CN104754793A - 一种降压恒流led驱动电路、驱动装置及照明系统 - Google Patents

Abstract

本发明适用于照明领域，提供了一种降压恒流LED驱动电路、驱动装置及照明系统，该电路包括：驱动控制单元，用于上电后生成驱动控制信号；驱动电流调节单元，用于生成频率控制信号，以调节驱动控制信号的频率实现驱动电流调节；斩波单元，用于根据驱动控制信号对电源电流进行斩波，生成斩波信号；降压单元，用于对斩波信号进行降压、稳压处理，生成直流降压的驱动信号，以降压驱动LED；恒流保持单元，用于通过电压基准源控制LED电流稳定。本发明采用低成本的非专用芯片替代高成本的驱动芯片或单片机产生方波脉冲信号对电源电流进行斩波、降压后实现LED驱动，并通过电压基准源保持驱动电流的恒定，方案简单、成本低。

Description

一种降压恒流LED驱动电路、驱动装置及照明系统

技术领域

本发明属于照明领域，尤其涉及一种降压恒流LED驱动电路、驱动装置及照明系统。

背景技术

随着第四代照明技术的飞速发展，近年来更多地采用发光二极管（LightEmitting Diode，LED），作为光源应用在电筒或是手提探照灯等照明系统中，而对于LED的驱动，目前大多采用专用LED驱动芯片或可编程的单片机产生脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation，PWM）信号来驱动MOS管或三极管，以对电池电流进行斩波，再经BUCK（降压）电路形成直流降压驱动LED，并通过反馈电路向专用LED驱动芯片或可编程的单片机输出反馈信号控制PWM脉宽，继而控制LED负载端的电流，形成闭环反馈控制LED负载端的电流恒定，进而实现恒流驱动LED。

但是，由于专用LED驱动芯片或可编程的单片机的成本较高，因此导致驱动电路甚至是照明系统的生产成本和维修费用都大幅增加。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种降压恒流LED驱动电路，旨在解决目前LED驱动电路生产、维修成本高的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种降压恒流LED驱动电路，连接于电源与LED之间，所述电路包括：

驱动控制单元，用于上电后生成驱动控制信号，所述驱动控制单元的电源端与所述电源连接；

驱动电流调节单元，用于在电源供电后生成频率控制信号，以调节所述驱动控制信号的频率，进而实现驱动电流的调节，所述驱动电流调节单元的电源端与所述电源连接，所述驱动电流调节单元的第一输出端与所述驱动控制单元的第一控制端连接，所述驱动电流调节单元的第二输出端与所述驱动控制单元的第二控制端连接；

斩波单元，用于根据所述驱动控制信号对电源电流进行斩波，生成斩波信号，所述斩波单元的输入端与所述电源连接，所述斩波单元的控制端与所述驱动控制单元的输出端连接；

降压单元，用于对所述斩波信号进行降压、稳压处理，生成直流降压的驱动信号，以降压驱动LED，所述降压单元的输入端与所述斩波单元的输出端连接，所述降压单元的输出端与所述LED的阳极连接；

恒流保持单元，用于通过电压基准源控制所述LED中的电流稳定，实现恒流驱动，所述恒流保持单元的电源端与所述电源连接，所述恒流保持单元的采样端与所述LED的阴极连接。

本发明实施例的另一目的在于提供一种采用上述降压恒流LED驱动电路的驱动装置。

本发明实施例的另一目的在于提供一种采用上述驱动装置的照明系统。

本发明实施例不需要采用高成本的专用LED驱动芯片或可编程的单片机驱动LED，采用低成本的非专用芯片，产生方波脉冲信号对电源电流进行斩波、降压处理后实现对负载电压的动态可控，大大减低了生产成本，并且不需要通过反馈电路控制驱动芯片或单片机调节驱动控制信号的占空比实现进行恒流驱动，仅通过电压基准源保持驱动电流的恒定，实现恒流驱动，大大简化了电路结构。该电路方案简单、易于实现、并且电路性能稳定可靠，成本低。

