CN103687203B - 一种led驱动电路及led灯具 - Google Patents

Abstract

本发明属于电源技术领域，特别涉及一种LED驱动电路及LED灯具。本发明所提供的LED驱动电路与LED模组连接，包括整流模块、PFC电压变换模块以及去频闪模块。PFC电压变换模块将由交流市电整流所得的第一直流电转换为低压高频的第二直流电与第三直流电；去频闪模块包括基准电压模块与开关模块，其利用开关模块将第二直流电与所述基准电压进行电压比较，从而通断LED模组的电源回路，进而提高了第二直流电中的纹波的频率，还降低了纹波的幅度，使得LED模组的频闪几乎无法被检测出来。并且，由于该去频闪模块仅靠基准电压模块与开关模块就可以实现去频闪功能，整个LED驱动电路具有结构简单、体积小且成本低廉。

Description

一种LED驱动电路及LED灯具

技术领域

本发明属于电源技术领域，特别涉及一种LED驱动电路及LED灯具。

背景技术

随着LED照明时代的到来，LED灯具被越来越广泛地运用。目前，很多LED灯具采用PFC(PowerFactorCorrection，功率因数校正)反激电路作为LED驱动电路。

然而，PFC反激电路所输出的纹波电流较大，且其中含有较大的工频纹波，直接导致LED模组产生频闪。一些厂商会在PFC反激电路的后面再加一级降压电路作为消频闪电路，以消除因工频纹波引起的频闪，但是这样电路就从单级结构变为两级结构，不仅电路结构复杂，其成本也较高。

因此，现有的采用PFC反激电路作为LED驱动电路的LED灯具存在电路结构复杂、成本较高的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种LED驱动电路，旨在解决现有的采用PFC反激电路作为LED驱动电路的LED灯具存在电路结构复杂、成本较高的问题。

本发明是这样实现的，一种LED驱动电路，与LED模组连接，包括整流模块和PFC电压变换模块，所述整流模块接入交流市电并对所述交流市电进行整流处理以输出第一直流电，所述PFC电压变换模块接收所述第一直流电，并将所述第一直流电转换为低压高频的第二直流电和第三直流电，所述第二直流电和所述第三直流电分别从所述PFC电压变换模块的第一输出端和第二输出端输出；

所述PFC电压变换模块的第一输出端为所述LED驱动电路的正输出端，连接所述LED模组的阳极；

所述LED驱动电路还包括去频闪模块；所述去频闪模块的电源端连接所述PFC电压变换模块的第二输出端，所述去频闪模块的输入端为所述LED驱动电路的负输出端，并连接所述LED模组的阴极；

所述去频闪模块包括：

用于接入所述第三直流电并输出基准电压的基准电压模块，以及

用于将所述基准电压与所述LED驱动电路的负输出端的输出电压进行比较，并根据比较结果对所述LED模组的电源回路进行通断控制的开关模块；

所述基准电压的电源端为所述去频闪模块的电源端，所述开关模块的基准端连接所述基准电压模块的第一输出端，所述开关模块的输入端为所述去频闪模块的输入端。

本发明的另一目的还在于提供一种LED灯具，包括LED模组，还包括上述的LED驱动电路。

本发明所提供的LED驱动电路与LED模组连接，包括整流模块、PFC电压变换模块以及去频闪模块；其中，整流模块将交流市电转换为第一直流电，PFC电压变换模块将接收到的第一直流电转换为低压高频的第二直流电与第三直流电，并将第二直流电作为LED模组的工作电流。另外，去频闪模块包括基准电压模块与开关模块，利用开关模块将所述LED驱动电路的负输出端的输出电压与所述基准电压进行电压比较，并根据比较结果通断LED模组的电源回路，从而提高了第二直流电中的电流纹波的频率，还降低了电流纹波的幅度，使得LED模组的频闪几乎无法被检测出来。并且，该去频闪模块仅靠基准电压模块与开关模块就可以实现去频闪功能，其结构简单、体积小且成本低廉。

