CN103945606A - 双路输出led电源驱动电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双路输出LED电源驱动电路，其包括EMI滤波电路、整流电路，以及主控电路，所述EMI滤波电路的输入端与市电相连，其输出端通过整流电路连接至主控电路，所述主控电路包括主MOS管Q1、主MOS管Q2、输出控制三极管Q3、输出控制三极管Q4、发光二极管LED1、发光二极管LED2、以及分压电阻R3、采样电阻R4、采样电阻R9，采样电阻R10、控制器U以及第一死区发生器和第二死区发生器。本发明结构简单，能够节约成本，并可有效提高电源的效率，功率因数等指标。

Description

双路输出LED电源驱动电路

技术领域

本发明专利涉及一种双路恒流输出的LED电源驱动电路，尤其是指一种低成本，高效率，高功率因数的恒流控制电源驱动。

背景技术

LED开关电源以高效，环保，背光好等优点正被用于各领域，成为技术发展的主流，然而现在LED领域还存在很多问题，功率因数较低，电源效率不高，成本高等。

发明内容

本发明专利的目的在于提供一种结构简单，效率高，功率因数高，可双路输出的恒流控制的LED电源驱动器。

为实现以上目的，本发明采取了的技术方案是：

一种双路输出LED电源驱动电路，其包括EMI滤波电路、整流电路，以及主控电路，所述EMI滤波电路的输入端与市电相连，其输出端通过整流电路连接至主控电路，所述主控电路包括主MOS管Q1、主MOS管Q2、输出控制三极管Q3、输出控制三极管Q4、发光二极管LED1、发光二极管LED2、以及分压电阻R3、采样电阻R4、采样电阻R9，采样电阻R10、控制器U以及第一死区发生器和第二死区发生器；其中：

所述主MOS管Q1的栅极连接至整流电路的输出端，其源极连接至输出控制三极管Q3的发射极，所述输出控制三极管Q3的集电极经发光二极管LED1、采样电阻R9后接地；所述主MOS管Q2的漏极连接于主MOS管Q1的源极和输出控制三极管Q3的发射极之间，所述主MOS管Q2的源极接地；所述输出控制三极管Q4的发射极连接于主MOS管Q1的源极和输出控制三极管Q3的发射极之间，所述输出控制三极管Q4的集电极经发光二极管LED2、采样电阻R10后接地，所述分压电阻R3、采样电阻R4串联后一端接地，另一端连接至主MOS管Q1的源极和输出控制三极管Q3的发射极之间；

所述发光二极管LED1、采样电阻R9之间设有第一采样端子A，所述发光二极管LED2、采样电阻R10之间设有第二采样端子B，所述分压电阻R3、采样电阻R4之间设有第三采样端子C，所述第一采样端子A处的电压设为Va，所述第二采样端子B处的电压设置为Vb，所述第三采样端子C处电压设定为Vi；

所述第一采样端子A和第二采样端子B分别连接至控制器U的两个输入端，用于将Va、Vb与设定电压值Vrefa、设定电压值Vrefb进行分别比较，分别输出使能信号outa-en和使能信号outb-en，同时，比较后的结果并通过第二死区发生器输出驱动信号s3和s4，所述驱动信号s3和s4分别连接于输出控制三极管Q3和输出控制三极管Q4的基极；所述第三采样端子C连接于控制器U的另一输入端，用于将Vi分别与波峰电压值Vpeak和波谷电压值Vvelly进行比较，比较后的结果通过第一死区发生器输出驱动信号s1和s2，所述驱动信号s1和s2分别连接于主MOS管Q1和主MOS管Q2的栅极。

所述控制器U为AVR单片机。

所述控制器U包括第一比较器、第二比较器、第三比较器、第四比较器以及RS触发器、有限状态机、过零检测器，其中，所述第三采样端子C与第一比较器的负输入端和第二比较器的正输入端分别相连，用于产生波谷电压值Vvelly和波峰电压值Vpeak的波谷电压源和波峰电压源分别连接至第一比较器的正输入端和第二比较器的负输入端；所述第一比较器的输出端通过过零检测器连接于第一死区发生器的其中一输入端，所述第二比较器的输出端连接至RS触发器的R端，控制器U的时钟信号连接至RS触发器的S端，RS触发器的Q端连接至第一死区发生器的另一输入端，用于分别产生输出驱动信号s1和s2的第一死区发生器的两个输出端分别连接至主MOS管Q1的栅极和主MOS管Q2的栅极；所述第一采样端子A和第二采样端子B分别连接至第三比较器和第四比较器的负输入端，用于产生设定电压值Vrefa和设定电压值Vrefb的定值电压源Urefa和定值电压源Urefb分别连接至第三比较器和第四比较器的正输入端，第三比较器和第四比较器的输出端分别连接至有限状态机的两个输入端，并结合有限状态机的另一输入端的时钟信号产生一组输出信号，该组输出信号分别连接至第二死区发生器的两个输入端，用于分别产生输出驱动信号s3和s4的第二死区发生器的两个输出端分别连接至输出控制三极管Q3的基极和输出控制三极管Q4的基极。

