CN104582182A - 一种采用双驱动单元的led恒流驱动电路及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种采用双驱动单元的LED恒流驱动电路及包含该电路的LED装置，LED恒流驱动电路的直流电源提供远光端电源和近光端电源两种电源，反极性保护单元对LED恒流驱动电路进行反极性保护，第一恒流驱动单元将远光端电源进行降压恒流，并将降压恒流后的远光端电源提供给第一LED照明单元，以驱动第一LED照明单元，第二恒流驱动单元将远光端电源或近光端电源进行降压恒流，并将降压恒流后的远光端电源或近光端电源提供给第二LED照明单元，以驱动第二LED照明单元。本发明的LED恒流驱动电路及包含该电路的LED装置，不会使流经LED的电流出现较大的起伏，具有结构简单，性能稳定的特点。

Description

一种采用双驱动单元的LED恒流驱动电路及装置

技术领域

本发明涉及LED汽车照明领域，尤其涉及一种采用双驱动单元的LED恒流驱动电路及包括该电路的LED汽车照明装置。本发明还包括一种使用该电路的LED汽车灯。

背景技术

LED(LightEmittingDiode，发光二极管) 照明作为一种全新的照明技术，得到了全世界的关注，被誉为人类照明史上的第三次革命。与相对传统的卤素低压照明相比，采用高亮度LED 作为室内装饰灯、景观照明、车载照明具有很多好处。高亮度LED 能以更小的功率消耗提供更大的亮度，具有节能、环保、抗震、使用寿命长和快速接通的特点。

由于在不同的应用中环境电源电压不同，以及LED 正向电压的不同，为了确保LED最佳的性能和长久的工作寿命，就需要一个有效的恒流驱动电路。而传统AC/DC 或DC/DC的恒压控制不能起到恒流的作用，因此，将会影响到LED 的明暗度和使用寿命。

目前为了节省成本，多采用一个驱动电路就完成了远近光的控制，通过改变采样电阻的阻值，改变反馈到驱动电路的电路电压信号的大小，影响驱动电路输出不用的驱动电流，进而达到输出不同光强的目的，但是采用一个驱动电路往往达不到远近光的配光要求，影响远近光光效。

发明内容

本发明的目的是为了针对上述问题，提供一种LED 恒流驱动电路。

本发明的目的可通过如下技术措施来实现：一种采用双驱动单元的LED恒流驱动电路，所述采用双驱动单元的LED恒流驱动电路包括直流电源、反极性保护单元、第一恒流驱动单元和第二恒流驱动单元，所述直流电源提供远光端电源和近光端电源两种电源，所述反极性保护单元的输入端连接于所述直流电源，并对所述LED恒流驱动电路进行反极性保护，所述第一恒流驱动单元的电源输入端连接于所述反极性保护单元的远光端电源输出端，将经过了所述反极性保护单元的远光端电源进行降压恒流，并将降压恒流后的远光端电源提供给第一LED照明单元，以驱动所述第一LED照明单元，所述第二恒流驱动单元的电源输入端连接于所述反极性保护单元的远光端电源输出端和近光端电源输出端，将经过了所述反极性保护单元的远光端电源或近光端电源进行降压恒流，并将降压恒流后的远光端电源或近光端电源提供给第二LED照明单元，以驱动所述第二LED照明单元。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

所述反极性保护单元包括第一肖特基二极管、第二肖特基二极管和第三肖特基二极管，所述第二肖特基二极管的阳极连接于所述直流电源的远光端电源的正极，阴极连接于所述第一恒流驱动单元的电源输入端，所述第一肖特基二极管的阳极连接于所述直流电源的远光端电源的正极，所述第三肖特基二极管的阳极连接于所述直流电源的近光端电源的正极，所述第一肖特基二极管的阴极与所述第三肖特基二极管的阴极并接在一起，并连接于所述第二恒流驱动单元的电源输入端。

所述第一恒流驱动单元包括第一储能电感、第一续流二极管、第一电阻，第一MOS管和第一恒流控制芯片 ，所述第一恒流控制芯片的电源输入引脚耦接于所述反极性保护单元的远光端电源输出端，所述第一恒流控制芯片的接地引脚接地，所述第一恒流控制芯片的CS引脚连接于所述第一MOS管的源极，所述第一恒流控制芯片的GATE引脚连接于所述第一MOS管的栅极，所述第一MOS管的栅极连接于所述第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端连接于所述第一恒流控制芯片的RT引脚，所述第一MOS管的漏极连接于所述第一储能电感的一端，所述第一储能电感的另一端连接于所述第一LED照明单元中发光二极管的阴极，所述第一续流二极管的阳极连接于所述第一MOS管的栅极，阴极连接于所述第一LED照明单元中发光二极管的阳极。

