CN104768261A - 可调光led恒流驱动电路 - Google Patents

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周明杰
刘百顺
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Abstract

可调光LED恒流驱动电路通过分压模块用于为调光模块提供工作电压，使得调光模块向恒流驱动模块输出脉冲调制解调信号，从而能够改变恒流驱动模块输出的电流大小。进而能够控制与恒流驱动模块输出端连接的串联LED灯组的输入电流，因此改变串联LED灯组的发光亮度。同时，采样模块用于采样串联LED灯组的电流，在串联LED灯组的电流达到额定电流值时，恒流驱动模块不再增大串联LED灯组内的电流，因而能够避免串联LED灯组出现过流。

Description

可调光LED恒流驱动电路
技术领域
本发明涉及LED恒流驱动电路，特别是涉及一种简单易操作的可调光LED恒流驱动电路。
背景技术
LED作为光源被广泛使用，随之也出现了各种各样的LED驱动电路。由于LED自身对工作电压要求比较苛刻，电压过高过低都会导致LED工作电流大幅波动，所以一般对LED要采用恒流限压的驱动方式。因而，在LED作为电流型工作负载时，流过LED的电流必须保证在额定电流以内。目前在直流的低电压场所多采用一体化的集成高频模块设计LED驱动，但这些驱动方式都是恒定功率输出，不能对输出功率进行调节，进而光照强度也不能进行调节，给使用者带来了严重不便。
发明内容
基于此，有必要提供一种简单易操作的可调光LED恒流驱动电路。
一种可调光LED恒流驱动电路，包括调光模块、采样模块、分压模块和恒流驱动模块；
所述调光模块的电源端接所述分压模块的输出端、输出端接所述恒流驱动模块的使能端，所述分压模块的输入端接输入电源；所述恒流驱动模块的电源端接输入电源、接地端接地、输出端接串联LED灯组的正极，所述串联LED灯组的负极接所述采样模块的输出端，所述采样模块的输出端接所述恒流驱动模块的反馈端，所述采样模块的接地端接地；
所述分压模块用于为所述调光模块提供额定工作电压，所述调光模块用于向所述恒流驱动模块输出脉冲调制解调信号，所述恒流驱动模块根据所述脉冲调制解调信号控制输出电流大小，所述采样模块用于采样所述串联LED灯组的电流并反馈到所述恒流驱动模块，所述恒流驱动模块接收的反馈电流超过额定电流值时，所述恒流驱动模块控制所述串联LED灯组的电流减小到额定电流。
在其中一个实施例中，所述调光模块包括芯片ICM7555、电容C5、分压电阻RA1及分压电阻RB1；
所述分压电阻RA1和所述分压电阻RB1串联于所述芯片ICM7555的电源端和阈值端之间，所述分压电阻RA1和所述分压电阻RB1的公共连接点接所述芯片ICM7555的放电端，所述电容C3的一端接所述芯片ICM7555的触发端，另一端接地，所述芯片ICM7555的触发端与阈值端连接。
在其中一个实施例中，所述分压模块包括分压电阻R1、稳压管ZD1和电解电容C4；
所述分压电阻R1一端接输入电源，另一端接稳压管ZD1的负极，所述稳压管ZD1的负极接地，所述电解电容C4与所述稳压管ZD1并联，其中，所述电解电容C4的正极接所述稳压管ZD1的负极，所述分压电阻R1与所述稳压管ZD1的公共连接点为所述分压模块的输出端。
在其中一个实施例中，所述恒流驱动模块包括芯片TPS61161A、电感L1、电容C3；
所述电感L1一端接输入电源，另一端接所述芯片TPS61161A的开关端，所述芯片TPS61161A的输入端接输入电源、反馈端接所述采样模块的输出端、使能端接所述调光模块的输出端、接地端接地；所述电容C3一端接所述芯片TPS61161A的公共端，另一端接地。
在其中一个实施例中，还包括电容C1，所述电容C1一端接输入电源，另一端接地。
