CN108366461A - 一种led驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发光二极管LED驱动电路,该LED驱动电路包括:电压调节电路、功率转换电路和驱动控制芯片;其中,电压调节电路对应的变压器和功率转换电路对应的变压器相同;驱动控制芯片,用于向功率转换电路发送功率控制信号,向电压调节电路发送电压调节信号;功率转换电路,用于根据功率控制信号将直流电源信号转换为满足预设功率的输出电源信号;电压调节电路,用于根据电压调节信号使输出电压为恒定的直流电。本发明实施例提供的LED驱动电路,可以实现输出高功率的同时减小LED驱动电路的体积。
Description
技术领域
本发明实施例涉及发光二极管LED照明技术,尤其涉及一种LED驱动电路。
背景技术
目前,LED光源作为一种常用的替代光源,越来越的运用在人们的生活中,诸如:灯泡球、吸顶灯、筒灯、支架灯等,广泛应用于家居、楼道、建筑走廊、洗漱室等,LED光源由于它的高发光效率、长工作寿命、逼真的颜色、环保等优势,正在逐渐替代传统的白炽灯在赵明中的应用。
随着LED的广泛应用,LED驱动技术也日渐成熟。LED驱动电路用于向LED负载输出恒流以驱动LED灯正常工作,LED驱动电路主要包括电压调节电路、功率转换电路和控制电路。控制电路用于控制功率转换电路中的主开关管间歇式地导通,从而使功率转换电路接收到的输入电压信号转换成恒流信号并输出至LED负载,电压调节电路用于使输出电压值恒定。电压调节电路和功率转换电路中,电感元件是必不可少的。
在实现本发明的过程中,发明人发现现有技术中至少存在如下问题:
当LED驱动电路输出的功率很高时,通常需要的电感元件的体积很大。这样就导致了LED驱动电路的体积很大。
发明内容
本发明提供一种LED驱动电路,以实现输出高功率的同时减小LED驱动电路的体积。
本发明实施例提出一种发光二极管LED驱动电路,包括:电压调节电路、功率转换电路和驱动控制芯片;其中,所述电压调节电路对应的变压器和所述功率转换电路对应的变压器相同;
所述驱动控制芯片,用于向所述功率转换电路发送功率控制信号,向所述电压调节电路发送电压调节信号;
所述功率转换电路,用于根据所述功率控制信号将直流电源信号转换为满足预设功率的输出电源信号;
所述电压调节电路,用于根据所述电压调节信号使输出电压为恒定的直流电。
本发明实施例提供的LED驱动电路,通过驱动控制芯片,向功率转换电路发送功率控制信号,向电压调节电路发送电压调节信号;功率转换电路,根据功率控制信号将直流电源信号转换为满足预设功率的输出电源信号;电压调节电路,用于根据电压调节信号使输出电压为恒定的直流电,电压调节电路对应的变压器和功率转换电路对应的变压器相同。本发明实施例提供的LED驱动电路,可以实现输出高功率的同时减小LED驱动电路的体积。
附图说明
图1是本发明实施例一中的LED驱动电路的框图;
图2是本发明实施例一中的LED驱动电路的框图;
图3是本发明实施例二中的LED驱动电路的电路图;
图4a是本发明实施例二中的变压器的主视图;
图4b是本发明实施例二中的变压器的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,而非对本发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1是本发明实施例一中的LED驱动电路的框图;本实施例可适用于驱动LED灯管的情况,如图1所示,该LED驱动电路,包括:电压调节电路110、功率转换电路130和驱动控制芯片120;其中,电压调节电路110对应的变压器和功率转换电路130对应的变压器相同。
驱动控制芯片120,用于向功率转换电路130发送功率控制信号,向电压调节电路110发送电压调节信号;功率转换电路130,用于根据功率控制信号将直流电源信号转换为满足预设功率的输出电源信号;电压调节电路120,用于根据电压调节信号使输出电压为恒定的直流电。
