CN105188225A - Led驱动器和led灯 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种LED驱动器和LED灯，包括：控制单元和功率单元；所述控制单元与所述功率单元采用电气连接；所述功率单元采用氮化镓场效应管晶片；所述控制单元用于产生最小工作频率大于250K赫兹的控制信号；所述功率单元用于在所述控制单元的控制下将输入的交流电压转换成LED所需的直流电压。通过采用氮化镓MOSFET作为功率单元，配合控制单元产生的高频开关信号，减少寄生电感，并且该氮化镓MOSFET的干扰和损耗较小，开关速度较快，有效提高该LED驱动器的工作效率。

Description

LED驱动器和LED灯
技术领域
本发明实施例涉及电路领域，尤其涉及一种发光二极管(LightEmittingDiode，LED)驱动器和LED灯。
背景技术
传统的用于交流-直流转换(AlternatingCurrent-directCurrent，AC-DC)(90-264VAC)的LED驱动器使用的功率单元为硅高压金属氧化物半导体场效应晶体管(MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor，MOSFET)，由于这种硅高压MOSFET管的器件寄生参数大，导通电阻大，干扰大及开关速度较慢等问题，导致LED驱动器的工作效率较低。
发明内容
本发明实施例提供的LED驱动器和LED灯，用于解决由于这种硅高压MOSFET管的器件寄生参数大，导通电阻大，干扰大及开关速度较慢等问题，导致LED驱动器的工作效率较低的问题。
本发明第一方面提供一种LED驱动器，包括：控制单元和功率单元；所述控制单元与所述功率单元采用电气连接；所述功率单元采用氮化镓场效应管晶片；所述控制单元用于产生最小工作频率大于250K赫兹的控制信号；所述功率单元用于在所述控制单元的控制下将输入的交流电压转换成LED所需的直流电压。
在本发明的一实施例中，所述LED驱动器还包括：封装基板或者载片台；所述控制单元和所述氮化镓场效应管晶片固定在所述封装基板或者所述载片台上；所述控制单元和所述氮化镓场效应管晶片需要外接的电气点分别与所述封装基板或者所述载片台的引脚连接，并由塑封材料将所述控制单元和所述氮化镓场效应管晶片在所述封装基板或者所述载片台进行封装。
在本发明的一实施例中，所述电气点包括所述氮化镓场效应管晶片的栅极、源极和漏极；所述氮化镓场效应管晶片的栅极与所述控制单元输出控制信号的端口连接；所述氮化镓场效应管晶片的源极与接地；所述氮化镓场效应管晶片的漏极与待驱动的所述LED的正极连接。
在本发明的一实施例中，所述LED驱动器应用于降压斩波电路、升压斩波电路、降压-升压双向斩波电路、反激式直流转换电路、允许输出电压大于、小于或者等于输入电压的直流转换SEPIC电路、正激式直流转换电路或者半桥电路。
本发明第二方面提供一种LED灯，包括：供电电路、驱动电路和至少一个发光二极管LED；所述供电电路与所述驱动电路的输入端连接；所述驱动电路的输出端与所述至少一个LED连接；其中，所述驱动电路包括第一方面任一项所述的LED驱动器。
本发明提供的LED驱动器和LED灯，包括采用氮化镓场效应管晶片的功率单元和控制单元，功率单元在控制单元的控制下将输入的交流电压转换成LED需要的直流电压，通过采用氮化镓MOSFET作为功率单元，在高频工作状态下，干扰、损耗较小及开关速度较快，有效提高该LED驱动器的工作效率。
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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明LED驱动器实施例一的原理示意图；
图2为本发明LED驱动器应用于降压斩波电路的原理示意图；
图3为本发明LED驱动器应用于降压-升压双向斩波电路的原理示意图；
图4为本发明LED驱动器应用于升压斩波电路的原理示意图；
图5为本发明LED驱动器应用于反激式直流转换电路的原理示意图；