在其中一个实施例中，还包括二极管D1，所述二极管D1的正极接所述恒流驱动模块的输出端，所述二极管D1的负极接所述串联LED灯组的正极。
在其中一个实施例中，还包括电容C2，所述电容C2一端接所述二极管D1的负极，另一端接地。
在其中一个实施例中，所述采样模块包括采样电阻Rset，所述采样电阻Rset一端接地，另一端为所述采样模块的输出端。
上述可调光LED恒流驱动电路通过分压模块用于为调光模块提供工作电压，使得调光模块向恒流驱动模块输出脉冲调制解调信号，从而能够改变恒流驱动模块输出的电流大小。进而能够控制与恒流驱动模块输出端连接的串联LED灯组的输入电流，因此改变串联LED灯组的发光亮度。同时，采样模块用于采样串联LED灯组的电流，在串联LED灯组的电流达到额定电流值时，恒流驱动模块不再增大串联LED灯组内的电流，因而能够避免串联LED灯组出现过流。
附图说明
图1为可调光LED恒流驱动电路的模块图；
图2为可调光LED恒流驱动电路的原理图。
具体实施方式
如图1所示，为一种可调光LED恒流驱动电路的模块图。
一种可调光LED恒流驱动电路，包括调光模块102、分压模块101、采样模块104和恒流驱动模块103。
所述调光模块102的电源端接所述分压模块101的输出端、输出端接所述恒流驱动模块103的使能端，所述分压模块101的输入端接输入电源；所述恒流驱动模块103的电源端接输入电源、接地端接地、输出端接串联LED灯组的正极，所述串联LED灯组的负极接所述采样模块104的输出端，所述采样模块104的输出端接所述恒流驱动模块103的反馈端，所述采样模块104的接地端接地。
所述分压模块101用于为所述调光模块102提供额定工作电压，所述调光模块102用于向所述恒流驱动模块103输出脉冲调制解调信号，所述恒流驱动模块103根据所述脉冲调制解调信号控制输出电流大小，所述采样模块104用于采样所述串联LED灯组的电流并反馈到所述恒流驱动模块103，所述恒流驱动模块103接收的反馈电流超过额定电流值时，所述恒流驱动模块103控制所述串联LED灯组的电流减小到额定电流。
分压模块101用于将从输入电源分得的电压输出给调光模块102，使调光模块102正常工作，并向恒流驱动模块103输出脉冲调制解调信号。
恒流驱动模块103用于驱动串联LED灯组点亮，并根据接收的脉冲调制解调信号改变输出电流大小。同时接收采样模块104输出的反馈电流，在反馈电流超过额定电流值，控制输出到串联LED灯组中的电流不再增大，从而避免串联LED灯组出现过流。
调光模块102用于向恒流驱动模块103输出脉冲调制解调信号，从而使恒流驱动模块103改变输出电流，进而达到控制串联LED灯组的电流。
采样模块104用于采样串联LED灯组中的电流，并反馈给恒流驱动模块103，使得恒流驱动模块103输出的电流不会超过预设值，避免串联LED灯组中的电流过大而损坏串联LED灯组。
如图2所示，为可调光LED恒流驱动电路的原理图。
调光模块102包括芯片ICM7555、电容C5、分压电阻RA1及分压电阻RB1。
所述分压电阻RA1和所述分压电阻RB1串联于所述芯片ICM7555的电源端和阈值端之间，所述分压电阻RA1和所述分压电阻RB1的公共连接点接所述芯片ICM7555的放电端，所述电容C3的一端接所述芯片ICM7555的触发端，另一端接地，所述芯片ICM7555的触发端与阈值端连接。
分压模块101包括分压电阻R1、稳压管ZD1和电解电容C4。
所述分压电阻R1一端接输入电源，另一端接稳压管ZD1的负极，所述稳压管ZD1的负极接地，所述电解电容C4与所述稳压管ZD1并联，其中，所述电解电容C4的正极接所述稳压管ZD1的负极，所述分压电阻R1与所述稳压管ZD1的公共连接点为所述分压模块101的输出端。
恒流驱动模块103包括芯片TPS61161A、电感L1、电容C3。
所述电感L1一端接输入电源，另一端接所述芯片TPS61161A的开关端，所述芯片TPS61161A的输入端接输入电源、反馈端接所述采样模块104的输出端、使能端接所述调光模块102的输出端、接地端接地；所述电容C3一端接所述芯片TPS61161A的公共端，另一端接地。