附图说明

图1是本发明第一实施例所提供的LED驱动电路的模块结构图；

图2是本发明第一实施例所提供的LED驱动电路的示例电路结构图；

图3是本发明第二实施例所提供的LED驱动电路的模块结构图；

图4是本发明第二实施例所提供的LED驱动电路的示例电路结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。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。

本发明所提供的LED驱动电路与LED模组连接，包括整流模块10、PFC电压变换模块20以及去频闪模块30，解决了现有的采用PFC反激电路作为LED驱动电路的LED灯具存在电路结构复杂、成本较高的问题。

实施例1

图1示出了本实施例所提供的LED驱动电路的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

本实施例所提供的LED驱动电路与LED模组连接，包括整流模块10和PFC电压变换模块20，整流模块10接入交流市电并对交流市电进行整流处理以输出第一直流电，PFC电压变换模块20接收第一直流电，并将第一直流电转换为低压高频的第二直流电和第三直流电。

在本实施例中，LED驱动电路还包括去频闪模块30，去频闪模块30的电源端连接PFC电压变换模块20的第二输出端。

具体的，PFC电压变换模块20的第一输出端为LED驱动电路的正输出端，连接LED模组的阳极，去频闪模块30输入端为LED驱动电路的负输出端并连接LED模组的阴极。

在本实施例中，去频闪模块30可以包括：

电源端为去频闪模块30的电源端，接入第三直流电并输出基准电压的基准电压模块31；以及

基准端连接基准电压模块31的输出端，输入端为去频闪模块30的输入端，将所述LED驱动电路的负输出端的输出电压与基准电压进行电压比较，并根据比较结果对LED模组的电源回路进行通断控制的开关模块32。

由于去频闪模块30利用开关模块32将所述LED驱动电路的负输出端的输出电压与所述基准电压进行电压比较，并根据比较结果通断LED模组的电源回路，从而提高了第二直流电中的电流纹波的频率，还降低了电流纹波的幅度，使得LED模组的频闪几乎无法被检测出来，不论用数码相机还是手机拍照都无频闪，完全能满足UL(UnderwriterLaboratoriesInc.，美国保险商试验所)，DLC(DesignLightsConsort，公用事业公司和区域能效组织合作机构)等认证标准的要求。

在本实施例中，如图2所示，整流模块10可以采用整流桥BR1；

整流桥BR1的第一输入端与第二输入端分别连接交流市电的火线与零线，整流桥BR1的接地端接第一电源地，整流桥BR1的输出端是整流模块10的输出端。

另外，整流模块10也可以采用4个二极管连接构成整流桥。

在本实施例中，如图2所示，基准电压模块31可以包括：

第五电阻R5、第七电阻R7、第九电阻R9以及可控精密稳压源U1；

第五电阻R5的第一端是基准电压模块31的电源端，第五电阻R5的第二端、第七电阻R7的第一端以及可控精密稳压源U1的阴极共接于可控精密稳压源U1的受控端，第七电阻R7的第二端与第九电阻R9的第一端共接形成基准电压模块31的第一输出端，可控精密稳压源U1的阳极与第九电阻R9的第二端共接于第二电源地。

在本实施例中，可控精密稳压源U1可以是型号为TL431的三端稳压管。

在本实施例中，如图2所示，开关模块32可以包括：

第一运算放大器U2、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15以及第一NMOS管Q1；

第一运算放大器U2的同相端是开关模块32的基准端，第一运算放大器U2的反相端、第十三电阻R13的第一端、第十四电阻R14的第一端共接于第一NMOS管Q1的源极，第一运算放大器U2的输出端连接第十五电阻R15的第一端，第十五电阻R15的第二端与第十二电阻R12的第一端共接于第一NMOS管Q1的栅极，第一NMOS管Q1的漏极是开关模块32的漏极。