所述主控电路进一步包括一连接于主MOS管Q1的源极和输出控制三极管Q3的发射极之间的滤波及相位补偿电路，所述滤波及相位补偿电路包括电阻R1、电阻R2、电容C2和电感L，串联后的电阻R1和电感L与串联后的电阻R2和电感C2相并联；所述主MOS管Q2的漏极连接于主MOS管Q1的源极和滤波及相位补偿电路之间，所述输出控制三极管Q4的发射极连接于输出控制三极管Q3的发射极和滤波及相位补偿电路之间，串联后的电阻R3和电阻R4的一端连接于电阻R2和电感C2之间。

所述输出控制三极管Q3的发射极和滤波及相位补偿电路之间的电流值设为iL，所述iL的最大值定义为imax，其最小值定义为imin，所述波峰电压值Vpeak为imax与电阻R4的阻值的乘积，所述波谷电压值Vvelly为imin与电阻R4的阻值的乘积。

串联的发光二极管LED1和采样电阻R9的两端并接一由电阻R5和电容C3串联组成的第一RC滤波电路，串联的发光二极管LED2和采样电阻R10的两端并接一由电阻R6和电容C4串联组成的第二RC滤波电路。

所述整流电路为全波整流桥。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：本发明双路输出变换中，每一路均通过负反馈形式对其占空比进行调节，实现较高功率因数，从而提高了整个电路的功率因数，同时，将变换器结构进行简化，将之前用电路实现的功能现在转用程序控制也能实现所要求的功能，减少在电路上的消耗，即整体消耗减少，提高效率。且结构简单，节约成本。

附图说明

图1为本发明实施例的双路输出LED电源驱动电路原理图；

图2为本发明驱动信号s1和s2的产生原理图；

图3为本发明驱动信号s3和s4的产生原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。

实施例

请参照图1所示，一种双路输出LED电源驱动电路，其包括EMI滤波电路、整流电路，以及主控电路，EMI滤波电路的输入端与市电相连，其输出端通过整流电路连接至主控电路，主控电路包括主MOS管Q1、主MOS管Q2、输出控制三极管Q3、输出控制三极管Q4、发光二极管LED1、发光二极管LED2、以及分压电阻R3、采样电阻R4、采样电阻R9，采样电阻R10、控制器U以及第一死区发生器和第二死区发生器；其中：

主MOS管Q1的栅极连接至整流电路的输出端，其源极连接至输出控制三极管Q3的发射极，输出控制三极管Q3的集电极经发光二极管LED1、采样电阻R9后接地；主MOS管Q2的漏极连接于主MOS管Q1的源极和输出控制三极管Q3的发射极之间，主MOS管Q2的源极接地；输出控制三极管Q4的发射极连接于主MOS管Q1的源极和输出控制三极管Q3的发射极之间，输出控制三极管Q4的集电极经发光二极管LED2、采样电阻R10后接地，分压电阻R3、采样电阻R4串联后一端接地，另一端连接至主MOS管Q1的源极和输出控制三极管Q3的发射极之间；

发光二极管LED1、采样电阻R9之间设有采样端子A，发光二极管LED2、采样电阻R10之间设有采样端子B，分压电阻R3、采样电阻R4之间设有采样端子C，采样端子A处的电压设为Va，采样端子B处的电压设置为Vb，采样端子C处电压设定为Vi；

采样端子A和采样端子B分别连接至控制器U的两个输入端，用于将Va、Vb与设定电压值Vrefa、设定电压值Vrefb进行分别比较，结合系统时钟sustem clock，分别输出使能信号outa-en和使能信号outb-en，同时，比较后的结果并通过第二死区发生器输出驱动信号s3和s4，驱动信号s3和s4分别连接于输出控制三极管Q3和输出控制三极管Q4的基极；采样端子C连接于控制器U的另一输入端，用于将Vi分别与波峰电压值Vpeak和波谷电压值Vvelly进行比较，比较后的结果通过第一死区发生器输出驱动信号s1和s2，驱动信号s1和s2分别连接于主MOS管Q1和主MOS管Q2的栅极。