图6为本发明LED驱动器应用于另一种反激式直流转换电路的原理示意图；
图7为本发明LED灯的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。
图1为本发明LED驱动器实施例一的原理示意图；如图1所示，本发明提供的LED驱动器包括：控制单元11和功率单元12；所述控制单元11与所述功率单元12采用电气连接；所述功率单元12采用氮化镓场效应管晶片；所述控制单元11用于产生最小工作频率大于250K赫兹的控制信号；所述功率单元12用于在所述控制单元11的控制下将输入的交流电压转换成LED所需的直流电压。
在本实施例中，该所述LED驱动器除了控制单元11和功率单元12还包括：封装基板13或者载片台，该封装基板13的作用可载片台的作用类似，根据实际需求选择一种即可；所述控制单元11和所述氮化镓场效应管晶片固定在所述封装基板13或者所述载片台上；所述控制单元11和所述氮化镓场效应管晶片需要外接的电气点14分别与所述封装基板13或者所述载片台的引脚15连接，并由塑封材料16将所述控制单元11和所述氮化镓场效应管晶片在所述封装基板13或者所述载片台进行封装。
如图1所示，示出了一种LED驱动器的集成电路(integratedcircuit，IC)的结构示意图。该LED驱动器用于功率转换，将交流电压转换为LED所需的直流电压，该IC的所述控制单元11产生最小工作频率大于250KHZ的开关控制信号，所述功率单元12为氮化镓MOSFET晶片。所述控制单元11和氮化镓MOSFET晶片分别固定在封装基板13或带引脚架芯片的载片台上，控制单元11和氮化镓MOSFET晶片的电气点14通过金线、铜线、锡线或铝线等导线连接，与封装基板13或载片台上的引脚也通过导线连接，并由塑封材料封装成不同尺寸的集成电路，其中塑封材料16一般采用树脂。其中，电气点包括控制单元11的连接点和氮化镓MOSFET晶片的三个电极，分别为GATE端、SOURCE端、和DRAIN端，即栅极、源极和漏极，所述氮化镓场效应管晶片的栅极与所述控制单元输出控制信号的端口连接；所述氮化镓场效应管晶片的源极与接地；所述氮化镓场效应管晶片的漏极与待驱动的所述LED的正极连接。GATE端提供驱动信号，同时控制单元检测外部的反馈信号，来控制驱动信号的频率和占空比，SOURCE端和DRAIN端与封装基板或载片台上的引脚通过导线连接，用于功率转换。
本实施例提供的LED驱动器，包括采用氮化镓场效应管晶片的功率单元和控制单元，功率单元在控制单元的控制下将输入的交流电压转换成LED需要的直流电压，通过采用氮化镓MOSFET作为功率单元，在高频工作状态下，干扰、损耗较小及开关速度较快，有效提高该LED驱动器的工作效率。
图2为本发明LED驱动器应用于降压斩波电路的原理示意图，如图2所示，将上述图1所示LED驱动器，应用在BUCK电路中，该电路中包括电源AC、电容C1、C2、电感L1以及D组成的供电电路，以及由电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7和电容C3、C4，电感L2，二极管D1以及LED驱动器组成的斩波电路、以及多个LED负载组成完整的LED灯。在图2中的IC中，S代表源极Source，D代表漏极Drain。
图3为本发明LED驱动器应用于降压-升压双向斩波电路的原理示意图，如图3所示，将上述图1所示LED驱动器，应用在BUCKBOOST电路中，该电路与图2的原理类似，包括供电电路、斩波电路以及多个LED负载组成完整的LED灯。在图3中的IC中，S代表源极Source，D代表漏极Drain。
图4为本发明LED驱动器应用于升压斩波电路的原理示意图，如图4所示，将上述图1所示LED驱动器，应用在BUCKBOOST电路中，该电路与图2的原理类似，包括供电电路、斩波电路以及多个LED负载组成完整的LED灯。在图4中的IC中，S代表源极Source，D代表漏极Drain。
图5为本发明LED驱动器应用于反激式直流转换电路的原理示意图，如图5所示，将上述图1所示LED驱动器，应用在FLYBACK电路中，该电路与图2的原理类似，包括供电电路、斩波电路以及多个LED负载组成完整的LED灯。在图5中的IC中，S代表源极Source，D代表漏极Drain。
