CN104202882B

CN104202882B - 一种高效低功耗小功率非隔离led驱动电路

Info

Publication number: CN104202882B
Application number: CN201410463285.2A
Authority: CN
Inventors: 苏松得
Original assignee: GUANGDONG LIANGDE OPTOELECTRONICS TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: GUANGDONG LIANGDE OPTOELECTRONICS TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2014-09-12
Filing date: 2014-09-12
Publication date: 2016-05-11
Anticipated expiration: 2034-09-12
Also published as: CN104202882A

Abstract

本发明涉及一种高效低功耗小功率非隔离LED驱动电路，包括整流滤波电路、恒流控制器U1、保护电容C3、降压电阻R3、平波电容C4、稳压二极管VD1、充电电容C5和反馈电路；恒流控制器U1的D端与整流滤波电路的正输出端连接；降压电阻R3的一端与恒流控制器U1的S端连接；降压电阻R3的另一端与稳压二极管VD1的阴极连接；充电电容C5的一端与稳压二极管VD1的阳极连接；充电电容C5的另一端与整流滤波电路的负输出端连接；恒流控制器U1的FB端与反馈电路连接；保护电容C3的两端分别与S端和BP端连接；平波电容C4与降压电阻R3并联连接。这种LED驱动电路能够保持稳定的电流进行工作，而且控制更加精确。

Description

一种高效低功耗小功率非隔离LED驱动电路

技术领域

本发明涉及一种LED驱动电路，尤其涉及一种高效低功耗小功率非隔离LED驱动电路。

背景技术

目前为了使LED负载以恒定的电流进行稳定的工作，LED负载的驱动电路大多采用非隔离驱动方式。

例如，在申请号为201310046328.2的中国发明专利申请中，公开了一种无辅助绕组供电的非隔离LED驱动电路，包括：恒流控制电路，其具有电源端口、地端口、驱动端口和采样端口；供电电路；开关管；其中，所述开关管的漏极接收所述输入电压，其栅极连接所述电源端口；所述供电电路包括：第一电阻，其第一端接收输入电压，其第二端连接所述电源端口；第一电容，其第一端连接所述第一电阻的第二端，其第二端连接所述地端口；源极驱动管，其栅极与所述驱动端口相连，其漏极连接所述开关管的源极；第二电阻，其第一端连接所述源极驱动管的源极；二极管，其正极接地，其负极连接所述源极驱动管的源极和所述第二电阻的第一端；电感，其第一端连接所述第二电阻的第二端；第二电容，其第一端连接所述电感的第二端，其第二端接地；其中，所述恒流控制电路的地端口连接所述第二电阻的第一端和第二端中的一个，所述恒流控制电路的采样端口连接所述第二电阻的第一端和第二端中的另一个。在该申请的实施例中，其驱动电路的工作原理如下：在驱动端口DR输出逻辑高电平时，源极驱动管M2导通，源极驱动管M2的漏极与地端口GND导通，因而源极驱动管M2的漏极电压下降使得开关管M1导通，输入电压VINDC经由开关管M1、源极驱动管M2、第二电阻R2和电感L1向负载供电；恒流控制电路31的采样端口CS经由第二电阻R2检测流经负载的电流，并根据检测结果控制驱动端口DR输出逻辑低电平以关断源极驱动管M2，源极驱动管M2关断之后，电感L1经由二极管D5向负载续流供电。

上述无辅助绕组供电的非隔离LED驱动电路虽采用开关控制的方式，但是为了配合其电路补偿的设计方案，针对第二电阻进行采样，这样的控制不够精确，而且采样后并不是直接来控制恒流控制电路的通断，因此，还存在较大的延时误差，其恒流控制不够精确；另外，在恒流控制电路关断的情况下，采用电感L1对LED负载进行续流供电，这种续流供电方式的电压不稳，导致流经LED负载的电流也相当不稳定，虽然时间极短，但仍造成电流控制不够精确，LED负载仍会产生闪烁。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高效低功耗小功率非隔离LED驱动电路，这种高效低功耗小功率非隔离LED驱动电路总是能够保持稳定的电流进行工作，而且控制更加精确。采用的技术方案如下：