附图说明

图1为本发明实施例提供的降压恒流LED驱动电路的结构图；

图2为本发明实施例提供的降压恒流LED驱动电路的优选示例电路图。

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，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细描述：

图1示出了本发明实施例提供的降压恒流LED驱动电路的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。

作为本发明一实施例，该降压恒流LED驱动电路可以应用于各种驱动装置以及照明系统中。

该降压恒流LED驱动电路连接于电源与LED之间，包括：

驱动控制单元12，用于上电后生成驱动控制信号，驱动控制单元12的电源端与电源连接；

驱动电流调节单元11，用于在电源供电后生成频率控制信号，以调节驱动控制信号的频率，进而实现驱动电流的调节，驱动电流调节单元11的电源端与电源连接，驱动电流调节单元11的第一输出端Out1与驱动控制单元12的第一控制端Ctr1连接，驱动电流调节单元11的第二输出端Out2与驱动控制单元12的第二控制端Ctr2连接；

斩波单元13，用于根据驱动控制信号对电源电流进行斩波，生成斩波信号，斩波单元13的输入端I与电源连接，斩波单元13的控制端C与驱动控制单元12的输出端Out连接；

在本发明实施例中，该斩波信号为一固定脉宽的方波信号，其频率和占空比受驱动控制信号的控制。

降压单元14，用于对斩波信号进行降压、稳压处理，生成直流降压的驱动信号，以降压驱动LED，降压单元14的输入端与斩波单元13的输出端O连接，降压单元14的输出端与LED1的阳极连接，LED1的阴极与LED2的阳极连接；

恒流保持单元15，用于通过电压基准源控制LED1、LED2中的电流稳定，实现恒流驱动，恒流保持单元15的电源端与电源连接，恒流保持单元15的采样端与LED2的阴极连接。

在本发明实施例中，驱动控制单元12在上电后即可产生一定频率的方波脉冲信号，并且可以通过驱动电流调节单元11根据实际需求调整驱动控制单元12输出的方波脉冲信号（驱动控制信号）的频率，驱动控制信号经过斩波和降压处理后作为驱动信号驱动LED，并且通过恒流保持单元15维持LED中的驱动电流恒定，实现恒流驱动。

本发明实施例不需要采用高成本的专用LED驱动芯片或可编程的单片机驱动LED，采用低成本的非专用芯片，产生方波脉冲信号对电源电流进行斩波、降压处理后实现对负载电压的动态可控，大大减低了生产成本，并且不需要通过反馈电路控制驱动芯片或单片机调节驱动控制信号的占空比实现进行恒流驱动，仅通过电压基准源保持驱动电流的恒定，实现恒流驱动，大大简化了电路结构。该电路方案简单、易于实现、并且电路性能稳定可靠，成本低。

图2示出了本发明实施例提供的降压恒流LED驱动电路的优选示例电路结构，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。

作为本发明一实施例，驱动电流调节单元11包括：

电阻R1、电阻R2、电容C1、电容C3；

电容C1的一端为驱动电流调节单元11的电源端与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端为驱动电流调节单元11的第一输出端Out1与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端为驱动电流调节单元11的第二输出端Out2与电容C3的一端连接，电容C3的另一端和电容C1的另一端同时接地。

驱动控制单元12包括：

555定时器和电容C4；

555定时器的电源端VCC为驱动控制单元12的电源端，555定时器的复位端R与555定时器的电源端VCC连接，555定时器的触发端TRIG为驱动控制单元12的第二控制端Ctr2与555定时器的阈值端THR连接，555定时器的控制端CTRL通过电容C4接地，555定时器的接地端GND接地，555定时器的放电端DIS为驱动控制单元12的第一控制端Ctr1，555定时器的输出端Q为驱动控制单元12的输出端Out。

