CN104684128B - 一种led驱动电路及照明装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种LED驱动电路,包括:电压转换电路、开关电源芯片、第一电容、电感、第一电阻、第二电阻和第三电阻。电压转换电路用于将交流电源输出的交流电压转换成直流电压,第三电阻用于检测LED驱动电流的变化并将电流的变化转换为电压的变化,同时,第一电阻和第二电阻对第三电阻两端的电压进行分压,将第一电阻获得的电压反馈给开关电源芯片的反馈引脚,开关电源芯片根据反馈引脚处检测到的电压大小来控制内部功率MOSFET的通断,从而稳定LED驱动电流。本发明还公开了一种照明装置。采用本发明,LED驱动电路具有电路结构简单、元器件少、成本低等优点。
Description
技术领域
本发明涉及电路领域,尤其涉及一种LED驱动电路及照明装置。
背景技术
由于LED具有环保、寿命长、光电效率高等众多优点,近年来,在各行各业得到了广泛的应用。LED的发光亮度由流过LED的电流大小决定,当流过LED的电流增大时,LED的亮度变强,反之则变弱,通常,需要一个LED驱动电路给LED提供恒定的驱动电流,以使LED灯的亮度保持不变,避免LED灯发出的光闪烁。
目前,常见的LED驱动电路基于PWM(Pulse Width Modulation,脉冲宽度调制,简称PWM)技术,通过调节PWM脉冲的占空比来调节LED负载的驱动电流,然而该方法存在电路结构复杂、成本高和元器件多等缺点。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于,针对现有技术中的LED驱动电路结构复杂和元器件多等缺陷,提供一种LED驱动电路及照明装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是,提供一种LED驱动电路,包括电压转换电路、开关电源芯片、第一电容、电感、第一电阻、第二电阻和第三电阻,所述电压转换电路用于将交流电源输出的交流电压转换成直流电压,其中,
所述电压转换电路的输入端与所述交流电源的输出端连接,所述电路转换电路的正输出端与所述开关电源芯片的漏极连接,所述电压转换电路的负输出端与所述电感的一端连接,所述电感的一端为所述LED驱动电路的正输出端;
所述开关电源芯片的源极通过所述第一电容与所述开关电源芯片的旁路引脚连接,所述电感的另一端与所述源极连接,所述源极通过所述第一电阻与所述开关电源芯片的反馈引脚连接;
所述第二电阻的一端与所述反馈引脚连接,所述第二电阻的另一端与所述第三电阻的一端连接,所述第三电阻的一端为所述LED驱动电路的负输出端;
所述第三电阻的另一端与所述源极连接。
其中,所述第三电阻的阻值根据预置的参考电压和所述LED驱动电路的输出端连接的负载的额定电流来确定。
其中,还包括第二电容,所述第二电容跨接在所述第三电阻的两端。其中,还包括第一二极管,所述第一二极管的阴极与所述第二电阻的另一端连接,所述第一二极管的阳极为所述LED驱动电路的负输出端。
其中,还包括第三电容,所述第三电容跨接在所述LED驱动电路的输出端之间。
其中,还包括第四电阻、第二二极管和稳压管,所述稳压管的阳极与所述第二二极管的阳极连接,所述稳压管的阴极与所述第一二极管的阳极连接,所述第二二极管的阴极通过所述第四电阻与所述开关电源芯片的反馈引脚连接。
其中,还包括保险丝,所述保险丝连接在所述交流电源的火线到所述电压转换电路的正输入端的一个支路上。
其中,所述电压转换电路包括第五电阻、第五电容、变压器、第四电容和整流管,所述第五电阻和所述第五电容均跨接在所述交流电源的火线和零线之间,所述变压器的输入端连接交流电源的输出端,所述变压器的输出端连接所述整流管的输入端,所述第四电容跨接在所述变压器的输出端。
其中,所述整流管包括第三二极管、第四二极管、第五二极管和第六二极管,所述第三二极管的阳极同时连接所述第六二极管的阴极和所述第四电容的一端,所述第三二极管的阴极与所述第五二极管的阴极连接;所述第五二极管的阳极同时连接所述第四电容的另一端和所述第四二极管的阴极;所述第四二极管的阳极与所述第六二极管的阳极连接。
相应地,本发明还提供了一种照明装置,包括如上所述的LED驱动电路和至少一个LED负载。
实施本发明,具有如下有益效果:
本发明采用电压转换电路将交流电源输出的交流电压转换成直流电压,通过第三电阻检测LED驱动电流的变化并将电流的变化转换为电压的变化,同时,第一电阻和第二电阻对第三电阻两端的电压进行分压,将第一电阻获得的电压反馈给开关电源芯片的反馈引脚,开关电源芯片根据反馈引脚处检测到的电压大小来控制内部功率MOSFET的通断,从而稳定LED驱动电流。采用本发明,该LED驱动电路的电路结构简单、元器件少、成本低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例的一种LED驱动电路的电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
