CN201388310Y - 一种led恒流驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种LED恒流驱动电路，该电路包括LED驱动控制单元、LED单元、开关控制单元、升压电感L1，所述的LED驱动控制单元的使能端与使能控制信号连接，升压电感L1的一端与正电源连接，升压电感L1的另一端与LED驱动控制单元的开关引脚连接，并与LED单元的正电源输入端连接，LED单元的负电源端与开关控制单元连接，所述的开关控制单元采用三极管，三极管的基极与集电极短接，并与LED单元的负电源端连接，三极管的发射极一路通过反馈电阻与LED驱动控制单元的反馈引脚连接，另一路通过限流电阻接地。本实用新型结构简单，制造成本低，从根本上解决了电流平衡和电流稳定性问题。

Description

一种LED恒流驱动电路

技术领域

本实用新型公开一种LED驱动电路，特别是一种用于LED作为背光的显示器中驱动LED组的LED恒流驱动电路。

背景技术

LED在人们日常生活中的应用已经屡见不鲜，而利用LED作为背光光源用在显示领域中，也已为本领域技术人员所熟知。目前，LED背光驱动工作原理主要是将输入电压通过升压或降压(根据输入电压和输出电压高低关系决定)以满足LED负载正常工作所需求的电压或电流。LED连接方式通常分为串联、并联和混联(即串并联)三种方式，LED采用串联方式进行连接时，其要求点亮LED的电压很高，而且，如果其中某一颗LED出现故障后会影响到所有LED的正常工作，因此比较少采用；LED采用并联方式进行连接时，其要求LED工作电压虽然很低，一般在3.3V左右，但是多颗LED并联后所需要的工作电流会比较大，因此，在电流控制时会导致电流取样电阻存在很大的损耗，使驱动电源板的效率无法提高，该方案一般用于小屏的单颗LED或少数几颗小电流LED的连接方案中，混联方式是目前LCD PANEL所采用的主流连接方式，特别是大屏的背光显示中，通常采用多颗LED串联后形成LED灯组，再用多组LED灯组进行并联，由于使用了串并联的连接方式，即使单颗LED出现故障也只能会影响该组其他LED的正常工作，对其它组LED工作无任何影响。现有技术中，针对串并联方式连接的LED的驱动主要采用恒压方式或恒流方式，恒压方式是将输出电压稳定在一定电压范围以内直接加在并联LED两端，而对电流不加控制，此种连接方法中存在的缺陷是，当LED受热后工作电压变化时电流会不稳定，使各个LED的亮度发生变化，而每颗LED的压降都会存在着比较小的差异，这样就会导致每组LED实际工作电流的平衡性差而使整个PANEL的亮度不均匀；恒流方式根据取样控制模式有总电流控制和独立电流控制两种，总电流控制是将所有组的LED并联后再检测电流，但其存在电流的平衡性问题，而且总电流检测还存在取样电流过大而在电流取样电阻上的损耗加大使效率无法提高的缺陷，独立电流控制一般采用独立电流控制芯片完成，但成本比较高，技术掌握在芯片供应商而不能自主。

