CN1893752A - 一种led恒流驱动器 - Google Patents

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Abstract

一种LED恒流驱动器，电信号依次经滤波电路、变压电路、高频整流滤波电路和电流取样电路输入负载，隔离负反馈电路一输入端接受电流取样电路一输出端输出的信号，另一输入端接受高频整流滤波电路输出端经保护电路输入的信号，PWM脉宽控制电路一输入端接受隔离负反馈电路输出端的信号，另一输入端接受来自变压电路另一输出端经正反馈电路输入的信号，PWM脉宽控制电路输出端输出的信号经V－MOSFET功率开关控制变压电路。PWM脉宽控制电路和V－MOSFET功率开关的结合，不仅使由PWM产生的脉冲的脉宽可调，也使其频率可随负载的变化而自动调整。本驱动器使流经LED的工作电流保持恒定，同时本身消耗功耗较少，环保节能，成本低廉。

Description

一种LED恒流驱动器
技术领域
本发明属于电源电路领域，具体涉及一种LED恒流驱动器。
背景技术
LED是一种节能、环保和长寿命的新型光源，但其具有如下电学特性，即施加在LED上的电压的小变化将会引起流经LED上的电流的大变化，所以若不对其电流加以限制，则LED将会非常轻易地被烧毁。目前常用的限流方式为LED串联限流电阻和采用IC芯片的PWM技术。
LED串联限流电阻存在诸多不足，主要表现在：LED工作不稳定。限流电阻仅仅起到分压的作用，其无法产生恒定的电流，即使流经LED的工作电流都是安全的，但LED仍将伴随电流的变化而忽明忽暗，同时限流电阻的分压作用也是有限的，若电网电压升高过多仍将会使LED的工作电流超过安全值，从而烧毁LED。同时限流电阻在工作中本身要消耗较大功耗，且产生热量很大，温度高达100摄氏度以上，若散热条件不好极易引起安全事故。
采用IC芯片的PWM技术存在诸多不足，主要表现在：此类技术仅仅脉宽可调而频率不可调，且由于采用IC芯片，成本较高。
发明内容
本发明就是为了避免以上不足，提供一种使流经LED的工作电流保持恒定，同时本身消耗功耗较少，环保节能和成本低廉的LED恒流驱动器。
本发明一种LED恒流驱动器的发明目的可以通过以下技术方案实现：
一种LED恒流驱动器，包括滤波电路、变压电路、高频整流滤波电路、电流取样电路、保护电路、隔离负反馈电路、正反馈电路、PWM脉宽控制电路和V-MOSFET功率开关，电信号依次经滤波电路、变压电路、高频整流滤波电路和电流取样电路输入负载，隔离负反馈电路一输入端接受电流取样电路一输出端输出的信号，隔离负反馈电路另一输入端接受高频整流滤波电路输出端经保护电路输入的信号，PWM脉宽控制电路一输入端接受隔离负反馈电路输出端的信号，PWM脉宽控制电路另一输入端接受来自变压电路另一输出端经正反馈电路输入的信号，PWM脉宽控制电路输出端输出的信号经V-MOSFET功率开关控制变压电路。
电流取样电路包括一三级管Q2，其基极依次通过电阻R16和电阻R14接受整流滤波电路输出的信号，其发射极通过电阻R11接受整流滤波电路输出的信号，其集电极通过电阻R12和电阻R13接地。
保护电路包括串联的电阻R15和电阻R17，电阻R15的输入端接受整流滤波电路输出的信号，电阻R17的输出端接地，电阻R15的输出端与三级管Q2基极之间连接一稳压管D7。端与三级管Q2基极之间连接一稳压管D7。
隔离负反馈电路为一光电耦合器件。
脉宽控制电路包括PWM脉宽调制电路和V-MOSFET功率开关。
滤波电路包括EMI滤波器、整流滤波器，EMI滤波器和整流滤波器之间分别通过限流电阻R1和负温度热敏电阻R2连接，电信号经EMI滤波器和整流滤波器输入变压电路。
变压电路包括自激式高频变压器。
根据以上技术方案提出的LED恒流驱动器，LED上的工作电流保持恒定，LED始终在安全状态下工作，延长了LED的使用寿命，同时LED工作稳定，不会产生忽明忽暗的现象。PWM脉宽控制电路和V-MOSFET功率开关的结合，不仅使由PWM产生的脉冲的脉宽可调，也使其频率可随负载的变化而自动调整。输出端的变化直接通过输入端脉宽与频率的变化加以控制，使驱动器消耗功耗较少，从而产生环保节能的效果。同时本装置采用分列元件替代IC集成，使产品成本降低。
附图说明
图1为LED恒流驱动器原理方框图。
图2为LED恒流驱动器电路图
具体实施方式
一种LED恒流驱动器，包括滤波电路、变压电路、高频整流滤波电路、电流取样电路、保护电路、隔离负反馈电路、正反馈电路、PWM脉宽控制电路和V-MOSFET功率开关。滤波电路包括EMI滤波器、整流滤波器，EMI滤波器和整流滤波器之间分别通过限流电阻R1和负温度热敏电阻R2连接。
滤波电路中限流电阻R1的作用为当后级过流时，迅速熔断，以免驱动器大片烧坏。
负温度热敏电阻R2的作用为当环境温度升高时，阻值上升，从而使驱动器输出电流幅度下降，负载和驱动器的功耗下降。
EMI滤波器滤除市电中的共模干扰、杂波干扰等。得到一个比较纯的工频信号，交流信号经整流滤波后得到一个高压的直流电压，为整个电路提供一个直流电源。然后与PWM调制器的输出信号一起驱动自激式高频变压器。通过高频变压器，经整流滤波后产生一个输出电源。
本驱动器恒流工作原理：
利用三级管Q2的Ube导通压降始终为0.7伏的特性，使它成为取样电路的一个隐性基准，当作用于Q2的基极与发射极的电位小于0.7伏时，Q2并不工作，而无电流负反馈。当作用于Q2的基极与发射极的电位越高，发射极电流越强，Q2自身产生的电流负反馈越强，通过电阻R11起到电流抑制的作用。同时Q2发射极电流增强，使集电极电流也增强，使光电耦合器件U发光强度增强，使Q1的基极电流增大，Q1的集电极电位下降，使PWM的导通时间变短，使变压器的储能减小，从而使输出减少，以达到恒流的目的。
本驱动器负载变化时的工作过程：
当负载变小时，取样电路Q2的基极电位与发射极电位升高，同时Q2的发射极与集电极电流增大，使光电耦合器件U的发光强度增强，从而使Q1的基极电流增大，集电极电位下降，使PWM的导通脉宽变窄，使V-MOSFET的导通时间变短，频率变高，使变压器的储能减少，从而使驱动器输出减小，以达到输出电压变小，电流恒定不变的目的。
当负载变大时，取样电路Q2的基极电位与发射极电位下降，Q2的发射极与集电极电流减小，使光电耦合器件U的发光强度减弱，从而使Q1的基极电流减小，集电极电位升高，使PWM的导通脉宽变宽，使V-MOSFET的导通时间变长，频率变低，使变压器的储能增加，从而使驱动器输出增大，以达到输出电压变大，电流恒定不变的目的。
负载开路过压的情况下，保护电路的工作原理为：
驱动器的输出应由电阻R15与R17分压，再加上稳压管的稳定电压36V，形成保护的起始电压为75伏。当出现开路时，变压器储能增加，驱动器的输出将超过75V，此时稳压管D7被击穿，Q2的基极电位与发射极电位升高，同时Q2的发射极与集电极电流增大，使隔离负反馈电路的光电耦合器件U发光强度增强，使U的输出电流增大，使Q1的基极与集电极电流增大，集电极电位下降，V-MOSFET的栅极电位下降，使V-MOSFET的导通时间变短，使变压器储能减少，从而使驱动器输出减小，最后使V-MOSFET趋向微导通。

