CN105873310A - 一种led电源启动电路 - Google Patents

Abstract

一种LED电源启动电路，包括一个具有启动电压的控制模块，一个与该控制模块电性连接的辅助绕组模块，一个与该控制模块电性连接以输出所述启动电压而启动该控制模块的RC启动模块，一个第一开关管以及一个用于控制该第一开关管通断的开关控制模块。所述RC启动模块包括一个与第一开关管并联的分压单元。所述开关控制模块打开第一开关管时，所述分压单元短路以增大通过RC启动模块的电流，从而减小该RC启动模块输出的电压达到所述启动电压的时间。所述开关控制模块关断第一开关管时，所述分压单元减小通过RC启动模块的电流而降低功耗。因而，本发明LED电源启动电路能够实现加速启动以符合标准规定且能降低功耗，满足了需要兼顾高性能与低功耗的要求。

Description

一种 LED 电源启动电路

技术领域

本发明涉及LED电源电路，特别是一种LED电源启动电路。

背景技术

相比传统照明灯具， LED灯具具有能耗低、光效高的优点，因此LED灯具得以迅速推广应用。而随着LED照明灯具的大范围使用，用于驱动LED灯具的LED电源也获得了较大发展。

现有技术中，在启动LED驱动电路时，需要首先启动LED驱动电路中的集成电路芯片。在LED驱动电路接入市电后，通过电阻将市电降压以后供给集成电路芯片以启动整个LED驱动电路。由于LED驱动电路从接入市电到集成电路芯片的VCC电源端的电压达到该集成电路芯片的启动电压需要的时间与电路中的时间常数RC呈正相关。因而当电容值C不变时，电阻值R越小则启动时间越短。一般而言，LED驱动电路通过电容给集成电路芯片提供启动电压，而电容需要通过电阻而充电。当电阻越大时，给电容充电的电流越小，该电容达到集成电路芯片启动电压的时间越长。而当电阻越小时，给电容充电的电流越大，该电容达到集成电路芯片启动电压的时间越短。

出于节能的考虑，各种标准规范要求启动时间较小，譬如欧盟委员会颁布的能源相关产品（Energy-related Products，ErP）指令规定了产品需要达到的最低性能及相应能耗标准，其中要求LED驱动电路的启动时间小于0.5秒。但是，由于接入电压一定，LED驱动电路启动时功耗与接入电阻值R的二次方呈线性负相关。可见，为了降低功耗，需要使得电阻值R越大越好，但电阻值R越大则启动时间越长。因而，也就产生了能耗低但启动时间长或启动时间短但能耗高的矛盾。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种能够在符合标准要求的启动时间内实现低功耗启动的LED电源启动电路，以解决上述技术问题。

一种LED电源启动电路，包括一个具有启动电压的控制模块，一个与该控制模块电性连接的辅助绕组模块，一个与所述控制模块电性连接以输出所述启动电压而启动所述控制模块的RC启动模块。所述LED电源启动电路还包括一个第一开关管，以及一个用于控制该第一开关管通断的开关控制模块。所述RC启动模块包括一个与所述第一开关管并联的分压单元。所述控制模块包括一个连接在高压输入端以给所述第一开关管提供导通电压的稳压单元，一个第二开关管，以及一个分别与所述第二开关管和所述辅助绕组模块电性连接以用于给该第二开关管提供导通电压的控制电容。所述稳压单元包括至少一个与所述第二开关管并联的第一稳压管。该第一稳压管用于给所述第一开关管提供导通电压。所述第一开关管导通以使得所述分压单元短路而增大通过所述RC启动模块的电流以减小该RC启动模块输出电压达到所述启动电压的时间。所述控制模块开启以使得所述辅助绕组模块工作。所述辅助绕组模块给所述控制模块提供工作电压及给所述控制电容供电。所述控制电容给所述第二开关管提供导通电压。所述第二开关管导通以使得所述第一稳压管短路而使得所述第一开关管截止。该第一开关管截止而使得所述分压单元降低通过所述RC启动模块的电流而降耗。