一种高效低功耗小功率非隔离LED驱动电路，包括整流滤波电路，其特征是：还包括恒流控制器U1、保护电容C3、降压电阻R3、平波电容C4、稳压二极管VD1、充电电容C5和反馈电路；恒流控制器U1的D端与整流滤波电路的正输出端连接；降压电阻R3的一端与恒流控制器U1的S端连接；降压电阻R3的另一端与稳压二极管VD1的阴极连接；充电电容C5的一端与稳压二极管VD1的阳极连接；充电电容C5的另一端与整流滤波电路的负输出端连接；反馈电路包括依次串联连接的电阻R1、电阻R2和电感L1，电阻R1连接在降压电阻R3与稳压二极管VD1之间，电感L1与整流滤波电路的负输出端连接；恒流控制器U1的FB端连接在电阻R1与电阻R2之间；保护电容C3的两端分别与恒流控制器U1的S端和BP端连接；平波电容C4与降压电阻R3并联连接。

上述恒流控制器U1的D端为输入端，S端为输出端，FB端为反馈输入端，BP端为旁路保护端。

恒流控制器U1以开关控制的方式在S端输出稳定的电流，当由反馈电路流入恒流控制器U1的FB端的电流超过预设电流时，恒流控制器U1在下一个周期被禁止，当由反馈电路流入恒流控制器U1的FB端的电流为预设电流时，恒流控制器U1的FB端的电压为阈值电压，因此，恒流控制器U1的FB端的电压可以作为参考电压。当LED负载两端的电压过高时，流经LED负载的电流过大，所以流经R3的电流也会变大，此时，反馈电路的电流流入恒流控制器U1的FB端，恒流控制器U1的FB端的电压大于参考电压，流入恒流控制器U1的FB端的电流也大于预设电流，因此，恒流控制器U1在下一个周期被禁止，没有电流流过降压电阻R3，此时，充电电容C5放电，供LED负载正常工作，当通过反馈电路流入恒流控制器U1的FB端的电流小于预设电流时，恒流控制器U1导通，为LED负载正常供电并给充电电容C5充电。本发明虽采用开关控制的方式输出稳定的电流，但反馈电路是直接对LED负载的两端进行电压采样，并根据所采样的电压产生反馈电流，输入到恒流控制器U1的FB端，当流入FB端的反馈电流大于预设电流时，恒流控制器U1在下一个周期被禁止，这样的控制远比采样降压电阻R3的电流要精确得多，改善交流电输入浪涌的耐受力（1200V）及传导EMI；另外，由于在降压电阻R3的后端接入稳压二极管VD1和充电电容C5，在恒流控制器U1被禁止时，由充电电容C5进行放电续流，供LED负载工作使用，而且电压限定在原来的工作电压，使LED负载能够在恒流控制器U1被禁止的时间内，保持稳定的电流进行工作，因此，无论恒流控制器U1导通或禁止，LED负载总是能够保持稳定的电流进行工作，这是目前一般的开关控制方式无法实现的；另外恒流控制器U1可选用能够自调整控制的，适应于宽电压输入，能适应于全球通用的交流电输入电压范围，实现输出功率的增加，全方位达到EN55022B对EMI的要求。