斩波单元包括13：

开关管131和电阻R3；

开关管131的电流输入端为斩波单元13的输入端，开关端131的电流输出端为斩波单元13的输出端，开关管131的控制端为斩波单元13的控制端通过电阻R3接地。

作为本发明一优选实施例，开关管131可以采用N型MOS管Q1实现，也可以采用其他场效应管实现，其中N型MOS管Q1的漏极为开关管131的电流输入端，N型MOS管Q1的源极为开关管131的电流输出端，N型MOS管Q1的栅极为开关管131的控制端。

降压单元14包括：

二极管D1、电感L1和电容C2；

二极管D1的阴极为降压单元14的输入端与电感L1的一端连接，二极管D1的阳极接地，电感L1的另一端为降压单元14的输出端通过电容C2接地。

恒流保持单元15包括：

电阻R4、电阻R5、电阻R6和电压基准源D4；

电阻R4的一端为恒流保持单元15的电源端，电阻R4的另一端为恒流保持单元15的采样端与电压基准源D4的阴极连接，电压基准源D4的阳极同时与电阻R5的一端和电阻R6的一端连接，电阻R5的另一端和电阻R6的另一端同时与电压基准源D4的阴极连接。

作为本发明一优选实施例，该降压恒流LED驱动电路还可以包括：

开关16，开关16的一导通端与电源的正极连接，开关16的另一导通端同时与驱动控制单元12的电源端、驱动电流调节单元11的电源端、恒流保持单元15的电源端和斩波单元13的输入端I连接。

作为本发明一实施例，该开关16可以采用单刀双掷开关S1，也可以采用其他按键开关、触摸开关等。

在本发明实施例中，通过555定时器构成多谐振荡器，产生方波脉冲信号作为驱动控制信号驱动开关管131，开关管131根据脉冲信号的高低电平导通或截止对电源电流斩波，再经过BUCK（降压）电路的平滑和滤波处理后作为驱动信号驱动LED。

其中，电容C1可以避免电源导通时电流突然增大，起到对555定时器软启动的功能，并且，可以通过调节电阻R1、电阻R2、电容C3的参数调节驱动控制信号的频率，具体参照下述公式：

555定时器输出的方波信号（驱动控制信号）的周期T=Tw1+Tw2；

其中，Tw1为方波高电平时间，Tw1=0.7·（R1+R2)·C3；

Tw2为方波低电平时间，Tw2=0.7·R2·C3。

因此，可以通过调节电阻的阻值调整驱动控制信号的占空比，达到控制输出的目的，如果要使驱动控制信号的脉宽连续可调，还可以将电阻R2替换为可调电阻。

另外，电压基准源D4则可以选用1.2V，通过调节电阻R5和电阻R6控制负载端的电流。

在本发明实施例中，负载端LED数量根据电池电压调节，例如，555定时器的供电电压范围通常为5V～18V，按照单颗白光照明LED导通压降3V计算，可以驱动LED数量在1～5颗之间，可作为大多数手电筒、手提探照灯等小范围照明灯具的驱动电路。

本发明实施例的另一目的在于提供一种采用上述降压恒流LED驱动电路的驱动装置。

本发明实施例的另一目的在于提供一种采用上述驱动装置的照明系统。

本发明实施例通过价格十分低廉的555定时器构成多谐振荡器产生方波脉冲信号对电源电流进行斩波、降压处理后实现对负载电压的动态可控，替代了采用高成本的专用LED驱动芯片或可编程的单片机驱动LED，大大减低了生产成本，并且仅通过电压基准源保持驱动电流的恒定，实现恒流驱动，无需反馈电路控制驱动芯片或单片机调节驱动控制信号的占空比实现进行恒流驱动，大大简化了电路结构。该电路方案简单、易于实现、并且电路性能稳定可靠，成本低。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种降压恒流LED驱动电路，连接于电源与LED之间，其特征在于，所述电路包括：

