CN201018696Y - 一种led驱动电源的控制电路 - Google Patents

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Abstract

一种LED驱动电源的控制电路，包括有电源转换器、整流滤波电路、恒流电路、限压电路和光耦，其特征在于：在整流滤波电路的输出回路上还串接有至少包括一个三极管和一个限流电阻的限流保护电路，该限流保护电路能够在输出电源的连接开关闭合瞬间限制整流滤波电路的输出电流大小，使流过LED的电流在安全工作电流范围之内。与现有技术相比，由于本实用新型在LED驱动电源的输出高频滤波电容后串接了一个以主控三极管和限流电阻为核心的限流电路，当驱动电源的输出电流大于预先设定的限流值时，限流电路将电流多余的能量消耗在该主控三极管的集电结上，对负载组件与高频滤波电容接通时出现的短暂过流实现有效的保护。

Description

一种LED驱动电源的控制电路
技术领域
本实用新型涉及一种LED(Light Emitting Diode，发光二极管)驱动电源的控制电路，更具体地说，涉及一种具有限流保护功能的LED开关驱动电源的控制电路。
背景技术
LED是一种节能、环保、小尺寸且长寿命的新型固体光源，近年来不断地被推广并应用到日常照明领域。但是，由于LED的正向伏安特征非常陡，动态电阻较小，使得它不能像普通白炽灯泡一样直接用电压源供电，否则电压稍有增加，流过LED的电流就会急剧增大，以至于会烧毁LED负载。
因此，为了保证LED能正常可靠地工作，很多国内外厂商都致力于开发各种各样的LED驱动电路，并不断提高LED驱动电路的恒流稳压性能。如申请号为200510034449.0(公开号为CN1859820A)的中国发明专利《用于LED的恒流驱动电路》公开了一种用于LED的电源，其通过在电源输入端和LED负载单元之间串接预恒流单元，在实现预恒流的基础上通过LED过流分流单元分流部分工作电流以保证流经LED负载单元的工作电流恒定与其额定工作电流，达到恒流驱动并保证LED负载的工作寿命。又如专利号为ZL200620054750.8(公告号为CN2870368Y)的中国实用新型专利《一种LED驱动电路》同样采用了一种定压恒流电路，保证了LED的恒流驱动。当前这样的LED恒流驱动电源已经越来越多，且大多属于独立式恒流驱动电源，连接开关放置在输入电源一侧且LED负载已经连接上。在连接开关合上前，输出高频滤波电容不存在初始储能，而在连接开关合上后电路工作在一个恒流的状态，以保证LED负载的正常工作。
但是，随着一体化的LED驱动器出现，要求驱动器的连接开关接在直流输出端。由于LED属于恒流工作器件，所以一般情况下LED是以串联或串并联的方式连接在电路中，其电路所要求的最高电压往往会是单只LED所要求的正向电压的数倍，若在现有的LED恒流限压开关电源电路拓扑上不加任何限流措施，那么当LED电子变压器的工作负载小于额定负载时，如只连接一只或两只1W的LED负载时就会出现下面的问题：由于输出高频滤波电容上有初始储能，LED驱动器始终处于带电状态，且在连接开关合上前，输出高频滤波电容两端的压降为额定电压值，因此，当连接开关合上时瞬间恒流电路还没来的及正常工作，存储在输出高频滤波电容上的大部分能量都会加到LED负载上，这时就会产生瞬间电流过冲现象，且该过冲电流的维持时间大约有十几个毫秒。此时，若对输出电流不加以限制，会严重影响到LED的使用寿命，甚至可能烧毁LED。
目前，世界上各大电源管理芯片厂商所公布的恒流限压开关电源拓扑以及市面上出现的LED驱动器中均没有考虑到输出电流限流功能。为了尽可能延长LED的使用寿命以及防止因为输出电流过冲而损坏LED，就要在现有的恒流限压开关电源电路拓扑中加上限流的措施，使得流过LED上的电流限制在LED的安全电流范围之内。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种能够有效防止连接开关闭合瞬间电流过冲的LED驱动电源的控制电路。
本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：该种LED驱动电源的控制电路，包括有：
电源转换器，用于将输入电源经过整流滤波转换后输出直流电源；
整流滤波电路，用于将电源转换器转换得到的直流电源进行再次整流滤波，得到稳定的低压直流电源，该整流滤波电路由所述电源转换器的次级线圈(L)接出；