在本实施例中，第十三电阻R13与第十四电阻R14为电流采样电阻，第一运算放大器U2的反相端获取该电流采样电阻上的电压，将该电压与基准电压做电压比较。在深度负反馈的情况下，电流采样电阻上的电压等于基准电压。通过调节第十五电阻R15与第十二电阻R12的阻值以及基准电压的大小，使得第一运算放大器U2在纹波较小时输出高电平信号，进而使第一NMOS管Q1处于导通状态。当第二直流电中具有较大的纹波电流时，电流采样电阻上的电压升高，第一运算放大器U2输出低电平信号，从而使第一NMOS管Q1出现关断。在第一NMOS管Q1关断的时候，LED模组的电源回路被切断，电流采样电阻上处于低电平状态，从而使得第一运算放大器U2又输出高电平信号，再一次导通第一NMOS管Q1。由于这个过程时间很短，纹波电流的波峰还持续存在，因此又会再次重复上次过程，导致纹波电流的波峰被分解为许多小波峰，从而提高了纹波电流的频率。同时，纹波电流的实际电流会等于分解后的所有小波峰的平均值，从而降低了纹波电流的幅度。

在本实施例中，如图2所示，PFC电压变换模块20包括：

PFC控制芯片U1、第二NMOS管Q2、变压器T1、第一电阻R1、第一整流滤波模块21以及第二整流滤波模块22；

变压器T1的初级绕组的第一端是PFC电压变换模块20的输入端，变压器T1的初级绕组的第二端连接第二NMOS管Q2的漏极，PFC控制芯片U1的控制端连接所述第二NMOS管Q2的栅极，第二NMOS管Q2的源极连接第一电阻R1的第一端，PFC控制芯片U1的接地端与第一电阻R1的第一端共接于第一电源地，变压器T1的次级绕组的第一端连接第一整流滤波模块21的输入端，变压器T1的辅助绕组的第一端连接第二整流滤波模块22的输入端，变压器T1的次级绕组的第二端与辅助绕组的第二端共接于第二电源地，第一整流滤波模块21的输出端与第二整流滤波模块22的输出端分别是PFC电压变换模块20的第一输出端与第二输出端。

在本实施例中，PFC控制芯片U1输出PWM控制信号至第二NMOS管Q2，第一直流电在变压器T1的初级绕组与第二NMOS管Q2的作用下转换成高频交流电，在通过初级绕组与次级绕组之间的能量传递，转换为低压高频交流电，最后通过第一整流滤波模块21与第二整流滤波模块22，转换为低压高频直流电。其中，变压器T1除了降压、功率传送的作用外，还有兼具绝缘隔离的作用。

具体的，PFC控制芯片U1可以是型号为UCC28810、UCC28811或TDA4862的具有零电流检测和功率因素校正功能的控制芯片。

进一步的，如图2所示，第一整流滤波模块21可以包括：

第一二极管D1、电感L1以及第一电容C1；

第一二极管D1的阳极是第一整流滤波模块21的输入端，第一二极管D1的输出端连接电感L1的第一端，电感L1的第二端与第一电容C1的第一端共接形成第一整流滤波模块21的输出端，第一电容C1的第二端接第二电源地。

进一步的，如图2所示，第二整流滤波模块22可以包括：

第二电阻R2、第二二极管D2以及第二电容C2；

第二电阻R2的第一端是第二整流滤波模块22的输入端，第二电阻R2的第二端连接第二二极管D2的阳极，第二二极管D2的阴极与第二电容C2的第一端共接形成第二整流滤波模块22的输出端，第二电容C2的第二端连接第二电源地。

实施例2

本实施例的实施建立在实施例1的基础上。

在本实施例中，如图3所示，去频闪模块30还包括稳压模块33；

稳压模块33的电源端连接PFC电压变换模块20的第二输出端，稳压模块33的基准端连接基准电压模块31的第二输出端，稳压模块33的检测端连接负输出端，稳压模块33的空载电压检测端连接正输出端，稳压模块33的信号输出端连接PFC电压变换模块20的信号输入端。

在本实施例中，通过增设一稳压模块33对负输出端的电压进行进一步的稳压处理，进一步减小第二直流电中的纹波电流的幅度。同时，稳压模块33还通过检测空载电压的大小，在空载电压过大的情况下，输出较大的电流信号至PFC控制芯片U1，告诉PFC控制芯片U1输出电压过高，减小占空比，降低输出电压；这样通过反复不断的负反馈使空载电压维持在一个稳定的值。