进一步的,图2是本发明实施例一中的LED驱动电路的框图;如图2所示,LED驱动电路主要包括:输入电路20、功率转换电路30、输出电路40、驱动控制芯片启动电路50、电压调节电路60、驱动控制芯片70和电流反馈电路80;其中,输入电路20包括:熔断器201、EMC滤波电路202、整流电路203、π型滤波电路204。
输入电路20,用于将市电电源信号转换为功率转换电路对应的直流电源信号;熔断器201与市电电源连接,用于在LED驱动电路中的电流超过预设值时,断开电路的连接;EMC滤波电路202的输入端与熔断器201连接,用于抑制市电电源对LED驱动电路的高频干扰。整流电路203的输入端与EMC滤波电路202的输出端连接,用于将交流电转换为脉动直流电;π型滤波电路204的输入端与整流电路203的输出端连接,用于将脉动直流电转换为平滑直流电。
电流反馈电路80,用于采集输出电路的输出电流并反馈至驱动控制芯片;输出电路40,用于与LED灯的负载连接,将功率转换电路输出的输出电源信号进行滤波处理,驱动LED灯的负载。驱动控制芯片启动电路50,用于为驱动控制芯片70合适的电源电压,使驱动控制芯片70正常工作。
驱动控制芯片70,用于向功率转换电路30发送功率控制信号,向电压调节电路60发送电压调节信号;功率转换电路30,用于根据功率控制信号将直流电源信号转换为满足预设功率的输出电源信号;电压调节电路60,用于根据电压调节信号使输出电压为恒定的直流电。
本发明实施例提供的LED驱动电路,通过驱动控制芯片,向功率转换电路发送功率控制信号,向电压调节电路发送电压调节信号;功率转换电路,根据功率控制信号将直流电源信号转换为满足预设功率的输出电源信号;电压调节电路,用于根据电压调节信号使输出电压为恒定的直流电,电压调节电路对应的变压器和功率转换电路对应的变压器相同。本发明实施例提供的LED驱动电路,可以实现输出高功率的同时减小LED驱动电路的体积。
实施例二
图3是本发明实施例二中的LED驱动电路的电路图,本实施例在上述各实施例的基础上,优选是将LED驱动电路进行了优化。
如图3所示,熔断器包括第一熔断器F1和第二熔断器F2,第一熔断器F1的第一端与市电电源的正极连接,第一熔断器F2的第二端与市电电源的负极连接,主要是在LED驱动电路中的电流超过预设值时,断开电路的连接。当温度超过125摄氏度,第一熔断器F1或第二熔断器F2熔断,进而切断市电电源的输入,起到保护电子镇流器和LED灯管的作用。第一熔断器F1和第二熔断器F2用于进行过温保护,防止灯管过流时灯头内部的温度超过125摄氏度。
第一熔断器F1的第二端和第二熔断器F2的第二端通过压敏电阻MOV1连接,压敏电阻MOV1主要作用是防止因静电放电、浪涌及其它瞬态电流造成对电路的损坏。当输入的电源信号的电压瞬间高于某一数值时,压敏电阻MOV1的阻值迅速下降,导通大电流,进而保护LED驱动电路和LED灯管。当输入的电源信号的电压对于压敏电阻MOV1时,压敏电阻MOV1的阻值极高,近似开路,不会影响LED驱动电路和LED灯管的正常工作。
EMC滤波电路主要包括:第二共模电感LF2和第三共模电感LF3。第二共模电感LF2的第一同名端与第一熔断器F1的第二端连接,第二共模电感LF2的第二同名端与第二熔断器F2的第二端连接,第二共模电感LF2的第一异名端与第三共模电感LF3的第一同名端连接,第二共模电感LF2的第二异名端与第三共模电感LF3的第二同名端连接。第三共模电感LF3的第一异名端与整流电路的第一输入端连接,第三共模电感LF3的第二异名端与整流电路的第二输入端连接。EMC滤波电路用于抑制市电电源对LED驱动电路的高频干扰和强电磁场干扰。
整流电路包括:第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6和第七二极管D7。第四二极管D4的阴极与第五二极管D5的阴极连接,第六二极管D6的阳极和第七二极管D7的阳极分别接地;第四二极管D4的阳极分别与第七二极管D7的阳极和第三共模电感LF3的第一异名端连接,第五二极管D5的阳极分别与第六二极管D6的阳极和第三共模电感LF3的第二异名端连接,用于将交流的市电电源转换为脉动的直流电。