发明内容

针对上述提到的现有技术中的混联的LED驱动时，采用恒压方式会使各个LED的亮度不均匀，而恒流方式使效率无法提高、制造成本比较高等缺点，本实用新型提供一种新的混联方式LED的驱动电路，其将多个LED串联连接成LED灯组，每组LED灯组与一个三极管的集电极连接，三极管的基极与集电极短接，多组LED灯组连接的三极管的基极相互短接，每个三极管的发射极经过串联的限流电阻接地，其中一个三极管的集电极通过反馈电阻与LED驱动控制单元的反馈引脚连接，LED驱动控制单元的开关引脚端与正电源之间连接有升压电感，且LED驱动控制单元的开关引脚端与LED灯组的正电源输入端连接，各个三极管采用参数相同的同型号三极管，各个限流电阻采用相同规格的精密电阻，第一个三极管的基极与集电极短接使三极管处于临界饱和状态，各个三极管电流直接成镜像关系，当第一个三极管支路的电流受亮度控制的影响而变化时其它三极管支路上的电流也能自动变化，有效解决了多路并联的电流平衡和电流稳定性问题实现恒流输出。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：一种LED恒流驱动电路，该电路包括LED驱动控制单元、LED单元、开关控制单元、升压电感L1，所述的LED驱动控制单元的使能端与使能控制信号连接，升压电感L1的一端与正电源连接，升压电感L1的另一端与LED驱动控制单元的开关引脚连接，并与LED单元的正电源输入端连接，LED单元的负电源端与开关控制单元连接，所述的开关控制单元采用三极管，三极管的基极与集电极短接，并与LED单元的负电源端连接，三极管的发射极一路通过反馈电阻与LED驱动控制单元的反馈引脚连接，另一路通过限流电阻接地。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括：

所述的LED单元包括一组以上的并联连接的LED灯组，每组LED灯组包括一个以上的串联连接的LED组成，每组LED灯组的负电源端分别与一个三极管的集电极连接，各个三极管的基极相互短接。

所述的各个三极管的发射极分别通过串联的限流电阻接地。

所述的反馈电阻包括串联连接的电阻R8和电阻R9，电阻R8和电阻R9的公共端通过电阻R7与电源正极连接。

所述的电阻R7、电阻R8和电阻R9的阻值相等。

所述的电路中包括过压保护电路，过压保护电路包括依次串联连接的电阻R4、电阻5、电阻R6和二极管D2，串联连接的电阻R4、电阻5和电阻R6连接在LED单元的正电源输入端与地之间，电阻5和电阻R6的公共端与二极管D2的正极连接，二极管D2的负极与电阻R8和电阻R9公共端连接。

所述的升压电感L1与LED单元的正电源输入端之间连接有续流二极管D1，续流二极管D1的正极与升压电感L1连接，续流二极管D1的负极与LED单元的正电源输入端连接。

所述的正电源上连接有保险管F1。

所述的LED驱动控制单元采用型号为AMC3202的芯片。

所述的各个限流电阻为规格相同的精密电阻。

本实用新型的有益效果是：本实用新型结构简单，采用一颗控制芯片即可实现恒流输出控制，极大程度上降低了制造成本，而且利用多个三极管连接镜像关系，从根本上解决了电流平衡和电流稳定性问题。

