CN103889117A

CN103889117A - 一种智能调光高效恒流led驱动芯片

Info

Publication number: CN103889117A
Application number: CN201410098035.3A
Authority: CN
Inventors: 郑云华; 韩基东
Original assignee: HEROCHIP MICROELECTRONICS CO Ltd
Current assignee: HEROCHIP MICROELECTRONICS CO Ltd
Priority date: 2014-03-17
Filing date: 2014-03-17
Publication date: 2014-06-25

Abstract

本发明公开了一种智能调光高效恒流LED驱动芯片，包括EMI滤波电路、控制电路、斩波电路、反激变换电路和LED负载，所述EMI滤波电路、斩波电路、反激变换电路和LED负载依次顺次连接，所述控制电路与所述斩波电路和反激变换电路连接。本发明采用先进的数控技术检测调光器的类型和相位来自动控制LED亮度，能兼容各种类型的调光器，恒流精度高，功率因数高，具有过热保护、过压保护、过流保护功能和输出电流可调功能，而且电路结构简单，性价比很高。

Description

一种智能调光高效恒流LED驱动芯片

技术领域

本发明涉及一种LED照明驱动芯片，尤其是一种智能调光高效恒流LED驱动芯片，属于照明领域。

背景技术

目前，LED灯已开始取代各种传统照明灯，但LED本身特性限制期驱动电源不能与普通白炽灯采用同样的供电电源。因为电压波动使电流增大会导致LED损坏，所以必须设计新的电源能充分满足LED工作所需驱动要求，从而最大限度的发挥LED的性能，减少故障发生。然而现有的各种LED驱动电源的驱动性能并不理想，如输出电流易受外界电压波动影响，容易造成LED损坏，缩短使用寿命；对于温度等原因引起的流过LED的电流变化不能很好的进行调整，电压和电流的同相性较差，功率因数较低；而且调节输出电流精度不高，稳定性差，导致LED灯出现闪烁现象。普通照明用LED驱动电源一般采用的都是基于PWM控制器的反激式变换器电路拓扑。这种解决方案虽然结构简单，但一般不能利用传统白炽灯用三端双向晶闸管（TRIAC）调光器对LED进行调光，这是因为白炽灯是一种纯电阻性负载，而AC／DC电源系统与白炽灯的情况完全不同。现有的电源驱动器不能与所有类型的调光器兼容操作，且功率因数低，调光范围小，常存在闪烁现象。

因此有必要研发出一种新型的智能调光高效恒流LED驱动芯片，使其采用先进的数控技术检测调光器的类型和相位来自动控制LED亮度，能兼容各种类型的调光器，恒流精度高，功率因数高，具有过热保护、过压保护、过流保护功能和输出电流可调功能，而且电路结构简单，性价比很高。

发明内容

本发明针对现有技术的问题，提供了一种采用先进的数控技术检测调光器类型和相位的芯片设计，能根据调光器的类型和相位自动调节输出电流，能兼容各种类型的调光器，恒流精度高，功率因数高，具有过热保护、过压保护、过流保护功能和输出电流可调功能，而且电路结构简单，性价比很高的智能调光高效恒流LED驱动芯片。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

所述的一种智能调光高效恒流LED驱动芯片，包括EMI滤波电路、控制电路、斩波电路、反激变换电路和LED负载，所述EMI滤波电路、斩波电路、反激变换电路和LED负载依次顺次连接，所述控制电路与所述斩波电路和反激变换电路连接。

进一步地，所述控制电路包括高集成度高功率因数的恒流驱动LED芯片U1，芯片型号为HC3210，芯片管脚包括OUTPUT_TR、Vsense、VIN、VT、GND、Isense、OUTPUT和VCC；所述控制电路还包括电阻R7、R8、R16、R17、R5、R12、热敏电阻NTC和MOSFET管Q1，电阻R7、R8组成分压电路连接到Vsense脚，VIN脚通过电阻R16、R17连接到所述EMI滤波电路，VT脚通过热敏电阻NTC接地，Isense脚通过电阻R12接地，MOSFET管Q1的栅极通过电阻R5与OUTPUT脚连接，源极与Isense脚连接，漏极与所述反激变换电路连接。

进一步地，所述斩波电路由电感L2、二极管D1、D2、D5、MOSFET管Q2和电阻R4、R3组成，MOSFET管Q2的栅极与所述LED芯片U1的OUTPUT_TR脚连接，源极通过电阻R3接地，漏极通过电阻R4与电感L2及二极D2的正极连接，电感L2的另一端与二极管D5负极连接，二极管D5的正极与二极管D1的正极连接，并连接到所述EMI滤波电路，二极管D1的负极与二极管D2的负极连接，并连接到所述反激变换电路。

更进一步地，所述EMI滤波电路由电感L1、电阻R1和电容C2组成，电感L1与电阻R1并联后，通过电容C2接地。

进一步地，所述的反激变换电路由变压器T1、电容C3、电阻R6、二极管D3、二极管D6和电容C6组成，电容C3、电阻R6、二极管D3、接在变压器T1的初级绕组，组成RCD钳伴电路，二极管D6的正极与变压器T1的次级绕组连接，负极通过电容C6接地，组成输出整流电路。