恒流电路，保证流过LED两端的工作电流为恒定值，该恒流电路串接在整流滤波电路的输出回路上并具有一恒流反馈端；
限压电路，限定LED两端的电压值，保证LED工作在电路设定的电压值之内，该限压电路串接在所述恒流电路的输出端和地之间，并具有一限压反馈端；
还包括有一光耦(IC)，所述的恒流反馈端、限压反馈端均经光耦(IC)的输入回路接地，而光耦(IC)的输出回路则串在电源转换器的反馈控制端和与电源转换器的地之间；
其特征在于：在整流滤波电路的输出回路上还串接有至少包括一个三极管和一个限流电阻的限流保护电路，该限流保护电路能够在输出电源的连接开关闭合瞬间限制整流滤波电路的输出电流大小，使流过LED的电流在安全工作电流范围之内。
所述的限流保护电路可以简单的为由第一三极管(Q1)和第一电阻(R1)组成，第一三极管(Q1)的集电极接地，第一三极管(Q1)的发射极接整流滤波电路的输出端，并经第一电阻(R1)后一路接第一三极管(Q1)的基极，另一路接到恒流电路的输入端。
所述的限流保护电路也可以为包括有第二三极管(Q2)、第二电阻(R2)、第三三极管(Q3)和第三电阻(R3)，其中第二三极管(Q2)的集电极接整流滤波电路的输出端，并经第二电阻(R2)与第二三极管(Q2)的基极相接，第二三极管(Q2)的发射极一路经第三电阻(R3)接第三三极管(Q3)的发射极，另一路接第三三极管(Q3)的基极，第三三极管(Q3)的集电极接第二三极管(Q2)的基极，第三三极管(Q3)的发射极则接到恒流电路的输入端。
所述的限流保护电路又可以为包括由第四电阻(R4)、第四三极管(Q4)、第五电阻(R5)和第五三极管(Q5)组成的回路，其中第四三极管(Q4)的发射极接整流滤波电路的输出端，并经第四电阻(R4)分成两路，其中一路接到第四三极管(Q4)的基极，另一路接第五三极管(Q5)的发射极，第五三极管(Q5)的集电极接恒流电路的输入端，第五三极管(Q5)的基极与第四三极管(Q4)的集电极相接后一同经第五电阻(R5)接地。
所述的限流保护电路还可以为包括有第六电阻(R6)、第六三极管(Q6)、第七三极管(Q7)以及由电容(C′)、第七电阻(R7)和第八电阻(R8)组成的延时电路，其中第六三极管(Q6)的发射极接整流滤波电路的输出端，并经第六电阻(R6)后一路接回第六三极管(Q6)的基极，另一路则与第八三极管(Q8)的集电极同时接到恒流电路的输入端，第六三极管(Q6)的集电极经电容(C′)后也分为两路，一路经第七电阻(R7)接第八三极管(Q8)的基极，并由第八三极管(Q8)的发射极接地，另一路直接经第八电阻(R8)接地。
而所述的整流滤波电路可以简单地通过二极管(D)串接电容(C)接地构成，也可以采用更为复杂的其他现有电路。
与现有技术相比，由于本实用新型在原有的LED驱动电源的输出高频滤波电容后串接了限流电路，该限流电路以一个主控三极管和一限流电阻为核心，该主控三级管以并联或串联的方式连接在限流电路中。通过利用三极管的开关特性，在当驱动电源的整流滤波电路输出电流低于预先设定的限流值时，主控三极管处于饱和导通或截止状态，电路正常工作；当驱动电源的整流滤波电路输出电流大于预先设定的限流值时，限流电路就会将电流多余的能量消耗在该主控三极管的集电结上，从而能够很好的对输出负载上的电流实现较为精确的控制，即对负载组件与高频滤波电容接通时出现的短暂过流实现有效得保护。而且，该限流电路对原电路的工作性能几乎没有影响，仅仅只在脉冲电流出现的瞬间起到保护负载的作用。
附图说明
图1为现有一体化LED驱动器的电路原理示意图。
图2为本实用新型的电路原理示意图。
图3为本实用新型的第一种变化的电路原理示意图。
图4为本实用新型的第二种变化的电路原理示意图。
图5为本实用新型实施例一的电路结构示意图。
图6为本实用新型实施例二的电路结构示意图。
图7为本实用新型实施例三的电路结构示意图。
图8为本实用新型实施例四的电路结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。
现有一体化的LED开关电源的控制电路原理如图1所示，输入电源经电源转换器的次级线圈L将转换后的直流电源输出到整流滤波电路，经过再次整流滤波后，得到稳定的低压直流输出电源。其中，光耦IC主要为恒流电路和限压电路提供反馈控制回路，恒流电路的恒流反馈端FB1、限压电路的限压反馈端FB2均经光耦IC的输入回路接地，而光耦IC的输出回路则串在电源转换器的反馈控制端FB3和与电源转换器的地之间。与传统的LED恒流驱动器不同的是，由于一体化恒流源驱动器要求为直接可插拔式装置，其连接开关S在输出端，在连接开关S的拨动过程中，LED驱动器始终带电，并会给同在输出端的LED负载带来过冲电流，进而影响LED负载的使用寿命。