在本实施例中，如图4所示，基准电压模块31还可以包括第八电阻R8。

第八电阻R8串接于第七电阻R7与第九电阻R9之间。具体的，第八电阻R8的第一端连接第七电阻R7的第二端，第八电阻R8的第二端与第九电阻R9的第一端共接形成基准电压模块31的第一输出端，第七电阻R7的第二端与第八电阻R8的第一端共接形成基准电压模块31的第二输出端。

在本实施例中，如图4所示，稳压模块33可以包括：

第三电阻R3、第四电阻R4、第六电阻R6、第十电阻R10、第十一电阻R11、第三电容C3、第四电容C4、第二运算放大器U3、稳压管ZD1以及光电耦合器U4；

第三电阻R3的第一端是稳压模块33的电源端，第三电阻R3的第二端与第四电阻R4的第一端共接于光电耦合器U4的发光二极管的阳极，第四电阻R4的第二端、光电耦合器U4的发光二极管的阴极、第四电容C4的第一端以及第六电阻R6的第一端共接于第二运算放大器U3的输出端，第六电阻R6的第二端连接第三电容C3的第一端，第二运算放大器U3的反相端、第四电容C4的第二端以及第三电容C3的第二端共接于第十电阻R10的第一端，第十电阻R10的第二端与第十一电阻R11的第一端共接于稳压管ZD1的阳极，第十一电阻R11的第二端是稳压模块33的检测端，稳压管ZD1的阴极是稳压模块33的空载电压检测端，第二运算放大器U3的同相端是稳压模块33的基准端，光电耦合器U4的光敏三极管的发射极接第一电源地，光电耦合器U4的光敏三极管的集电极是稳压模块33的信号输出端。

具体的，PFC电压变换模块20还包括信号输入端SIN，信号输入端SIN是PFC电压变换模块20的信号输入端。在LED电路空载，正输出端电压逐渐增大直至达到稳压管ZD1的击穿电压，并流入开关模块32形成回路。第二运算放大器U3的反相端通过第十电阻R10采集到空载电压，并与第二基准电压进行比较。此时第二运算放大器U3输出低电平，进而通过光电耦合器U4输出较大的电流信号至PFC控制芯片U1，告诉PFC控制芯片U1输出电压过高，减小占空比，降低输出电压；这样通过反复不断的负反馈使空载电压维持在一个稳定的值。

由于限制了空载电压的大小，当LED驱动电路带载时，正输出端上的电压需要低于空载电压才能进入正常工作状态。

在本实施例中，第一NMOS管Q1的漏极上的电压，即负输出端的电压，被接收到稳压模块33中，与基准电压模块31的第二输出端所输出的第二基准电压进行电压比较。在深度负反馈的情况下，负输出端的电压的平均值等于第二基准电压。

实施例3

本实施例的实施建立在实施例1或2的基础上。

在本实施例中，LED驱动电路还包括串接于整流模块10之前的抗电磁干扰模块。

在本实施例中，增设抗电磁干扰模块可以使LED驱动电路不易受外界电磁干扰或雷击影响，增强LED驱动电路的安全性。

实施例4

本实施例的实施建立在上述任一实施例的基础上。

本实施例的目的在于提供一种LED灯具，包括LED模组，还包括上述任一实施例中的LED驱动电路。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种LED驱动电路，与LED模组连接，包括整流模块和PFC电压变换模块，所述整流模块接入交流市电并对所述交流市电进行整流处理以输出第一直流电，所述PFC电压变换模块接收所述第一直流电，并将所述第一直流电转换为低压高频的第二直流电和第三直流电，所述第二直流电和所述第三直流电分别从所述PFC电压变换模块的第一输出端和第二输出端输出；其特征在于：

所述PFC电压变换模块的第一输出端为所述LED驱动电路的正输出端，连接所述LED模组的阳极；

所述LED驱动电路还包括去频闪模块；所述去频闪模块的电源端连接所述PFC电压变换模块的第二输出端，所述去频闪模块的输入端为所述LED驱动电路的负输出端，并连接所述LED模组的阴极；

