CN201131071Y - 一种发光二极管恒流驱动电路 - Google Patents

一种发光二极管恒流驱动电路 Download PDF

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一种发光二极管恒流驱动电路,包括隔离变压器,该变压器初级绕组串接功率开关管及电流检测电阻,次级绕组串接二极管后并接电容器给发光二极管供电,电流模式脉冲宽度调制控制器的控制端连接功率开关管的基极,其电流检测端连接电流检测电阻与功率开关管的公共端,隔离变压器还置有辅助绕组,该辅助绕组连接电流模式脉冲宽度调制控制器的对比信号输入端。本实用新型从辅助绕组获取次级电流的过零点变化与初级峰值电流进行比较,由电流模式脉冲宽度调制控制器的控制端来调节功率开关管的开关频率和占空比,省去了从次级检测向初级控制电路传送反馈电流所必须的光电耦合器,从而简化线路,减少所用器件数量,降低成本和功耗,提高可靠性和系统效率。

Description

一种发光二极管恒流驱动电路
【技术领域】
本实用新型涉及一种半导体照明发光二极管的驱动电路,特别是 一种具有反激式工作在断续模式,控制断续时间的发光二极管恒流驱 动电路。 【背景技术】
发光二极管(Light Emitting Diode, LED)是利用半导体材料 中的电子和空穴相互结合并释放出能量,使得能量带位阶改变,以发 光显示其所释放出的能量。发光二极管具有体积小、寿命长、驱动电 压低、耗电量低、反应速率快、耐震性佳等优点。随着大功率、超高 亮尤其是白光发光二极管的研制成功,其应用已经从信号指示、数码 显示等领域,越来越多地应用在彩灯装饰以及照明领域。
与荧光灯的电子镇流器不同,发光二极管驱动电路的主要功能是 将交流电压转换为直流电压,并同时完成与发光二极管的电压和电流 的匹配。
从发光二极管的伏安曲线及数字模型看,发光二极管在正向导通 后,即使一个很小的正向电压的增加,也会引起发光二极管的正向电 流成倍增涨,使发光二极管发光体温升过快,加速发光二极管光衰减, 从而使发光二极管的寿命大为缩短,严重时甚至烧坏发光二极管。发 光二极管的光特性通常都描述为电流的函数,而不是电压的函数。光通量与电流呈正比关系,因此,采用恒流源驱动可以更好地控制亮度。 并且,环境温度、发光二极管老化时间等因素也将改变影响发光二极 管的电气性能。而发光二极管的光输出直接与通过发光二极管电流相 关,所以,理想的发光二极管驱动电路在输入电&和环境温度等因素 发生变动的情况下应均能控制发光二极管电流的大小。
当前,用作发光二极管驱动的主要电路有:电阻限流型驱动电路, 线性调节器驱动电路以及开关调节器驱动电路等。
电阻限流是最简单的驱动电路,仅以电阻与发光二极管串接限制 通过发光二极管的电流。
线性调节器的核心是利用工作于线性区的功率三极管或金属氧
化物场效应管(M0SFFET)作为一动态可调电阻来控制负载。由于分
流调节器需要串联一个电阻,所以效率不高,并且在输入电压变化范 围比较宽的情况下很难做到恒定的调节。因为功率三极管或场效应管 都有一个饱和导通电压,输入的最小电压必须大于该饱和电压与负载 电压之和,电路才能正确地工作。
上述两类驱动技术不但受输入电压范围的限制,而且效率低。在 用于低功率的普通发光二极管驱动时,因电流只有几个毫安,因此损
耗不明显;当用作电流达几百毫安甚至更高的高亮发光二极管的驱动 时,功率电路的损耗就成了比较严重的问题。」
开关调节器驱动电路中采用反激式(FLYBACK)拓扑结构的开关 电源,检测输出电流而不是检测输出电压进行反馈控制,满足了发光 二极管的恒流驱动,是目前常用的驱动电路。参照图1,现有技术中采用反激式(FLYBACK)拓扑结构为主体 结构的发光二极管驱动电路,开关管的通断由电流模式脉冲宽度调制 控制器构成的电路控制。这种结构在完成向负载提供直流电压的同 时,既实现了功率因数的校正,又能使负载与电源相互隔离。该电路 中的电流模式脉冲宽度调制控制器都是通过对隔离变压器次级电路 的负载直流电流值的大小和从隔离变压器初级电路中获取的初级电 流峰值进行检测,然后通过控制器改变开关管导通时间,实现负载电 流保持恒定。当负载电流因各种因素而产生变化时,电流模式脉冲宽 度调制控制器输出控制开关的通断时间使负载电流回到初始设计值 上。但是,该驱动电路为了保持变压器初、次级的隔离,所以必须要 在发光二极管检测回路中使用光电耦合器。 【发明内容】