参见图1,为本发明实施例的一种LED驱动电路的电路图,该电路包括:电压转换电路1、开关电源芯片U1,第一电容C1,电感L,第一电阻R1,第二电阻R2和第三电阻R3,电压转换电路1用于将交流电源输出的交流电压转换成直流电压。
上述元器件的连接关系为:电压转换电路1的输入端与交流电源Ui的输出端连接,电路转换电路1的正输出端与开关电源芯片U1的漏极连接,电压转换电路1的负输出端与电感L的一端连接,电感L的一端为所述LED驱动电路的正输出端;开关电源芯片U1的源极通过第一电容C1与开关电源芯片U1的旁路引脚连接,电感L的另一端与开关电源芯片U1的源极连接,开关电源芯片U1的源极通过第一电阻R1与开关电源芯片U1的反馈引脚连接;第二电阻R2的一端与开关电源芯片U1的反馈引脚连接,第二电阻R2的另一端与第三电阻R3的一端连接,第三电阻R3的一端为所述LED驱动电路的负输出端;第三电阻R3的另一端与开关电源芯片U1的源极连接。
其中,第三电阻R3用于检测LED负载端电流的变化,将检测到的LED负载端电流的变化转化为第三电阻R3两端的电压变化,同时,第一电阻R1和第二电阻R2通过对第三电阻R3两端的电压进行分压,并将第一电阻R1分压得的电压值反馈给开关电源芯片U1的反馈引脚。
开关电源芯片U1的型号可以为LinkSwitch-TN系列芯片,该系列芯片集成了一个700V的功率MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,金氧半场效晶体管)、振荡器、简单的开/关控制电路、高压开关电流源、频率调制、逐周期的电流限制及过温保护电路。其中,漏极(D,DRAIN)为功率MOSFET的漏极连接点,用于在开启及稳态工作时提供内部操作电流。旁路(BP,BY PASS)引脚为外部旁路电容的连接点,用于内部产生的供电电源,且具有欠压保护功能,当旁路引脚的电压下降到4.85V以下时关闭功率MOSFET的开关,旁路引脚从漏极吸取电流,将连接到旁路引脚的旁路电容C1充电至5.8V;一旦旁路引脚电压下降到4.85V以下,则必须再上升至5.8V才可重新开启功率MOSFET的开关,当功率MOSFET导通时,开关电源芯片U1利用储存在旁路电容(第一电容C1)内的能量供电。反馈(FB,FEEDBACK)引脚用于在正常工作情况下,由此引脚来控制功率MOSFET的开关动作,当流入此引脚的电流大于49μA时,功率MOSFET保持关断状态;当流入此引脚的电流小于49μA时,功率MOSFET保持开通状态。源极(S,SOURCE)为功率MOSFET的源极连接点,同时也是旁路和反馈引脚的接地参考。
为方便说明,本发明实施例的开关电源芯片U1以选取LinkSwitch-TN系列芯片为例,当然也可以选择其它等同芯片。第一电阻R1分压得的电压值反馈给开关电源芯片U1的反馈引脚,当开关电源芯片U1的反馈引脚处的电压大于1.65V时,即电流大于49μA时,开关电源芯片U1内部的反馈电路会输出一个低的逻辑电平信号(禁止信号),功率MOSFET会保持关断状态(禁止);当开关电源芯片U1的反馈引脚处的电压小于1.65V时,即电流小于49μA时,开关电源芯片U1内部的反馈电路会输出一个高的逻辑电平信号(使能信号),功率MOSFET会保持开通状态(使能)。
优选的,该LED驱动电路还包括第二电容C2,第二电容C2跨接在第三电阻R3的两端。第二电容C2与第三电阻R3并联起抗干扰的作用,用于稳定第三电阻R3两端的电压,从而进一步稳定LED负载的电流。其中,第三电阻R3为电流取样电阻,用于检测LED负载电流的变化,其阻值根据预置的参考电压Us和该LED驱动电路输出端连接的LED负载的额定电流I0来确定,即第三电阻R3的阻值为Us/I0,因此可根据LED负载的额定电流来灵活设计第三电阻R3的阻值,使该电路适用于不同电流的LED负载。其中,参考电压Us应满足Us>1.65,但参考电压Us的取值不宜过小也不宜过大,过小的话电路容易出现误动作,过大的话,第三电阻R3上消耗的功率太大,容易发热。同时,确定参考电压Us后,调整第一电阻R1和第二电阻R2的比值,当第三电阻R3两端的电压为参考电压Us时,使第一电阻R1在第三电阻R3上分得的电压为1.65V,因为反馈引脚的控制电压临界值为1.65V,当LED负载端的电流大于额定电流I0时,则第三电阻R3两端的电压大于参考电压Us,此时第一电阻R1在第三电阻R3上分得的电压会大于1.65V,从而反馈引脚处的电压大于1.65V,开关电源芯片U1内部的功率MOSFET断开,反之,开关电源芯片U1内部的功率MOSFET导通。本发明实施例中对第三电阻R3的参考电压S U的大小不作限制,但当开关电源芯片U1为LinkSwitch-TN系列芯片时,建议选取第三电阻R3的参考电压Us为2V,当然也可以选择其它数值。