与现有技术相比，本发明LED电源启动电路的所述开关控制模块在所述RC启动模块输出电压没有达到所述控制模块的启动电压前打开所述第一开关管，使得所述分压单元短路，从而增大通过所述RC启动模块的电流以减小该RC启动模块输出电压达到所述启动电压的时间。另外，所述开关控制模块在所述RC启动模块输出电压达到所述控制模块的启动电压后关断所述第一开关管，使得所述分压单元工作而降低通过所述RC启动模块的电流以降低功耗。因而，本发明LED电源启动电路能够实现加速启动以符合标准规定，又能降低功耗，满足了需要兼顾高性能与低功耗的要求。

附图说明

以下结合附图描述本发明的实施例，其中：

图1为本发明提供的一种LED电源启动电路的原理图。

图2为图1的LED电源启动电路的电路图。

具体实施方式

以下基于附图对本发明的具体实施例进行进一步详细说明。应当理解的是，此处对本发明实施例的说明并不用于限定本发明的保护范围。

请参阅图1及图2，其为本发明提供的一种LED电源启动电路100的原理图和电路图。所述LED电源启动电路100包括一个具有启动电压的控制模块10，一个与该控制模块电性连接的辅助绕组模块20，一个与所述控制模块10电性连接以输出所述启动电压而启动该控制模块10的RC启动模块30，一个与该RC启动模块30电性连接的第一开关管40，以及一个用于控制该第一开关管40通断的开关控制模块50。可以理解的是，所述LED电源启动电路100还可以包括用于给整个电路供电的外接电源，相应的滤波电路、整流电路以及变压器等，其为现有技术且不为本发明重点，在此就不再赘述。

需要说明的是，由于不同领域对于“高压”有着不同的定义，在本发明中提到的“高压”指的是相对于下述控制模块10的集成电路芯片N1的启动电压而言更高的电压，例如也可以是电压有效值为110V的日本市电交流电。例如，在本实施例中，所述外接电源模块10为220V~240V的国内市电，而下述控制模块10的集成电路芯片N1的启动电压根据型号不同而具有一定差异，但基本在一个较低的范围内，而本实施例中的集成电路芯片N1的启动电压为12V。因而，在本发明中提到的“高压”，只是为了方便说明相应器件连接关系及电压变化关系，且不是本发明重点，在此就不再赘述。

所述控制模块10用于控制相应变压器以输出不同大小、方向的电压或电流，从而驱动LED负载工作及实现调光等功能。所述控制模块10具有启动电压，即该控制模块10只有在电压达到所述启动电压时才开始工作。在本实施例中，所述控制模块10包括一个集成电路芯片N1，一个受该集成电路芯片N1控制的开关器件，以及用于使得该集成电路芯片N1稳定工作以实现其功能的外围电路等。在本实施例中，所述集成电路芯片N1的启动电压为12V。另外，由于所述辅助绕组模块20的输出端分别并联有下述开关控制模块50的控制电容C5及所述集成电路芯片N1的电源VCC脚，所述集成电路芯片N1的电源VCC脚电性连接一个二极管D5的负极后该二极管D5的正极并联所述开关控制模块50的控制电容C5，从而隔离所述集成电路芯片N1和所述开关控制模块50。所述集成电路芯片N1启动后即控制所述变压器时以输出符合驱动LED负载要求的电压、电流。所述集成电路芯片N1的规格、参数都是现有且不是本发明重点，在此就不再赘述。

所述辅助绕组模块20分别与所述变压器和所述控制模块10电性连接。可以理解的是，“辅助绕组”又可称之为“辅助线圈”。所述辅助绕组模块20用于给所述控制模块10提供稳定工作电压。在本实施例中，所述辅助绕组模块20在所述控制模块10的所述集成电路芯片N1在启动后给该集成电路芯片N1提供稳定工作电压。可以想到的是，所述辅助绕组模块20与变压器耦合而产生交流电压。因而，在本实施例中，为了给所述控制模块10的集成电路芯片N1提供稳定直流工作电压，所述辅助绕组模块20的输出端还连接一个二极管D4进行整流，并经过下述RC启动模块30的启动电容C5滤波以输出直流给所述集成电路芯片N1以供电，其为常规设计也不是本发明重点。

