CN112218407B - 一种无驱动芯片的led驱动电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无驱动芯片的LED驱动电路，包括整流滤波电路、LED驱动电路、变压器T、输出电路、负载LED电路、负载异常检测电路、反馈电路，整流滤波电路、LED驱动电路、变压器T、输出电路、负载LED电路依次连接，负载异常检测电路、反馈电路均接于LED驱动电路、输出电路之间。反馈电路包括光耦OC、第三二极管D3、第五电容C5、第三电感L3、第十电阻R10、第十四电阻R14、三端稳压管D4、第十三电阻R13、第十二电阻R12、第六电阻R6、第六电容C6，本发明无需驱动芯片，从而清楚直观了解电路工作原理，可以广泛用于高校的电子电路教学工作，既锻炼学生的动手能力，又缩减了教学成本。

Description

一种无驱动芯片的LED驱动电路

技术领域

本发明涉及一种控制电路，尤其涉及一种教学用的LED驱动电路。

背景技术

随着科技技术的发展，LED作为新型光源，具有体积小、耗电量低、光效率高、寿命长、环保等优点，被广泛用于照明领域，随之也出现了各式各样的LED驱动电路，为了获得最佳的照明效果，市场上出现了各种各样的LED驱动电路和LED驱动芯片，单在实际应用中，采用不同的LED驱动电路都将对发光效率和寿命产生影响。

在高校中，学生在做LED驱动电路设计时，常常会采用LED驱动芯片来实现LED的驱动，但是LED驱动芯片集成较为完整，且由于LED驱动芯片相对成本较高，同时在LED驱动芯片出现问题后需要整体替换驱动芯片，这样造成设计成本相对较高，此外芯片都是封装，过于集成化，于是采用LED驱动芯片来用于学生电路设计学习一方面不能很好的锻炼学生的动手能力，另一面也增加了教学成本。鉴于以上问题，迫切需要一种无驱动芯片的教学用LED驱动电路用于高校的电子电路教学工作。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种演示参考电流、调光器、异常检测的无驱动芯片的LED驱动电路。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种无驱动芯片的LED驱动电路，包括整流滤波电路、驱动电路、变压器T、输出电路、负载LED电路、负载异常检测电路、反馈电路，其中，整流滤波电路、驱动电路、变压器T、输出电路、负载LED电路依次连接，负载异常检测电路、反馈电路均接于驱动电路、输出电路之间，所述反馈电路为辅助绕组反馈电路，其中：

整流滤波电路包括压敏电阻R1、第一电感L1、第二电感L2、第二电阻R2、第三电阻R3、第一电容C1、整流电路，第一电感L1的一端连接市电的火线L，第一电感L1的另一端接整流电路的输入端一，第二电感L2的一端连接市电的零线N，第二电感L2的另一端接整流电路的输入端二，第二电阻R2并接于第一电感L1的两端，第三电阻R3并接于第二电感L2的两端。

所述驱动电路包括第四电阻R4、电流检测放大器CSA、第一比较器COMP1、第二比较器COMP2、误差放大器EA、RS触发器、驱动器、开关管Q1、参考电流发生器、振荡器、调光器、谐波发生器、求和器，其中，第四电阻R4的第一端接整流滤波电路的输出端，其第二端接变压器T的初级绕组的第一端，变压器T的初级绕组的第二端接开关管Q1的漏极，开关管Q1的源极经第七电阻R7接地，第四电阻R4的第一端接电流检测放大器CSA的正向输入端，第四电阻R4的第二端接电流检测放大器CSA的反向输入端，电流检测放大器CSA的输出端接求和器的输入端，振荡器的输出信号分别接斜波发生器的输入端和RS触发器的S输入端，斜波发生器的输出端接求和器的输入端，求和器的输出端分别接第一比较器COMP1和第二比较器COMP2的正向输入端，参考电流发生器的输出端接第一比较器COMP1的反向输入端，调光器的输出端接第五电阻R5的第一端，第五电阻R5的第二端分别接误差放大器EA的正向输入端和稳压二极管D2的输出端，稳压二极管D2的输入端接地，误差放大器EA的反向输入端接反馈电路的输出端，第二电容C2并接于误差放大器EA的反向输入端和输出端之间,第三电容C2、第十电阻R10串联后并联在第二电容C2的两端，误差放大器EA的输出端接第二比较器COMP2的反向输入端，第一比较器COMP1的输出端接RS触发器的第一R输入端，第二比较器COMP2的输出端接RS触发器的第二R输入端，RS触发器的Q输出端经驱动器接开关管Q1的栅极。