所述第一恒流驱动单元还包括第一采样电阻、第二采样电阻、第一分压电阻和第二分压电阻，所述第一采样电阻与所述第二采样电阻并联，并联在一起的所述第一采样电阻与所述第二采样电阻的一端连接于所述第一恒流控制芯片的CS引脚，另一端接地，所述第一恒流控制芯片的PWM-D、VDD、NC引脚并接在一起，并连接于所述第一分压电阻的一端，所述第一分压电阻的另一端连接于所述反极性保护单元的远光端电源输出端，所述第二分压电阻的一端连接于所述反极性保护单元的远光端电源输出端，另一端连接于所述第一恒流控制芯片的电源输入引脚。

所述第一恒流驱动单元还包括第一无极电容和第一有极电容，所述第一有极电容的正极连接于所述第一LED照明单元中发光二极管的阳极，负极接地，所述第一无极电容的一端连接于并接在一起的所述第一恒流控制芯片的PWM-D、VDD、NC引脚，另一端接地。

所述第二恒流驱动单元包括第二储能电感、第二续流二极管、第二电阻、第二MOS管和第二恒流控制芯片 ，所述第二恒流控制芯片的电源输入引脚耦接于所述反极性保护单元的远光端电源输出端和近光端电源输出端，所述第二恒流控制芯片的接地引脚接地，所述第二恒流控制芯片的CS引脚连接于所述第二MOS管的源极，所述第二恒流控制芯片的GATE引脚连接于所述第二MOS管的栅极，所述第二MOS管的栅极连接于所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端连接于所述第二恒流控制芯片的RT引脚，所述第二MOS管的漏极连接于所述第二储能电感的一端，所述第二储能电感的另一端连接于所述第二LED照明单元中发光二极管的阴极，所述第二续流二极管的阳极连接于所述第二MOS管的栅极，阴极连接于所述第二LED照明单元中发光二极管的阳极。

所述第一恒流驱动单元还包括第三采样电阻、第四采样电阻、第三分压电阻和第四分压电阻，所述第三采样电阻与所述第四采样电阻并联，并联在一起的所述第三采样电阻与所述第四采样电阻的一端连接于所述第二恒流控制芯片的CS引脚，另一端接地，所述第二恒流控制芯片的PWM-D、VDD、NC引脚并接在一起，并连接于所述第三分压电阻的一端，所述第三分压电阻的另一端连接于所述反极性保护单元的远光端电源输出端和近光端电源输出端，所述第四分压电阻的一端连接于所述反极性保护单元的远光端电源输出端和近光端电源输出端，另一端连接于所述第二恒流控制芯片的电源输入引脚。

所述第一恒流驱动单元还包括第二无极电容和第二有极电容，所述第一有极电容的正极连接于所述第二LED照明单元中发光二极管的阳极，负极接地，所述第二无极电容的一端连接于并接在一起的所述第二恒流控制芯片的PWM-D、VDD、NC引脚，另一端接地。

所述LED照明单元包括发光二极管阵列，所述发光二极管阵列结构为多支路并联或单支路串联形式。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：一种LED装置，所述LED装置包括了上述采用双驱动单元的LED恒流驱动电路。

本发明中的采用双驱动单元的LED恒流驱动电路及LED装置，通过控制芯片、MOS管，照明模块等使得在输入电压发生微小变化时，不会使流经LED的电流出现较大的起伏。具有结构简单，性能稳定的特点。

附图说明

图1 是本发明一种采用双驱动单元的LED恒流驱动电路的一具体实施例的模块图；

图2 是本发明一种采用双驱动单元的LED恒流驱动电路的一具体实施例的电路图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的实施例仅用于解释本发明，而不限制本发明。

如图1所示，图1为本发明的采用双驱动单元的LED恒流驱动电路的一具体实施例的模块图。本发明提供的一种LED 驱动电路，如图1 所示，包括12～85V的直流电源A、反极性保护单元B、第一恒流驱动单元C、第二恒流驱动单元E、第一照明单元D和第二照明单元F；其中，反极性保护单元B的电源输入端与直流电源A电连接，反极性保护单元B的电源输出端与第一恒流驱动单元C、第二恒流驱动单元E电连接。第一恒流驱动单元C、第二恒流驱动单元E的电源输出端作为整个LED 驱动电路的电源输出端，也可是说，第一恒流驱动单元C、第二恒流驱动单元E的电源输出端分别与第一照明单元D和第二照明单元F电连接。