驱动控制单元，用于上电后生成驱动控制信号，所述驱动控制单元的电源端与所述电源连接；

驱动电流调节单元，用于在电源供电后生成频率控制信号，以调节所述驱动控制信号的频率，进而实现驱动电流的调节，所述驱动电流调节单元的电源端与所述电源连接，所述驱动电流调节单元的第一输出端与所述驱动控制单元的第一控制端连接，所述驱动电流调节单元的第二输出端与所述驱动控制单元的第二控制端连接；

斩波单元，用于根据所述驱动控制信号对电源电流进行斩波，生成斩波信号，所述斩波单元的输入端与所述电源连接，所述斩波单元的控制端与所述驱动控制单元的输出端连接；

降压单元，用于对所述斩波信号进行降压、稳压处理，生成直流降压的驱动信号，以降压驱动LED，所述降压单元的输入端与所述斩波单元的输出端连接，所述降压单元的输出端与所述LED的阳极连接；

恒流保持单元，用于通过电压基准源控制所述LED中的电流稳定，实现恒流驱动，所述恒流保持单元的电源端与所述电源连接，所述恒流保持单元的采样端与所述LED的阴极连接。

2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述驱动控制单元包括：

555定时器和电容C4；

所述555定时器的电源端为所述驱动控制单元的电源端，所述555定时器的复位端与所述555定时器的电源端连接，所述555定时器的触发端为所述驱动控制单元的第二控制端与所述555定时器的阈值端连接，所述555定时器的控制端通过所述电容C4接地，所述555定时器的接地端接地，所述555定时器的放电端为所述驱动控制单元的第一控制端，所述555定时器的输出端为所述驱动控制单元的输出端。

3.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述驱动电流调节单元包括：

电阻R1、电阻R2、电容C1、电容C3；

所述电容C1的一端为所述驱动电流调节单元的电源端与所述电阻R1的一端连接，所述电阻R1的另一端为所述驱动电流调节单元的第一输出端与所述电阻R2的一端连接，所述电阻R2的另一端为所述驱动电流调节单元的第二输出端与所述电容C3的一端连接，所述电容C3的另一端和所述电容C1的另一端同时接地。

4.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述斩波单元包括：

开关管和电阻R3；

所述开关管的电流输入端为所述斩波单元的输入端，所述开关端的电流输出端为所述斩波单元的输出端，所述开关管的控制端为所述斩波单元的控制端通过所述电阻R3接地。

5.如权利要求4所述的电路，其特征在于，所述开关管为N型MOS管，所述N型MOS管的漏极为所述开关管的电流输入端，所述N型MOS管的源极为所述开关管的电流输出端，所述N型MOS管的栅极为所述开关管的控制端。

6.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述降压单元包括：

二极管D1、电感L1和电容C2；

所述二极管D1的阴极为所述降压单元的输入端与所述电感L1的一端连接，所述二极管D1的阳极接地，所述电感L1的另一端为所述降压单元的输出端通过所述电容C2接地。

7.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述恒流保持单元包括：

电阻R4、电阻R5、电阻R6和电压基准源；

所述电阻R4的一端为所述恒流保持单元的电源端，所述电阻R4的另一端为所述恒流保持单元的采样端与所述电压基准源的阴极连接，所述电压基准源的阳极同时与所述电阻R5的一端和所述电阻R6的一端连接，所述电阻R5的另一端和所述电阻R6的另一端同时与所述电压基准源的阴极连接。

8.如权利要求1至7任一项所述的电路，其特征在于，所述电路还包括：

开关，所述开关的一导通端与所述电源的正极连接，所述开关的另一导通端同时与所述驱动控制单元的电源端、所述驱动电流调节单元的电源端、所述恒流保持单元的电源端和斩波单元的输入端连接。

9.一种驱动装置，其特征在于，所述驱动装置包括如权利要求1至8任一项所述的降压恒流LED驱动电路。

10.一种照明系统，其特征在于，所述照明系统包括如权利要求9所述的驱动装置。