控制输出端输出低电平时，发光器所在电路导通，发光器发光。发光器发光时，受光器接受光线之后就会产生光电流，并从输出端流出。受光器的输出端与输出控制开关管Q2连接，在受光器在光感输出电流时，输出控制开关管Q2导通。取样电阻R9与输出控制开关管Q2串联，电流调节集成电路U2的触发输入端与取样电阻R9连接，在输出控制开关管Q2导通时，取样电阻R9上的电压值升高；电流调节集成电路U2的触发输入端会实时检测取样电阻R9上的电压，在取样电阻R9上的电压升高至预设值时，电流调节集成电路U2就会被触发，从而输出电流切换信号，控制开关电源电路30输出与LED负载匹配的电流值，保证LED负载获得充分的工作电流。

其中，输入控制开关管Q7为PNP型三极管，输出控制开关管Q2为NPN型三极管，当然输入控制开关管Q7和输出控制开关管Q2也可为MOS管。输入控制开关管Q7的发射极与开关电源电路30的第二输出端正极连接，输入控制开关管Q7的基极与其中一开关控制输出端连接，输入控制开关管Q7的集电极与发光器的正极连接。输出控制开关管Q2的基极与受光器的输出端连接。

开关电路中的开关器件可为三极管、场效应管、晶闸管或继电器。本实施例中的开关电路使用两个三极管连接组成，由两个三极管控制，两级放大，驱动力强。

电流调节集成电路U2可为原边控制调节电路、次边控制调节电路或PWM控制调节电路，原边控制调节电路、次边控制调节电路和PWM控制调节电路均为现有技术，在此不再赘述。

电路中所接的每路LED负载的色温值不同，可通过电源开关10对每路LED负载进行分段控制，实现色温的调节，达到分段调光调色的效果。

本实施例中的开关电路设有两路，第一开关电路和第二开关电路；LED负载相应设有两路，第一LED负载和第二LED负载。在电源开关10第一次闭合时，分段控制集成电路U1控制第一开关电路导通，第二开关电路断开，从而第一LED负载发光，第二LED负载熄灭；接着断开电源开关10并快速第二次闭合电源开关10时，分段控制集成电路U1控制第二开关电路导通，第一开关电路断开，从而第二LED负载发光，第一LED负载熄灭；接着再次断开电源开关10并快速第三次闭合电源开关10时，分段控制集成电路U1控制第一开关电路和第二开关电路同时导通，从而第一LED负载和第二LED负载同时发光；在第四次闭合电源开关10时，第一开关电路导通，恢复到第一LED负载单独发光的状态，如此循环下去。在第一开关电路或第二开关电路单独导通时，开关电源电路30输出的电流值不变化；在第一开关电路和第二开关电路同时导通时，电流调节集成电路U2对输出的电流值进行切换，使电流增大，给LED负载提供足够的工作电流，使LED负载达到最佳的发光效果。

可将第一LED负载设置为色温值为3000K的LED光源，将第二LED负载设置为色温值为00K的LED光源。第一LED负载单独发光时，灯具发出色温值为3000K的暖光；第二LED负载单独反光时，灯具发出色温值为00K的白光；第一LED负载和第二LED负载同时发光时，灯具发出经第一LED负载和第一LED负载发光混色得出的色温为4500K的暖白光，不同色温的光可带给用户不同的感受。本实施例中可用单个驱动电源电流对两路或以上LED负载进行分段调光调色，即能大大降低成本，又方便用户使用。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种开关式变换输出及可变电流的 LED 驱动电源电路，包括依次电性连接的电源开关、整流电路和开关电源电路，其特征在于，还包括用于与两路或以上 LED 负载连接的输出切换电路、用于控制所述输出切换电路的切换和调节所述开关电源电路的输出电流值的控制电路，所述控制电路包括分段控制集成电路、光耦反馈电路和电流调节集成电路，所述开关电源电路的第一输出端正极与 LED 负载的正极连接，所述输出切换电路包括两路或以上开关电路，每一路所述开关电路接一路 LED 负载的负极；所述开关电源电路的第二输出端与所述分段控制集成电路的电源输入端连接，所述分段控制集成电路包括与所述开关电路的个数对应的开关控制输出端，每一所述开关控制输出端接一路所述开关电路；光耦反馈电路的输入端与至少两个开关控制输出端连接，在至少两个开关控制输出端同时输出低电平时，光耦反馈电路导通，在至少两个开关控制输出端同时输出低电平时，说明每个开关控制输出端均同时输出低电平，此时，每一路开关电路均导通，每路 LED 负载与电源均接通，从而开关电源电路输出的电流需供给给全部的 LED 负载，使 LED 负载同时发光，此时开关电源电路输出的电流值就需提高，以输出给每路 LED 负载充足的电流；所以在光耦反馈电路导通时，就说明LED负载增加，输出的电流值需变换；光耦反馈电路的输出端与电流调节集成电路的触发输入端连接，所述电流调节集成电路为两档电流调节集成电路，所述电流调节集成电路的输出端与所述开关电源电路的输入端连接，在光耦反馈电路导通时，光耦反馈电路就会对电流调节集成电路的触发输入端输出触发信号，以达到将电流切换信号反馈给电流调节集成电路的目的；在电流调节集成电路的触发输入端接收到光耦反馈电路反馈的信息后，电流调节集成电路就会对输出电流进行调节，使输出电流值增大，以适应 LED 负载的切换。

2.根据权利要求 1 所述的开关式变换输出及可变电流的 LED 驱动电源电路，其特征在于，所述光耦反馈电路包括发光器、受光器、输入控制开关管、输出控制开关管和取样电阻，所述输入控制开关管的输入端正极与所述开关电源电路的第二输出端正极连接，所述输入控制开关管的输入端负极与其中一所述开关控制输出端连接，所述输入控制开关管的输出端与所述发光器的正极连接，所述发光器的负极与其中另一所述开关控制输出端连接；所述受光器的输出端与所述输出控制开关管连接，所述取样电阻与所述输出控制开关管串联，所述电流调节集成电路的触发输入端与所述取样电阻连接。

3.根据权利要求 2 所述的开关式变换输出及可变电流的 LED 驱动电源电路，其特征在于，所述输入控制开关管为 PNP 型三极管，所述输入控制开关管的发射极与所述开关电源电路的第二输出端正极连接，所述输入控制开关管的基极与其中一所述开关控制输出端连接，所述输入控制开关管的集电极与所述发光器的正极连接；所述输出控制开关管为NPN型三极管，所述输出控制开关管的基极与所述受光器的输出端连接。

4.根据权利要求 1 所述的开关式变换输出及可变电流的 LED 驱动电源电路，其特征在于，所述开关电路中的开关器件可为三极管、场效应管、晶闸管或继电器。

5.根据权利要求 1 所述的开关式变换输出及可变电流的 LED 驱动电源电路，其特征在于，所述电流调节集成电路可为原边控制调节电路、次边控制调节电路或 PWM 控制调节电路。

6.根据权利要求 1 所述的开关式变换输出及可变电流的 LED 驱动电源电路，其特征在于，每路所述 LED 负载的色温值不同，每路所述 LED 负载的工作电流相同。