CN103716946A - Led 恒流驱动电路 - Google Patents

Abstract

一种LED恒流驱动电路，包括整流滤波模块、变电模块，还包括：开关电源模块、反馈隔离模块及电流反馈模块；上述LED恒流驱动电路通过电流反馈模块检测负载LED中的电流，并将检测的电流通过反馈隔离模块发送给开关电源模块，当电流反馈模块检测的电流低于额定的恒流时，开关电源模块控制变电模块的输出电压增大，使负载LED中的电流增大；当电流反馈模块检测的电流高于额定的恒流时，开关电源模块控制变电模块的输出电压减小，使负载LED中的电流减小。从而使负载LED一直工作在额定恒流状态，其中采用的开关电源模块能够实现能量的高效转化，保证整体电气效率，所以上述LED恒流驱动电路具有效率高和损耗低的优点。

Description

LED 恒流驱动电路

技术领域

本发明涉及调光电路，特别是涉及一种LED恒流调光驱动电路。

背景技术

目前，机场飞机跑道或滑行道都安装有助航灯光，该助航灯光是确保飞机在夜间或低能见度情况下进出港正常起降的必要设施。助航灯系统的工作状态、可靠性对飞机的安全起降至关重要。

国内助航灯系统普遍采用卤钨灯串联，由恒流调光器供电。由于卤钨灯发光效率低，灯泡使用寿命短，需要频繁更换光源。因此，开发基于LED光源的助航灯具有很重要的意义，不仅节能，而且寿命长，不需要更换光源。但是，机场助航灯供电采用恒流调光器供电，电流值较大，不能直接驱动LED否则将烧毁LED负载，需要设计一种专门的LED驱动电路，才能正常点亮LED负载。

目前多采用工频变压器加外围恒流电路实现恒流驱动。但工频变压器需要损耗较大的能量，造成整体电气效率低下。

发明内容

基于此，提供一种效率高、损耗低的LED恒流驱动电路。

一种LED恒流驱动电路，包括整流滤波模块、变电模块，还包括：开关电源模块、反馈隔离模块及电流反馈模块；

整流滤波模块包括第一输入端、第二输入端和输出端，所述变电模块包括初级输入端和次级输出端；所述开关电源模块包括电源端、第一反馈端、第二反馈端和控制端；所述反馈隔离模块包括发光模块和受光模块；所述电流反馈模块包括检测端、输出端和控制端；

所述整流滤波模块的第一输入端和第二输入端用于与隔离变压器的次级输出端连接，所述整流滤波模块的输出端与所述变电模块的初级输入端的第一输入端连接；

所述开关电源模块的电源端与所述整流滤波模块的输出端和所述变电模块的初级输入端的公共端连接，所述开关电源模块的控制端与所述变电模块的初级输入端的第二输入端连接，所述开关电源模块的第一反馈端和第二反馈端之间接入所述反馈隔离模块的受光模块；

所述电流反馈模块的检测端与所述变电模块的次级输出端的第二输出端连接，所述电流反馈模块的控制端与所述变电模块次级输出端的第一输出端之间接入所述反馈隔离模块的发光模块，所述电流反馈模块的输出端与所述负载LED的负极连接；

其中，所述电流反馈模块用于检测负载电流，并通过所述反馈隔离模块反馈给所述开关电源模块，所述开关电源模块根据所述反馈隔离模块反馈的电流控制所述变电模块的输出电压大小使所述负载LED处于恒流工作状态。

在其中一个实施例中，所述整流滤波模块包括整流桥D1、电解电容C1和电容C2；所述整流桥D1的输入端为所述整流滤波模块的第一输入端和第二输入端，所述整流桥D1的输出端与所述电解电容C1和电容C2的公共端连接，所述电解电容C1和电容C2并联后的另一端接地，所述整流桥D1、电解电容C1和电容C2的公共端为所述整流滤波模块的输出端。