π型滤波电路包括:第一电感L1、第十六电阻R16、第五电容C5和第六电容R6。第一电感L1的第一端分别与第十六电阻R16的第一端、第四二极管D4的阴极、第六电容R6的第一端连接;第一电感L1的第二端分别与第十六电阻R16的第二端、第五电容R5的第一端连接;第五电容R5的第二端和第六电容R6的第二端分别接地。用于将上述整流电路输出的脉动直流电转换为平滑直流电。
压敏电阻MOV2的第一端与第一电感L1的第一端连接,压敏电阻MOV2的第一端接地。压敏电阻MOV2的作用与压敏电阻MOV1的作用相同,用于防止因静电放电、浪涌及其它瞬态电流造成对电路的损坏。
功率转换电路包括:第一场效应管Q1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一二极管D1和第一电容C1;其中,第一场效应管Q1的漏极分别与第一电容C1的第一端和输出电路的连接;第一场效应管Q1的源极分别与第一电容C1的第二端、第三电阻R3的第二端和电流反馈电路连接;第一场效应管Q1的栅极分别与第一电阻R1的第一端、第二电阻R2的第一端、第三电阻R3的第一端连接,第二电阻R2的第二端与第一二极管D1的阳极连接;第一二极管D1的阴极分别与第一电阻R1的第二端和驱动控制芯片的栅极驱动引脚连接,即驱动控制芯片的第6引脚。
其中,驱动控制芯片主要由6个引脚,第1引脚与电压调节电路连接,用于设置输出电压值,第2引脚为驱动控制芯片的接地端,第3引脚为驱动控制芯片的电源引脚,与驱动控制芯片启动电路连接,第4引脚为驱动控制芯片中驱动MOS管的G脚,通过第八电容C8接地,第5引脚电流取样检测引脚,与电流反馈电路连接,第6引脚为RC与地进行内部补偿,与功率转换电路连接。
进一步的,驱动控制芯片启动电路包括:第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第三电容C3、第四电容C4和第三二极管D3;其中,第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15串联连接;第十二电阻R12的第一端与输入电路连接,第十五电阻R15的第二端分别与第三电容C3的第一端、第四电容C4的第一端、第三二极管D3的阴极和驱动控制芯片的电源引脚连接,即驱动控制芯片的第3引脚;第三二极管D3的阳极与电压调节电路连接;第三电容C3的第二端与第四电容C4的第二端分别接地。第十二电阻R12的第一端通过第七电容C7接地。
进一步的,电压调节电路包括:第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6;其中,第四电阻R4的第一端与电压调节电路连接,第四电阻R4的第二端与第五电阻R5的第一端连接;第五电阻R5的第二端分别与第六电阻R6的第一端和驱动控制芯片的电压调节引脚连接,即驱动控制芯片的第1引脚;第六电阻R6的第二端接地。
进一步的,功率调节电路包括:变压器T的原边绕组;电压调节电路包括:变压器T的次边绕组;其中,变压器T的原边绕组的同名端分别与输入电路和输出电路连接;变压器T的原边绕组的异名端与功率调节电路中第一场效应管Q1的漏极连接;变压器T的次边绕组的同名端与电压调节电路中第四电阻R4的第一端连接;变压器T的次边绕组的异名端接地。
其中,变压器采用特定的变压器,其中,变压器磁芯的有效截面积AE为50.1mm2,有效磁路长度Le为22.9mm2,有效体积Ve为1148.5mm3,重量W为6.1g/PRS,这样的变压器可以在有效截面积AE为50mm2的情况下做到高功率。