图6为本发明LED驱动器应用于另一种反激式直流转换电路的原理示意图，如图6所示，将上述图1所示LED驱动器，应用在具有DC-DC转换的FLYBACK电路中，该电路与图2的原理类似，包括供电电路、斩波电路以及多个LED负载组成完整的LED灯。在图6中的IC中，S代表源极Source，D代表漏极Drain。
该LED驱动器电路可应用在如图2所示的BUCK电路、如图3所示的BUCKBOOST电路、如图4所示的BOOST电路、如图5和图6所示的FLYBACK电路、SEPIC电路、FORWARD电路或HALFBRIDGE电路。以上所述LED驱动器电路可以根据LED驱动器IC所采用的控制单元和氮化镓MOSFET的类型，根据实际应用来选择或做变形。
综上所述，本发明提供的LED驱动器可以应用于降压斩波电路、升压斩波电路、降压-升压双向斩波电路、反激式直流转换电路、允许输出电压大于、小于或者等于输入电压的直流转换SEPIC电路、正激式直流转换电路或者半桥电路。
本发明采用氮化镓MOSFET作为功率单元，在高频工作状态下，干扰、损耗及开关速度远优于采用传统的硅高压MOSFET，同时可以减少周边器件的体积，例如电感和变压器，电容等，从而减小LED驱动器的体积，并且氮化镓MOSFET配合的控制单元产生的高频开关信号优化处理和集成封装使控制环路面积最小化，减少寄生电感。
图7为本发明LED灯的结构示意图，如图7所示，该种LED灯包括：供电电路10、驱动电路20和至少一个发光二极管(LightEmittingDiode，LED)30；所述供电电路10与所述驱动电路20的输入端连接；所述驱动电路20的输出端与所述至少一个LED30连接；其中，所述驱动电路20包括图1所示的LED驱动器。
本实施例提供的LED灯，采用本发明中的氮化镓MOSFET作为功率单元，在高频工作状态下，干扰、损耗及开关速度远优于采用传统的硅高压MOSFET，同时可以减少周边器件的体积，例如电感和变压器，电容等，氮化镓MOSFET配合的控制单元产生的高频开关信号优化处理和集成封装使控制环路面积最小化，减少寄生电感。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种LED驱动器，其特征在于，包括：控制单元和功率单元；所述控制单元与所述功率单元采用电气连接；所述功率单元采用氮化镓场效应管晶片；所述控制单元用于产生最小工作频率大于250K赫兹的控制信号；所述功率单元用于在所述控制单元的控制下将输入的交流电压转换成LED所需的直流电压。
2.根据权利要求1所述的LED驱动器，其特征在于，所述LED驱动器还包括：封装基板或者载片台；所述控制单元和所述氮化镓场效应管晶片固定在所述封装基板或者所述载片台上；所述控制单元和所述氮化镓场效应管晶片需要外接的电气点分别与所述封装基板或者所述载片台的引脚连接，并由塑封材料将所述控制单元和所述氮化镓场效应管晶片在所述封装基板或者所述载片台进行封装。
3.根据权利要求1或2所述的LED驱动器，其特征在于，所述电气点包括所述氮化镓场效应管晶片的栅极、源极和漏极；所述氮化镓场效应管晶片的栅极与所述控制单元输出控制信号的端口连接；所述氮化镓场效应管晶片的源极与接地；所述氮化镓场效应管晶片的漏极与待驱动的所述LED的正极连接。
4.根据权利要求3所述的LED驱动器，其特征在于，所述LED驱动器应用于降压斩波电路、升压斩波电路、降压-升压双向斩波电路、反激式直流转换电路、允许输出电压大于、小于或者等于输入电压的直流转换SEPIC电路、正激式直流转换电路或者半桥电路。
5.一种LED灯，其特征在于，包括：供电电路、驱动电路和至少一个发光二极管LED；所述供电电路与所述驱动电路的输入端连接；所述驱动电路的输出端与所述至少一个LED连接；
其中，所述驱动电路包括权利要求1至4任一项所述的LED驱动器。
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