优选的,该LED驱动电路还包括第一二极管D1和第三电容C3,第一二极管D1的阴极与第二电阻R2的另一端连接,第一二极管D1的阳极为所述LED驱动电路的负输出端,第一二极管D1用于防止LED负载的反向电流损害所述LED驱动电路。第三电容C3的一端与第一二极管D1的阳极连接,第三电容C3跨接在所述LED驱动电路的输出端之间,用于限制输出电压的纹波,其中,输出电压的纹波最主要取决于输出电容的等效电阻(ESR,Equivalent SeriesResistance)而非电容的容量,因此,本发明实施例建议选用等效电阻较低的电容。
优选的,该LED驱动电路还包括保险丝FU1,保险丝FU1连接在交流电源Ui的火线到电压转换电路1的正输入端的一个支路上,起电路保护作用,保证电路安全运行。
优选的,该LED驱动电路还包括第四电阻R4、第二二极管D2和稳压管ZD,稳压管ZD的阳极与第二二极管D2的阳极连接,稳压管ZD的阴极与第一二极管D1的阳极连接,第二二极管D2的阴极通过第四电阻R4与开关电源芯片U1的反馈引脚连接。第四电阻R4、第二二极管D2和稳压管ZD组成一个输出电压过压保护电路,其中,稳压管ZD的稳定电压值的选用由LED负载和电路输出来确定,当LED驱动电路前面所有的保护功能因反馈电路失效而失去作用时,该保护电路能作最后的有效保护。其原理是,当输出电压过压时,稳压管ZD有毫安级的电流流过,经第二二极管D2、第四电阻R4流入开关电源芯片U1的反馈引脚,而开关电源芯片U1的反馈引脚的电流保护点是微安级,即49μA,因此,能可靠的保护输出电路过压的情况。
优选的,电压转换电路1包括第五电阻R5、第五电容C5、变压器U2、第四电容C4和整流管,第五电阻R5和第五电容C5均跨接在交流电源Ui的火线和零线之间,变压器U2的输入端连接交流电源的输出端,变压器U2的输出端连接整流管的输入端,第四电容C4跨接在变压器U2的输出端,该电压转换电路1用于将交流电源Ui输出的交流电压转换成直流电压。
优选的,整流管包括第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5和第六二极管D6,第三二极管D3的阳极同时连接第六二极管D6的阴极和第四电容C4的一端,第三二极管D3的阴极与第五二极管D5的阴极连接;第五二极管D5的阳极同时连接第四电容C4的另一端和第四二极管D4的阴极;第四二极管D4的阳极连接第六二极管D6的阳极。
进一步优选的,该LED驱动电路中所有元器件均为贴片元件,成本低且方便大批量生产,同时,该LED驱动电路中所有元器件的表面均附着有三防漆,可保护该电路免受恶劣环境的冲击,且具有防潮、防尘、防震等作用。
进一步地,本发明还提供了一种照明装置,包括上述的LED驱动电路和至少一个LED负载。本发明实施例对LED负载的数量不作限制,为方便说明,取LED负载的数量为6个。具体的连接方式如图1所示,包括第一至第六发光二极管(LED1-LED6),其中:第一发光二极管LED1的阳极与所述LED驱动电路的正输出端连接,第一发光二极管LED1的阴极与第二发光二极管LED2的阳极连接,第二发光二极管LED2的阴极与第三发光二极管LED3的阳极连接,第三发光二极管LED3的阴极与所述LED驱动电路的负输出端连接;第四发光二极管LED4的阳极与所述LED驱动电路的正输出端连接,第四发光二极管LED4的阴极与第五发光二极管LED5的阳极连接,第五发光二极管LED5的阴极与第六发光二极管LED6的阳极连接,第六发光二极管LED6的阴极与所述LED驱动电路的负输出端连接。
所述LED驱动电路的工作原理为:
交流电源Ui为LED驱动电路的输入端,LED负载为LED驱动电路的输出端,接通电源时,交流电源Ui经电压转换电路后输出直流电压和直流电流,电流从开关电源芯片U1的漏极输入,从开关电源芯片U1的源极输出,经电感L后流入LED负载和第三电容C3,LED负载的电流经第一二极管D1后流入第三电阻R3和第二电容C2,第一电阻R1和第二电阻R2对第三电阻R3两端的电压进行分压,当开关电源芯片U1的反馈引脚处检测到的电压小于1.65V时,即LED负载端的电流小于额定电流0I时,开关电源芯片U1内部的功率MOSFET导通,从开关电源芯片U1的源极输出的电流经电感L后流入LED负载,使LED负载的电流增加,电感L所储存的能量增加,同时,开关电源芯片U1利用储存在第一电容C1内的能量供电;当开关电源芯片U1的反馈引脚处检测到的电压大于1.65V时,即LED负载端的电流大于额定电流0I时,开关电源芯片U1内部的功率MOSFET关断,电感L放电,第一电感L1内所储存的能量减少,慢慢地流入LED负载的电流也减少。如此循环往复,通过第三电阻R3(电流采样电阻)将LED负载输出端电流的变化转换为电压的变化,从而将电压的变化值反馈至开关电源芯片U1,进一步控制开关电源芯片U1内部的功率MOSFET开关,维持LED负载端的电流恒定。