所述输出电路包括第一二极管D1、第四电容C4，第一二极管D1的阳极接于变压器T次级绕组的第一端，第一二极管D1的阴极接负载LED电路的输入端，第四电容C4的一端接第一二极管D1的阴极，另一端接变压器T次级绕组的第二端，变压器T次级绕组的第二端接负载LED电路的输出端。

负载异常检测电路包括第八电阻R8、第九电阻R9、保护电压发生器、第三比较器ST，其中，第八电阻R8、第九电阻R9串接于负载LED电路的两端，第八电阻R8、第九电阻R9的连接点接第三比较器的正向输入端，保护电压发生器的输出端接第三比较器的反向输入端，第三比较器的输出端接RS触发器的第三R输入端。

反馈电路包括光耦OC，变压器T的辅助绕组的第一端接第三二极管D3的阳极，辅助绕组的第二端接地，第三二极管D3的阴极经第五电容C5接地，第三二极管D3的阴极接第三电感L3的第一端，第三电感L3的第二端经第十电阻R10、第十四电阻R14后接三端稳压管D4的输入端，三端稳压管D4的输出端经第十三电阻R13接第三二极管D3的阴极，第三二极管D3的阴极经第十二电阻R12、光耦OC中发光二极管后接三端稳压管D4的输出端，光耦OC中光敏三极管的集电极经第六电阻R6接驱动电路中误差放大器EA的反向输入端，光敏三极管的发射极接地，第六电容C6并接于光敏三极管的集电极与发射极间。

优选的：第一电感L1与市电火线L之间还串接有保险丝F。

优选的：所述第一比较器COMP1为电流比较器，所述第二比较器COMP2为脉宽调制比较器。

优选的：所述开关管Q1为NMOS管。

优选的：所述第三比较器ST为滞回比较器。

优选的：所述RS触发器为三端R输入的RS触发器，或者RS触发器为一端R输入的RS触发器，并在R输入前增加一或门，将第一、第二、第三R输入端接入或门输入端，或门输出端接R端。

本发明相比现有技术，具有以下有益效果：

本发明可以方便的演示参考电流、调光器、异常检测等对电路的影响，由于本方案中的LED驱动电路无需驱动芯片，从而可以广泛用于高校的电子电路教学工作，既锻炼学生的动手能力，方便学生更好地理解电路工作原理，又缩减了教学成。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明驱动电路的一种电路结构图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

一种无驱动芯片的LED驱动电路，如图1和2所示，包括整流滤波电路、驱动电路、变压器T、输出电路、负载LED电路、负载异常检测电路、反馈电路，其中，整流滤波电路、驱动电路、变压器T、输出电路、负载LED电路依次连接，负载异常检测电路、反馈电路均接于驱动电路、输出电路之间，所述反馈电路为辅助绕组反馈电路，其中：

整流滤波电路包括压敏电阻R1、第一电感L1、第二电感L2、第二电阻R2、第三电阻R3、第一电容C1、整流电路，第一电感L1的一端连接市电的火线L，第一电感L1的另一端接整流电路的输入端一，第二电感L2的一端连接市电的零线N，第二电感L2的另一端接整流电路的输入端二，第二电阻R2并接于第一电感L1的两端，第三电阻R3并接于第二电感L2的两端。第一电感L1与市电火线L之间还串接有保险丝F。