在其中一个实施例中，所述变电模块为高频变压器T1，所述变电模块的初级输入端为所述高频变压器T1的初级线圈，所述变电模块的次级输出端为所述高频变压器T1的次级线圈。

在其中一个实施例中，还包括二极管D3、电解电容C4和电容C5，所述电解电容C4和电容C5并联后的一公共端与所述二极管D3的负极连接，所述二极管D3的正极与所述变电模块次级输出端的第一输出端连接，所述电解电容C4和电容C5并联后的另一公共端与所述变电模块次级输出端的第二输出端连接。

在其中一个实施例中，所述电流反馈模块包括电流检测电阻R4、分压电阻R5和三极管Q2，所述电流检测电阻R4串联于所述变电模块的次级输出端的第二输出端与所述负载LED的负极之间，所述三极管Q2的基极与所述电流检测电阻R4和所述负载LED负极的公共端连接，所述分压电阻R5串联于所述三极管Q2的基极与发射极之间，所述三极管Q2的集电极为所述电流反馈模块的控制端。

在其中一个实施例中，所述反馈隔离模块包括光耦合器U1和分压电阻R3，所述光耦合器U1包括发光二极管D4和三极管Q3，所述发光二极管D4的正极、分压电阻R3依次与所述负载LED的正极连接，所述发光二极管D4的负极与所述电流反馈模块的控制端连接，所述三极管Q3的集电极与所述开关电源模块的第一反馈端连接，所述三极管Q3的发射极与所述开关电源模块的第二反馈端连接。

在其中一个实施例中，所述开关电源模块包括DC/DC转换器、开关管Q1和分压电阻R2，所述DC/DC转换器包括电源端。控制端，第一输入端、第二输入端和输出端；所述DC/DC转换器的电源端、第一输入端和第二输入端对应为所述开关电源模块的电源端、第一反馈端和第二反馈端，所述DC/DC转换器的输出端与所述开关管Q1的输入端连接，所述DC/DC转换器的控制端与所述开关管Q1的控制端连接，所述开关管Q1的输出端为所述开关电源模块的控制端。

在其中一个实施例中，还包括高压保护模块，所述高压保护模块包括电容C3、电阻R1和二极管D2，所述电阻R1和二极管D2串联后并联于所述变电模块的第一输入端和第二输入端之间，所述电容C3与所述电阻R1并联。

上述LED恒流驱动电路通过电流反馈模块检测负载LED中的电流，并将检测的电流通过反馈隔离模块发送给开关电源模块，当电流反馈模块检测的电流低于额定的恒流时，开关电源模块控制变电模块的输出电压增大，使负载LED中的电流增大；当电流反馈模块检测的电流高于额定的恒流时，开关电源模块控制变电模块的输出电压减小，使负载LED中的电流减小。从而使负载LED一直工作在额定恒流状态，其中采用的开关电源模块能够实现能量的高效转化，保证整体电气效率，所以上述LED恒流驱动电路具有效率高和损耗低的优点。

附图说明

图1为LED恒流驱动电路的模块图；

图2为LED恒流驱动电路的原理图。

具体实施方式

如图1所示，为LED恒流驱动电路的模块图。一种LED恒流驱动电路，包括整流滤波模块101、变电模块103、开关电源模块105、电流反馈模块107及反馈隔离模块109。

整流滤波模块101包括第一输入端、第二输入端和输出端，变电模块103包括初级输入端和次级输出端；开关电源模块105包括电源端、第一反馈端、第二反馈端和控制端；电流反馈模块107包括检测端、输出端和控制端；反馈隔离模块109包括发光模块和受光模块。

整流滤波模块101的第一输入端和第二输入端用于与隔离变压器的次级输出端连接，整流滤波模块101的输出端与变电模块103的初级输入端的第一输入端连接。

开关电源模块105的电源端与整流滤波模块101的输出端和变电模块103的初级输入端的公共端连接，开关电源模块105的控制端与变电模块103的初级输入端的第二输入端连接，开关电源模块105的第一反馈端和第二反馈端之间接入反馈隔离模块109的受光模块。

