CN104754796B - 一种led恒流驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种LED恒流驱动电路，为LED负载提供恒流驱动，包括控制所述恒流驱动电路占空比的自激式转换器，所述自激式转换器包括第一开关元件、绕组、以及第一开关元件的开关驱动电路，所述开关驱动电路位于所述绕组和所述第一开关元件之间，所述开关驱动电路包括三极管、两端分别连接于所述三极管的发射极和基极的稳压管。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种恒流驱动电路，尤其指一种照明装置的恒流驱动电路。
【背景技术】
LED的内在特征决定了它是最理想的光源去代替传统的光源，它有着广泛的用途。LED具有体积小、耗电量低、使用寿命长、高亮度、低热量、环保、可控性强等优点。但由于LED是特性敏感的半导体器件，又具有负温度特性，因而在应用中需要对其进行稳定恒流控制。
RCC（Ringing choke converter）自激式转换器，是一种采用自激式震荡方式控制能量输出的一种开关电源拓扑结构。请参考图1所示，RCC电路控制电流恒定的基本原理是当第一开关元件Q1在启动电路作用下导通后绕组T1-B正偏，驱动第一开关元件Q1进一步饱和导通。当流过第一开关元件Q1的峰值电流达到阈值后驱动第二开关元件Q2导通，从而分流开关元件Q1的驱动电流使得第一开关元件Q1从饱和区退出进入截至区。
然而传统的RCC电路中，第一开关元件Q1的驱动电流随着输入电压的升高而升高，使得晶体管的损耗增大，从而导致RCC电路的功率损耗大。
因此，为了克服上述缺陷，有必要提供一种改进的LED恒流驱动电路。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种LED恒流驱动电路。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种LED恒流驱动电路，为LED负载提供恒流驱动，包括控制所述恒流驱动电路占空比的自激式转换器，所述自激式转换器包括第一开关元件、绕组、以及第一开关元件的开关驱动电路，所述开关驱动电路位于所述绕组和所述第一开关元件之间，所述开关驱动电路包括三极管、两端分别连接于所述三极管的发射极和基极的稳压管。
优选地，所述开关驱动电路还包括二极管、第一限流电阻和第二限流电阻，所述第一限流电阻连接于所述三极管的基极，所述第二限流电阻连接于所述三极管的发射极，所述稳压管一端连接所述第一限流电阻，另一端连接所述第二限流电阻，所述二极管一端连接所述第二限流电阻，另一端连接三极管的集电极。
优选地，所述自激式转换器还包括电容，所述电容一端连接所述绕组，另一端连接所述开关驱动电路。
优选地，所述自激式转换器还包括与所述第一开关元件连接的触发式控制电路，所述触发式控制电路吸收所述第一开关元件的电流以缩短所述第一开关元件的关断时间，所述触发式控制电路包括互相触发的第二开关元件、第三开关元件。
优选地，所述触发式控制电路的第二开关元件为三极管，所述第三开关元件也是三极管，所述第二开关元件的基极连接所述第三开关元件的集电极，所述第二开关元件的集电极连接所述第三开关元件的基极。
优选地，所述第二开关元件的发射极和基极之间连接滤波电路，所述第三开关元件的发射极和基极之间连接滤波电路。
优选地，所述第一开关元件为三极管，所述第一开关元件的基极连接所述第二开关元件的集电极和所述第三开关元件的发射极，所述第一开关元件的发射极连接所述第二开关元件的基极和所述第三开关元件的集电极。
优选地，所述第一开关元件的发射极和第二开关元件的基极之间连接一稳压管。