可调光LED恒流驱动电路还包括电容C1，所述电容C1一端接输入电源，另一端接地。
可调光LED恒流驱动电路还包括二极管D1，所述二极管D1的正极接所述恒流驱动模块103的输出端，所述二极管D1的负极接所述串联LED灯组的正极。
可调光LED恒流驱动电路还包括电容C2，所述电容C2一端接所述二极管D1的负极，另一端接地。
采样模块104包括采样电阻Rset，所述采样电阻Rset一端接地，另一端为所述采样模块104的输出端。
基于上述所有实施例，可调光LED恒流驱动电路的工作原理如下：
输入电源输出到分压电阻R1、电容C1及电感L1。
电感L1输入电源后与芯片TPS61500的开关端SW及接地构成导通回路，电感L1存储能量，并经由电容C2向串联LED灯组供电。
分压电阻R1与稳压管ZD1将输入电源的压降分压后输出给芯片ICM7555，即为芯片ICM7555提供工作电压。芯片ICM7555接收3V工作电压开始工作，并根据预设的述分压电阻RA1和所述分压电阻RB1的阻值输出对应占空比的脉冲调制解调信号给芯片TPS61500的使能端。其中，分压电阻RA1和分压电阻RB1的大小决定脉冲调制解调信号的占空比。具体计算公式为占空比D=RB1/（RA1+2RB1）。脉冲调制解调信号的频率由电容C5、分压电阻RA1和分压电阻RB1决定。具体计算公式为f=1.46/（RA+2RBA）*C，其中C为电容C5的电容量。
脉冲调制解调信号的频率和占空比决定芯片TPS61500的输出电流。因此，芯片ICM7555能够改变芯片TPS61500的输出电流大小。因而能够改变串联LED灯组的亮度。进一步地，芯片TPS61500的开关端SW接串联LED灯组。串联LED灯组的亮度由恒流工作电流Iled决定。芯片TPS61500在没有接收芯片ICM7555的脉冲调制解调信号前，芯片TPS61500的开关端SW输出电流能够预先设定。
具体的，串联LED灯组的电流Iled=VFB/R3；VFB一般取200mV。因此，在电流Iled确定后，再根据串联LED灯组的压降要求设定芯片TPS61500的输出端电压Vout（可以在输入电源到38V之间设定）。Vout确定后，电感L1的大小和工作频率Fs就能够计算得出。一般采用如下公式计算。Vout=（Vin*（ILIM-Ip/2）*η）/Iled；其中，Vin为输入电源电压，ILIM为过流电流值，可取4A，η为效率，可取88%，Ip为电感纹波风峰值，Ip的倒数可由公式推出：1/Ip=L*Fs*（1/（Vout+Vf-Vin）+1/Vin），Vf为二极管D1的正向电压，取0.4V。电感L1取值在4.7uH到47uH之间，Fs取值160KHz到2600KHz之间。
在电感L1和工作频率Fs确定后，改变芯片ICM7555输出的脉冲调制解调信号的占空比，就能够改变芯片TPS61500的输出电流，进而控制串联LED灯组的电流，从而达到调节串联LED灯组亮度的效果。
采样电阻Rset检测串联LED灯组上的电流大小，并以电压形式经芯片TPS61500的反馈端FB反馈回芯片TPS61500内的控制回路。当反馈端FB的上的电压达到200mV时，芯片TPS61500内的开关管开启，串联LED灯组上的电流不再增大，电感L1重新存储能力。因此，串联LED灯组的最大由采样电阻Rset决定。
芯片ICM7555输出的脉冲调制解调信号，在占空比最大时，串联LED灯组中的电流最大，当脉冲调制解调信号的占空比减小时，串联LED灯组中的电流也减小。
电容C2的取值范围在4.7uF到10uF之间。可取不同的电容进行调试，也可由下面的公式计算出来:Cout=(Vout-Vin)*Iled/Vout*FS*Vripple.其中Vripple是输出纹波的峰峰值.可由以下公式计算:Vripple=Iled*RESR。RESR的值查所选电容的规格书。