上述LED 驱动电路中，如图2 所示，反极性保护单元B包括第一肖特基二极管D1、第二肖特基二极管D3、第三肖特基二极管D4；第一恒流驱动单元C包括第一储能电感L1、第一无极电容C2、第一有极电容C1，第一续流二极管D5、第一MOS管Q1、第一电阻R1、第一分压电阻R4、第二分压电阻R5、第一采样电阻R2、第二采样R3以及第一恒流控制芯片U1；第二恒流驱动单元E包括第二储能电感L2、第二无极电容C4、第二有极电容C3，第二续流二极管D2、第二MOS管Q2、第二电阻R6、第三分压电阻R7和第四分压电阻R10、第三采样电阻R8和第三采样电阻R9以及第二恒流控制芯片U2。如图2 所示，反极性保护单元B中，肖特基二极管（D1,D3）、D4的阳极分别与直流电源A的VH+和VL+电连接，然后并接在一起。肖特基二极管D1、D3的阴极分别通过分压电阻与恒流驱动单元C、E的电源输入端，即恒流控制芯片的工作电源输入脚1脚(VIN) 电连接。这样，当电源正负极接错的情况下，由于肖特基二极管的单相导通性，对电路起反极性保护的作用。

如图2 所示，恒流驱动单元C中，恒流控制芯片U1的工作电源输入脚1脚(VIN) 与反极性保护单元B的电源输出端，即D3的阴极电连接；恒流控制芯片U1的3脚(GND)接地；电流检测脚2脚(CS)之间通过采样电阻R2、R3接地；有极电容C1正极与照明单元二极管阳极电连接，所述有极电容C1负极接地，用以防止大的瞬态电压，消除噪声；无极电容C2与U1的PWM-D、VDD、NC相连接，所述无极电容C2接地。 MOS管Q1的源极通过电阻R2、R3接地，同时所述漏极与储能电感L1相连接，所述储能电感L1的阴极与照明单元D相连，所述栅极通过电阻R1与U1引脚RT相连；所述芯片U1的PWM-D、VDD、NC并接在一起通过电阻R4与肖特基二极管D3的阴极相连接。

如图2 所示，所述恒流驱动单元C还包括续流二极管D5，该续流二极管D5的与照明单元D电连接。续流二极管D5的阳极与功率MOS管漏极电连接。在U1数据端GATE驱动功率MOS管断开时，储能电感L1、第一照明单元D及续流二极管D5组成一个电流回路，用以第一照明单元D的照明。

所述LED驱动电路还包括输出电容C1, 有极电容C3并联连接在所述照明单元D的电源输入端及GND之间, 以减小输出纹波电压, 无极陶瓷电容C2与U1的PWM-D、VDD、NC相连接，所述无极电容C2接地。

恒流集成芯片U1的工作原理为根据采样电阻R2、R3上面的压降自动调整恒流集成芯片U1 的4 脚(GATE) 输出脉冲的开关占空比，在一个周期内，U1外置MOS管Q1断开，4脚(GATE)输出高电平，电流回路经过储能电感L1、LED、续流二极管D5形成电流回路，为LED 提供电流且储能电感L1 储存能量；当恒流集成芯片U1外置功率MOS管Q1导通，U1的4脚(GATE)输出低电平，电源回路关闭，根据电感器件的工作特性，储能电感L1 储存了电能，经过储能电感L1、照明模块D、采样电阻R2和R3形成回路，为LED 提供工作电流，直到下一个周期U1外置MOS管Q1断开，从而达到恒定电流的目的。

因此，只要采样电阻阻值确定，那么输出恒定电流即确定。恒流集成芯片U1的2脚采样脚和恒流集成芯片U1 内部的基准电压源形成一个比较器，采样脚2脚根据采样电阻的采用电压和基准电压的比较后，恒流集成芯片U1 内部自动调整控制外置MOS管Q1开通、关闭脉冲的占空比；如果采样电压大于基准电压，说明输出电流大于设定值，那么脉冲的占空比就减小，减小输出电流到设定值，如果采样电压小于基准电压，说明输出电流小于设定值，那么脉冲的占空比就增大，增大输出电流到设定值。

