CN107484304A - 一种led恒流源电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种LED恒流源电路，包括微控制器、电源模块、降压电路、驱动电路、LED负载、断路检测模块、电压采样电路、电流采样电路、液晶显示器。本发明LED恒流源电路，恒流源电路包括电源模块、BUCK降压电路、驱动电路、电压电流采样电路、微控制器、断路检测模块组成，通过微控制器控制使BUCK降压电路输出电流恒定并在LED负载变化的情况下仍可驱动LED高效、稳定的工作；微控制器根据检测电流的大小，控制驱动电路改变其输出脉冲占空比，产生PWM波来驱动BUCK降压电路开关管，使LED驱动电源处于恒流状态。

Description

一种LED恒流源电路

技术领域

本发明涉及LED控制技术领域，具体涉及一种LED恒流源电路。

背景技术

新型光源需要满足能够模拟自然光、对人眼无刺激，发光效率高、电能利用率高、环境友好无污染等条件。发光二极管(Lighting Emitting Diode，LED)具有高效、节能、环保、使用寿命长等优点，国家提倡绿色照明，在最近几年发展迅速，逐渐替代传统光源，引领照明市场走向高效节能的发展趋势。从节能出发，充分利用自然光，设计合理的照明开关，采用先进的照明光源和高效的灯具，不定期的维护保养，全球照明能耗占能源消耗的比重有可能节约70％以上，对我国能源消耗所引起的能源危机有所缓解。随着半导体材料的发展，制造LED所用材料的更新换代、生产成本降低，每种LED产品因参数变化带来了更多的产品类别，广泛应用于景观照明、汽车照明、室内照明、交通信号灯及显示屏背光灯等多个领域。LED的广泛应用依赖于高效可靠的LED驱动电源，驱动电源是实现LED高效照明的关键，传统LED驱动电源一般效率不高、恒流效果差，特别是在轻载时效率更低，往往还存在谐波对电网造成污染。

发明内容

(一)解决的技术问题

本发明提供一种通过单片机控制使降压电路输出电流恒定并在LED负载变化的情况下仍可驱动LED高效、稳定的工作的LED恒流源电路。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种LED恒流源电路，包括微控制器、电源模块、降压电路、驱动电路、LED负载、断路检测模块、电压采样电路、电流采样电路、液晶显示器，所述电源模块为降压电路、驱动电路、微控制器供电，电源模块分别与降压电路、驱动电路、微控制器相连；所述降压电路输出端与LED负载相连驱动LED负载；所述驱动电路输入端与微控制器相连，驱动电路输出端与降压电路相连；断路检测模块分别与降压电路输出端、微控制器、LED负载相连；所述电压采样电路、电流采样电路与LED负载相，分别采集LED负载电压、电流，所述液晶显示器、电压采样电路、电流采样电路为微控制器的外围电路，分别与微控制器相连。

进一步地，所述电源模块输出+36V、+15V、+5V电压，+36V电压为降压电路供电，+15V电压为驱动电路供电，+5V电压为微控制器供电。

进一步地，所述降压电路为BUCK电路，所述BUCK电路包括开关管Q1、二极管D1、电感L1、电阻R1、R2、R3，电容C1、光电耦合器U1，开关管Q1的漏极与电源模块输出端相连，开关管Q1的源极分别与电感L1一端、二极管D1阴极相连，电感L1另一端与电容C1一端相连，电容C1另一端与二极管D1阳极相连并接地GND；光电耦合器U1的发光二极管阳极端接PWM信号，发光二极管阴极端通过电阻R1接地，光电耦合器U1的光电三极管集电极接+15V电压，光电三极管发射极分别与电阻R2、R3一端相连，电阻2另一端与开关管Q1的栅极相连，电阻R3另一端接地。