本实用新型所要解决的技术问题是克服上述现有技术中所存在 的缺陷,提供一种反激式工作在断续模式,控制断续时间的发光二极 管恒流驱动电路。
本实用新型采用了下列技术方案解决了其技术问题: 一种发光二 极管恒流驱动电路,包括,一隔离变压器T,该变压器初级绕组Wp串
接一功率开关管Q以及一峰值电流检测电阻R,次级绕组Ws串接二 极管D后并接一电容器C给负载发光二极管供电, 一电流模式脉冲宽 度调制控制器U的控制端1连接功率开关管Q的基极,其电流检测端 2连接峰值电流检测电阻与功率开关管Q的公共端,其特征在于:所 述的隔离变压器T还置有一辅助绕组Wa,该辅助绕组Wa连接电流模式脉冲宽度调制控制器U的对比信号输入端3。
本实用新型基于采用反激式拓扑结构为主体结构的发光二极管 恒流驱动电路,从隔离变压器的辅助绕组获取次级电流的过零点从而 得到次级电流的导通时间,同时根据初级峰值电流检测结果,计算出 所需的断续时间,并由电流模式脉冲宽度调制控制器的控制端来调节 功率开关管的开关频率和占空比,省去了从次级检测向初级控制电路 传送反馈电流所必须的、起初次级相互隔离作用的光电耦合器,从而 简化线路,减少所用器件数量,降低成本和功耗,提高可靠性和系统 效率。 【附图说明】
图1为现有技术中反激式拓扑结构发光二极管恒流驱动电路图; 图2为本实用新型发光二极管恒流驱动电路图。 图中各序号分别表示为-
T-离变压器 Wp-初级绕组 Ws-次级绕组
Wa-辅助绕组 R-电流检测电阻 D-二极管
U-电流模式脉冲宽度调制控制器
l-控制端 2-电流检测端 3-对比信号输入端
Q-功率开关管O电容器
【具体实施方式】
以下结合实施例以及附图对本实用新型作进一步的描述。 参照图2,本实用新型包括一实现能量的传递的隔离变压器T,该变压器T的初级绕组Wp串接一功率开关管Q以及一峰值电流检测 电阻R,次级绕组Ws串接二极管D后并接一电容器C给负载发光二 极管供电。
本实用新型还包括一电流模式脉冲宽度调制控制器U,该电流模 式脉冲宽度调制控制器U由工作在断续模式,并且断续时间可控的电 流模式脉冲宽度调制控制器集成电路芯片所构成,其型号为AP3706。 它的控制端1连接功率开关管Q的基极,其电流检测端2连接峰值电 流检测电阻与功率开关管Q的公共端。所述的隔离变压器T还置有一 组对次级电流作过零检测的辅助绕组Wa,该辅助绕组Wa与电流模式 脉冲宽度调制控制器U的对比信号输入端3相连接。
本实用新型从与功率开关管Q相串联连接的隔离变压器初级电 路中的电流检测电阻R对隔离变压器T的初级峰嗜电流采样。辅助绕 组Wa作次级电流的过零检测,当次级绕组的电流过零时,辅助绕组 Wa感应出的电压信号出现一个下降沿。来自辅助绕组Wa的次级绕组 电流过零信号与来自电流检测电阻R的初级电流检测信号一起,被送 到电流模式脉冲宽度调制控制器U。控制器根据此信号来调节功率开 关管管Q的开关频率和占空比,使在每个开关周期中,保持变压器T 的初级的平均电流固定不变,从而达到调节(稳定)次级输出电流的 目的。每当功率开关管Q开通后,变压器T初级绕组中的电流线性上 升。当该电流升至某个确定值时,开关管Q截止。此时,线圈电感中 的储能即通过隔离变压器的次级绕组Ws释放,经二极管D向电容器 C充电,同时,电容器C给负载发光二极管供电。
本实用新型省去了从次级检测向初级控制电路传送反馈电流所 必须的起初、次级相互隔离作用的光电耦合器,从而简化了线路,减 少了器件数量,降低了成本和功耗,提高了可靠性和系统效率。

Claims (2)

1、一种发光二极管恒流驱动电路,包括,一隔离变压器(T),该变压器初级绕组(Wp)串接一功率开关管(Q)以及一峰值电流检测电阻(R),次级绕组(Ws)串接二极管(D)后并接一电容器(C)给负载发光二极管供电,一电流模式脉冲宽度调制控制器(U)的控制端(1)连接功率开关管(Q)的基极,其电流检测端(2)连接峰值电流检测电阻与功率开关管(Q)的公共端,其特征在于:所述的隔离变压器(T)还置有一辅助绕组(Wa),该辅助绕组(Wa)连接电流模式脉冲宽度调制控制器(U)的对比信号输入端(3)。
2、根据权利要求1所述的发光二极管恒流驱动电路,其特征在 于:所述的电流模式脉冲宽度调制控制器(U)由工作在断续模式, 并且断续时间可控的电流模式脉冲宽度调制控制器集成电路芯片所 构成。
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