作为本发明的优选方案，所述恒流控制器U1包括D端、S端、FB端、BP端、恒流抑制模块、信号反馈模块、电路启动模块、基准电压模块、电压比较模块、过流保护模块、MOSFET开关模块、旁路保护模块和电压采样模块；恒流抑制模块的输入端与D端连接，恒流抑制模块的输出端与信号反馈模块的输入端连接，信号反馈模块的输出端与S端连接；信号反馈模块的控制输入端与FB端连接；信号反馈模块的第一控制输出端与过流保护模块的第一控制输入端连接，信号反馈模块的第二控制输出端与MOSFET开关模块的控制输入端连接，MOSFET开关模块的控制输出端与过流保护模块的第二控制输入端连接，过流保护模块的第一控制输出端与恒流抑制模块的第一控制输入端连接；电路启动模块与D端连接，电路启动模块的控制端与过流保护模块的第二控制输出端连接；基准电压模块的输入端与D端连接，基准电压模块的输出端与电压比较模块的第一输入端连接，电压采样模块的输入端与S端连接，电压采样模块的输出端与电压比较模块的第二输入端连接，电压比较模块的控制输出端与恒流抑制模块的第二控制输入端连接；旁路保护模块的输入端与BP端连接，旁路保护模块的输出端与MOSFET开关模块的控制输入端连接。其中恒流抑制模块将电流抑制在将输入电流抑制在稳定的范围内并进行输出，同时接收电压比较模块和过流保护模块的控制信号，在电压或电流过大的情况下，均断开电路，停止电流的输出；信号反馈模块接收恒流抑制模块的电流并直接输出，并且将该电流记录为当前电流，同时，信号反馈模块接收来自FB端的反馈电流，在信号反馈模块中，将反馈电流、当前电流分别与预设电流进行比较，当前电流大于预设电流时，输出控制信号给过流保护模块，反馈电流大于预设电流时，输出控制信号给MOSFET开关模块；电路启动模块接收过流保护模块的控制信号后，使整个电路处于启动状态，即是初始状态；基准电压模块产生基准电压并输出给电压比较模块；电压采用模块对S端的输出电压（即是信号反馈模块输出的电压）进行采样，并输出给电压比较模块；电压比较模块接收来自电压采样模块的采样电压和来自基准电压模块的基准电压，在电压比较模块中，将采样电压与基准电压进行比较，如果采样电压大于基准电压，则电压比较模块输出控制信号给恒流抑制模块；过流保护模块接收来自信号反馈模块和MOSFET开关模块的控制信号，并输出用于断开电路的控制信号给恒流抑制模块，同时输出控制信号给电路启动模块，；MOSFET开关模块接收信号反馈模块和旁路保护模块的控制信号，并在下一周期被禁止，然后输出相应的控制信号给过流保护模块；旁路保护模块接收来自BP端的电压信号，经处理后输出控制信号给MOSFET开关模块。

作为本发明进一步的优选方案，还包括防空载反馈支路，防空载反馈支路包括稳压二极管VS1和稳压二极管VD2；稳压二极管VS1的阳极连接在所述降压电阻R3与稳压二极管VD1之间，稳压二极管VD2的阴极与稳压二极管VS1的阴极连接，稳压二极管VD2的阳极与所述整流滤波电路的负输出端连接。如果负载开路或输出端短路，没有反馈信号至恒流控制器U1，恒流控制器U1会进入自动启动的状态（X%的时间的导通），因此，以稳压二极管VS1和稳压二极管VD2的防空载反馈支路，能够防止空载时的输出电压过高，稳压二极管VS1的取值要高于正常的输出电压。

作为本发明进一步的优选方案，所述整流滤波电路包括整流器BR1、电感电阻FR1、电感电阻FR2、滤波电容C1和滤波电容C2；整流器BR1的其中一输入端通过电感电阻FR1与交流电的一端连接，整流器BR1的另一输入端直接与交流电的另一端连接；整流器BR1的正输出端与电感电阻FR2的一端连接；滤波电容C1的两端分别与整流器BR1的正输出端、负输出端连接；滤波电容C2的一端与电感电阻FR2的另一端连接，滤波电容的另一端与整流器BR1的负输出端连接；滤波电容C2的两端分别作为整流滤波电路的正输出端和负输出端。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

