CN104219842B - Led恒流装置 - Google Patents

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本发明提供了一种LED恒流装置，包括电压基准源电路、过压保护电路、恒流电路双运放芯片（U1），所述恒流电路包括MOSFET管（Q1），所述电压基准源电路用于产生三路基准电压，一路基准电压用于双运放芯片（U1）工作电压，另一路基准电压用于过压保护电路参考电压，最后一路基准电压用于恒流电路参考电压，所述过压保护电路用于通过检测输入电压与参考电压比较输出高低电平控制MOSFET管（Q1）关断，所述恒流电路用于通过检测电路电流与参考电压比较输出高低电平调节MOSFET管（Q1）输出电流。本发明的有益效果是：本发明的电路简单、成本低、效率高、无EMI问题、并且恒流精度高，温漂小。

Description

LED恒流装置
技术领域
本发明涉及电子电路领域，尤其涉及LED恒流装置。
背景技术
目前市场上低压LED恒流电路多是DC-DC转换电路，其存在着以下缺陷：
1.效率低：在24V及以下电压供电时只有90％左右；
2.成本高：DC-DC转换电路一般由控制芯片、MOSFET管、储能电感、EMI原件等部分组成，电路复杂，成本高；
3.易有EMI问题：DC-DC转换电路因用到高频开关电路，易有EMI问题。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种LED恒流装置。
本发明提供了一种LED恒流装置，包括电压基准源电路、过压保护电路、恒流电路、双运放芯片，所述恒流电路包括MOSFET管，所述电压基准源电路用于产生三路基准电压，三路基准电压分别为VCC、VREF、VREF2，VCC用于双运放芯片工作电压，VREF2用于过压保护电路参考电压，VREF用于恒流电路参考电压，所述过压保护电路用于通过检测输入电压与参考电压比较输出高低电平控制MOSFET管关断，所述恒流电路用于通过检测电路电流与参考电压比较输出高低电平调节MOSFET管输出电流。
作为本发明的进一步改进，所述电压基准源电路包括稳压芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻，所述第一电阻一端连接至VCC1，所述第一电阻另一端与所述稳压芯片的负极和第二电阻连接至VCC，所述第二电阻另一端与稳压芯片的参考电压输入端和第三电阻连接至VREF2，所述第三电阻另一端与所述第四电阻和所述第五电阻连接至VREF；所述第四电阻和所述第五电阻另一端接地，所述稳压芯片的正极接地；所述双运放芯片的B部分的第5脚分别与所述第三电阻、第四电阻、第五电阻连接。
作为本发明的进一步改进，所述过压保护电路包括第八电阻、第九电阻、第十电阻、第四电容，三极管、双运放芯片的A部分，所述第九电阻分别与所述双运放芯片的A部分的第3脚、第十电阻、所述第四电容连接，所述第十电阻另一端接地，所述第四电容另一端接地，所述双运放芯片的A部分的第2脚与稳压芯片的参考电压输入端连接，所述第八电阻一端与所述双运放芯片的A部分的第1脚连接，所述第八电阻另一端与所述三极管的B脚连接，所述三极管的C脚与MOSFET管的G脚连接，所述三极管的E脚接地。
作为本发明的进一步改进，所述恒流电路包括第六电阻、第七电阻、第十一电阻、第二电容、MOSFET管、双运放芯片的B部分，所述第七电阻一端分别与所述双运放芯片的B部分的第6脚和所述第二电容连接，所述第七电阻另一端分别与所述第二电容另一端、所述第十一电阻、所述MOSFET管的S脚连接，所述第十一电阻另一端接地，所述电压基准源电路的VREF和所述双运放芯片的B部分的第5脚连接，所述第六电阻一端与所述双运放芯片的B部分的第7脚连接，所述第六电阻另一端与所述MOSFET管的G脚连接，所述MOSFET管的D脚与输出端连接。