电流反馈模块107的检测端与变电模块103的次级输出端的第二输出端连接，电流反馈模块107的控制端与变电模块103次级输出端的第一输出端之间接入反馈隔离模块109的发光模块，电流反馈模块107的输出端与负载LED的负极连接。

其中，电流反馈模块107用于检测负载电流，并通过反馈隔离模块109反馈给开关电源模块105，开关电源模块105根据反馈隔离模块109反馈的电流控制变电模块103的输出电压大小使负载LED处于恒流工作状态。

整流滤波模块101用于将隔离变压器的输出电压整流为稳定的直流电压，从而为LED恒流驱动电路的负载LED供电。

开关电源模块105用于控制变电模块103的输出电压大小。一般地，当开关电源模块105的第一反馈端和第二反馈端接收的反馈电流小于预设的额定恒流时，开关电源模块105则控制变电模块103的输出电压增大，从而使负载LED中的电流增大到额定恒流值。当开关电源模块105的第一反馈端和第二反馈端接收的反馈电流大于预设的额定恒流时，开关电源模块105则控制变电模块103的输出电压减小，从而使负载LED中的电流减小到额定恒流值。

电流反馈模块107用于检测负载LED中的电流，并通过反馈隔离模块109将检测的电流值发送给开关电源模块105。

反馈隔离模块109用于将电流反馈模块107检测的电流发送给开关电源模块105。

具体地，整流滤波模块101将隔离变压器的次级输出电压整流为稳定的直流电压，并通过变电模块103的转换后给负载LED供电。电流反馈模块107用于检测负载LED中的电流，并通过反馈隔离模块109将负载LED中的电流反馈给开关电源模块105，开关电源模块105根据接收的反馈电流控制变电模块103的输出电压大小从而实现控制负载LED中的电流一直为恒流。

请结合图2。整流滤波模块101包括整流桥D1、电解电容C1和电容C2；整流桥D1的输入端为整流滤波模块101的第一输入端和第二输入端，整流桥D1的输出端与电解电容C1和电容C2的公共端连接，电解电容C1和电容C2并联后的另一端接地，整流桥D1、电解电容C1和电容C2的公共端为整流滤波模块101的输出端。

变电模块103为高频变压器T1，变电模块103的初级输入端为高频变压器T1的初级线圈，变电模块103的次级输出端为高频变压器T1的次级线圈。

LED恒流驱动电路还包括二极管D3、电解电容C4和电容C5，电解电容C4和电容C5并联后的一公共端与二极管D3的负极连接，二极管D3的正极与变电模块103次级输出端的第一输出端连接，电解电容C4和电容C5并联后的另一公共端与变电模块103次级输出端的第二输出端连接。

电流反馈模块107包括电流检测电阻R4、分压电阻R5和三极管Q2，电流检测电阻R4串联于变电模块103的次级输出端的第二输出端与负载LED的负极之间，三极管Q2的基极与电流检测电阻R4和负载LED负极的公共端连接，分压电阻R5串联于三极管Q2的基极与发射极之间，三极管Q2的集电极为电流反馈模块107的控制端。

反馈隔离模块109包括光耦合器U1和分压电阻R3，光耦合器U1包括发光二极管D4和三极管Q3，发光二极管D4的正极、分压电阻R3依次与负载LED的正极连接，发光二极管D4的负极与电流反馈模块107的控制端连接，三极管Q3的集电极与开关电源模块105的第一反馈端连接，三极管Q3的发射极与开关电源模块105的第二反馈端连接。

开关电源模块105包括DC/DC转换器、开关管Q1和分压电阻R2，DC/DC转换器包括电源端。控制端，第一输入端、第二输入端和输出端；DC/DC转换器的电源端、第一输入端和第二输入端对应为开关电源模块105的电源端、第一反馈端和第二反馈端，DC/DC转换器的输出端与开关管Q1的输入端连接，DC/DC转换器的控制端与开关管Q1的控制端连接，开关管Q1的输出端为开关电源模块105的控制端。