下面将结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型电路原理图。

具体实施方式

本实施例为本实用新型优选实施方式，其他凡其原理和基本结构与本实施例相同或近似的，均在本实用新型保护范围之内。

请参看附图1，本实用新型中主要包括LED驱动控制单元、LED单元、开关控制单元、升压电感L1等几个部分，本实施例中，LED驱动控制单元采用型号为AMC3202的控制芯片U1作为控制芯片，具体实施时，控制芯片U1也可以采用功能相同的其他芯片替代，本实施例中，电源和控制信号通过插座CN1输入，使能控制信号接口与控制芯片U1使能端(即EN端)连接，亮度控制信号接口通过电阻R18与控制芯片U1的反馈引脚(即FB端)连接，控制芯片U1的环路补偿引脚(即COM端)通过串联的电阻R17和电容C5接地，与串联的电阻R17和电容C5并联连接有电容C4。插座CN1负极接地，正极上连接有保险管F1，当电路中出现短路现象时，保险管F1会被烧毁，从而达到保护电路的作用，插座CN1的正极通过保险管F1连接有升压电感L1的一端，升压电感L1的另一端一路与控制芯片U1的开关引脚(即VSW端)连接，另一路上连接有续流二极管D1，升压电感L1与续流二极管D1的正极连接，续流二极管D1的负极与LED单元的正电源输入端连接。本实用新型主要是应用于LED单元采用混联方式连接的驱动中，本实施例中以具体的LED数量进行说明，意在表示清楚其连接关系，具体实施时，LED单元可包括一组以上的LED灯组，每组LED灯组中包括一个以上的LED灯，本实施例中，以6组LED灯组，每组10个LED灯为例进行具体说明，其中，发光二极管LED1至发光二极管LED10依次串联连接组成第一LED灯组，发光二极管LED11至发光二极管LED20依次串联连接组成第二LED灯组……发光二极管LED51至发光二极管LED60依次串联连接组成第六LED灯组，各组LED灯组并联连接，其中，每组LED灯组的正极相互连接，并与续流二极管D1的负极连接，第一LED灯组的负极与三极管Q1的集电极连接，第二LED灯组的负极与三极管Q2的集电极连接……第六LED灯组的负极与三极管Q6的集电极连接，三极管Q1的发射极通过电阻R11接地，三极管Q2的发射极通过电阻R12接地……三极管Q6的发射极通过电阻R16接地，三极管Q1至三极管Q6的基极相互短接，三极管Q1的基极与三极管Q1的集电极短接是三极管Q1处于临界饱和状态，三极管Q1至三极管Q6均采用性能相同的三极管，电阻R11至电阻R16采用相同规格的精密电阻。三极管Q1的发射极通过串联连接的反馈电阻R8和反馈电阻R9与控制芯片U1的反馈引脚(即FB端)连接，反馈电阻R8和反馈电阻R9的公共端与电阻R7一端连接，电阻R7另一端与正电源连接，电阻R7、反馈电阻R8和反馈电阻R9的阻值相同。续流二极管D1的负极通过依次串联连接的电阻R4、电阻R5和电阻R6接地，电阻R5和电阻R6的公共端与二极管D2的正极连接，二极管D2的负极与反馈电阻R8和反馈电阻R9的公共端连接，电阻R4、电阻R5、电阻R6和二极管D2组成过压保护电路，当输出电压升高时，电阻R4-电阻R6的分压也上升，二极管D2开始正向导通，电压通过二极管D2流到控制芯片U1的反馈引脚后控制电路，会自动降低输出电压从而起到过压保护的目的。

本实用新型在工作时：正电源经保险管F1输入后流经升压电感L1和续流二极管D1到输出线VOUT(输出线VOUT为续流二极管D1的输出线，即LED单元的正电源输入端)上，由于此时电路的开关控制未开启，输出电压没有升压而近似电源电压，无法点亮LED，控制芯片U1的使能端输入高电平后(高于1.2V的电压)后，控制芯片U1开始工作，控制芯片U1自身内部的振荡电路产生500KHZ左右的开关脉冲，使控制芯片U1内部的开关管开始工作，当控制芯片U1内部的开关管导通时，使控制芯片U1的开关引脚接地，此时，正电源电流通过升压电感L1和控制芯片U1开关引脚到地形成电流回路，升压电感L1出现左正右负(左右按图中方向)的电动势，升压电感L1处于储能状态，同时由于控制芯片U1开关引脚接地，续流二极管D1正极电压低于负极而使续流二极管D1处于截止状态，输出滤波电容C2上的电压不会被短路；当控制芯片U1内部开关管处于关断状态时，升压电感L1上的感应电动势转变为左负右正，该感应电动势叠加在电源VCC上，使输出线VOUT上的输出电压为：VO＝VCC+VL1-VD1(其中，VL1：升压电感L1的感应电压；VD1：续流二极管D1的正向压降)，输入电压VO经升压后输出电流给二极管LED1至二极管LED10和三极管Q1后通过电阻R11到地。电流流过电阻R11后产生的压降通过反馈电阻R9和反馈电阻R8后输入到控制芯片U1的反馈引脚，控制输出电流的稳定性。电阻R7连接于反馈电阻R9和反馈电阻R8的公共端与正电源之间，用于提高反馈基准电压，减小电流取样电阻，从而提高转换效率。

