CN104080226B - 一种根据采样电流来控制三极管开关的电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种根据采样电流来控制三极管开关的电路，其特征在于，包括：光耦，与所述光耦并联连接的采样电阻；三极管，与所述三极管的基极相连的第一电阻，与所述三极管的集电极相连的第二电阻，所述三极管的基极与所述光耦的第一输出脚连接，所述三极管的发射极与所述光耦的第二输出脚连接，并且所述三极管的开关受所述光耦控制。该电路为一逻辑电路，能够控制驱动电路中维持电流的导通和关断，减少驱动电路损耗，并且该电路本身所用器件少，应用简单，制作成本低。

Description

一种根据采样电流来控制三极管开关的电路

技术领域

本发明涉及LED恒流驱动电路领域，尤其涉及一种根据采样电流来控制三极管开关的电路。

背景技术

LED是一款工作在低电压、直流的半导体器件，需要在恒定的电流环境下工作，对于普通市电，必须经过电压转换和恒流控制以后，才能够提供给LED使用，完成这一过程的电路或设备通常被称之为LED驱动电路或驱动器。一般来说，LED的驱动方式有两种：一种是恒压驱动，但这种驱动方式是给LED提供恒定的电压，使LED发光，由于LED是电流控制型器件，恒压驱动不能控制流过LED的电流，从而不能控制LED的发光亮度，而且可靠性差；另一种是恒流驱动，这种驱动方式是给LED提供恒定的电流，设计者可以通过调节电流，获得预期的亮度要求，并且当多个LED使用时，可以保证各个LED亮度、色度的一致性。同时，由于可以控制电流，因此可以避免驱动电流超出LED的最大额定值，提高其可靠性。

现有LED恒流驱动电路的主要性能指标有：（1）电路效率，即驱动电路本身所耗散的功率。这部分功率无法转化为LED发出的光，应当尽量予以减少。（2）电路的安全性问题，当某一颗LED损坏时尽量不会对此灯具中其他LED的正常工作产生严重的影响。（3）此驱动电路是否可以调光。可调光的LED驱动模块可以根据环境，动态调节灯具的功耗，更加节能。

基于以上的考虑，公开号为CN201328203Y的中国专利公开了一种可调光3路大功率LED恒流驱动模块，包括输入接口、输出接口、LED恒流驱动芯片、电容、电阻、电感及光耦。3路LED恒流驱动电路以并联方式通过输入电源接口与外部电源相连接。每部驱动电路的结构相同，以LED恒流驱动芯片为核心，形成Buck电路拓扑，可以通过改变电流采用电阻的阻值设定不同的输出电流值。芯片的PWM调光管脚DIM通过分压电阻与输入电源接口相连，并经光耦形成隔离的PWM调光接口。该发明的驱动模块可靠性高，单路LED串的损坏不会影响其他两路的正常工作，并可进行隔离的PWM调光，但该技术方案能耗较高。

在可调光的LED灯与可控硅调光器匹配时，需要给可控硅调光器提供一个维持电流，在外部电路不运行时需要该维持电流；在外部电路运行时，则就不再需要该维持电流，如果此时该维持电流一直处于导通状态，会带来较大的不必要的损坏，因此需要一种逻辑电路来控制这个维持电流的导通和关断，但该电路最好所用器件较少，以减少功率的消耗。

发明内容

本发明的目的在于提出一种根据采样电流来控制三极管开关的电路，能够减少整灯功率的消耗，并且电路本身所用器件少，功率消耗小，制作成本低。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种根据采样电流来控制三极管开关的电路，其特征在于，包括：光耦，与所述光耦并联连接的采样电阻；三极管，与所述三极管的基极相连的第一电阻，与所述三极管的集电极相连的第二电阻，所述三极管的基极与所述光耦的第一输出脚连接，所述三极管的发射极与所述光耦的第二输出脚连接，并且所述三极管的开关受所述光耦控制。