LED恒流驱动电路还包括高压保护模块111，高压保护模块111包括电容C3、电阻R1和二极管D2，电阻R1和二极管D2串联后并联于变电模块103的第一输入端和第二输入端之间，电容C3与电阻R1并联。

在开关管Q1截止时，开关管Q1的输出端会产生很高的感应电压，具体地，感应电压会高达1000V以上，这样的感应高压会使开关管Q1击穿损坏。因此，在开关管Q1的输出端和整流滤波模块101的输出端之间串联高压保护模块111后，感应高压通过二极管D2对电容C3充电，而电容C3充电后又可以立即通过电阻R1放电，从而吸收感应高压，达到保护开关管Q1的目的。

基于上述所有实施例，LED恒流驱动电路的工作原理如下：

隔离变压器的次级输出与整流滤波模块101的整流桥D1连接，电流经整流桥D1整流后再经过电解电容C1和电容C2滤波，向变电模块103输出稳定的直流电压。变电模块103将接收的电压变换成负载LED需要的压降大小。特别地，变电模块103的输出电压使负载LED的工作电流为设定的额定恒流值。

电流反馈电路107的电流检测电阻R4检测负载LED中的电流，并将检测的电流反馈给反馈隔离模块109。反馈隔离模块109将反馈电流转换为光信号再转换成电流信号发送给开关电源模块105。开关电源模块105根据接收的反馈电流大小控制变电模块103的输出电压大小。

开关电源模块105中的DC/DC转换器是利用电容、电感的储能特性，通过可控开关（MOSFET等）进行高频开关的动作，将输入的电能储存在电容（感）里，当开关断开时，电能再释放给负载，提供能量，其输出的功率或电压能力与占空比（由开关导通时间与整个开关的周期的比值）有关。因此，DC/DC转换器具有升压和降压的作用。

因此，在电流反馈模块107反馈的电流值高于额定的恒流值时，开关电源模块105发挥降压作用，使变电模块103的输出电压减小，从而使负载LED的工作电流降低直至额定的恒流值。在电流反馈模块107反馈的电流值低于额定的恒流值时，开关电源模块105发挥升压作用，使变电模块103的输出电压增大，从而使负载LED的工作电流升高至额定的恒流值。在电流反馈模块107反馈的电流值与额定的恒流值一致时，开关电源模块105不对变电模块103作用，变电模块103的输出电压不变，使负载LED的工作电流不变。在上述控制过程中，能够使负载LED的工作电流一直在额定的恒流值。

上述LED恒流驱动电路通过电流反馈模块107检测负载LED中的电流，并将检测的电流通过反馈隔离模块109发送给开关电源模块105，当电流反馈模块107检测的电流低于额定的恒流时，开关电源模块105控制变电模块103的输出电压增大，使负载LED中的电流增大；当电流反馈模块107检测的电流高于额定的恒流时，开关电源模块105控制变电模块103的输出电压减小，使负载LED中的电流减小。从而使负载LED一直工作在额定恒流状态，其中采用的开关电源模块105能够实现能量的高效转化，保证整体电气效率，所以上述LED恒流驱动电路具有效率高和损耗低的优点。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种LED恒流驱动电路，包括整流滤波模块、变电模块，其特征在于，还包括：开关电源模块、反馈隔离模块及电流反馈模块；

整流滤波模块包括第一输入端、第二输入端和输出端，所述变电模块包括初级输入端和次级输出端；所述开关电源模块包括电源端、第一反馈端、第二反馈端和控制端；所述反馈隔离模块包括发光模块和受光模块；所述电流反馈模块包括检测端、输出端和控制端；

所述整流滤波模块的第一输入端和第二输入端用于与隔离变压器的次级输出端连接，所述整流滤波模块的输出端与所述变电模块的初级输入端的第一输入端连接；

所述开关电源模块的电源端与所述整流滤波模块的输出端和所述变电模块的初级输入端的公共端连接，所述开关电源模块的控制端与所述变电模块的初级输入端的第二输入端连接，所述开关电源模块的第一反馈端和第二反馈端之间接入所述反馈隔离模块的受光模块；