本发明采用开关控制的方式输出稳定的电流，反馈电路是直接对LED负载的两端进行电压采样，并根据所采样的电压产生反馈电流，输入到恒流控制器U1的FB端，当流入FB端的反馈电流大于预设电流时，恒流控制器U1在下一个周期被禁止，这样的控制远比采样降压电阻的电流要精确得多，改善交流电输入浪涌的耐受力（1200V）及传导EMI；另外，由于在降压电阻R3的后端接入稳压二极管VD1和充电电容C5，在恒流控制器U1被禁止时，由充电电容C5进行放电续流，使LED负载能够在恒流控制器U1被禁止的时间内，保持稳定的电流进行工作，因此，无论恒流控制器U1导通或禁止，LED负载总是能够保持稳定的电流进行工作，这是目前一般的开关控制方式无法实现的；另外恒流控制器U1可选用能够自调整控制的，适应于宽电压输入，能适应于全球通用的交流电输入电压范围，实现输出功率的增加，全方位达到EN55022B对EMI的要求。

附图说明

图1是本发明优选实施方式的结构示意图；

图2是恒流控制器U1的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和本发明的优选实施方式做进一步的说明。

如图1所示，这种高效低功耗小功率非隔离LED驱动电路，包括整流滤波电路1、恒流控制器U1、保护电容C3、降压电阻R3、平波电容C4、稳压二极管VD1、充电电容C5、反馈电路2、防空载反馈支路3；恒流控制器U1的D端与整流滤波电路1的正输出端连接；降压电阻R3的一端与恒流控制器U1的S端连接；降压电阻R3的另一端与稳压二极管VD1的阴极连接；充电电容C5的一端与稳压二极管VD1的阳极连接；充电电容C5的另一端与整流滤波电路1的负输出端连接；反馈电路2包括依次串联连接的电阻R1、电阻R2和电感L1，电阻R1连接在降压电阻R3与稳压二极管VD1之间，电感L1与整流滤波电路1的负输出端连接；恒流控制器U1的FB端连接在电阻R1与电阻R2之间；保护电容C3的两端分别与恒流控制器U1的S端和BP端连接；平波电容C4与降压电阻R3并联连接；防空载反馈支路3包括稳压二极管VS1和稳压二极管VD2；稳压二极管VS1的阳极连接在降压电阻R3与稳压二极管VD1之间，稳压二极管VD2的阴极与稳压二极管VS1的阴极连接，稳压二极管VD2的阳极与整流滤波电路1的负输出端连接。