所述驱动电路包括第四电阻R4、电流检测放大器CSA、第一比较器COMP1、第二比较器COMP2、误差放大器EA、RS触发器、驱动器、开关管Q1、参考电流发生器、振荡器、调光器、谐波发生器、求和器，其中，所述第一比较器COMP1为电流比较器，所述第二比较器COMP2为脉宽调制比较器，所述开关管Q1为NMOS管。第四电阻R4的第一端接整流滤波电路的输出端，其第二端接变压器T的初级绕组的第一端，变压器T的初级绕组的第二端接开关管Q1的漏极，开关管Q1的源极经第七电阻R7接地，第四电阻R4的第一端接电流检测放大器CSA的正向输入端，第四电阻R4的第二端接电流检测放大器CSA的反向输入端，电流检测放大器CSA的输出端接求和器的输入端，振荡器的输出信号分别接斜波发生器的输入端和RS触发器的S输入端，斜波发生器的输出端接求和器的输入端，求和器的输出端分别接第一比较器COMP1和第二比较器COMP2的正向输入端，参考电流发生器的输出端接第一比较器COMP1的反向输入端，调光器的输出端接第五电阻R5的第一端，第五电阻R5的第二端分别接误差放大器EA的正向输入端和稳压二极管D2的输出端，稳压二极管D2的输入端接地，误差放大器EA的反向输入端接反馈电路的输出端，第二电容C2并接于误差放大器EA的反向输入端和输出端之间,第三电容C2、第十电阻R10串联后并联在第二电容C2的两端，误差放大器EA的输出端接第二比较器COMP2的反向输入端，第一比较器COMP1的输出端接RS触发器的第一R输入端，第二比较器COMP2的输出端接RS触发器的第二R输入端，RS触发器的Q输出端经驱动器接开关管Q1的栅极。

所述输出电路包括第一二极管D1、第四电容C4，第一二极管D1的阳极接于变压器T次级绕组的第一端，第一二极管D1的阴极接负载LED电路的输入端，第四电容C4的一端接第一二极管D1的阴极，另一端接变压器T次级绕组的第二端，变压器T次级绕组的第二端接负载LED电路的输出端。

负载异常检测电路包括第八电阻R8、第九电阻R9、保护电压发生器、第三比较器ST，其中，第三比较器ST为滞回比较器，第八电阻R8、第九电阻R9串接于负载LED电路的两端，第八电阻R8、第九电阻R9的连接点接第三比较器的正向输入端，保护电压发生器的输出端接第三比较器的反向输入端，第三比较器的输出端接RS触发器的第三R输入端。

RS触发器可以选用现有的三端R输入的RS触发器，也可以在普通的一端R输入的RS触发器，并在R输入前增加一或门，将第一、第二、第三R输入端接入或门输入端，或门输出端接RS触发器的R端。

反馈电路包括光耦OC，变压器T的辅助绕组的第一端接第三二极管D3的阳极，辅助绕组的第二端接地，第三二极管D3的阴极经第五电容C5接地，第三二极管D3的阴极接第三电感L3的第一端，第三电感L3的第二端经第十电阻R10、第十四电阻R14后接三端稳压管D4的输入端，三端稳压管D4的输出端经第十三电阻R13接第三二极管D3的阴极，第三二极管D3的阴极经第十二电阻R12、光耦OC中发光二极管后接三端稳压管D4的输出端，光耦OC中光敏三极管的集电极经第六电阻R6接驱动电路中误差放大器EA的反向输入端，光敏三极管的发射极接地，第六电容C6并接于光敏三极管的集电极与发射极间。