所述电流反馈模块的检测端与所述变电模块的次级输出端的第二输出端连接，所述电流反馈模块的控制端与所述变电模块次级输出端的第一输出端之间接入所述反馈隔离模块的发光模块，所述电流反馈模块的输出端用于与负载LED的负极连接；所述变电模块次级输出端的第一输出端用于与所述负载LED的正极连接；

其中，所述电流反馈模块用于检测负载电流，并通过所述反馈隔离模块反馈给所述开关电源模块，所述开关电源模块根据所述反馈隔离模块反馈的电流控制所述变电模块的输出电压大小使所述负载LED处于恒流工作状态。

2.根据权利要求1所述的LED恒流驱动电路，其特征在于，所述整流滤波模块包括整流桥D1、电解电容C1和电容C2；所述整流桥D1的输入端为所述整流滤波模块的第一输入端和第二输入端，所述整流桥D1的输出端与所述电解电容C1和电容C2的公共端连接，所述电解电容C1和电容C2并联后的另一端接地，所述整流桥D1、电解电容C1和电容C2的公共端为所述整流滤波模块的输出端。

3.根据权利要求1所述的LED恒流驱动电路，其特征在于，所述变电模块为高频变压器T1，所述变电模块的初级输入端为所述高频变压器T1的初级线圈，所述变电模块的次级输出端为所述高频变压器T1的次级线圈。

4.根据权利要求1所述的LED恒流驱动电路，其特征在于，还包括二极管D3、电解电容C4和电容C5，所述电解电容C4和电容C5并联后的一公共端与所述二极管D3的负极连接，所述二极管D3的正极与所述变电模块次级输出端的第一输出端连接，所述电解电容C4和电容C5并联后的另一公共端与所述变电模块次级输出端的第二输出端连接。

5.根据权利要求1所述的LED恒流驱动电路，其特征在于，所述电流反馈模块包括电流检测电阻R4、分压电阻R5和三极管Q2，所述电流检测电阻R4串联于所述变电模块的次级输出端的第二输出端与所述负载LED的负极之间，所述三极管Q2的基极与所述电流检测电阻R4和所述负载LED负极的公共端连接，所述分压电阻R5串联于所述三极管Q2的基极与发射极之间，所述三极管Q2的集电极为所述电流反馈模块的控制端。

6.根据权利要求1所述的LED恒流驱动电路，其特征在于，所述反馈隔离模块包括光耦合器U1和分压电阻R3，所述光耦合器U1包括发光二极管D4和三极管Q3，所述发光二极管D4的正极、分压电阻R3依次与所述负载LED的正极连接，所述发光二极管D4的负极与所述电流反馈模块的控制端连接，所述三极管Q3的集电极与所述开关电源模块的第一反馈端连接，所述三极管Q3的发射极与所述开关电源模块的第二反馈端连接。

7.根据权利要求1所述的LED恒流驱动电路，其特征在于，所述开关电源模块包括DC/DC转换器、开关管Q1和分压电阻R2，所述DC/DC转换器包括电源端。控制端，第一输入端、第二输入端和输出端；所述DC/DC转换器的电源端、第一输入端和第二输入端对应为所述开关电源模块的电源端、第一反馈端和第二反馈端，所述DC/DC转换器的输出端与所述开关管Q1的输入端连接，所述DC/DC转换器的控制端与所述开关管Q1的控制端连接，所述开关管Q1的输出端为所述开关电源模块的控制端。

8.根据权利要求1所述的LED恒流驱动电路，其特征在于，还包括高压保护模块，所述高压保护模块包括电容C3、电阻R1和二极管D2，所述电阻R1和二极管D2串联后并联于所述变电模块的第一输入端和第二输入端之间，所述电容C3与所述电阻R1并联。

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