进一步的,变压器磁芯包括左磁芯、右磁芯和线圈骨架,左磁芯和右磁芯采用结构相同的E字型结构,左磁芯和右磁芯拼接成为日字型结构。图4a是本发明实施例二中的变压器右磁芯的截视图;图4b是本发明实施例二中的变压器线圈骨架的主视图。如图4a所示,变压器的右磁芯高度B为4.7mm±0.2mm,变压器的右磁芯总高度F为3.0mm±0.2mm。如图4b所示,变压器磁芯的中心柱的长度D为20.5mm±0.3mm,变压器右磁芯的中心柱的宽度G为2.4mm±0.1mm,变压器右磁芯的两个侧壁之间的距离E为7.0mm±0.2mm,变压器右磁芯的高度C为9.5mm±0.2mm,变压器磁芯的总长度A为22.3mm±0.3mm。
进一步的,在变压器T中增加一个磁珠,在电路中的等效相当于第二电感L2,用于滤除电磁干扰。
在本实施例中,在有限的空间里,采用了上述变压器做为功率转换,它的AE值等于50mm2有效面积可以做到高功率,高效率,高光效,变压器设计成小体积也可以输出高功率。
进一步的,电流反馈电路包括:第七电阻R7、第八电阻R8和第九电阻R9;其中,第八电阻R8的第一端分别与第九电阻R9的第一端、第七电阻R7的第一端和功率转电路连接;第七电阻R7的第二端与驱动控制芯片的电流检测引脚连接,即驱动控制芯片的第5引脚;第八电阻R8的第二端与第九电阻R9的第二端分别接地。
进一步的,输出电路包括:第十电阻R10、第十一电阻R11、第二二极管D2、第一电解电容CE1、第二电容C2和第一共模电感LF1;其中,第二电容C2的第一端分别与第十电阻R10的第一端、第十一电阻R11的第一端连接,第二电容C2的第二端分别与第一电解电容CE1的正极和第二二极管D2的负极连接;第十电阻R10的第二端分别与第十一电阻R11的第二端、第二二极管D2的正极连接;第一共模电感LF1的第一端与第一电解电容CE1的负极连接,第二端与第一电解电容CE1的正极连接,第三端与LED负载的负极连接,第四端与LED负载的正极连接。
输出电路包括:还包括第十七电阻R17和第十八电阻R18;其中,第十七电阻R17和第十八电阻R18串联,第十七电阻R17的第一端与第一电解电容CE1的负极连接,第十八电阻R18的第一端与第一电解电容CE1的正极极连接。
本发明实施例中的元器件使用小型化器件。采用了BUCK-BOOST的方案,主要目地是输出电压设计很高达到200-300V,输出电流设计为100-150MA。这样子有效降低温升,效率高,线圈电流小,变压器温度低,整灯功率可以做到35W以下。
本发明实施例提供的LED驱动电路,通过采用小型变压器做为功率转换电路中的主要器件,且电压调节电路对应的变压器和功率转换电路对应的变压器相同;变压器的AE值等于50mm2有效面积可以做到高功率,高效率,高光效,变压器设计成小体积也可以输出高功率。本发明实施例提供的LED驱动电路,可以实现输出高功率的同时减小LED驱动电路的体积。
注意,上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解,本发明不限于这里所述的特定实施例,对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此,虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明,但是本发明不仅仅限于以上实施例,在不脱离本发明构思的情况下,还可以包括更多其他等效实施例,而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种发光二极管LED驱动电路,其特征在于,包括:电压调节电路、功率转换电路和驱动控制芯片;其中,所述电压调节电路对应的变压器和所述功率转换电路对应的变压器相同;
所述驱动控制芯片,用于向所述功率转换电路发送功率控制信号,向所述电压调节电路发送电压调节信号;
所述功率转换电路,用于根据所述功率控制信号将直流电源信号转换为满足预设功率的输出电源信号;
所述电压调节电路,用于根据所述电压调节信号使输出电压为恒定的直流电。
2.根据权利要求1所述的LED驱动电路,其特征在于,所述LED驱动电路还包括:输入电路、电流反馈电路和输出电路;其中,
所述输入电路,用于将所述市电电源信号转换为所述功率转换电路对应的所述直流电源信号;
所述电流反馈电路,用于采集所述输出电路的输出电流并反馈至所述驱动控制芯片;