所述去频闪模块包括：

用于接入所述第三直流电并输出基准电压的基准电压模块，以及

用于将所述基准电压与所述LED驱动电路的负输出端的输出电压进行比较，并根据比较结果对所述LED模组的电源回路进行通断控制的开关模块；

所述基准电压模块的电源端为所述去频闪模块的电源端，所述开关模块的基准端连接所述基准电压模块的第一输出端，所述开关模块的输入端为所述去频闪模块的输入端；

所述去频闪模块还包括稳压模块；

所述稳压模块的电源端连接所述PFC电压变换模块的第二输出端，所述稳压模块的基准端连接所述基准电压模块的第二输出端，所述稳压模块的检测端连接所述负输出端，所述稳压模块的空载电压检测端连接所述正输出端，所述稳压模块的信号输出端连接所述PFC电压变换模块的信号输入端。

2.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述PFC电压变换模块包括：

PFC控制芯片、第二NMOS管、变压器、第一电阻、第一整流滤波模块以及第二整流滤波模块；

所述变压器的初级绕组的第一端是所述PFC电压变换模块的输入端，所述变压器的初级绕组的第二端连接所述第二NMOS管的漏极，所述PFC控制芯片的控制端连接所述第二NMOS管的栅极，所述第二NMOS管的源极连接所述第一电阻的第一端，所述PFC控制芯片的接地端与所述第一电阻的第一端共接于第一电源地，所述变压器的次级绕组的第一端连接所述第一整流滤波模块的输入端，所述变压器的辅助绕组的第一端连接所述第二整流滤波模块的输入端，所述次级绕组的第二端与所述辅助绕组的第二端共接于第二电源地，所述第一整流滤波模块的输出端与所述第二整流滤波模块的输出端分别是所述PFC电压变换模块的第一输出端与第二输出端。

3.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述开关模块包括：

第一运算放大器、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻以及第一NMOS管；

所述第一运算放大器的同相端是所述开关模块的基准端，所述第一运算放大器的反相端、所述第十三电阻的第一端、所述第十四电阻的第一端共接于所述第一NMOS管的源极，所述第一运算放大器的输出端连接所述第十五电阻的第一端，所述第十五电阻的第二端与所述第十二电阻的第一端共接于所述第一NMOS管的栅极，所述第一NMOS管的漏极是所述开关模块的漏极。

4.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述基准电压模块包括：

第五电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻以及可控精密稳压源；

所述第五电阻的第一端是所述基准电压模块的电源端，所述第五电阻的第二端、所述第七电阻的第一端以及所述可控精密稳压源的阴极共接于所述可控精密稳压源的受控端，所述第七电阻的第二端与所述第八电阻的第一端共接形成基准电压模块的第二输出端，所述第八电阻的第二端与所述第九电阻的第一端共接形成基准电压模块的第一输出端，所述可控精密稳压源的阳极与所述第九电阻的第二端共接于第二电源地。

5.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述稳压模块包括：

第三电阻、第四电阻、第六电阻、第十电阻、第十一电阻、第三电容、第四电容、第二运算放大器、稳压管以及光电耦合器；

所述第三电阻的第一端是所述稳压模块的电源端，所述第三电阻的第二端与所述第四电阻的第一端共接于所述光电耦合器的发光二极管的阳极，所述第四电阻的第二端、所述光电耦合器的发光二极管的阴极、所述第四电容的第一端以及所述第六电阻的第一端共接于所述第二运算放大器的输出端，所述第六电阻的第二端连接所述第三电容的第一端，所述第二运算放大器的反相端、所述第四电容的第二端以及所述第三电容的第二端共接于所述第十电阻的第一端，所述第十电阻的第二端与所述第十一电阻的第一端共接于所述稳压管的阳极，所述第十一电阻的第二端是所述稳压模块的检测端，所述稳压管的阴极是所述稳压模块的空载电压检测端，所述第二运算放大器的同相端是所述稳压模块的基准端，所述光电耦合器的光敏三极管的发射极接第一电源地，所述光电耦合器的光敏三极管的集电极是稳压模块的信号输出端。

6.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述LED驱动电路还包括串接于整流模块之前的抗电磁干扰模块。

7.一种LED灯具，包括LED模组，其特征在于，所述LED灯具还包括如权利要求1至6任一项所述的LED驱动电路。