优选地，所述第一开关元件的发射极和所述稳压管之间连接滤波电路。
优选地，所述恒流驱动电路还包括直流变换电路，所述直流变换电路连接所述第一开关元件，所述第一开关元件控制所述直流变换电路的占空比，所述触发式控制电路缩短所述第一开关元件的关断时间。
相较于现有技术，本发明LED恒流驱动电路有以下优点：对自激式转换器的开关元件恒流驱动，使得开关元件的功耗稳定，提高了LED恒流驱动电路的效率。
【附图说明】
图1为现有技术中RCC恒流驱动电路的常见拓扑图。
图2为本发明LED恒流驱动电路的第一较佳实施例的电路图。
图3为本发明LED恒流驱动电路的第二较佳实施例的电路图。
【具体实施方式】
请参考图2所示，本发明LED恒流驱动电路的第一较佳实施例中，LED恒流驱动电路1为LED负载提供恒流驱动，包括控制恒流驱动电路占空比的自激式转换器2，自激式转换器2包括第一开关元件Q1、绕组L2、以及第一开关元件Q1的开关驱动电路21，开关驱动电路21位于绕组L2和第一开关元件Q1之间。开关驱动电路21包括三极管Q4、两端分别连接于三极管Q4的发射极和基极的稳压管ZD1。稳压管ZD1的负极连接三极管Q4的基极，稳压管ZD1的正极连接三极管Q4的发射极。绕组L2电流通过开关驱动电路21后驱动第一开关元件Q1导通，稳压管ZD1两端的电压被钳位在ZD1的稳压值，因此流过三极管Q4发射极的电流是恒定的。无论绕组L2的电压如何增大，即输入电压如何增大，稳压管ZD1两端的电压始终被钳位在ZD1的稳压值，使得流过三极管Q4发射极的电流几乎不变。从而使得开关驱动电路21为恒流驱动电路，驱动电流不会因为输入电压的增大而增大。同时，开关驱动电路21会在第一开关元件Q1的门极一端产生负压，能够加速第一开关元件Q1的关断。
开关驱动电路21还包括二极管D4、第一限流电阻R11和第二限流电阻R9，第一限流电阻R11连接于三极管Q4的基极，第二限流电阻R9连接于三极管Q4的发射极。二极管D4的一端连接三极管Q4的集电极，另一端连接三极管Q4的发射极。本实施例中，二极管D4负极连接三极管Q4的集电极，正极连接第二限流电阻R9。第二限流电阻R9一端连接三极管Q4的发射极，另一端连接第一开关元件Q1的基极。
自激式转换器2还包括电容C2，电容C2一端连接绕组L2，另一端连接开关驱动电路21。三极管Q4的集电极连接电容C2。
自激式转换器2还包括第二开关元件Q2、稳压管ZD2以及采样电路22。本实施例中，第二开关元件Q2为三极管，第二开关元件Q2的集电极连接第一开关元件Q1的基极，发射极接地，基极连接稳压管ZD2。稳压管ZD2的一端连接第二开关元件Q2的基极，另一端分别连接第一开关元件Q1的发射极和采样电路22。采样电路22的同一端分别连接第一开关元件Q1的发射极和稳压管ZD2。自激式转换器2还包括滤波电路23、24。第二开关元件Q2的基极与稳压管ZD2之间连接一滤波电路23，第一开关元件Q1的发射极与稳压管ZD2之间连接一滤波电路24。滤波电路23、24用于滤波。随着流过第一开关元件Q1发射极的电流的增大，当到达一定值时，第二开关元件Q2触发，吸收第一开关元件Q1的基极电流，从而关断第一开关元件Q1。
LED恒流驱动电路1还包括直流变换电路10，直流变换电路10连接第一开关元件Q1。本实施例中，直流变换电路10为降压电路，直流变换电路10的输入端连接第一开关元件Q1的集电极，输出端连接负载12。