如图2所示，恒流控制器U1包括D端、S端、FB端、BP端、恒流抑制模块11、信号反馈模块12、电路启动模块13、基准电压模块14、电压比较模块15、过流保护模块16、MOSFET开关模块17、旁路保护模块18和电压采样模块19；恒流抑制模块11的输入端与D端连接，恒流抑制模块11的输出端与信号反馈模块12的输入端连接，信号反馈模块12的输出端与S端连接；信号反馈模块12的控制输入端与FB端连接；信号反馈模块12的第一控制输出端与过流保护模块16的第一控制输入端连接，信号反馈模块12的第二控制输出端与MOSFET开关模块17的控制输入端连接，MOSFET开关模块17的控制输出端与过流保护模块16的第二控制输入端连接，过流保护模块16的第一控制输出端与恒流抑制模块11的第一控制输入端连接；电路启动模块13与D端连接，电路启动模块13的控制端与过流保护模块16的第二控制输出端连接；基准电压模块14的输入端与D端连接，基准电压模块14的输出端与电压比较模块15的第一输入端连接，电压采样模块19的输入端与S端连接，电压采样模块19的输出端与电压比较模块15的第二输入端连接，电压比较模块15的控制输出端与恒流抑制模块11的第二控制输入端连接；旁路保护模块18的输入端与BP端连接，旁路保护模块18的输出端与MOSFET开关模块17的控制输入端连接。其中恒流抑制模块11将电流抑制在将输入电流抑制在稳定的范围内并进行输出，同时接收电压比较模块15和过流保护模块16的控制信号，在电压或电流过大的情况下，均断开电路，停止电流的输出；信号反馈模块12接收恒流抑制模块11的电流并直接输出，并且将该电流记录为当前电流，同时，信号反馈模块12接收来自FB端的反馈电流，在信号反馈模块12中，将反馈电流、当前电流分别与预设电流进行比较，当前电流大于预设电流时，输出控制信号给过流保护模块16，反馈电流大于预设电流时，输出控制信号给MOSFET开关模块17；电路启动模块13接收过流保护模块16的控制信号后，使整个电路处于启动状态，即是初始状态；基准电压模块14产生基准电压并输出给电压比较模块15；电压采用模块19对S端的输出电压（即是信号反馈模块12输出的电压）进行采样，并输出给电压比较模块15；电压比较模块15接收来自电压采样模块19的采样电压和来自基准电压模块14的基准电压，在电压比较模块15中，将采样电压与基准电压进行比较，如果采样电压大于基准电压，则电压比较模块15输出控制信号给恒流抑制模块11；过流保护模块16接收来自信号反馈模块12和MOSFET开关模块17的控制信号，并输出用于断开电路的控制信号给恒流抑制模块11，同时输出控制信号给电路启动模块13；MOSFET开关模块17接收信号反馈模块12和旁路保护模块18的控制信号，并在下一周期被禁止，然后输出相应的控制信号给过流保护模块16；旁路保护模块18接收来自BP端的电压信号，经处理后输出控制信号给MOSFET开关模块17。

整流滤波电路1包括整流器BR1、电感电阻FR1、电感电阻FR2、滤波电容C1和滤波电容C2；整流器BR1的其中一输入端通过电感电阻FR1与交流电的一端连接，整流器BR1的另一输入端直接与交流电的另一端连接；整流器BR1的正输出端与电感电阻FR2的一端连接；滤波电容C1的两端分别与整流器BR1的正输出端、负输出端连接；滤波电容C2的一端与电感电阻FR2的另一端连接，滤波电容的另一端与整流器BR1的负输出端连接；滤波电容C2的两端分别作为整流滤波电路的正输出端和负输出端。