更进一步地，所述LED负载由电阻R18和多个LED灯组成，各个LED灯串接后与电阻R18并联。

本发明所述的一种智能调光高效恒流LED驱动芯片工作原理是：系统上电后，220V交流电经过所述EMI滤波电路整流滤波后，给所述斩波电路和控制电路供电。所述控制电路芯片OUTPUT_TR输出高电平，使所述斩波电路中的MOSFET管Q2导通；芯片通过VIN脚检测是否存在调光器及调光器的类型和相位，控制OUTPUT_TR脚输出的波形，从而调整MOSFET管Q2的导通时间，进而控制所述反激变换电路的副边输出功率，达到调节LED负载所需亮度的效果。芯片VT脚连接的热敏电阻NTC能感测LED负载的温度而改变芯片VT脚上的电压，芯片根据此电压控制输出功率，达到过热保护的效果。芯片Isense脚通过电阻R12采样所述反激变换电路副边的电流，来控制输出功率，达到过流保护的效果。

本发明的优点在于：提供了一种智能调光高效恒流LED驱动芯片，采用先进的数控技术检测调光器类型和相位的芯片设计，能根据调光器的类型和相位自动调节输出电流，能兼容各种类型的调光器，恒流精度高，功率因数高，具有过热保护、过压保护、过流保护功能和输出电流可调功能，采用反激变换电路实现反馈隔离，无需使用光耦，电路结构简单，成本低。

附图说明

图1是本发明所述的一种智能调光高效恒流LED驱动芯片的原理方框示意图；

图2是本发明所述的一种智能调光高效恒流LED驱动芯片的电路设计原理图。

附图中分述标记如下：1、EMI滤波电路；2、控制电路；3、斩波电路；4、反激变换电路；5、LED负载。

具体实施方式

如附图1所示，一种智能调光高效恒流LED驱动芯片的原理方框示意图，EMI滤波电路1、控制电路2、斩波电路3、反激变换电路4和LED负载5，所述EMI滤波电路1、斩波电路3、反激变换电路4和LED负载5依次顺次连接，所述控制电路2与所述斩波电路3和反激变换电路4连接。

如附图2所示，一种智能调光高效恒流LED驱动芯片的电路设计原理图。所述控制电路2包括高集成度高功率因数的恒流驱动LED芯片U1，芯片型号为iW3610，芯片管脚包括OUTPUT_TR、Vsense、VIN、VT、GND、Isense、OUTPUT和VCC；所述控制电路2还包括电阻R7、R8、R16、R17、R5、R12、热敏电阻NTC和MOSFET管Q1，电阻R7、R8组成分压电路连接到Vsense脚，VIN脚通过电阻R16、R17连接到所述EMI滤波电路1，VT脚通过热敏电阻NTC接地，Isense脚通过电阻R12接地，MOSFET管Q1的栅极通过电阻R5与OUTPUT脚连接，源极与Isense脚连接，漏极与所述反激变换电路4连接。所述斩波电路3由电感L2、二极管D1、D2、D5、MOSFET管Q2和电阻R4、R3组成，MOSFET管Q2的栅极与所述LED芯片U1的OUTPUT_TR脚连接，源极通过电阻R3接地，漏极通过电阻R4与电感L2及二极D2的正极连接，电感L2的另一端与二极管D5负极连接，二极管D5的正极与二极管D1的正极连接，并连接到所述EMI滤波电路1，二极管D1的负极与二极管D2的负极连接，并连接到所述反激变换电路4。所述EMI滤波电路1由电感L1、电阻R1和电容C2组成，电感L1与电阻R1并联后，通过电容C2接地。反激变换电路4由变压器T1、电容C3、电阻R6、二极管D3、二极管D6和电容C6组成，电容C3、电阻R6、二极管D3、接在变压器T1的初级绕组，组成RCD钳伴电路，二极管D6的正极与变压器T1的次级绕组连接，负极通过电容C6接地，组成输出整流电路。所述LED负载5由电阻R18和多个LED灯组成，各个LED灯串接后与电阻R18并联。

系统上电后，220V交流电经过EMI滤波电路1整流滤波后，给斩波电路3和控制电路2供电。整流后的直流高压经电阻R7、R8分压后给芯片U1的VIN脚供电，同时经过二极管D4给并在VCC脚上的电容C7充电。当芯片U1的VCC脚上的电压超过12V的阀值，芯片U1中的控制逻辑使能，芯片进入正常操作模式。在开始时的前3个AC半周期期间，芯片U1的OUTPUT_TR脚保持输出高电平，使MOSFET管Q2导通。在调光器类型和相位被检测后，芯片恒流电路使能，输出电压开始上升。当输出电压高于LED负载串上的总正向电压时，芯片U1开始在恒流模式操作。在芯片U1启动后，VCC脚则由偏置电源供电。