在本发明较佳的实施例中，整流桥采用全波整流电路，控制器U采用AVR单片机。

主控电路还包括一连接于主MOS管Q1的源极和输出控制三极管Q3的发射极之间的滤波及相位补偿电路，滤波及相位补偿电路包括电阻R1、电阻R2、电容C2和电感L，串联后的电阻R1和电感L与串联后的电阻R2和电感C2相并联，其中，和电感L用于对整流桥输出的直流信号进行再次滤波，电阻R1起到限流作用，串联后的电阻R2和电感C2起到相位补偿作用；主MOS管Q2的漏极连接于主MOS管Q1的源极和滤波及相位补偿电路之间，输出控制三极管Q4的发射极连接于输出控制三极管Q3的发射极和滤波及相位补偿电路之间，串联后的电阻R3和电阻R4的一端连接于电阻R2和电感C2之间。

输出控制三极管Q3的发射极和滤波及相位补偿电路之间的电流值设为iL，iL的最大值定义为imax，其最小值定义为imin，波峰电压值Vpeak为imax与电阻R4的阻值的乘积，波谷电压值Vvelly为imin与电阻R4的阻值的乘积。

驱动信号s1和s2的产生原理如图2所示，控制器U包括比较器A1、比较器A2、RS触发器和过零检测器，采样端子C与第一比较器的负输入端和第二比较器的正输入端分别相连，用于产生波谷电压值Vvelly和波峰电压值Vpeak的波谷电压源和波峰电压源（即将上述计算获得的波峰电压值Vpeak和波谷电压值Vvelly分别通过波峰电压源和波谷电压源进行模拟）分别连接至比较器A1的正输入端和比较器A2的负输入端，使Vi分别与波峰电压值Vpeak和波谷电压值Vvelly进行比较，比较器A1的输出端通过过零检测器通过第一死区发生器后经一放大器进行放大处理后获得连接于主MOS管Q2栅极的驱动信号s2，比较器A2的输出端连接至RS触发器的R端，控制器U的时钟信号system clock连接至RS触发器的S端，RS触发器的输出端Q端通过第一死区发生器经一放大器进行放大处理后获得连接于主MOS管Q1栅极的驱动信号s1，通过第一死区发生器产生的驱动信号s1和s2不能同时处于打开状态。

驱动信号s3和s4的产生原理如图3所示，控制器U包括比较器A3、比较器A4和有限状态机，采样端子A和采样端子B分别连接至比较器A3和比较器A4的负输入端，用于产生设定电压值Vrefa和设定电压值Vrefb的定值电压源Urefa和定值电压源Urefb分别连接至比较器A3和比较器A4的正输入端，比较器A3和比较器A4的输出端（分别为输出询问量outa-req和outb-req）分别连接至有限状态机的两个输入端，并结合有限状态机的另一输入端的时钟信号systemclock产生一组使能信号和一组输出信号，分别定义为使能信号outa-en和使能信号outb-en并通过有限状态机输出，一组输出信号分别连接至第二死区发生器的两个输入端，通过第二死区发生器并分别经相应的放大器进行放大处理后产生驱动信号s3和s4，该驱动信号s3和s4连接至输出控制三极管Q3的基极和输出控制三极管Q4的基极，通过第二死区发生器避免了驱动信号s3和s4之间产生交叉干扰的可能性。

另外，串联的发光二极管LED1和采样电阻R9的两端并接一由电阻R5和电容C3串联组成的RC滤波电路，串联的发光二极管LED2和采样电阻R10的两端并接一由电阻R6和电容C4串联组成的RC滤波电路，进一步对驱动电路进行滤波，进而提高LED的寿命。

虽然本发明是通过具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换及等同替代。另外，针对特定情形或应用，可以对本发明做各种修改，而不脱离本发明的范围。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。

Claims (7)

1.一种双路输出LED电源驱动电路，其包括EMI滤波电路、整流电路，以及主控电路，所述EMI滤波电路的输入端与市电相连，其输出端通过整流电路连接至主控电路，其特征在于，所述主控电路包括主MOS管Q1、主MOS管Q2、输出控制三极管Q3、输出控制三极管Q4、发光二极管LED1、发光二极管LED2、以及分压电阻R3、采样电阻R4、采样电阻R9，采样电阻R10、控制器U以及第一死区发生器和第二死区发生器；其中：

所述主MOS管Q1的栅极连接至整流电路的输出端，其源极连接至输出控制三极管Q3的发射极，所述输出控制三极管Q3的集电极经发光二极管LED1、采样电阻R9后接地；所述主MOS管Q2的漏极连接于主MOS管Q1的源极和输出控制三极管Q3的发射极之间，所述主MOS管Q2的源极接地；所述输出控制三极管Q4的发射极连接于主MOS管Q1的源极和输出控制三极管Q3的发射极之间，所述输出控制三极管Q4的集电极经发光二极管LED2、采样电阻R10后接地，所述分压电阻R3、采样电阻R4串联后一端接地，另一端连接至主MOS管Q1的源极和输出控制三极管Q3的发射极之间；