所述输出电路,用于与LED灯的负载连接,将所述功率转换电路输出的输出电源信号进行滤波处理,驱动LED灯的负载。
3.根据权利要求1所述的LED驱动电路,其特征在于,所述输入电路包括:整流电路和π型滤波电路;其中,
所述整流电路的输入端与所述EMC滤波电路的输出端连接,用于将交流电转换为脉动直流电;
所述π型滤波电路的输入端与所述整流电路的输出端连接,用于将所述脉动直流电转换为平滑直流电。
4.根据权利要求1所述的LED驱动电路,其特征在于,功率转换电路包括:第一场效应管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一二极管和第一电容;其中,
所述第一场效应管的漏极分别与所述第一电容的第一端和所述输出电路的连接;所述第一场效应管的源极分别与所述第一电容的第二端、所述第三电阻的第二端和所述电流反馈电路连接;所述第一场效应管的栅极分别与所述第一电阻的第一端、第二电阻的第一端、第三电阻的第一端连接,所述第二电阻的第二端与所述第一二极管的阳极连接;所述第一二极管的阴极分别与所述第一电阻的第二端和所述驱动控制芯片的栅极驱动引脚连接。
5.根据权利要求1所述的LED驱动电路,其特征在于,所述电压调节电路包括:第四电阻、第五电阻和第六电阻;其中,
所述第四电阻的第一端与所述电压调节电路连接,所述第四电阻的第二端与所述第五电阻的第一端连接;
所述第五电阻的第二端分别与所述第六电阻的第一端和所述驱动控制芯片的电压调节引脚连接;所述第六电阻的第二端接地。
6.根据权利要求1所述的LED驱动电路,其特征在于,所述功率调节电路包括:变压器的原边绕组;所述电压调节电路包括:变压器的次边绕组;其中,
所述变压器的原边绕组的同名端分别与所述输入电路和所述输出电路连接;所述变压器的原边绕组的异名端与所述功率调节电路中第一场效应管的漏极连接;
所述变压器的次边绕组的同名端与所述电压调节电路中第四电阻的第一端连接;所述变压器的次边绕组的异名端接地。
7.根据权利要求1所述的LED驱动电路,其特征在于,所述电流反馈电路包括:第七电阻、第八电阻和第九电阻;其中,
所述第八电阻的第一端分别与所述第九电阻的第一端、所述第七电阻的第一端和所述功率转电路连接;
所述第七电阻的第二端与所述驱动控制芯片的电流检测引脚连接;所述第八电阻的第二端与所述第九电阻的第二端分别接地。
8.根据权利要求1所述的LED驱动电路,其特征在于,所述输出电路包括:第十电阻、第十一电阻、第二二极管、第一电解电容、第二电容和第一共模电感;其中,
所述第二电容的第一端分别与所述第十电阻的第一端、第十一电阻的第一端连接,所述第二电容的第二端分别与所述第一电解电容的正极和所述第二二极管的负极连接;
所述第十电阻的第二端分别与所述第十一电阻的第二端、第二二极管的正极连接;
所述第一共模电感的第一端与所述第一电解电容的负极连接,第二端与所述第一电解电容的正极连接,第三端与所述LED负载的负极连接,第四端与所述LED负载的正极连接。
9.根据权利要求1所述的LED驱动电路,其特征在于,所述LED驱动电路还包括:驱动控制芯片启动电路;其中,
所述驱动控制芯片启动电路,用于为所述驱动控制芯片合适的电源电压,使所述驱动控制芯片正常工作。
10.根据权利要求9所述的LED驱动电路,其特征在于,所述驱动控制芯片启动电路包括:第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第三电容、第四电容和第三二极管;其中,
所述第十二电阻、所述第十三电阻、所述第十四电阻、所述第十五电阻串联连接;所述第十二电阻的第一端与所述输入电路连接,所述第十五电阻的第二端分别与所述第三电容的第一端、所述第四电容的第一端、第三二极管的阴极和所述驱动控制芯片的电源引脚连接;所述第三二极管的阳极与所述电压调节电路连接;所述第三电容的第二端与所述第四电容的第二端分别接地。
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