作为本发明的进一步改进，该LED恒流装置还包括作为防反接保护二极管的二极管,所述二极管正极与供电电源正极相连，所述二极管负极给整个恒流电路供电，所述二极管负极连接至VCC1，所述第九电阻一端与所述二极管负极相连，所述第九电阻另一端分别与所述双运放芯片的A部分的第3脚、第十电阻、所述第四电容连接。
作为本发明的进一步改进，该LED恒流装置还包括第五电容，所述第五电容一端接所述MOSFET管S脚，所述第五电容另一端接MOSFET管D脚。
作为本发明的进一步改进，该LED恒流装置还包括第一电容，所述第一电容一端接供电电源正极，所述第一电容另一端接供电电源负极。
作为本发明的进一步改进，该LED恒流装置还包括第三电容，所述第三电容一端接所述双运放芯片的第8脚，所述第三电容另一端与所述双运放芯片的第4脚一起接地。
作为本发明的进一步改进，所述稳压芯片的负极与所述双运放芯片的供电输入端连接。
本发明的有益效果是：本发明的电路简单、成本低、效率高、无EMI问题、并且恒流精度高，温漂小。
附图说明
图1是本发明的电路图。
具体实施方式
如图1所示，本发明公开了一种LED恒流装置，包括电压基准源电路、过压保护电路、恒流电路、二极管(D1)，所述二极管(D1)作为防反接保护二极管，正极与供电电源正极相连，负极给整个恒流电路供电。
电压基准源电路用于产生三路基准电压，三路基准电压分别为VCC、VREF、VREF2，其中VCC给双运放芯片U1供电，VREF2用于过压保护电路参考电压，VREF用于恒流电路参考电压。
VCC压用于双运放芯片U1工作电压，VREF2用于过压保护电路参考电压，VREF用于恒流电路参考电压，所述过压保护电路用于通过检测输入电压与参考电压比较输出高低电平控制MOSFET管Q1关断，所述恒流电路用于通过检测电路电流与参考电压比较输出高低电平调节MOSFET管Q1输出电流。
所述电压基准源电路包括稳压芯片U2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5，第一电阻R1一端与二极管D1负极连接至VCC1，第一电阻R1另一端与稳压芯片U2的负极和第二电阻R2连接至VCC，第二电阻R2的另一端与稳压芯片U2的参考电压输入端和第三电阻R3连接至VREF2，第三电阻R3另一端与第四电阻R4和第五电阻R5连接至VREF；第四电阻R4和第五电阻R5另一端接地，稳压芯片U2的正极接地。
所述过压保护电路包括第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第四电容C4，三极管Q2、双运放芯片U1的A部分，所述第九电阻R9一端接二极管D1负极，所述第九电阻R9另一端分别与所述双运放芯片U1的A部分的第3脚、第十电阻R10、所述第四电容C4连接，所述第十电阻R10另一端接地，所述第四电容C4另一端接地，所述双运放芯片U1的A部分的第2脚与稳压芯片U2的参考电压输入端连接，所述第八电阻R8一端与所述双运放芯片U1的A部分的第1脚连接，所述第八电阻R8另一端与所述三极管Q2的B脚连接，所述三极管Q2的C脚与MOSFET管Q1的G脚连接，所述三极管Q2的E脚接地。
所述恒流电路包括第六电阻R6、第七电阻R7、第十一电阻R11、第二电容C2、MOSFET管Q1、双运放芯片U1的B部分，所述第七电阻R7一端分别与所述双运放芯片U1的B部分的第6脚和所述第二电容C2连接，所述第七电阻R7另一端分别与所述第二电容C2另一端、所述第十一电阻R11、第述MOSFET管Q1的S脚连接，所述第十一电阻R11另一端接地，所述双运放芯片U1的B部分的第5脚分别与第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5连接，所述第六电阻R6一端与所述双运放芯片U1的B部分的第7脚连接，所述第六电阻R6另一端与所述MOSFET管Q1的G脚连接，所述MOSFET管Q1的D脚与输出端LED-连接。
该LED恒流装置还包括第一电容C1，所述第一电容C1一端接供电电源正极，所述第一电容C1另一端接供电电源负极。
该LED恒流装置还包括第五电容C5，所述第五电容C5一端接所述MOSFET管Q1的S脚，所述第五电容C5另一端接MOSFET管Q1的D脚。