本发明采用压转换电路将交流电源输出的交流电压转换成直流电压,通过第三电阻检测LED驱动电流的变化并将电流的变化转换为电压的变化,同时,第一电阻和第二电阻对第三电阻两端的电压进行分压,将第一电阻获得的电压反馈给开关电源芯片的反馈引脚,开关电源芯片根据反馈引脚处检测到的电压大小来控制内部功率MOSFET的通断,从而稳定LED驱动电流。采用本发明,该LED驱动电路的电路结构简单、元器件少、成本低。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程,是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中,该程序在执行时,可包括如上述各方法的实施例的流程。其中,所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory,ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory,RAM)等。
以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已,当然不能以此来限定本发明之权利范围,本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程,并依本发明权利要求所作的等同变化,仍属于发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种LED驱动电路,其特征在于,包括电压转换电路、开关电源芯片、第一电容、电感、第一电阻、第二电阻和第三电阻,所述电压转换电路用于将交流电源输出的交流电压转换成直流电压,其中:
所述电压转换电路的输入端与所述交流电源的输出端连接,所述电路转换电路的正输出端与所述开关电源芯片的漏极连接,所述电压转换电路的负输出端与所述电感的一端连接,所述电感的一端为所述LED驱动电路的正输出端;
所述开关电源芯片的源极通过所述第一电容与所述开关电源芯片的旁路引脚连接,所述电感的另一端与所述源极连接,所述源极通过所述第一电阻与所述开关电源芯片的反馈引脚连接;
所述第二电阻的一端与所述反馈引脚连接,所述第二电阻的另一端与所述第三电阻的一端连接,所述第三电阻的一端为所述LED驱动电路的负输出端;
所述第三电阻的另一端与所述源极连接。
2.如权利要求1所述的电路,其特征在于,所述第三电阻的阻值根据预置的参考电压和所述LED驱动电路的输出端连接的负载的额定电流来确定。
3.如权利要求2所述的电路,其特征在于,还包括第二电容,所述第二电容跨接在所述第三电阻的两端。
4.如权利要求3所述的电路,其特征在于,还包括第一二极管,所述第一二极管的阴极与所述第二电阻的另一端连接,所述第一二极管的阳极为所述LED驱动电路的负输出端。
5.如权利要求4所述的电路,其特征在于,还包括第三电容,所述第三电容跨接在所述LED驱动电路的输出端之间。
6.如权利要求5所述的电路,其特征在于,还包括第四电阻、第二二极管和稳压管,所述稳压管的阳极与所述第二二极管的阳极连接,所述稳压管的阴极与所述第一二极管的阳极连接,所述第二二极管的阴极通过所述第四电阻与所述开关电源芯片的反馈引脚连接。
7.如权利要求6所述的电路,其特征在于,还包括保险丝,所述保险丝连接在所述交流电源的火线到所述电压转换电路的正输入端的一个支路上。
8.如权利要求7所述的电路,其特征在于,所述电压转换电路包括第五电阻、第五电容、变压器、第四电容和整流管,所述第五电阻和所述第五电容均跨接在所述交流电源的火线和零线之间,所述变压器的输入端连接交流电源的输出端,所述变压器的输出端连接所述整流管的输入端,所述第四电容跨接在所述变压器的输出端。
9.如权利要求8所述的电路,其特征在于,所述整流管包括第三二极管、第四二极管、第五二极管和第六二极管,其中,
所述第三二极管的阳极同时连接所述第六二极管的阴极和所述第四电容的一端,所述第三二极管的阴极与所述第五二极管的阴极连接;
所述第五二极管的阳极同时连接所述第四电容的另一端和所述第四二极管的阴极;
所述第四二极管的阳极与所述第六二极管的阳极连接。
10.一种照明装置,其特征在于,包括如权利要求1-9任一项所述的LED驱动电路和至少一个LED负载。
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