进一步地，所述三极管为NPN型三极管。

进一步地，使光耦输出脚导通的电压为基准电压，当采样电流大到使采样电阻上的电压大于或等于所述基准电压时，光耦输出脚导通，所述三极管关断；当采样电流小于能使采样电阻上的电压等于所述基准电压的电流时，光耦输出脚不导通，所述三极管导通。

本发明还提供了一种根据采样电流来控制三极管开关的电路，其特征在于，包括：光耦，与所述光耦并联连接的采样电阻；三极管，与所述三极管的基极相连的第一电阻，与所述三极管的集电极相连的恒流二极管，所述三极管的基极与所述光耦的第一输出脚连接，所述三极管的发射极与所述光耦的第二输出脚连接，并且所述三极管的开关受所述光耦控制。进一步地，所述三极管为NPN型三极管。

进一步地，使光耦输出脚导通的电压为基准电压，当采样电阻上的电压大于或等于所述基准电压时，光耦输出脚导通，所述三极管关断；当采样电流小于能使采样电阻上的电压等于所述基准电压的电流时，光耦输出脚不导通，所述三极管导通。

本发明还提供了一种LED恒流驱动电路，其特征在于，包括整流器，恒流二极管，逻辑电路，二极管，LED灯串，电解电容，所述恒流二极管正极与所述整流器的正极相连接，所述恒流二极管的负极与逻辑电路的输入端相连，所述二极管的阳极与所述逻辑电路的输出端相连，所述二极管的阴极与并联了电解电容的LED灯串连接，所述恒流二极管、逻辑电路和二极管作为驱动电路的输入端，所述LED灯串的负极与整流器的负极连接，所述逻辑电路为如前所述中的任一电路。

与现有技术相比，本发明能够控制驱动电路中维持电流的导通和关断，减少驱动电路损耗，并且该电路本身所用器件少，应用简单，制作成本低。

附图说明

图1是本发明具体实施方式1中逻辑电路的电路图。

图2是本发明具体实施方式2中逻辑电路的电路图。

图3是本发明具体实施方式3中恒流驱动LED调光电路的电路图。

图4是本发明具体实施方式4中恒流驱动LED调光电路的电路图。

图中的附图标记所分别指代的技术特征为：

R1、采样电阻；U1、光耦；R0、第一电阻；R2、第二电阻；Q1、三极管；D0、整流器；CRD1、第一恒流二极管；CRD2、第二恒流二极管；D1、二极管；C2、电解电容。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

具体实施方式一：

本具体实施方式公开了一种根据采样电流来控制三极管开关的电路，该电路的电路图如图1所示，该电路包括光耦U1，所述光耦U1内部包括发光二极管；与所述光耦的输入端并联连接的采样电阻R1；三极管Q1，该三极管为NPN型三极管；与所述三极管的基极相连的第一电阻R0，第一电阻R0为所述三极管Q1的偏置电阻；与所述三极管的集电极相连的第二电阻R2，第二电阻R2为三极管Q1集电极电阻，在三极管开启时为三极管Q1集电极提供电流通路；所述三极管Q1的基极与所述光耦的第一输出脚连接，所述三极管Q1的发射极与所述光耦的第二输出脚连接，并且连接到接地端。

该电路工作的原理如下：采样电阻对外部电流进行采样，当外部电路在运行的状态时，外部电流较大，外部电流从输入端输入时，采样电流在流经采样电阻R1时会产生压降，在采样电阻R1固定的情况下，如果采样电流较大，在采样电阻R1时会产生较大的压降，大于使光耦输出脚导通的基准电压时，光耦内部的发光二极管导通，同时光耦的输出脚导通，也就是电流在光耦的第一输出脚和第二输出脚之间流过，由于所述三极管Q1的基极与所述光耦的第一输出脚连接，所述三极管Q1的发射极与所述光耦的第二输出脚连接，这就相当于使三极管Q1的基极和发射极短路，三极管Q1的基极的电位拉低，则三极管无法开启。从而能在外部电路运行时不需要维持电流的情况下，关断该维持电流。