进一步地，所述开关管Q1为MOS管IFR630。

进一步地，所述二极管D1为肖特基二极管。

进一步地，所述断路检测模块包括继电器线圈、常开触点KM，三极管VT1、二极管D2、电阻R4，所述继电器线圈KM一端与+15V电压相连，另一端与三极管VT1的集电极相连，三极管VT1发射极接地，三极管VT1基极与电阻R4相连，二极管D2并联在继电器线圈KM两端，继电器常开触点KM并联在LED负载两端。

进一步地，所述微控制器为单片机。

进一步地，所述单片机为C8051F020。

(三)有益效果

本发明的有益效果：一种LED恒流源电路，恒流源电路包括电源模块、BUCK降压电路、驱动电路、电压电流采样电路、微控制器、断路检测模块组成，通过微控制器控制使BUCK降压电路输出电流恒定并在LED负载变化的情况下仍可驱动LED高效、稳定的工作；微控制器根据检测电流的大小，控制驱动电路改变其输出脉冲占空比，产生PWM波来驱动BUCK降压电路开关管，使LED驱动电源处于恒流状态。

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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为本发明原理框图；

图2为降压电路原理图；

图3为断路检测模块原理图。

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。

结合图1，一种LED恒流源电路，包括微控制器、电源模块、降压电路、驱动电路、LED负载、断路检测模块、电压采样电路、电流采样电路、液晶显示器。电源模块为降压电路、驱动电路、微控制器供电，电源模块分别与降压电路、驱动电路、微控制器相连。降压电路输出端与LED负载相连驱动LED负载。驱动电路输入端与微控制器相连，驱动电路输出端与降压电路相连。断路检测模块分别与降压电路输出端、微控制器、LED负载相连。电压采样电路、电流采样电路与LED负载相，分别采集LED负载电压、电流。液晶显示器、电压采样电路、电流采样电路为微控制器的外围电路，分别与微控制器相连。LED负载可以由多个LED串联组成。

微控制器是LED恒流源电路的控制核心，微控制器可以是单片机，单片机可以是C8051F020，C8051F020单片机具有8位500ksps的ADC，带PGA和8通道模拟多路开关；两个12位DAC，具有可编程数据更新方式；有5个捕捉/比较模块的可编程计数器/定时器阵列。液晶显示器可以是12864显示器，液晶显示器用于显示输入电压、电流、输出电压、电流及电流步进值。电源模块输出+36V、+15V、+5V电压，+36V电压为降压电路供电，+15V电压为驱动电路供电，+5V电压为微控制器供电。

结合图2，降压电路为BUCK电路，BUCK电路包括开关管Q1、二极管D1、电感L1、电阻R1、R2、R3，电容C1、光电耦合器U1。开关管Q1的漏极与电源模块输出端(+36V)相连，开关管Q1的源极分别与电感L1一端、二极管D1阴极相连，电感L1另一端与电容C1一端相连，电容C1另一端与二极管D1阳极相连并接地GND；光电耦合器U1的发光二极管阳极端接PWM信号，发光二极管阴极端通过电阻R1接地，光电耦合器U1的光电三极管集电极接+15V电压，光电三极管发射极分别与电阻R2、R3一端相连，电阻2另一端与开关管Q1的栅极相连，电阻R3另一端接地。

开关管Q1可以为MOS管IFR630。IR的第五代HEXFET功率场效应管IRF630采用先进的工艺技术制造，具有极低的导通阻抗。IRF630这种特性，加上快速的转换速率，和以坚固耐用著称的HEXFET设计，使得IRF630成为极其高效可靠、应用范围超广的器件。TO-220封装的IRF630普遍适用于功耗在50W左右的工商业应用，低热阻和低成本的TO-220封装，使IRF630得到业内的普遍认可。D2Pak封装的IRF630适用于贴片安装，比起现有的任何其他贴片封装，可说是功率最高，导通阻抗最低。TO-262是IRF630的通孔安装版，适合较低端的应用。

二极管D1为肖特基二极管。肖特基二极管是一种低功耗、超高速半导体器件，广泛应用于开关电源、变频器、驱动器等电路，作高频、低压、大电流整流二极管、续流二极管、保护二极管使用，或在微波通信等电路中作整流二极管、小信号检波二极管使用。