上述可调光LED恒流驱动电路通过分压模块101用于为调光模块102提供工作电压，使得调光模块102向恒流驱动模块103输出脉冲调制解调信号，从而能够改变恒流驱动模块103输出的电流大小。进而能够控制与恒流驱动模块103输出端连接的串联LED灯组的输入电流，因此改变串联LED灯组的发光亮度。同时，采样模块104用于采样串联LED灯组的电流，在串联LED灯组的电流达到额定电流值时，恒流驱动模块103不再增大串联LED灯组内的电流，因而能够避免串联LED灯组出现过流。
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。应当指出的是，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 (8)

1.一种可调光LED恒流驱动电路，其特征在于，包括调光模块、采样模块、分压模块和恒流驱动模块；
所述调光模块的电源端接所述分压模块的输出端、输出端接所述恒流驱动模块的使能端，所述分压模块的输入端接输入电源；所述恒流驱动模块的电源端接输入电源、接地端接地、输出端接串联LED灯组的正极，所述串联LED灯组的负极接所述采样模块的输出端，所述采样模块的输出端接所述恒流驱动模块的反馈端，所述采样模块的接地端接地；
所述分压模块用于为所述调光模块提供额定工作电压，所述调光模块用于向所述恒流驱动模块输出脉冲调制解调信号，所述恒流驱动模块根据所述脉冲调制解调信号控制输出电流大小，所述采样模块用于采样所述串联LED灯组的电流并反馈到所述恒流驱动模块，所述恒流驱动模块接收的反馈电流超过额定电流值时，所述恒流驱动模块控制所述串联LED灯组的电流减小到额定电流。
2.根据权利要求1所述的可调光LED恒流驱动电路，其特征在于，所述调光模块包括芯片ICM7555、电容C5、分压电阻RA1及分压电阻RB1；
所述分压电阻RA1和所述分压电阻RB1串联于所述芯片ICM7555的电源端和阈值端之间，所述分压电阻RA1和所述分压电阻RB1的公共连接点接所述芯片ICM7555的放电端，所述电容C3的一端接所述芯片ICM7555的触发端，另一端接地，所述芯片ICM7555的触发端与阈值端连接。
3.根据权利要求1所述的可调光LED恒流驱动电路，其特征在于，所述分压模块包括分压电阻R1、稳压管ZD1和电解电容C4；
所述分压电阻R1一端接输入电源，另一端接稳压管ZD1的负极，所述稳压管ZD1的负极接地，所述电解电容C4与所述稳压管ZD1并联，其中，所述电解电容C4的正极接所述稳压管ZD1的负极，所述分压电阻R1与所述稳压管ZD1的公共连接点为所述分压模块的输出端。
4.根据权利要求1所述的可调光LED恒流驱动电路，其特征在于，所述恒流驱动模块包括芯片TPS61161A、电感L1、电容C3；
所述电感L1一端接输入电源，另一端接所述芯片TPS61161A的开关端，所述芯片TPS61161A的输入端接输入电源、反馈端接所述采样模块的输出端、使能端接所述调光模块的输出端、接地端接地；所述电容C3一端接所述芯片TPS61161A的公共端，另一端接地。
5.根据权利要求1所述的可调光LED恒流驱动电路，其特征在于，还包括电容C1，所述电容C1一端接输入电源，另一端接地。
6.根据权利要求1所述的可调光LED恒流驱动电路，其特征在于，还包括二极管D1，所述二极管D1的正极接所述恒流驱动模块的输出端，所述二极管D1的负极接所述串联LED灯组的正极。
7.根据权利要求6所述的可调光LED恒流驱动电路，其特征在于，还包括电容C2，所述电容C2一端接所述二极管D1的负极，另一端接地。
8.根据权利要求1所述的可调光LED恒流驱动电路，其特征在于，所述采样模块包括采样电阻Rset，所述采样电阻Rset一端接地，另一端为所述采样模块的输出端。
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