当外部电路不再运行时，外部电流也就是采样电流较小，采样电流从输入端输入时，在采样电阻R1时会产生的压降也较小，小于使光耦输出脚导通的基准电压时，光耦内部的发光二极管不导通，则光耦的输出脚也不导通，在这种情况下，三极管的基极连接有偏置电阻也就是第一电阻R0，集电极连接有第二电阻R2，三极管通过自偏置导通。此时可以提供给可控硅调光器必须的维持电流。

这样仅采用一个逻辑电路就能控制维持电流的导通和关断，并且所用器件少，功耗低，制作成本低。

具体实施方式二：

本具体实施方式公开了另一种根据采样电流来控制三极管开关的电路，该电路的电路图如图2所示，该电路包括光耦U1，所述光耦U1内部包括发光二极管；与所述光耦的输入端并联连接的采样电阻R1；三极管Q1，与所述三极管Q1的基极相连的第一电阻R0，第一电阻R0为所述三极管Q1的偏置电阻；与所述三极管的集电极相连的第二恒流二极管CRD2；所述三极管Q1的基极与所述光耦的第一输出脚连接，所述三极管Q1的发射极与所述光耦的第二输出脚连接，并且连接到接地端。

该电路工作的原理如下：采样电阻对外部电流进行采样，当外部电路在运行的状态时，外部电流较大，外部电流从输入端输入时，采样电流流经采样电阻R1时会产生压降，在采样电阻R1固定的情况下，如果采样电流较大，在采样电阻R1时会产生较大的压降，大于使光耦输出脚导通的基准电压时，光耦内部的发光二极管导通，同时光耦的输出脚导通，也就是电流在光耦的第一输出脚和第二输出脚之间流过，由于所述三极管Q1的基极与所述光耦的第一输出脚连接，所述三极管Q1的发射极与所述光耦的第二输出脚连接，这就相当于使三极管Q1的基极和发射极短路，三极管Q1的基极的电位拉低，则三极管无法开启。从而能在外部电路运行时不需要维持电流的情况下，关断该维持电流。

当外部电路不再运行时，外部电流较小，采样电流从输入端输入时，在采样电阻R1时会产生的压降也较小，小于使光耦输出脚导通的基准电压时，光耦内部的发光二极管不导通，则光耦的输出脚也不导通，在这种情况下，三极管的基极连接有偏置电阻也就是第一电阻R0，集电极连接有第二电阻R2，三极管通过自偏置导通。此时可以提供给可控硅调光器必须的维持电流。

在本实施方式中三极管Q1的集电极电阻不再如具体实施例一中那样为固定电阻R2，而是由第二恒流二极管CRD2取代，这样做的目的是在于调光电路结合时能提供恒定的电流，避免调光灯的闪烁。

具体实施方式三：

本具体实施方式公开了一种LED恒流驱动电路，是具体实施方式一中的电路与恒流驱动LED调光电路的结合。该电路的电路图如图3所示，包括整流器D0；第一恒流二极管CRD1；逻辑电路，该逻辑电路包括光耦U1，所述光耦U1内部包括发光二极管；采样电阻R1，第一电阻R0，第二电阻R2，三极管Q1；二极管D1；LED灯串；电解电容C2。

所述第一恒流二极管CRD1的正极与所述整流器D0的正极相连接，所述第一恒流二极管的负极与逻辑电路的输入端相连，具体来说是与该逻辑电路中并联了采样电阻R1的光耦U1的一端输入脚相连，光耦U1的另一端输入脚与第一电阻RO一端相连，第一电阻RO的另一端与光耦U1的第一输出脚以及三极管Q1的基极相连，第一电阻R0为所述三极管Q1的偏置电阻，三极管Q1的发射极与光耦U1的第二输出脚连接；第二电阻R2的一端与三极管Q1的集电极相连，第二电阻R2为三极管Q1集电极电阻，在三极管开启时为三极管Q1集电极提供电流通路；第二电阻R2的另一端与二极管D1的阳极相连，所述二极管D1的阴极与并联了电解电容C2的LED灯串连接，所述LED灯串为两组串联了两个LED灯的灯串并联而成，其中每个LED灯的正向压降为45～56V。