本实用新型可孔恒流输出，其工作原理：三极管Q1至三极管Q6采用参数相同的同型号三极管，电阻R11至电阻R16采用相同规格的精密电阻，因为三极管Q1的基极与集电极短接使三极管Q1处于临界饱和状态，根据三极管工作原理：Ib＝βIc，三极管Q1支路的电流由控制芯片U1自动控制，因此电流浮动范围非常小，可作为基准电流，由于三极管Q1至三极管Q6和电阻R11至电阻R16具有相同的电性参数，因此三极管Q1至三极管Q6的Vbe相同，三极管Q2至三极管Q6的集电极电流与三极管Q1的集电极电流呈镜象关系，所以三极管Q1至三极管Q6的集电极电流相同。当三极管Q1支路上的集电极电流受亮度控制的影响而变化时，三极管Q2至三极管Q6支路的电流也能自动变化，从而有效解决了多路并联的电流平衡和电流稳定性问题。电流镜像恒流电路的元件对温度比较敏感的主要是三极管，当温度升高时三极管的β值会有比较大范围的变化，由于本实用新型中采用了相同参数的三极管Q1至三极管Q6，六只三极管参数会同时变化，其电流仍然会处于稳定的平衡状态，三极管Q1至三极管Q6是恒流三极管，控制每路电流的一致性。

本实用新型电路配合插座CN1构成恒流式LED驱动器，可广泛应用与用LED作为背光光源的LCD PANEL中。

Claims (10)

1、一种LED恒流驱动电路，其特征是：所述的该电路包括LED驱动控制单元、LED单元、开关控制单元、升压电感L1，所述的LED驱动控制单元的使能端与使能控制信号连接，升压电感L1的一端与正电源连接，升压电感L1的另一端与LED驱动控制单元的开关引脚连接，并与LED单元的正电源输入端连接，LED单元的负电源端与开关控制单元连接，所述的开关控制单元采用三极管，三极管的基极与集电极短接，并与LED单元的负电源端连接，三极管的发射极一路通过反馈电阻与LED驱动控制单元的反馈引脚连接，另一路通过限流电阻接地。

2、根据权利要求1所述的LED恒流驱动电路，其特征是：所述的LED单元包括一组以上的并联连接的LED灯组，每组LED灯组包括一个以上的串联连接的LED组成，每组LED灯组的负电源端分别与一个三极管的集电极连接，各个三极管的基极相互短接。

3、根据权利要求2所述的LED恒流驱动电路，其特征是：所述的各个三极管的发射极分别通过串联的限流电阻接地。

4、根据权利要求1所述的LED恒流驱动电路，其特征是：所述的反馈电阻包括串联连接的电阻R8和电阻R9，电阻R8和电阻R9的公共端通过电阻R7与电源正极连接。

5、根据权利要求4所述的LED恒流驱动电路，其特征是：所述的电阻R7、电阻R8和电阻R9的阻值相等。

6、根据权利要求4或5所述的LED恒流驱动电路，其特征是：所述的电路中包括过压保护电路，过压保护电路包括依次串联连接的电阻R4、电阻5、电阻R6和二极管D2，串联连接的电阻R4、电阻5和电阻R6连接在LED单元的正电源输入端与地之间，电阻5和电阻R6的公共端与二极管D2的正极连接，二极管D2的负极与电阻R8和电阻R9公共端连接。

7、根据权利要求1至5中任意一项所述的LED恒流驱动电路，其特征是：所述的升压电感L1与LED单元的正电源输入端之间连接有续流二极管D1，续流二极管D1的正极与升压电感L1连接，续流二极管D1的负极与LED单元的正电源输入端连接。

8、根据权利要求1至5中任意一项所述的LED恒流驱动电路，其特征是：所述的正电源上连接有保险管F1。

9、根据权利要求1至5中任意一项所述的LED恒流驱动电路，其特征是：所述的LED驱动控制单元采用型号为AMC3202的芯片。

10、根据权利要求3中任意一项所述的LED恒流驱动电路，其特征是：所述的各个限流电阻为规格相同的精密电阻。

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