请参考图3所示，本发明LED恒流驱动电路的第二较佳实施例中，LED恒流驱动电路3为LED负载提供恒流驱动，包括控制恒流驱动电路占空比的自激式转换器4，自激式转换器4包括第一开关元件Q1、绕组L2、以及第一开关元件Q1的开关驱动电路41，开关驱动电路41位于绕组L2和第一开关元件Q1之间。开关驱动电路41包括三极管Q4、两端分别连接于三极管Q4的发射极和基极的稳压管ZD1。稳压管ZD1的负极连接三极管Q4的基极，稳压管ZD1的正极连接三极管Q4的发射极。绕组L2电流通过开关驱动电路41后驱动第一开关元件Q1导通，稳压管ZD1两端的电压被钳位在ZD1的稳压值，因此流过三极管Q4发射极的电流是恒定的。无论绕组L2的电压如何增大，即输入电压如何增大，稳压管ZD1两端的电压始终被钳位在ZD1的稳压值，使得流过三极管Q4发射极的电流几乎不变。从而使得开关驱动电路41为恒流驱动电路，驱动电流不会因为输入电压的增大而增大。
开关驱动电路41还包括二极管D4、第一限流电阻R11和第二限流电阻R9，第一限流电阻R11连接于三极管Q4的基极，第二限流电阻R9连接于三极管Q4的发射极。二极管D4的一端连接三极管Q4的集电极，另一端连接三极管Q4的发射极。本实施例中，二极管D4负极连接三极管Q4的集电极，正极连接第二限流电阻R9。第二限流电阻R9一端连接三极管Q4的发射极，另一端连接第一开关元件Q1的基极。
自激式转换器4还包括电容C2，电容C2一端连接绕组L2，另一端连接开关驱动电路21。三极管Q4的集电极连接电容C2。
自激式转换器4还包括与第一开关元件Q1连接的触发式控制电路42。触发式控制电路42吸收第一开关元件Q1的电流，从而缩短第一开关元件Q1的关断时间。触发式控制电路42包括互相触发的第二开关元件Q2和第三开关元件Q3。触发式控制电路42的第二开关元件Q2为三极管，第三开关元件Q3也是三极管，第二开关元件Q2的基极连接第三开关元件Q3的集电极，第二开关元件Q2的集电极连接第三开关元件Q3的基极。本实施例中，第二开关元件Q2为NPN型三极管，第三开关元件Q3为PNP型三极管。
自激式转换器4还包括第二开关元件Q2的发射极和基极之间连接的滤波电路43，第三开关元件Q3的发射极和基极之间连接的滤波电路44、一端连接开关驱动电路41、另一端接地的二极管D7。二极管D7在第一开关元件Q1断开时为绕组L2提供续流回路。滤波电路43包括并联连接的电阻R14和电容C7。电阻R14和电容C7组成的滤波电路43，一端连接第二开关元件Q2的基极和第三开关元件Q3的集电极，另一端接地。滤波电路44包括并联连接的电阻R2和电容C5，其中电阻R2和电容C4组成的滤波电路44的一端连接第三开关元件Q3的发射极和第一开关元件Q1的基极，另一端连接第二开关元件Q2的集电极以及第三开关元件Q3的基极。第一开关元件Q1的发射极和第二开关元件Q2的基极之间连接一稳压管ZD2。第一开关元件Q1的发射极和稳压管ZD2之间连接滤波电路45。滤波电路45包括连接第一开关元件Q1发射极的电阻R13，以及一端连接电阻R13与稳压管ZD2之间、另一端接地的电容C6。本实施例中，滤波电路43、44、45为RC滤波电路。
第一开关元件Q1的发射极连接采样电路46，采样电路46的另一端接地。采样电路46包括并联连接的电阻R15、R16、R17。
LED恒流驱动电路3还包括直流变换电路30，直流变换电路30连接第一开关元件Q1。本实施例中，直流变换电路30为降压电路，直流变换电路30的输入端连接第一开关元件Q1的集电极，输出端连接负载31。
本发明利用具有触发式控制电路42的自激式转换器4控制直流变换电路30的占空比，当采样电路46的电流采样电压值达到阈值后，经电阻R13，电容C6吸引，平滑滤去尖峰后通过稳压管ZD2推动第二开关元件（NPN三极管）Q2导通。第二开关元件Q2导通后使得第三开关元件（PNP三极管）Q3导通，第三开关元件Q3的导通又提供第二开关元件Q2基极一个正向偏置，第二开关元件Q2持续导通。第二开关元件Q2、第三开关元件Q3组成触发式控制电路，持续吸引第一开关元件Q1的基极电流直至绕组L2电压极性反转。在整个关断过程中采样电路46的电压降低将不再影响第一开关元件Q1的关断。其他实施例中，第一开关元件Q1也可以是其他开关元件。
