CN104754797B - 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、以及与所述第一开关元件连接的关断电路，所述关断电路包括稳压管，所述关断电路的一端接地，所述稳压管的负极接地，正极连接所述第一开关元件，所述关断电路吸收第一开关元件的电流以关断第一开关元件。

Description

一种LED恒流驱动电路
【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。
RCC电路通过控制电感峰值电流实现输出电流的恒定。输出电流I与峰值电流Ipeak的关系，当t等于T时，输出电流I的平均值等于峰值电流Ipeak的二分之一。由于器件差异以及其他参数的影响，t与T不完全相同，因此。
三极管的关断都是由饱和导通到放大再到截止的一个过程。在RCC峰值电流Ipeak控制中，由于存储时间的影响，输出电流I的平均值不等于峰值电流Ipeak的二分之一。电流采样电阻R6两端电压达到阈值后推动第二开关元件Q2关断第一开关元件Q1时，由于第一开关元件Q1的退饱和导致电流采样电阻R6两端电压下降，第二开关元件Q2驱动电压下降导致第二开关元件Q2吸收第一开关元件Q1基极电流的能力降低，第一开关元件Q1延迟关断，从而导致了存储时间增加。
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、以及与所述第一开关元件连接的关断电路，所述关断电路包括稳压管，所述关断电路的一端接地，所述稳压管的负极接地，正极连接所述第一开关元件，所述关断电路吸收第一开关元件的电流以关断第一开关元件。
优选地，所述关断电路还包括互相触发的第二开关元件、第三开关元件。
优选地，所述第一开关为三极管，所述稳压管的正极连接三极管的基极，所述关断电路的一端连接所述第一开关的基极。
优选地，所述关断电路还包括一二极管，所述二极管的负极连接所述第一开关元件。
优选地，所述LED恒流驱动电路还包括电容和绕组，所述电容连接于所述关断电路与所述绕组之间，所述二极管的正极连接所述电容。
优选地，所述LED恒流驱动电路还包括限流电路，所述限流电路包括若干限流电阻，所述限流电路连接于所述绕组和所述关断电路之间，所述二极管跨接于所述限流电路两端。
优选地，所述关断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发射极和所述第三开关元件的集电极，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，所述关断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：利用关断电路控制开关元件的关断，能够快速的关断开关元件。
【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恒流驱动电路的结构示意图。
图3为本发明LED恒流驱动电路的较佳实施例的电路图。
【具体实施方式】
请参考图2，本发明LED恒流驱动电路，为LED负载提供恒流驱动，包括控制LED恒流驱动电路占空比的自激式转换器。自激式转换器包括第一开关元件、与所述第一开关元件连接的关断电路、以及连接关断电路的绕组元件。关断电路包括稳压管（未图示），关断电路的一端接地，稳压管的负极接地，正极连接第一开关元件。关断电路吸收第一开关元件的电流以关断第一开关元件。稳压管为第一开关元件提供负压，从而缩短第一开关元件的关断时间。
请参考图3所示，本发明较佳实施例的LED恒流驱动电路1，为LED负载提供恒流驱动，包括控制LED恒流驱动电路1占空比的自激式转换器2。自激式转换器包括第一开关元件Q1、以及与所述第一开关元件Q1连接的关断电路21。关断电路21包括稳压管ZD5，关断电路21的一端接地，稳压管ZD5的负极接地，正极连接第一开关元件Q1。关断电路21吸收第一开关元件Q1的电流以关断第一开关元件Q1。
关断电路21还包括互相触发的第二开关元件Q2、第三开关元件Q3。稳压管ZD5能够为第一开关元件Q1提供负压，使得第一开关元件Q1的关断时间进一步缩短。关断电路21的自触发式电路能够持续吸收第一开关元件Q1的电流从而加速第一开关元件Q1的关断。
关断电路21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。
第一开关元件Q1为三极管，稳压管ZD5的正极连接第一开关元件Q1的基极，关断电路21的一端连接第一开关元件Q1的基极。
关断电路21还包括一二极管D4，二极管D4的负极连接第一开关Q1元件。二极管D4能够进一步加速第一开关元件Q1的关断。
LED恒流驱动电路21还包括电容C2和绕组L2，电容C2连接于关断电路21与绕组L2之间。二极管D4的正极连接电容C2。本实施例中，绕组L2包括1脚、4脚、5脚及7脚。
LED恒流驱动电路1还包括限流电路25，限流电路25包括若干限流电阻R9、R10，限流电路R9、R10连接于绕组L2和关断电路21之间，二极管D4跨接于限流电路25两端。