所述RC启动模块30用于输出所述启动电压以启动所述控制模块10。所述RC启动模块30连接在高压输入端。所述RC启动模块30包括一个用于改变通过该RC启动模块30的电流的分压单元31。该分压单元31与所述第一开关管40并联。在本实施例中，所述分压单元31包括至少一个分压电阻R3。可以想到的是，所述分压单元31用于改变电阻大小而改变通过所述RC启动模块30的电流，因而所述分压单元31可以通过多个电阻通过串并联以满足特定阻值的需求。所述RC启动模块30还包括一个与所述控制模块10电性连接以输出所述启动电压的启动电容C2，以及一个连接在高压输入端的第一限流电阻R1。所述启动电容C2和所述第一限流电阻R1分别与所述分压单元31串联。由于布图设计的便利，所述分压单元31串联在所述启动电容 C2和所述第一限流电阻R1之间。在本实施例中，所述启动电容C2与所述控制模块10的集成电路芯片N1的电源VCC脚电性连接以输出该集成电路芯片N1所需要的启动电压。所述第一限流电阻R1连接在高压输入端以将高压电压降压后给所述启动电容C2充电。可以理解的是，在本实施例中出于精简布图设计以及节省成本的考虑，所述第一限流电阻R1和所述启动电容C2都采用单个元件，当然也可以采用多个元件通过不同连接形式而实现单个元件的功能。

所述第一开关管40用于改变通过所述RC启动模块30的电流大小。所述第一开关管40与所述分压单元31并联。所述第一开关管40打开时，该第一开关管40相当于一个导线而使得所述分压单元31短路而不工作。所述第一开关管40关断时，该第一开关管40截止而不导通而使得所述分压单元31分别与所述第一限流电阻R1和所述启动电容C2串联。因而，在本实施例中，所述第一开关管40的通断能够改变所述RC启动模块30的总阻值，进而改变通过该RC启动模块30的电流。由于所述开关控制模块50用于提供一个导通电压，因而所述第一开关管40可以为任意在接入电压高于该第一开关管40的导通电压的情况下导通而在低于该第一开关管40的导通电压的情况下截止的电子开关器件。譬如，所述第一开关管40可以为一个NPN型三极管或一个N型MOS管（Metal-Oxide-Semiconductor，金属氧化物场效应晶体管）。在本实施例中，为了方便电路布图，所述第一开关管40为一个NPN型三极管Q1。该NPN型三极管Q1的入射极和发射极分别与所述分压单元31并联，且该NPN型三极管Q1的基极与所述开关控制模块50电性连接以接收能够使得该NPN型三极管Q1的基极到发射极的正向导通电压。

所述开关控制模块50用于控制所述第一开关管40的通断。所述控制模块50包括一个连接在高压输入端以给所述第一开关管40提供导通电压的稳压单元51，一个第二开关管52，以及一个分别与所述第二开关管52和所述辅助绕组模块20电性连接以用于给该第二开关管52提供导通电压的控制电容C5。

所述稳压单元51包括至少一个与所述第二开关管52并联的第一稳压管D8。该第一稳压管D8用于给所述第一开关管40提供导通电压。所述稳压单元51在所述第二开关管52导通而使得所述第一稳压管D8短路而不工作时，该稳压单元51给所述第一开关管40提供的电压低于该第一开关管40的导通电压，该第一开关管40不打开而截止。所述稳压单元51在所述第二开关管52关断时，该稳压单元51输出电压高于所述第一开关管40的导通电压，该第一开关管40打开而导通。可以想到的是，根据器件规格可以选择特定的稳压值，因而只需要一个所述第一稳压管D8提供的稳压电压就能使得所述第一开关管40导通。在本实施例中，所述稳压单元51还包括一个与所述第一稳压管D8串联的第二稳压管D3，一个与该第二稳压管D3电性连接且电性连接在高压输入端的第二限流电阻R5。可以想到的是，根据器件规格的选择，可以选择一个稳压值大于所述第一开关管40的导通电压的所述第一稳压管D8，也可以选择稳压值分别小于且稳压值之和大于所述第一开关管40的导通电压的第一稳压管D8和第二稳压管D3。该出于器件选择范围更大的考虑，在本实施例中选择第一稳压管D8和第二稳压管D3两个稳压管配合，即所述第一稳压管D8与所述第二开关管52并联后再与所述第二稳压管D3串联。所述第二限流电阻R5连接在高压输入端以将降压限流而使得所述第一稳压管D8和第二稳压管D3能够在较大输入电压范围内正常工作。在本实施例中，所述第二限流电阻R5连接高压输入端后与所述第二稳压管D3的负极相连，该第二稳压管D3的正极与所述第一稳压管D8的负极相连，而该第一稳压管D正极接地，且所述第一开关管40的NPN型三极管Q1的基极与所述第二开关管D3的负极连接。