恒流驱动单元E中，恒流控制芯片U2的工作电源输入脚1脚(VIN) 与反极性保护单元B的电源输出端，即D1和D4的阴极电连接；恒流控制芯片U2的3脚(GND)接地；电流检测脚2脚(CS)之间通过采样电阻R8、R9接地；有极电容C3正极与照明单元二极管阳极电连接，所述有极电容C3负极接地，用以防止大的瞬态电压，消除噪声；无极电容C4与U2的PWM-D、VDD、NC相连接，所述无极电容C4接地。 MOS管Q2的源极通过电阻R8、R9接地，同时所述漏极与储能电感L12相连接，所述储能电感L2的阴极与第二照明单元F相连，所述栅极通过电阻R6与U2引脚RT相连；所述芯片U2的PWM-D、VDD、NC并接在一起通过电阻R7与续流二极管D2的阴极相连接。

如图2 所示，所述恒流驱动单元E还包括续流二极管D2，该续流二极管D2的与照明单元F电连接。续流二极管D2的阳极与功率MOS管漏极电连接。在U2数据端GATE驱动功率MOS管断开时，储能电感L2、第二照明单元F及续流二极管D2组成一个电流回路，用以第二照明单元F的照明。

当电源加在远光端VH+与GND之间时，直流电压正极通过肖特基二极管D1、D3与芯片U1、U2电源端VIN电连接，此时照明单元D、F同时工作；当电源加在近光端VL+与GND之间时，直流电压正极通过肖特基二极管D4与芯片U2电源端VIN电连接，此时照明单元D不工作，照明单元F正常工作；通过改变发光二极管数量来达到远近光切换的目的。

在一实施例中，高亮度LED 有时需要提供温度补偿电流以保证可靠稳定的工作，这些LED 通常被设计在驱动板之外。U1和U2的内部温度补偿电路已将输出电流达到尽可能的稳定。

在一实施例中，U1和U2内部设置了过温保护功能,以保证系统稳定可靠的工作。当IC 芯片温度超出155℃，IC 即会进入保护状态并停止电流输出，而当温度低于155℃时，IC即会重新恢复至工作状态。

在一实施例中，LED照明单元D和F中的发光二极管陈列结构为多支路并联或单支路串联形式。

在一实施例中，恒流控制芯片U1和U2为MG20U201型芯片，MOS管Q1和Q2为VS1H15AD型。

本发明采用铝基板，与散热器一齐有效的解决大功率LED的散热问题。采用两套驱动恒流芯片，满足汽车灯法规的远近光配光标准。采用降压恒流芯片，适用于输出电压低于输入电压的场合.采用MOS管外置，提高芯片整体性能和可靠性。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；并且，上面列出的各个技术特征，其相互组合所能够形成各个实施方案，应被视为属于本发明说明书记载的范围。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种采用双驱动单元的LED恒流驱动电路，其特征在于，所述采用双驱动单元的LED恒流驱动电路包括直流电源、反极性保护单元、第一恒流驱动单元和第二恒流驱动单元，所述直流电源提供远光端电源和近光端电源两种电源，所述反极性保护单元的输入端连接于所述直流电源，并对所述LED恒流驱动电路进行反极性保护，所述第一恒流驱动单元的电源输入端连接于所述反极性保护单元的远光端电源输出端，将经过了所述反极性保护单元的远光端电源进行降压恒流，并将降压恒流后的远光端电源提供给第一LED照明单元，以驱动所述第一LED照明单元，所述第二恒流驱动单元的电源输入端连接于所述反极性保护单元的远光端电源输出端和近光端电源输出端，将经过了所述反极性保护单元的远光端电源或近光端电源进行降压恒流，并将降压恒流后的远光端电源或近光端电源提供给第二LED照明单元，以驱动所述第二LED照明单元。

2.如权利要求1所述的采用双驱动单元的LED恒流驱动电路，其特征在于，所述反极性保护单元包括第一肖特基二极管、第二肖特基二极管和第三肖特基二极管，所述第二肖特基二极管的阳极连接于所述直流电源的远光端电源的正极，阴极连接于所述第一恒流驱动单元的电源输入端，所述第一肖特基二极管的阳极连接于所述直流电源的远光端电源的正极，所述第三肖特基二极管的阳极连接于所述直流电源的近光端电源的正极，所述第一肖特基二极管的阴极与所述第三肖特基二极管的阴极并接在一起，并连接于所述第二恒流驱动单元的电源输入端。