本发明中将触发式控制电路42应用于具有自激式转换器4的LED恒流驱动电路3，使得自激式转换器4的第一开关元件Q1的关断不会受到采样电路46的电压的影响。当第二开关元件Q2导通后，触发式控制电路42的第二开关元件Q2和第三开关元件Q3即会形成自触发，保持导通。第二开关元件Q2不会因为采样电路46的电压减小而关断，影响第二开关元件Q2导通后吸收流过第一开关元件Q1的电流。因此，具有触发式控制电路41的LED恒流驱动电路3，能够不受采样电路46电压的影响，当第一开关元件Q1的电流达到峰值后，快速吸收第一开关元件Q1的电流从而持续关断第一开关元件Q1，使得LED恒流驱动电路3的恒流精度更高。
应当注意的是，本发明的实施例有较佳的实施性，且并非对本发明作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (8)
1.一种LED恒流驱动电路，为LED负载提供恒流驱动，包括控制所述恒流驱动电路占空比的自激式转换器，所述自激式转换器包括第一开关元件、绕组、以及第一开关元件的开关驱动电路，所述开关驱动电路位于所述绕组和所述第一开关元件之间，所述开关驱动电路包括三极管、两端分别连接于所述三极管的发射极和基极的稳压管，所述开关驱动电路还包括二极管、第一限流电阻和第二限流电阻，所述第一限流电阻连接于所述三极管的基极，所述第二限流电阻连接于所述三极管的发射极，所述稳压管一端连接所述第一限流电阻，另一端连接所述第二限流电阻，所述二极管一端连接所述第二限流电阻，另一端连接三极管的集电极，所述自激式转换器还包括电容，所述电容一端连接所述绕组，另一端连接所述开关驱动电路。
2.如权利要求1所述的LED恒流驱动电路，其特征在于：所述自激式转换器还包括与所述第一开关元件连接的触发式控制电路，所述触发式控制电路吸收所述第一开关元件的电流以缩短所述第一开关元件的关断时间，所述触发式控制电路包括互相触发的第二开关元件、第三开关元件。
3.如权利要求2所述的LED恒流驱动电路，其特征在于：所述触发式控制电路的第二开关元件为三极管，所述第三开关元件也是三极管，所述第二开关元件的基极连接所述第三开关元件的集电极，所述第二开关元件的集电极连接所述第三开关元件的基极。
4.如权利要求3所述的LED恒流驱动电路，其特征在于：所述第二开关元件的发射极和基极之间连接滤波电路，所述第三开关元件的发射极和基极之间连接滤波电路。
5.如权利要求3所述的LED恒流驱动电路，其特征在于：所述第一开关元件为三极管，所述第一开关元件的基极连接所述第二开关元件的集电极和所述第三开关元件的发射极，所述第一开关元件的发射极连接所述第二开关元件的基极和所述第三开关元件的集电极。
6.如权利要求5所述的LED恒流驱动电路，其特征在于：所述第一开关元件的发射极和第二开关元件的基极之间连接一稳压管。
7.如权利要求6所述的LED恒流驱动电路，其特征在于：所述第一开关元件的发射极和所述与第一开关元件的发射集连接的稳压管之间连接滤波电路。
8.如权利要求2所述的LED恒流驱动电路，其特征在于：所述恒流驱动电路还包括直流变换电路，所述直流变换电路连接所述第一开关元件，所述第一开关元件控制所述直流变换电路的占空比。
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