该电路工作的原理如下：输入的交流电压由整流器D0的2,4端输入，经过整流器转换为直流电之后由1,3端输出，所述整流器D0为桥式整流器，本领域技术人员可以习知的是，该整流器也可以为半波整流器或全被整流器，从1,3端输出的电流为对LED灯串的驱动电流。

当LED驱动电路在运行的状态时，驱动电流较大，驱动电流输入时，采样电阻R1对该驱动电流电流进行采样，采样电流流经采样电阻R1时会产生压降，在采样电阻R1固定的情况下，如果采样电流较大，在采样电阻R1时会产生较大的压降，大于使光耦输出脚导通的基准电压时，光耦内部的发光二极管导通，同时光耦的输出脚导通，也就是电流在光耦的第一输出脚和第二输出脚之间流过，由于所述三极管Q1的基极与所述光耦的第一输出脚连接，所述三极管Q1的发射极与所述光耦的第二输出脚连接，这就相当于使三极管Q1的基极和发射极短路，三极管Q1的基极的电位拉低，则三极管无法开启。从而能在LED驱动电路运行时不需要维持电流的情况下，关断该维持电流，LED驱动电路的驱动电流用于对LED灯串的驱动。

当LED驱动电路不在运行的状态时，驱动电流较小，驱动电流输入时，采样电阻R1对该驱动电流电流进行采样，采样电流流经采样电阻R1时会产生压降，采样电流从输入端输入时，在采样电阻R1时会产生的压降也较小，小于使光耦输出脚导通的基准电压时，光耦内部的发光二极管不导通。在这种情况下，三极管的基极连接有偏置电阻也就是第一电阻R0，集电极连接有第二电阻R2，三极管通过自偏置导通。此时可以提供给可控硅调光器必须的维持电流。

本具体实施方式中采用逻辑电路与恒流驱动LED调光电路结合，能够控制驱动电路中维持电流的导通和关断，减少驱动电路的损耗。

具体实施方式四：

本具体实施方式公开了一种LED恒流驱动电路，是具体实施方式二中的电路与恒流驱动LED调光电路的结合。该电路的电路图如图4所示，包括整流器D0，第一恒流二极管CRD1，逻辑电路，该逻辑电路包括光耦U1，所述光耦U1内部包括发光二极管；采样电阻R1，第一电阻R0，第二恒流二极管CRD2，三极管Q1；二极管D1，LED灯串，电解电容C2，

所述第一恒流二极管CRD1的正极与所述整流器D0的正极相连接，所述第一恒流二极管的负极与逻辑电路的输入端相连，具体来说是与该逻辑电路中并联了采样电阻R1的光耦U1的一端输入脚相连，光耦U1的另一端输入脚与第一电阻RO一端相连，第一电阻RO的另一端与光耦U1的第一输出脚以及三极管Q1的基极相连，第一电阻R0为所述三极管Q1的偏置电阻，三极管Q1的发射极与光耦U1的第二输出脚连接；第二恒流二极管CRD2的一端与三极管Q1的集电极相连，第二恒流二极管CRD2的另一端与二极管D1的阳极相连，所述二极管D1的阴极与并联了电解电容C2的LED灯串连接，所述LED灯串为两组串联了两个LED灯的灯串并联而成，其中每个LED灯的正向压降为45～56V。

该电路工作的原理如下：输入的交流电压由整流器D0的2,4端输入，经过整流器转换为直流电之后由1,3端输出，所述整流器D0为桥式整流器，本领域技术人员可以习知的是，该整流器也可以为半波整流器或全被整流器，从1,3端输出的电流为对LED灯串的驱动电流。