电路开始工作时，即工作周期开始时，开关管Q1处于关闭(不导通)状态，此时电流检测放大器检测结果为低，负载LED熄灭，辅助绕组反馈电路输出为低，误差放大器EA的输出为高，脉宽调制比较器COMP2(第二比较器COMP2)输出为低，电流比较器COMP1(第一比较器COMP1)输出为低，迟滞比较器ST(第三比较器ST)的输出为低，此时振荡器产生的时钟信号上升沿设置RS触发器，RS触发器输出控制信号至驱动器驱动开关管Q1导通，从而变压器的初级绕组有电流通过，并通过耦合向次级绕组传输电力。

随着电力供给，辅助绕组反馈电路输出增加，当超过稳压二极管D2输出时，误差放大器EA的输出为低，电路电流的增加导致电流检测放大器检测结果增加，斜波补偿加到电流检测放大器的输出上，与误差放大器的输出进行比较，脉宽调制比较器COMP2输出为高，RS触发器复位，并输出控制信号至驱动器驱动开关管Q1关闭。

重复上述过程，形成驱动负载LED电路工作的电力。

当需要演示参考电流对电路工作的影响时，可以调节参考电流发生器的输出，改变电流比较器COMP1的输出，进而控制RS触发器的输出，以控制开关管Q1的导通与关闭。

当需要演示调光器信号对电路工作的影响时，可以调节调光器的输出，以改变误差放大器的输出，进而改变脉宽调制比较器的输出，最终控制RS触发器的输出，以控制开关管Q1的导通与关闭。

此外除了参考电流发生器与调光发生器分别单独演示外，亦可以同时进行调节演示。在演示的过程中，防止演示工程中出现调光器或者参考电流超出电路以及负载LED可承受范围导致电路损毁情况，可以为负载异常检测电路中的保护电压发生器设置一个合理的输出，当在调整电流发生器和/或调光发生器输出时，如果辅助绕组输出过大时，滞回比较器输出为高，进而控制RS触发器复位，并输出控制信号至驱动器驱动开关管Q1关闭。

本发明无需驱动芯片，从而清楚直观了解电路工作原理，可以广泛用于高校的电子电路教学工作，既锻炼学生的动手能力，又缩减了教学成本。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种无驱动芯片的LED驱动电路，其特征在于：包括整流滤波电路、驱动电路、变压器T、输出电路、负载LED电路、负载异常检测电路、反馈电路，其中，整流滤波电路、驱动电路、变压器T、输出电路、负载LED电路依次连接，负载异常检测电路、反馈电路均接于驱动电路、输出电路之间，所述反馈电路为辅助绕组反馈电路，其中：

整流滤波电路包括压敏电阻R1、第一电感L1、第二电感L2、第二电阻R2、第三电阻R3、第一电容C1、整流电路，第一电感L1的一端连接市电的火线L，第一电感L1的另一端接整流电路的输入端一，第二电感L2的一端连接市电的零线N，第二电感L2的另一端接整流电路的输入端二，第二电阻R2并接于第一电感L1的两端，第三电阻R3并接于第二电感L2的两端；

所述驱动电路包括第四电阻R4、电流检测放大器CSA、第一比较器COMP1、第二比较器COMP2、误差放大器EA、RS触发器、驱动器、开关管Q1、参考电流发生器、振荡器、调光器、谐波发生器、求和器，其中，第四电阻R4的第一端接整流滤波电路的输出端，其第二端接变压器T的初级绕组的第一端，变压器T的初级绕组的第二端接开关管Q1的漏极，开关管Q1的源极经第七电阻R7接地，第四电阻R4的第一端接电流检测放大器CSA的正向输入端，第四电阻R4的第二端接电流检测放大器CSA的反向输入端，电流检测放大器CSA的输出端接求和器的输入端，振荡器的输出信号分别接斜波发生器的输入端和RS触发器的S输入端，斜波发生器的输出端接求和器的输入端，求和器的输出端分别接第一比较器COMP1和第二比较器COMP2的正向输入端，参考电流发生器的输出端接第一比较器COMP1的反向输入端，调光器的输出端接第五电阻R5的第一端，第五电阻R5的第二端分别接误差放大器EA的正向输入端和稳压二极管D2的输出端，稳压二极管D2的输入端接地，误差放大器EA的反向输入端接反馈电路的输出端，第二电容C2并接于误差放大器EA的反向输入端和输出端之间,第三电容C3 、第十一电阻R11 串联后并联在第二电容C2的两端，误差放大器EA的输出端接第二比较器COMP2的反向输入端，第一比较器COMP1的输出端接RS触发器的第一R输入端，第二比较器COMP2的输出端接RS触发器的第二R输入端，RS触发器的Q输出端经驱动器接开关管Q1的栅极；