所述第二开关管52与所述第一稳压管D8并联。所述第二开关管52可以为一个NPN型三极管或一个N型MOS管（Metal-Oxide-Semiconductor，金属氧化物场效应晶体管）。在本实施例中，所述第二开关管52的NPN型的第二三极管Q2的发射极和集电极分别并联在所述第二稳压管D3两端。所述开关管52用于改变所述稳压单元51输出给所述第一开关管40的电压。所述第二开关管52打开而导通以使所述第一稳压管D8短路而不工作时，使得所述稳压单元51输出电压小于所述第一开关管52的导通电压而使得该第一开关管52关断而截止。所述第二开关管52关断而截止以使所述第一稳压管D8串联而工作时，使得所述稳压单元51输出电压大于所述第一开关管40的导通电压而使得该第一开关40打开而导通。

所述控制电容C5分别与所述辅助绕组模块20和所述第二开关管52电性连接。所述控制电容C5用于给所述第二开关管52提供稳定导通电压以控制该第二开关管52的通断。所述开关控制模块50还包括一个与该控制电容C5电性连接且一端接地的放电电阻R6。该放电电阻R6用于在所述LED电源启动电路100断电而不工作后与所述控制电容C5形成回路，进而将该控制电容C5上的电荷通过大地而释放以避免损伤设备及伤人。所述控制电容C5接受所述辅助绕组模块20的充电而使得电压上升，当该控制电容C5的电压上升至所述第二开关管52的导通电压时使得该第二开关管52打开而导通。

所述开关控制模块50还包括一个第一二极管D6。该第一二极管D6的正极与所述第一开关管40串联，且该第一二极管D6的负极与所述分压单元31并联。所述第一二极管D6用于防止电流倒灌至所述第一开关管40。在本实施例中，所述第一二极管D6用于防止电流从所述控制模块10的集成电路芯片N1的电源VCC脚倒灌至所述三极管Q1，而使得该三极管Q1反向击穿。

所述开关控制模块50还包括一个连接在所述控制电容C5和所述第二开关管52之间的第三稳压管D2和第三限流电阻R18。所述第三稳压管D2用于给所述开关管52提供稳定的导通电压，从而避免所述控制电容C5误触发所述第二开关管52。根据不同阻值的选择，所述第三限流电阻R18能够使得所述第三稳压管D2在较大电压范围内实现正常工作。

本实施例中，所述LED电源启动电路100的具体原理分析如下：所述LED电源启动电路100接入电压的初始状态，所述控制电容C5上没有电压，所述第二开关管52的NPN型的第二三极管Q2处于截止状态。所述第一开关管40的NPN型的第一三极管Q1的基极的电压为所述第一稳压管D8和第二稳压管D3的稳压电压之和，使得所述第一开关管40的NPN型的第一三极管Q1导通，从而使得电流通过所述第一限流电阻R1后直接流过第一开关管40的NPN型的第一三极管Q1从而使得所述分压电阻R3短路后再流向所述启动电容C2。因而，通过将所述分压电阻R3短路而降低了阻值，增大了电流而缩减了所述启动电容C2充电达到所述集成电路芯片N1的启动电压的时间，即实现了加速启动所述集成电路芯片N1。在所述启动电容C2的电压达到所述控制模块10的集成电路芯片N1的启动电压时，该集成电路芯片N1启动以使得LED电源启动电路100正常工作。此时，所述辅助绕组模块20给所述控制模块10的集成电路芯片N1提供稳定的工作电压时也给所述控制电容C5充电。当该控制电容C5的电压超过所述第三稳压管D2的稳压电压及第二开关管的NPN型的第二三极管Q2的基极与发射极之间偏置电压之和时，该第二开关管52的NPN型的第二三极管Q2导通。该第二开关管52的NPN型的第二三极管Q2导通，使得第一稳压管D3短路而又因为所述第一稳压管D3的一端接地，进而使得所述第一开关管40的NPN型的第一三极管Q1基极的电压值为第二稳压管D3的稳压值。由于第二稳压管D3的稳压值小于所述第一开关管的NPN型的第一三极管Q1的基极与发射极之间的偏置电压与所述启动电容C2的电压和，从而使得该第一开关管40的NPN型的第一三极管Q1截止。当该第一开关管40的NPN型的第一三极管Q1截止时，所述分压电阻R3与所述第一限流电阻R1串联而增大了阻值，从而通过减小了电流而实现了降低功耗。因而，所述LED电源启动电路40达到了启动时减小了启动时间以符合标准要求又能降低了功耗的目的。