该LED恒流装置还包括第三电容C3，所述第三电容C3一端接所述双运放芯片U1的第8脚，所述第三电容C3另一端与所述双运放芯片U1的第4脚一起接地。
所述稳压芯片U2的负极与所述双运放芯片U1的第8脚连接。
在过压保护电路中，第九电阻R9、第十电阻R10通过二极管D1取样电源输入电压，分压并经第四电容C4滤波后送到双运放芯片U1和VREF2进行比较，当输入电压使双运放芯片U1的A部分的第3脚电压取值大于双运放芯片U1的A部分的第2脚基准电压VREF2时，双运放芯片U1的A部分的第1脚将输出高电平，三极管Q2导通，N沟的MOSFET管Q1的G脚电压拉低关断Q1,电路不工作，起到过压保护的作用,以防止MOSFET管Q1过热损坏。当输入电压使双运放芯片U1的A部分的第3脚电压取值小于双运放芯片U1的A部分的第2脚基准电压VREF2时，双运放芯片U1的A部分的第1脚将输出低电平，三极管Q2截止，呈现高阻状态，不影响MOSFET管Q1的工作状态，MOSFET管Q1的工作状态由双运放芯片U1的输出端输出电平决定。
在恒流电路中，第十一电阻R11为电流取样电阻，其串在LED负载和电压调整MOSFET管Q1组成的电路中，其两端电压通过第七电阻R7经第二电容C2滤波后送到双运放芯片U1的B部分的第6脚和双运放芯片U1的B部分的第5脚的基准电压VREF进行比较，如果该电路中电流大于设计值时，第十一电阻R11两端的电压高于VRF,双运放芯片U1的7脚输出电平将下降，从而MOSFET管Q1内阻增大，电路中电流减小；如果该电路中电流小于设计值时，第十一电阻R11两端的电压低于于VREF,双运放芯片U1的B部分的第7脚输出电平将上升，从而MOSFET管Q1内阻减小，电路中电流增加。通过调节第四电阻R4和第五电阻R5的阻值，调整给双运放芯片U1的B部分的第5脚的参考电压VREF，起到调节电流大小的作用。正常工作时，输出电流只和VREF高低，及第十电阻R11取值有关，当LED负载增大和减小时，输出电流不会产生相应变化，实现输出恒流功能。
MOSFET：金属-氧化层半导体场效晶体管，简称金氧半场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)是一种可以广泛使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管。
该稳压芯片U2为三端可调电压基准源芯片，电磁干扰:ElectromagneticInterference简称EMI。
本发明的LED恒流装置具有如下有益效果：
1.效率高：在24V电压供电时最高效率可高达99％；
2.成本低：本电路由控制芯片、电压基准源、MOSFET等部分组成，电路简单，成本低；
3.无EMI问题：本电路因工作在线性状态，无EMI问题；
4.恒流精度高，温漂小：本电路控制芯片采用低温漂，低DC offset的比较器做电压比较，在工作电压及温度范围内，恒流精度可达1％。
本发明的应用主要面向(但不限于)24V输出电压的恒压电源、智能控制系统及地铁等有较稳定的24V电压输出供电的照明系统。效率高，成本低，无EMI问题，恒流精度高、温飘小；缺点是没有DC-DC电路的电压应用范围宽，但通个对产品中LED电压及串并数量的控制，很容易生产出应用于各种输出电压的产品，并到95％-99％的效率。
而且本发明中的二极管隔离芯片供电和电源输入，在低成本的情况下，实现接反保护；N沟MOSFET管串联调控，完全导通内阻小，选材方便；具有过压保护电路，安全性更高。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种LED恒流装置，其特征在于，包括电压基准源电路、过压保护电路、恒流电路，所述恒流电路包括MOSFET管(Q1)，所述电压基准源电路用于产生三路基准电压，三路基准电压分别为VCC、VREF、VREF2，VCC用于双运放芯片(U1)工作电压，VREF2用于过压保护电路参考电压，VREF用于恒流电路参考电压，所述过压保护电路用于通过检测输入电压与参考电压比较输出高低电平控制MOSFET管(Q1)关断，所述恒流电路用于通过检测电路电流与参考电压比较输出高低电平调节MOSFET管(Q1)输出电流；