所述发光二极管LED1、采样电阻R9之间设有第一采样端子A，所述发光二极管LED2、采样电阻R10之间设有第二采样端子B，所述分压电阻R3、采样电阻R4之间设有第三采样端子C，所述第一采样端子A处的电压设为Va，所述第二采样端子B处的电压设置为Vb，所述第三采样端子C处电压设定为Vi；

所述第一采样端子A和第二采样端子B分别连接至控制器U的两个输入端，用于将Va、Vb与设定电压值Vrefa、设定电压值Vrefb进行分别比较，分别输出使能信号outa-en和使能信号outb-en，同时，比较后的结果并通过第二死区发生器输出驱动信号s3和s4，所述驱动信号s3和s4分别连接于输出控制三极管Q3和输出控制三极管Q4的基极；所述第三采样端子C连接于控制器U的另一输入端，用于将Vi分别与波峰电压值Vpeak和波谷电压值Vvelly进行比较，比较后的结果通过第一死区发生器输出驱动信号s1和s2，所述驱动信号s1和s2分别连接于主MOS管Q1和主MOS管Q2的栅极。

2.根据权利要求1所述的双路输出LED电源驱动电路，其特征在于，所述控制器U为AVR单片机。

3.根据权利要求1或2所述的双路输出LED电源驱动电路，其特征在于，所述控制器U包括第一比较器、第二比较器、第三比较器、第四比较器以及RS触发器、有限状态机、过零检测器，其中，所述第三采样端子C与第一比较器的负输入端和第二比较器的正输入端分别相连，用于产生波谷电压值Vvelly和波峰电压值Vpeak的波谷电压源和波峰电压源分别连接至第一比较器的正输入端和第二比较器的负输入端；所述第一比较器的输出端通过过零检测器连接于第一死区发生器的其中一输入端，所述第二比较器的输出端连接至RS触发器的R端，控制器U的时钟信号连接至RS触发器的S端，RS触发器的Q端连接至第一死区发生器的另一输入端，用于分别产生输出驱动信号s1和s2的第一死区发生器的两个输出端分别连接至主MOS管Q1的栅极和主MOS管Q2的栅极；所述第一采样端子A和第二采样端子B分别连接至第三比较器和第四比较器的负输入端，用于产生设定电压值Vrefa和设定电压值Vrefb的定值电压源Urefa和定值电压源Urefb分别连接至第三比较器和第四比较器的正输入端，第三比较器和第四比较器的输出端分别连接至有限状态机的两个输入端，并结合有限状态机的另一输入端的时钟信号产生一组输出信号，该组输出信号分别连接至第二死区发生器的两个输入端，用于分别产生输出驱动信号s3和s4的第二死区发生器的两个输出端分别连接至输出控制三极管Q3的基极和输出控制三极管Q4的基极。

4.根据权利要求3所述的双路输出LED电源驱动电路，其特征在于，所述主控电路进一步包括一连接于主MOS管Q1的源极和输出控制三极管Q3的发射极之间的滤波及相位补偿电路，所述滤波及相位补偿电路包括电阻R1、电阻R2、电容C2和电感L，串联后的电阻R1和电感L与串联后的电阻R2和电感C2相并联；所述主MOS管Q2的漏极连接于主MOS管Q1的源极和滤波及相位补偿电路之间，所述输出控制三极管Q4的发射极连接于输出控制三极管Q3的发射极和滤波及相位补偿电路之间，串联后的电阻R3和电阻R4的一端连接于电阻R2和电感C2之间。

5.根据权利要求4所述的双路输出LED电源驱动电路，其特征在于，所述输出控制三极管Q3的发射极和滤波及相位补偿电路之间的电流值设为iL，所述iL的最大值定义为imax，其最小值定义为imin，所述波峰电压值Vpeak为imax与电阻R4的阻值的乘积，所述波谷电压值Vvelly为imin与电阻R4的阻值的乘积。

6.根据权利要求1所述的双路输出LED电源驱动电路，其特征在于，串联的发光二极管LED1和采样电阻R9的两端并接一由电阻R5和电容C3串联组成的第一RC滤波电路，串联的发光二极管LED2和采样电阻R10的两端并接一由电阻R6和电容C4串联组成的第二RC滤波电路。

7.根据权利要求1所述的双路输出LED电源驱动电路，其特征在于，所述整流电路为全波整流桥。