3.如权利要求1或2所述的采用双驱动单元的LED恒流驱动电路，其特征在于，所述第一恒流驱动单元包括第一储能电感、第一续流二极管、第一电阻，第一MOS管和第一降压恒流控制芯片，所述第一降压恒流控制芯片的电源输入引脚耦接于所述反极性保护单元的远光端电源输出端，所述第一降压恒流控制芯片的接地引脚接地，所述第一降压恒流控制芯片的CS引脚连接于所述第一MOS管的源极，所述第一降压恒流控制芯片的GATE引脚连接于所述第一MOS管的栅极，所述第一MOS管的栅极连接于所述第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端连接于所述第一降压恒流控制芯片的RT引脚，所述第一MOS管的漏极连接于所述第一储能电感的一端，所述第一储能电感的另一端连接于所述第一LED照明单元中发光二极管的阴极，所述第一续流二极管的阳极连接于所述第一MOS管的栅极，阴极连接于所述第一LED照明单元中发光二极管的阳极。

4.如权利要求3所述的采用双驱动单元的LED恒流驱动电路，其特征在于，所述第一降压恒流驱动单元还包括第一采样电阻、第二采样电阻、第一分压电阻和第二分压电阻，所述第一采样电阻与所述第二采样电阻并联，并联在一起的所述第一采样电阻与所述第二采样电阻的一端连接于所述第一恒流控制芯片的CS引脚，另一端接地，所述第一降压恒流控制芯片的PWM-D、VDD、NC引脚并接在一起，并连接于所述第一分压电阻的一端，所述第一分压电阻的另一端连接于所述反极性保护单元的远光端电源输出端，所述第二分压电阻的一端连接于所述反极性保护单元的远光端电源输出端，另一端连接于所述第一恒流控制芯片的电源输入引脚。

5.如权利要求3或4所述的采用双驱动单元的LED恒流驱动电路，其特征在于，所述第一降压恒流驱动单元还包括第一无极电容和第一有极电容，所述第一有极电容的正极连接于所述第一LED照明单元中发光二极管的阳极，负极接地，所述第一无极电容的一端连接于并接在一起的所述第一恒流控制芯片的PWM-D、VDD、NC引脚，另一端接地。

6.如权利要求1或2或3所述的采用双驱动单元的LED恒流驱动电路，其特征在于，所述第二恒流驱动单元包括第二储能电感、第二续流二极管、第二电阻、第二MOS管和第二降压恒流驱动芯片，所述第二降压恒流控制芯片的电源输入引脚耦接于所述反极性保护单元的远光端电源输出端和近光端电源输出端，所述第二降压恒流控制芯片的接地引脚接地，所述第二降压恒流控制芯片的CS引脚连接于所述第二MOS管的源极，所述第二降压恒流控制芯片的GATE引脚连接于所述第二MOS管的栅极，所述第二MOS管的栅极连接于所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端连接于所述第二降压恒流控制芯片的RT引脚，所述第二MOS管的漏极连接于所述第二储能电感的一端，所述第二储能电感的另一端连接于所述第二LED照明单元中发光二极管的阴极，所述第二续流二极管的阳极连接于所述第二MOS管的栅极，阴极连接于所述第二LED照明单元中发光二极管的阳极。

7.如权利要求6所述的采用双驱动单元的LED恒流驱动电路，其特征在于，所述第一恒流驱动单元还包括第三采样电阻、第四采样电阻、第三分压电阻和第四分压电阻，所述第三采样电阻与所述第四采样电阻并联，并联在一起的所述第三采样电阻与所述第四采样电阻的一端连接于所述第二恒流控制芯片的CS引脚，另一端接地，所述第二恒流控制芯片的PWM-D、VDD、NC引脚并接在一起，并连接于所述第三分压电阻的一端，所述第三分压电阻的另一端连接于所述反极性保护单元的远光端电源输出端和近光端电源输出端，所述第四分压电阻的一端连接于所述反极性保护单元的远光端电源输出端和近光端电源输出端，另一端连接于所述第二降压恒流控制芯片的电源输入引脚。

8.如权利要求6或7所述的采用双驱动单元的LED恒流驱动电路，其特征在于，所述第一恒流驱动单元还包括第二无极电容和第二有极电容，所述第一有极电容的正极连接于所述第二LED照明单元中发光二极管的阳极，负极接地，所述第二无极电容的一端连接于并接在一起的所述第二降压恒流控制芯片的PWM-D、VDD、NC引脚，另一端接地。

9.如权利要求1或3或6所述的采用双驱动单元的LED恒流驱动电路，其特征在于，所述LED照明单元包括发光二极管阵列，所述发光二极管阵列结构为多支路并联或单支路串联形式。

10.一种LED汽车照明装置，其特征在于，所述LED汽车照明装置包括权利要求1-9中任一项所述的采用双驱动单元的LED恒流驱动电路。