所述电压基准源电路包括稳压芯片(U2)、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)、第五电阻(R5)，所述第一电阻(R1)一端连接至VCC1，所述第一电阻(R1)另一端与所述稳压芯片(U2)的负极和第二电阻(R2)连接至VCC，所述第二电阻(R2)另一端与稳压芯片(U2)的参考电压输入端和第三电阻(R3)连接至VREF2，所述第三电阻(R3)另一端与所述第四电阻(R4)和所述第五电阻(R5)连接至VREF；所述第四电阻(R4)和所述第五电阻(R5)另一端接地，所述稳压芯片(U2)的正极接地；所述双运放芯片(U1)的B部分的第5脚分别与所述第三电阻(R3)、第四电阻(R4)、第五电阻(R5)连接。
2.根据权利要求1所述的LED恒流装置，其特征在于：所述过压保护电路包括第八电阻(R8)、第九电阻(R9)、第十电阻(R10)、第四电容(C4)，三极管(Q2)、双运放芯片(U1)的A部分，所述第九电阻(R9)分别与所述双运放芯片(U1)的A部分的第3脚、第十电阻(R10)、所述第四电容(C4)连接，所述第十电阻(R10)另一端接地，所述第四电容(C4)另一端接地，所述双运放芯片(U1)的A部分的第2脚与稳压芯片(U2)的参考电压输入端连接，所述第八电阻(R8)一端与所述双运放芯片(U1)的A部分的第1脚连接，所述第八电阻(R8)另一端与所述三极管(Q2)的B脚连接，所述三极管(Q2)的C脚与MOSFET管(Q1)的G脚连接，所述三极管(Q2)的E脚接地。
3.根据权利要求1所述的LED恒流装置，其特征在于：所述恒流电路包括第六电阻(R6)、第七电阻(R7)、第十一电阻(R11)、第二电容(C2)、MOSFET管(Q1)、双运放芯片(U1)的B部分，所述第七电阻(R7)一端分别与所述双运放芯片(U1)的B部分的第6脚和所述第二电容(C2)连接，所述第七电阻(R7)另一端分别与所述第二电容(C2)另一端、所述第十一电阻(R11)、所述MOSFET管(Q1)的S脚连接，所述第十一电阻(R11)另一端接地，所述电压基准源电路的VREF和所述双运放芯片(U1)的B部分的第5脚连接，所述第六电阻(R6)一端与所述双运放芯片(U1)的B部分的第7脚连接，所述第六电阻(R6)另一端与所述MOSFET管(Q1)的G脚连接，所述MOSFET管(Q1)的D脚与输出端(LED-)连接。
4.根据权利要求2所述的LED恒流装置，其特征在于：该LED恒流装置还包括作为防反接保护二极管的二极管(D1),所述二极管(D1)正极与供电电源正极相连，所述二极管(D1)负极连接至VCC1，所述第九电阻(R9)一端与所述二极管(D1)负极相连，所述第九电阻(R9)另一端分别与所述双运放芯片(U1)的A部分的第3脚、第十电阻(R10)、所述第四电容(C4)连接。
5.根据权利要求1所述的LED恒流装置，其特征在于：该LED恒流装置还包括第五电容(C5)，所述第五电容(C5)一端接所述MOSFET管(Q1)S脚，所述第五电容(C5)另一端接MOSFET管(Q1)D脚。
6.根据权利要求1至5任一项所述的LED恒流装置，其特征在于：该LED恒流装置还包括第一电容(C1)，所述第一电容(C1)一端接供电电源正极，所述第一电容(C1)另一端接供电电源负极。
7.根据权利要求1至5任一项所述的LED恒流装置，其特征在于：该LED恒流装置还包括第三电容(C3)，所述第三电容(C3)一端接所述双运放芯片(U1)的第8脚，所述第三电容(C3)另一端与所述双运放芯片(U1)的第4脚一起接地。
8.根据权利要求1所述的LED恒流装置，其特征在于：所述稳压芯片(U2)的负极与所述双运放芯片(U1)的第8脚连接。
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