结合图3，断路检测模块包括继电器线圈、常开触点KM，三极管VT1、二极管D2、电阻R4。继电器线圈KM一端与+15V电压相连，另一端与三极管VT1的集电极相连，三极管VT1发射极接地，三极管VT1基极与电阻R4相连，二极管D2并联在继电器线圈KM两端，继电器常开触点KM并联在LED负载两端。断路检测模块是多个继电器组成，每个LED灯对应一个继电器。当微控制器检测到某路LED灯断开时，微控制器发出控制信号给断路检测模块，控制断路检测模块的三极管导通，从而使相应的继电器线圈得电，对应的继电器的常开触点闭合，将断开支路的LED灯短接，以保证正常照明。

综上所述，本发明实施例LED恒流源电路，恒流源电路包括电源模块、BUCK降压电路、驱动电路、电压电流采样电路、微控制器、断路检测模块组成，通过微控制器控制使BUCK降压电路输出电流恒定并在LED负载变化的情况下仍可驱动LED高效、稳定的工作；微控制器根据检测电流的大小，控制驱动电路改变其输出脉冲占空比，产生PWM波来驱动BUCK降压电路开关管，使LED驱动电源处于恒流状态。

以上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精神和范围。

Claims (8)

1.一种LED恒流源电路，其特征在于：包括微控制器、电源模块、降压电路、驱动电路、LED负载、断路检测模块、电压采样电路、电流采样电路、液晶显示器，所述电源模块为降压电路、驱动电路、微控制器供电，电源模块分别与降压电路、驱动电路、微控制器相连；所述降压电路输出端与LED负载相连驱动LED负载；所述驱动电路输入端与微控制器相连，驱动电路输出端与降压电路相连；断路检测模块分别与降压电路输出端、微控制器、LED负载相连；所述电压采样电路、电流采样电路与LED负载相，分别采集LED负载电压、电流，所述液晶显示器、电压采样电路、电流采样电路为微控制器的外围电路，分别与微控制器相连。

2.如权利要求1所述的一种LED恒流源电路，其特征在于，所述电源模块输出+36V、+15V、+5V电压，+36V电压为降压电路供电，+15V电压为驱动电路供电，+5V电压为微控制器供电。

3.如权利要求1所述的一种LED恒流源电路，其特征在于，所述降压电路为BUCK电路，所述BUCK电路包括开关管Q1、二极管D1、电感L1、电阻R1、R2、R3，电容C1、光电耦合器U1，开关管Q1的漏极与电源模块输出端相连，开关管Q1的源极分别与电感L1一端、二极管D1阴极相连，电感L1另一端与电容C1一端相连，电容C1另一端与二极管D1阳极相连并接地GND；光电耦合器U1的发光二极管阳极端接PWM信号，发光二极管阴极端通过电阻R1接地，光电耦合器U1的光电三极管集电极接+15V电压，光电三极管发射极分别与电阻R2、R3一端相连，电阻2另一端与开关管Q1的栅极相连，电阻R3另一端接地。

4.如权利要求3所述的一种LED恒流源电路，其特征在于，所述开关管Q1为MOS管IFR630。

5.如权利要求3所述的一种LED恒流源电路，其特征在于，所述二极管D1为肖特基二极管。

6.如权利要求1所述的一种LED恒流源电路，其特征在于，所述断路检测模块包括继电器线圈、常开触点KM，三极管VT1、二极管D2、电阻R4，所述继电器线圈KM一端与+15V电压相连，另一端与三极管VT1的集电极相连，三极管VT1发射极接地，三极管VT1基极与电阻R4相连，二极管D2并联在继电器线圈KM两端，继电器常开触点KM并联在LED负载两端。

7.如权利要求1所述的一种LED恒流源电路，其特征在于，所述微控制器为单片机。

8.如权利要求7所述的一种LED恒流源电路，其特征在于，所述单片机为C8051F020。