与现有技术相比，本发明LED电源启动电路100的所述开关控制模块50在所述RC启动模块30输出电压没有达到所述控制模块10的启动电压前打开所述第一开关管40，使得所述分压单元31短路，从而增大通过所述RC启动模块30的电流以减小该RC启动模块30输出电压达到所述启动电压的时间。另外，所述开关控制模块50在所述RC启动模块30输出电压达到所述控制模块10的启动电压后关断所述第一开关管40，使得所述分压单元31工作而降低通过所述RC启动模块30的电流以降低功耗。因而，本发明LED电源启动电路100能够实现加速启动以符合标准规定，又能降低功耗，满足了需要兼顾高性能与低功耗的要求。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用于局限本发明的保护范围，任何在本发明精神内的修改、等同替换或改进等，都涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种LED电源启动电路，包括一个具有启动电压的控制模块，一个与该控制模块电性连接的辅助绕组模块，一个与所述控制模块电性连接以输出所述启动电压而启动所述控制模块的RC启动模块，其特征在于：所述LED电源启动电路还包括一个第一开关管，以及一个用于控制该第一开关管通断的开关控制模块，所述RC启动模块包括一个与所述第一开关管并联的分压单元，所述开关控制模块包括一个连接在高压输入端以给所述第一开关管提供导通电压的稳压单元，一个第二开关管，以及一个分别与所述第二开关管和所述辅助绕组模块电性连接以用于给该第二开关管提供导通电压的控制电容，所述稳压单元包括至少一个与所述第二开关管并联的第一稳压管，该第一稳压管用于给所述第一开关管提供导通电压，所述第一开关管导通以使得所述分压单元短路而增大通过所述RC启动模块的电流以减小该RC启动模块输出的电压达到所述启动电压的时间，所述控制模块开启以使得所述辅助绕组模块工作，所述辅助绕组模块给所述控制模块提供工作电压及给所述控制电容供电，所述控制电容给所述第二开关管提供导通电压，所述第二开关管导通以使得所述第一稳压管短路而使得所述第一开关管截止，该第一开关管截止而使得所述分压单元降低通过所述RC启动模块的电流而降耗。

2.根据权利要求1所述的LED电源启动电路，其特征在于：所述第一开关管为一个NPN型三极管或一个N型MOS管。

3.根据权利要求1所述的LED电源启动电路，其特征在于：所述第二开关管为一个NPN型三极管或一个N型MOS管。

4.根据权利要求1所述的LED电源启动电路，其特征在于：所述RC启动模块还包括一个与所述控制模块电性连接以输出所述启动电压的启动电容，以及一个连接在高压输入端的第一限流电阻，所述启动电容和所述第一限流电阻分别与所述分压单元串联。

5.根据权利要求1或4所述的LED电源启动电路，其特征在于：所述分压单元包括至少一个分压电阻。

6.根据权利要求1所述的LED电源启动电路，其特征在于：所述稳压单元还包括一个与所述第一稳压管串联的第二稳压管，一个与该第二稳压管电性连接且电性连接在高压输入端的第二限流电阻。

7.根据权利要求1所述的LED电源启动电路，其特征在于：所述开关控制模块还包括一个连接在所述第二开关管和所述控制电容之间的第三稳压管和一个第三限流电阻，所述第三稳压管用于给所述第二开关管提供稳定的导通电压。

8.根据权利要求1所述的LED电源启动电路，其特征在于：所述开关控制模块还包括一个第一二极管，该第一二极管的正极与所述第一开关管串联，且该第一二极管的负极与所述分压单元一端并联。

9.根据权利要求1所述的LED电源启动电路，其特征在于：所述开关控制模块还包括一个与所述控制电容电性连接且一端接地的放电电阻。

10.根据权利要求1所述的LED电源启动电路，其特征在于：所述控制模块包括一个集成电路芯片，该集成电路芯片具有所述的启动电压。