Claims (7)

1.一种LED恒流驱动器，其特征在于：包括滤波电路、变压电路、高频整流滤波电路、电流取样电路、保护电路、隔离负反馈电路、正反馈电路、PWM脉宽控制电路和V-MOSFET功率开关，电信号依次经滤波电路、变压电路、高频整流滤波电路和电流取样电路输入负载，隔离负反馈电路一输入端接受电流取样电路一输出端输出的信号，隔离负反馈电路另一输入端接受高频整流滤波电路输出端经保护电路输入的信号，PWM脉宽控制电路一输入端接受隔离负反馈电路输出端的信号，PWM脉宽控制电路另一输入端接受来自变压电路另一输出端经正反馈电路输入的信号，PWM脉宽控制电路输出端输出的信号经V-MOSFET功率开关控制变压电路。
2.如权利要求1所述的一种LED恒流驱动器，其特征在于：所述电流取样电路包括一三级管Q2，其基极依次通过电阻R16和电阻R14接受整流滤波电路输出的信号，其发射极通过电阻R11接受整流滤波电路输出的信号，其集电极通过电阻R12和电阻R13接地。
3.如权利要求1所述的一种LED恒流驱动器，其特征在于：所述保护电路包括串联的电阻R15和电阻R17，电阻R15的输入端接受整流滤波电路输出的信号，电阻R17的输出端接地，电阻R15的输出端与三级管Q2基极之间连接一稳压管D7。
4.如权利要求1所述的一种LED恒流驱动器，其特征在于：所述隔离负反馈电路为一光电耦合器件。
5.如权利要求1所述的一种LED恒流驱动器，其特征在于：所述脉宽控制电路包括PWM脉宽调制电路和V-MOSFET功率开关。
6.如权利要求1所述的一种LED恒流驱动器，其特征在于：所述滤波电路包括EMI滤波器、整流滤波器，EMI滤波器和整流滤波器之间分别通过限流电阻R1和负温度热敏电阻R2连接，电信号经EMI滤波器和整流滤波器输入变压电路。
7.如权利要求1所述的一种LED恒流驱动器，其特征在于：所述变压电路包括自激式高频变压器。
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