自激式转换器2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22，第三开关元件Q3的发射极和基极之间连接的滤波电路23、关断电路21中连接稳压管ZD5的二极管D9、以及连接关断电路21两端的绕组L2。二极管D9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22包括并联连接的电阻R13和电容C7。电阻R13和电容C7组成的滤波电路22，一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23包括并联连接的电阻R11和电容C5，其中电容R11和电容C5组成的滤波电路23的一端连接第三开关元件Q3的发射极，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D8。第一开关元件Q1的发射极和稳压管D8之间连接滤波电路24。滤波电路24包括连接第一开关元件Q1发射极的电阻R12，以及一端连接电阻R12与稳压管D8之间、另一端接地的电容C6。本实施例中，滤波电路22、23、24为RC滤波电路。
第一开关元件Q1的发射极连接采样电路26。采样电路26的一端连接第一开关元件Q1的发射极，另一端接地。本实施例中，采样电路26包括采样电阻R14、R15、R16。其他实施例中，采样电路26还可以根据需要改变设计。
LED恒流驱动电路1还包括直流变换电路3，直流变换电路3连接第一开关元件Q1。本实施例中，直流变换电路3为降压电路，直流变换电路3的输入端连接第一开关元件Q1的集电极，输出端连接负载4。直流变换电路3包括二极管D1、绕组L2以及电容C1。本实施例中，直流变换电路3还包括电阻R1、R4和R6。
本发明利用具有关断电路21的自激式转换器2控制直流变换电路3的占空比，当采样电路26电流采样电压值达到阈值后，经电阻R12，电容C6吸引，平滑滤去尖峰后通过稳压管D8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组成关断电路，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26的电压降低将不再影响第一开关元件Q1的关断。电容C5、C7用于滤除开关瞬间的尖峰以防止关断电路误动作。电阻R13、R11为第二开关元件Q2和第三开关元件Q3基极提供稳定的初始电位。其他实施例中，第一开关元件Q1也可以是其他开关元件。例如，第一开关元件Q1也可以是MOS管。
本发明将关断电路21应用于具有自激式转换器2的LED恒流驱动电路1，使得自激式转换器2的第一开关元件Q1的关断不会受到采样电路26的电压的影响。当第二开关元件Q2导通后，关断电路21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26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，具有关断电路21的LED恒流驱动电路1，能够不受采样电路26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1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 (7)

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、以及与所述第一开关元件连接的关断电路，所述关断电路包括稳压管，所述关断电路的一端接地，所述稳压管的负极接地，正极连接所述第一开关元件，所述关断电路吸收第一开关元件的电流以关断第一开关元件，所述关断电路还包括互相触发的第二开关元件、第三开关元件，所述第一开关为三极管，所述稳压管的正极连接三极管的基极，所述关断电路的一端连接所述第一开关的基极，所述关断电路还包括一二极管，所述二极管的负极连接所述第一开关元件。
2.如权利要求1所述的LED恒流驱动电路，其特征在于：所述LED恒流驱动电路还包括电容和绕组，所述电容连接于所述关断电路与所述绕组之间，所述二极管的正极连接所述电容。
3.如权利要求2所述的LED恒流驱动电路，其特征在于：所述LED恒流驱动电路还包括限流电路，所述限流电路包括若干限流电阻，所述限流电路连接于所述绕组和所述关断电路之间，所述二极管跨接于所述限流电路两端。
4.如权利要求1所述的LED恒流驱动电路，其特征在于：所述关断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。
5.如权利要求4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。
6.如权利要求4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。
7.如权利要求1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，所述关断电路缩短所述第一开关元件的关断时间。
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