当LED驱动电路在运行的状态时，驱动电流较大，驱动电流输入时，采样电阻R1对该驱动电流电流进行采样，采样电流流经采样电阻R1时会产生压降，在采样电阻R1固定的情况下，如果采样电流较大，在采样电阻R1时会产生较大的压降，大于使光耦输出脚导通的基准电压时，光耦内部的发光二极管导通，同时光耦的输出脚导通，也就是电流在光耦的第一输出脚和第二输出脚之间流过，由于所述三极管Q1的基极与所述光耦的第一输出脚连接，所述三极管Q1的发射极与所述光耦的第二输出脚连接，这就相当于使三极管Q1的基极和发射极短路，三极管Q1的基极的电位拉低，则三极管无法开启。从而能在LED驱动电路运行时不需要维持电流的情况下，关断该维持电流，LED驱动电路的驱动电流用于对LED灯串的驱动。

当LED驱动电路不在运行的状态时，驱动电流较小，驱动电流输入时，采样电阻R1对该驱动电流电流进行采样，采样电流流经采样电阻R1时会产生压降，采样电流从输入端输入时，在采样电阻R1时会产生的压降也较小，小于使光耦输出脚导通的基准电压时，光耦内部的发光二极管不导通，则光耦的输出脚也不导通。在这种情况下，三极管的基极连接有偏置电阻也就是第一电阻R0，集电极连接有第二电阻R2，三极管通过自偏置导通。此时可以提供给可控硅调光器必须的维持电流。

在本实施方式中三极管Q1的集电极电阻不再如具体实施例三中那样为固定电阻R2，而是由第二恒流二极管CRD2取代，这样做的目的在于能提供恒定的电流，避免调光灯的闪烁。

本具体实施方式中采用逻辑电路与恒流驱动LED调光电路结合，能够控制驱动电路中维持电流的导通和关断，减少驱动电路的损耗，并且在三极管的集电极处采用恒流二极管连接，避免调光灯的闪烁。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (5)

1.一种根据采样电流来控制三极管开关的电路，其特征在于，包括：光耦，与所述光耦并联连接的采样电阻；三极管，与所述三极管的基极相连的第一电阻，与所述三极管的集电极相连的第二电阻，所述三极管的基极与所述光耦的第一输出脚连接，所述三极管的发射极与所述光耦的第二输出脚连接，并且所述三极管的开关受所述光耦控制；

使光耦输出脚导通的电压为基准电压，当采样电流大到使采样电阻上的电压大于或等于所述基准电压时，光耦输出脚导通，所述三极管关断；当采样电流小于能使采样电阻上的电压等于所述基准电压的电流时，光耦输出脚不导通，所述三极管导通。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述三极管为NPN型三极管。

3.一种根据采样电流来控制三极管开关的电路，其特征在于，包括：光耦，与所述光耦并联连接的采样电阻；三极管，与所述三极管的基极相连的第一电阻，与所述三极管的集电极相连的恒流二极管，所述三极管的基极与所述光耦的第一输出脚连接，所述三极管的发射极与所述光耦的第二输出脚连接，并且所述三极管的开关受所述光耦控制；

使光耦输出脚导通的电压为基准电压，当采样电阻上的电压大于或等于所述基准电压时，光耦输出脚导通，所述三极管关断；当采样电流小于能使采样电阻上的电压等于所述基准电压的电流时，光耦输出脚不导通，所述三极管导通。

4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述三极管为NPN型三极管。

5.一种LED恒流驱动电路，其特征在于，包括整流器，恒流二极管，逻辑电路，二极管，LED灯串，电解电容，所述恒流二极管正极与所述整流器的正极相连接，所述恒流二极管的负极与逻辑电路的输入端相连，所述二极管的阳极与所述逻辑电路的输出端相连，所述二极管的阴极与并联了电解电容的LED灯串连接，所述恒流二极管、逻辑电路和二极管作为驱动电路的输入端，所述LED灯串的负极与整流器的负极连接，所述逻辑电路为权利要求1-4中的任一电路。