所述输出电路包括第一二极管D1、第四电容C4，第一二极管D1的阳极接于变压器T次级绕组的第一端，第一二极管D1的阴极接负载LED电路的输入端，第四电容C4的一端接第一二极管D1的阴极，另一端接变压器T次级绕组的第二端，变压器T次级绕组的第二端接负载LED电路的输出端；

负载异常检测电路包括第八电阻R8、第九电阻R9、保护电压发生器、第三比较器ST，其中，第八电阻R8、第九电阻R9串接于负载LED电路的两端，第八电阻R8、第九电阻R9的连接点接第三比较器的正向输入端，保护电压发生器的输出端接第三比较器的反向输入端，第三比较器的输出端接RS触发器的第三R输入端；

反馈电路包括光耦OC，变压器T的辅助绕组的第一端接第三二极管D3的阳极，辅助绕组的第二端接地，第三二极管D3的阴极经第五电容C5接地，第三二极管D3的阴极接第三电感L3的第一端，第三电感L3的第二端经第十电阻R10、第十四电阻R14后接三端稳压管D4的输入端，三端稳压管D4的输出端经第十三电阻R13接第三二极管D3的阴极，第三二极管D3的阴极经第十二电阻R12、光耦OC中发光二极管后接三端稳压管D4的输出端，光耦OC中光敏三极管的集电极经第六电阻R6接驱动电路中误差放大器EA的反向输入端，光敏三极管的发射极接地，第六电容C6并接于光敏三极管的集电极与发射极间；

电路开始工作时，即工作周期开始时，开关管Q1处于关闭状态，此时电流检测放大器检测结果为低，负载LED熄灭，辅助绕组反馈电路输出为低，误差放大器EA的输出为高，第二比较器COMP2出为低，第一比较器COMP1输出为低，第三比较器ST的输出为低，此时振荡器产生的时钟信号上升沿设置RS触发器，RS触发器输出控制信号至驱动器驱动开关管Q1导通，从而变压器的初级绕组有电流通过，并通过耦合向次级绕组传输电力；

随着电力供给，辅助绕组反馈电路输出增加，当超过稳压二极管D2输出时，误差放大器EA的输出为低，电路电流的增加导致电流检测放大器检测结果增加，斜波补偿加到电流检测放大器的输出上，与误差放大器的输出进行比较，第二比较器COMP2输出为高，RS触发器复位，并输出控制信号至驱动器驱动开关管Q1关闭；

重复上述过程，形成驱动负载LED电路工作的电力。

2.根据权利要求1所述无驱动芯片的LED驱动电路，其特征在于：第一电感L1与市电火线L之间还串接有保险丝F。

3.根据权利要求2所述无驱动芯片的LED驱动电路，其特征在于：所述第一比较器COMP1为电流比较器，所述第二比较器COMP2为脉宽调制比较器。

4.根据权利要求3所述无驱动芯片的LED驱动电路，其特征在于：所述开关管Q1为NMOS管。

5.根据权利要求4所述无驱动芯片的LED驱动电路，其特征在于：所述第三比较器ST为滞回比较器。

6.根据权利要求5所述无驱动芯片的LED驱动电路，其特征在于：所述RS触发器为三端R输入的RS触发器，或者RS触发器为一端R输入的RS触发器，并在R输入前增加一或门，将第一、第二、第三R输入端接入或门输入端，或门输出端接R端。

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