如图2～图4所示，针对上述存在问题，在由二极管D和滤波电容C构成的整流滤波电路的输出回路上串接一个至少包括一个三极管和一个限流电阻的限流保护电路I，图1、图2和图3之间的差别仅在于限流保护电路在整流滤波电路的输出回路上的具体串接位置不同。
所述的限流保护电路I可以有多种形式，但都完成同一个功能，即能够在输出电源的连接开关S闭合瞬间限制整流滤波电路的输出电流大小，使流过LED的电流在安全工作电流范围之内，具体的电路形式如下所述。
如图5所示，为本实用型性的实施例一，其中限流电路由PNP型第一三极管Q1和作为限流电阻的第一电阻R1组成，第一三极管Q1的集电极接地，第一三极管Q1的发射极接整流滤波电路的输出端，并经第一电阻R1后一路接第一三极管Q1的基极，另一路接到恒流电路的输入端。
当输出电流值小于预先设定的阈值电流时，第一电阻R1两端的压降小于0.7V工作电压，PNP型第一三极管Q1处于截止状态，电路正常工作；当输出电流值大于预先设定的阈值电流时，第一电阻R1两端的压降大于0.7V，第一三极管Q1的集电极-发射极通道变为低阻值，使得大部分的电流流过第一三极管Q1的集电极-发射极通道上，且以热能的形式消耗在第一三极管Q1的集电结上，从而有效地保护了负载上短暂的过流现象。
如图6所示，为本实用新型的实施例二，所述的限流保护电路包括有第二三极管Q2、第三三极管Q3、作为限流电阻的第三电阻R3以及作为第二三极管Q2偏置电阻的第二电阻R2，其中第二三极管Q2的集电极接整流滤波电路的输出端，并经第二电阻R2与第二三极管Q2的基极相接，第二三极管Q2的发射极一路经第三电阻R3接第三三极管Q3的发射极，另一路接第三三极管Q3的基极，第三三极管Q3的集电极接第二三极管Q2的基极，第三三极管Q3的发射极则接到恒流电路的输入端。
当输出电流低于预先设定的限流值时，第三电阻R3上的压降低于0.7V工作电压，NPN型第三三极管Q3处于截止状态，NPN型第二三极管Q2处于导通状态，电路正常工作，仅仅只在第三电阻R3和第二三极管Q2上增加少量损耗。当输出电流大于预先设定的限流值时，便会在第三电阻R3上产生高于0.7V的压降，此时第三三极管Q3饱和导通，第二三极管Q2的基极电流通过第三三极管Q3分流而减小，使得处于放大导通状态的第二二极管Q2的集电极电流也相应减小，从而起到限制输出电流的作用，进而有效的保护了负载上短暂的过流现象。
如图7所示，为本实用型的第三个实施例，它是在实施二基础上的变形，所用的电子元件没有增减，包括由第四电阻R4、第四三极管Q4、第五电阻R5和第五三极管Q5组成的回路。所不同的是元件之间连接方式的改变，本实施例中将第五电阻R5作为第五三极管Q5的偏置电阻，第四电阻R4作为限流电阻，其中，所述的第四三极管Q4的发射极接整流滤波电路的输出端，并经第四电阻R4分成两路，其中一路接到第四三极管Q4的基极，另一路接第五三极管Q5的发射极，第五三极管Q5的集电极接恒流电路的输入端，第五三极管Q5的基极与第四三极管Q4的集电极相接后一同经第五电阻R5地。
同样地，当输出电流低于预先设定的限流值时，第四电阻R4的压降低于0.7V工作电压，PNP型第四三极管Q4处于截止状态，PNP型第五三极管Q5处于饱和导通状态，电流正常工作，仅是在第四电阻R4和第五三极管Q5上有少量能量损耗。当输出电流大于限定电流值时，便会在第四电阻R4上产生高于0.7V的压降，此时，第四三极管Q4工作在放大区，其集电极电流增加，第五电阻R5上的压降升高，从而使得第五三极管Q5的发射极与基极之间的电位差降低，即第五三极管Q5的发射极-集电极通道的等效阻值增大，起到限流作用。
实施四所述的限流电路利用延时电容充放电控制三极管的饱和导通和截止，如图8所示，限流保护电路包括第六电阻R6、第六三极管Q6、第七三极管Q7以及由电容C′、第七电阻R7和第八电阻R8组成的延时电路，其中第六三极管Q6的发射极接整流滤波电路的输出端，并经第六电阻R6后一路接回第六三极管Q6的基极，另一路则与第八三极管Q8的集电极同时接到恒流电路的输入端，第六三极管Q6的集电极经电容C′后也分为两路，一路经第七电阻R7接第八三极管Q8的基极，并由第八三极管Q8的发射极接地，另一路直接经第八电阻R8接地。