恒流控制器U1以开关控制的方式在S端输出稳定的电流，当由反馈电路2流入恒流控制器U1的FB端的电流超过预设电流时，恒流控制器U1在下一个周期被禁止，当由反馈电路2流入恒流控制器U1的FB端的电流为预设电流时，恒流控制器U1的FB端的电压为阈值电压，因此，恒流控制器U1的FB端的电压可以作为参考电压。当LED负载两端的电压过高时，流经LED负载的电流过大，所以流经R3的电流也会变大，此时，反馈电路2的电流流入恒流控制器U1的FB端，恒流控制器U1的FB端的电压大于参考电压，流入恒流控制器U1的FB端的电流也大于预设电流，因此，恒流控制器U1在下一个周期被禁止，没有电流流过降压电阻R3，此时，充电电容C5放电，供LED负载正常工作，当通过反馈电路2流入恒流控制器U1的FB端的电流小于预设电流时，恒流控制器U1导通，为LED负载正常供电并给充电电容C5充电。本发明虽采用开关控制的方式输出稳定的电流，但反馈电路2是直接对LED负载的两端进行电压采样，并根据所采样的电压产生反馈电流，输入到恒流控制器U1的FB端，当流入FB端的反馈电流大于预设电流时，恒流控制器U1在下一个周期被禁止，这样的控制远比采样降压电阻R3的电流要精确得多，改善交流电输入浪涌的耐受力（1200V）及传导EMI；另外，由于在降压电阻R3的后端接入稳压二极管VD1和充电电容C5，在恒流控制器U1被禁止时，由充电电容C5进行放电续流，供LED负载工作使用，而且电压限定在原来的工作电压，使LED负载能够在恒流控制器U1被禁止的时间内，保持稳定的电流进行工作，因此，无论恒流控制器U1导通或禁止，LED负载总是能够保持稳定的电流进行工作，这是目前一般的开关控制方式无法实现的；另外恒流控制器U1可选用能够自调整控制的，适应于宽电压输入，能适应于全球通用的交流电输入电压范围，实现输出功率的增加，全方位达到EN55022B对EMI的要求。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其各部分名称等可以不同，凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种高效低功耗小功率非隔离LED驱动电路，包括整流滤波电路，其特征是：还包括恒流控制器U1、保护电容C3、降压电阻R3、平波电容C4、稳压二极管VD1、充电电容C5和反馈电路；恒流控制器U1的D端与整流滤波电路的正输出端连接；降压电阻R3的一端与恒流控制器U1的S端连接；降压电阻R3的另一端与稳压二极管VD1的阴极连接；充电电容C5的一端与稳压二极管VD1的阳极连接；充电电容C5的另一端与整流滤波电路的负输出端连接；反馈电路包括依次串联连接的电阻R1、电阻R2和电感L1，电阻R1连接在降压电阻R3与稳压二极管VD1之间，电感L1与整流滤波电路的负输出端连接；恒流控制器U1的FB端连接在电阻R1与电阻R2之间；保护电容C3的两端分别与恒流控制器U1的S端和BP端连接；平波电容C4与降压电阻R3并联连接；恒流控制器U1包括D端、S端、FB端、BP端、恒流抑制模块、信号反馈模块、电路启动模块、基准电压模块、电压比较模块、过流保护模块、MOSFET开关模块、旁路保护模块和电压采样模块；恒流抑制模块的输入端与D端连接，恒流抑制模块的输出端与信号反馈模块的输入端连接，信号反馈模块的输出端与S端连接；信号反馈模块的控制输入端与FB端连接；信号反馈模块的第一控制输出端与过流保护模块的第一控制输入端连接，信号反馈模块的第二控制输出端与MOSFET开关模块的控制输入端连接，MOSFET开关模块的控制输出端与过流保护模块的第二控制输入端连接，过流保护模块的第一控制输出端与恒流抑制模块的第一控制输入端连接；电路启动模块与D端连接，电路启动模块的控制端与过流保护模块的第二控制输出端连接；基准电压模块的输入端与D端连接，基准电压模块的输出端与电压比较模块的第一输入端连接，电压采样模块的输入端与S端连接，电压采样模块的输出端与电压比较模块的第二输入端连接，电压比较模块的控制输出端与恒流抑制模块的第二控制输入端连接；旁路保护模块的输入端与BP端连接，旁路保护模块的输出端与MOSFET开关模块的控制输入端连接。

2.如权利要求1所述的高效低功耗小功率非隔离LED驱动电路，其特征是：还包括防空载反馈支路，防空载反馈支路包括稳压二极管VS1和稳压二极管VD2；稳压二极管VS1的阳极连接在所述降压电阻R3与稳压二极管VD1之间，稳压二极管VD2的阴极与稳压二极管VS1的阴极连接，稳压二极管VD2的阳极与所述整流滤波电路的负输出端连接。

3.如权利要求1所述的高效低功耗小功率非隔离LED驱动电路，其特征是：所述整流滤波电路包括整流器BR1、电感电阻FR1、电感电阻FR2、滤波电容C1和滤波电容C2；整流器BR1的其中一输入端通过电感电阻FR1与交流电的一端连接，整流器BR1的另一输入端直接与交流电的另一端连接；整流器BR1的正输出端与电感电阻FR2的一端连接；滤波电容C1的两端分别与整流器BR1的正输出端、负输出端连接；滤波电容C2的一端与电感电阻FR2的另一端连接，滤波电容的另一端与整流器BR1的负输出端连接；滤波电容C2的两端分别作为整流滤波电路的正输出端和负输出端。