调光器检测与相位测量通过电阻R16、R17和芯片U1的VIN脚内部电路来实现。调光器检测发生在系统启动后的第三个周期。当芯片U1的VIN脚上的电压小于0.1V的时间不超过600us时，芯片U1则确定调光器未接入，无调光器状态；如果VIN脚上电压小于0.1V的时间超过600us，芯片U1则确定调光器已接入，芯片U1将探测调光器类型，确定是前沿调光器还是后沿调光器。在调光器检测期间，OUTPUT_TR脚输出高电平，斩波电路中的MOSFET管Q2导通，从而为调光器产生一个纯电阻性负载。在发现调光器出现的第二个周期中检测VIN脚周期并锁定备用。当VIN脚电压超过0.1V并计数输入电压采样时，开始测量调光器相位。根据相位调整MOSFET管Q2的导通时间，导通时间越长，电源输出功率也就越大，LED负载则越亮；反之，MOSFET管Q2的导通时间越短，LED亮度也就越暗。

斩波电路3的作用是为调光器提供动态阻抗，并为反激变换电路4能量。二极管D2在电容C1上的电压低于输入电压时为充电C1提供通路，当MOSFET管Q2导通触发时可以减少浪涌电流。在斩波周期期间，当MOSFET管Q2导通时，电感L2存储能量；当MOSFET管Q2关断时，电感L2释放能量，使二极管D2导通。电感L2、MOSFET管Q2、二极管D2和电容C1等组成的电路与常规功率因数校正（PFC）升压变换器类似。在不接入调光器时，通过电感L2的平均电流与输入AC电压同相位，因此产生高于0.9的功率因数。

芯片U1的Isense脚通过电阻R12采样反激变换电路4副边的电流，来控制输出功率，达到过流保护的效果；同时在电阻R12上电流最小时即MOSFET管Q1谐振波谷处，利用芯片U1的OUTPUT脚控制MOSFET管Q1导通，使系统损耗达到最小。芯片U1的VT脚连接的热敏电阻NTC能感测LED负载的温度而改变芯片U1的VT脚上的电压，芯片根据此电压控制输出功率，达到过热保护的效果。当温度较高时，芯片U1的VT脚上的电压降低，芯片U1控制输出电流减小，使LED负载变暗；如果LED温度达到限制阀值，芯片U1将关断，切断输出，从而保护LED负载和电路。

显然上述实施例不是对本发明的限制，上述的一种智能调光高效恒流LED驱动芯片还可以有其他许多变化。虽然已经结合上述例子详细讨论了本发明，但应该理解到：业内专业人士可以显而易见地想到的一些雷同，代替方案，均落入本发明权利要求所限定的保护范围之内。

Claims

1.一种智能调光高效恒流LED驱动芯片，包括EMI滤波电路（1）、控制电路（2）、斩波电路（3）、反激变换电路（4）和LED负载（5），其特征在于，所述EMI滤波电路（1）、斩波电路（3）、反激变换电路（4）和LED负载（5）依次顺次连接，所述控制电路（2）与所述斩波电路（3）和反激变换电路（4）连接。

2.根据权利要求1所述的智能调光高效恒流LED驱动芯片，其特征在于，所述控制电路（2）包括高集成度高功率因数的恒流驱动LED芯片U1，芯片型号为HC3210，芯片管脚包括OUTPUT_TR、Vsense、VIN、VT、GND、Isense、OUTPUT和VCC；所述控制电路（2）还包括电阻R7、R8、R16、R17、R5、R12、热敏电阻NTC和MOSFET管Q1，电阻R7、R8组成分压电路连接到Vsense脚，VIN脚通过电阻R16、R17连接到所述EMI滤波电路（1），VT脚通过热敏电阻NTC接地，Isense脚通过电阻R12接地，MOSFET管Q1的栅极通过电阻R5与OUTPUT脚连接，源极与Isense脚连接，漏极与所述反激变换电路（4）连接。

3.根据权利要求2所述的智能调光高效恒流LED驱动芯片，其特征在于，所述斩波电路（3）由电感L2、二极管D1、D2、D5、MOSFET管Q2和电阻R4、R3组成，MOSFET管Q2的栅极与所述LED芯片U1的OUTPUT_TR脚连接，源极通过电阻R3接地，漏极通过电阻R4与电感L2及二极D2的正极连接，电感L2的另一端与二极管D5负极连接，二极管D5的正极与二极管D1的正极连接，并连接到所述EMI滤波电路（1），二极管D1的负极与二极管D2的负极连接，并连接到所述反激变换电路（4）。

4.根据权利要求3所述的智能调光高效恒流LED驱动芯片，其特征在于，所述EMI滤波电路（1）由电感L1、电阻R1和电容C2组成，电感L1与电阻R1并联后，通过电容C2接地。

5.根据权利要求4所述的智能调光高效恒流LED驱动芯片，其特征在于，反激变换电路（4）由变压器T1、电容C3、电阻R6、二极管D3、二极管D6和电容C6组成，电容C3、电阻R6、二极管D3、接在变压器T1的初级绕组，组成RCD钳伴电路，二极管D6的正极与变压器T1的次级绕组连接，负极通过电容C6接地，组成输出整流电路。

6.根据权利要求5所述的智能调光高效恒流LED驱动芯片，其特征在于，所述LED负载（5）由电阻R18和多个LED灯组成，各个LED灯串接后与电阻R18并联。