在输出端连接开关合上的瞬间，当作为恒流电阻的第六电阻R6上的压降大于0.7V时，PNP型第六三极管Q6处于导通状态，并对电容C′进行充电；此时NPN型第七三极管Q7也导通，大部份电流通过第七三极管Q7的集电极-发射极通道，并以热能形式损耗在第六电阻R6和第七三极管Q7的集电结上，从而实现对负载组件与高频滤波电容接通时出现的短暂的过流得到有效的保护。
其中，第七三极管Q7的导通时间取决于电容C′的大小以及由电容C′、第七电阻R7和第八电阻R8组成的延时电路的时间常数。当电容C′充电结束后，电容C′在电路中相当于断路，没有电流注入第七三极管Q7的基极，则第七三极管Q7截止，电路恢复正常工作。
上述实施例一至实施例四都是在图2的基础上展开的，但实际上各实施例中具体的限流电路均可以直接分别替换在图3和图4的限流电路中，另外，所述限流电路中的三极管可以根据具体电路的接法不同而选择不同的偏置类型，但是电路效果完全相同，故将具体的电路省略不提。

Claims (6)

1.一种LED驱动电源的控制电路，包括有
电源转换器，用于将输入电源经过整流滤波转换后输出直流电源；
整流滤波电路，用于将电源转换器转换得到的直流电源进行再次整流滤波，得到稳定的低压直流电源，该整流滤波电路由所述电源转换器的次级线圈(L)接出；
恒流电路，保证流过LED两端的工作电流为恒定值，该恒流电路串接在整流滤波电路的输出回路上并具有一恒流反馈端(FB1)；
限压电路，限定LED两端的电压值，保证LED工作在电路设定的电压值之内，该限压电路串接在所述恒流电路的输出端和地之间，并具有一限压反馈端(FB2)；
还包括有一光耦，所述的恒流反馈端(FB1)、限压反馈端(FB2)均经光耦的输入回路接地，而光耦的输出回路则串在电源转换器的反馈控制端(FB3)和与电源转换器的地之间；
其特征在于：在整流滤波电路的输出回路上还串接有至少包括一个三极管和一个限流电阻的限流保护电路(I)，该限流保护电路(I)能够在输出电源的连接开关(S)闭合瞬间限制整流滤波电路的输出电流大小，使流过LED的电流在安全工作电流范围之内。
2.根据权利要求1所述的LED驱动电源的控制电路，其特征在于所述的限流保护电路为由第一三极管(Q1)和第一电阻(R1)组成，第一三极管(Q1)的集电极接地，第一三极管(Q1)的发射极接整流滤波电路的输出端，并经第一电阻(R1)后一路接第一三极管(Q1)的基极，另一路接到恒流电路的输入端。
3.根据权利要求1所述的LED驱动电源的控制电路，其特征在于所述的限流保护电路包括有第二三极管(Q2)、第二电阻(R2)、第三三极管(Q3)和第三电阻(R3)，其中第二三极管(Q2)的集电极接整流滤波电路的输出端，并经第二电阻(R2)与第二三极管(Q2)的基极相接，第二三极管(Q2)的发射极一路经第三电阻(R3)接第三三极管(Q3)的发射极，另一路接第三三极管(Q3)的基极，第三三极管(Q3)的集电极接第二三极管(Q2)的基极，第三三极管(Q3)的发射极则接到恒流电路的输入端。
4.根据权利要求1所述的LED驱动电源的控制电路，其特征在于所述的限流保护电路包括由第四电阻(R4)、第四三极管(Q4)、第五电阻(R5)和第五三极管(Q5)组成的回路，其中第四三极管(Q4)的发射极接整流滤波电路的输出端，并经第四电阻(R4)分成两路，其中一路接到第四三极管(Q4)的基极，另一路接第五三极管(Q5)的发射极，第五三极管(Q5)的集电极接恒流电路的输入端，第五三极管(Q5)的基极与第四三极管(Q4)的集电极相接后一同经第五电阻(R5)接地。
5.根据权利要求1所述的LED驱动电源的控制电路，其特征在于所述的限流保护电路包括有第六电阻(R6)、第六三极管(Q6)、第七三极管(Q7)以及由电容(C1)、第七电阻(R7)和第八电阻(R8)组成的延时电路，其中第六三极管(Q6)的发射极接整流滤波电路的输出端，并经第六电阻(R6)后一路接回第六三极管(Q6)的基极，另一路则与第八三极管(Q8)的集电极同时接到恒流电路的输入端，第六三极管(Q6)的集电极经电容(C′)后也分为两路，一路经第七电阻(R7)接第八三极管(Q8)的基极，并由第八三极管(Q8)的发射极接地，另一路直接经第八电阻(R8)接地。
6.根据权利要求1～5中任一权利要求所述的LED驱动电源的控制电路，其特征在于所述的整流滤波电路是由二极管(D)串接电容(C)后接地组成。
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