CN201499348U

CN201499348U - 宽负载高效率led照明驱动电路

Info

Publication number: CN201499348U
Application number: CN 200920128507
Authority: CN
Inventors: 龙兴明; 苑进社; 周静
Original assignee: Chongqing Normal University
Current assignee: Chongqing Normal University
Priority date: 2009-08-18
Filing date: 2009-08-18
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2019-08-18

Abstract

本实用新型公开了一种宽负载高效率LED照明驱动电路，包括EMI滤波电路、桥式整流电路、开关管、高频变压/整流电路、准谐振跨周期控制芯片、输出电流/电压检测电路和光耦反馈电路，本实用新型的目的在于解决当LED负载大幅度改变时，保持驱动转换效率稳定的问题，从而实现了对LED照明在不同输出光通量下的高效驱动。

Description

宽负载高效率LED照明驱动电路

技术领域

本实用新型涉及发光二极管照明驱动技术领域，特别涉及一种宽负载高效率LED照明驱动电路。

背景技术

LED是一种节能、环保、长寿命的新型电光转换半导体光源。但是，与LED照明配套的驱动器却满足不了LED照明技术发展的需要，驱动电路效率低，负载的宽变化不仅降低转换效率，同时还出现高故障率和高电磁干扰(EMI)，这成了约束LED推广应用的瓶颈。

现有的常规开关稳压电路通常采用以下方案实现：市电(50Hz，90V-264V)经过50Hz整流滤波后，获得高压直流，然后利用PWM技术，结合电压采样或电流采样电路反馈给PWM主控芯片，实现输出电压或电流的稳定输出。这种常规PWM开关电源作为LED通用照明驱动往往带来以下问题：(1)开关衰耗较大；(2)随着输出负载的大幅度变化，PWM输出占空比出现极大或极小，将引起系统不稳、开关衰耗大幅增加，甚至带来烧毁LED负载的危险；(3)在低占空比输出时产生严重的EMI，干扰其它设备的正常运行。

而且，常规的驱动电路，忽略了LED数值化光通量的管理能力，不能保持当输出光通量发生改变时，电路转换效率的稳定性，而这点对于白光LED照明的智能特性应用非常重要。

另外，现有LED驱动电路，在通过改变电流大小来改变输出光通量的时候，没有考虑到LED驱动电路的效率和可靠性问题，特别是随着数字化LED照明技术的深入推广，这些技术已不能满足高效、智能和环保光源的要求。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种宽负载高效率LED照明驱动电路，能够解决LED负载大幅度改变时，保持驱动转换效率稳定的问题，从而实现对LED照明在不同输出光通量下的高效驱动。

本实用新型的宽负载高效率LED照明驱动电路，包括EMI滤波电路、桥式整流电路、开关管、高频变压/整流电路、准谐振跨周期控制芯片、过电压保护电路、输出电流/电压检测电路和光耦反馈电路，所述EMI滤波电路对输入的工频交流电进行滤波，桥式整流电路对滤波后的工频交流电进行整流和二次滤波，所述高频变压/整流电路的初级线圈与整流电路的输出端相连，所述光耦反馈电路与高频变压/整流电路的输出端相连，所述准谐振跨周期控制芯片与光耦反馈电路相连且接受其反馈，同时控制开关管的工作，所述高频变压/整流电路的初级线圈受开关管控制，所述输出电流/电压检测电路与高频变压/整流电路的输出端以及光耦反馈电路的采样部分相连接；

进一步，所述准谐振跨周期控制芯片采用337芯片，所述高频变压/整流电路的辅助线圈的主边通过二极管D2接准谐振跨周期控制芯片的6脚，为准谐振跨周期控制芯片供电；

进一步，所述过电压保护电路包括三极管Q2、三极管M3、电阻R8、R14、R15、R16、R17、R18、R28、热敏电阻RT2以及电容C5、C20，所述高频变压/整流电路的辅助线圈的主边通过电阻R8、R17与三极管Q2的集电极相连，所述三极管Q2的集电极与发射极之间连接有并联的电阻R16和电容C20，所述三极管Q2的发射极与高频变压/整流电路的辅助线圈相连同时通过电容C5接地，所述Q2的基极接电阻R18后与三极管M3的集电极相连，所述三极管M3的发射极接地，所述三极管M3的基极接在热敏电阻RT2和电阻R28串联支路的中间，热敏电阻RT2的另一端接高频变压/整流电路的辅助线圈的主边，电阻R28另一端接地，所述高频变压/整流电路的辅助线圈为过电压保护电路提供工作电源并通过热敏电阻RT2实现过电压检测，所述高频变压/整流电路的辅助线圈还通过电阻R14和电阻R15的串联支路接地；

进一步，所述输出电流/电压检测电路包括主芯片、电阻R21、R22、R23、R24、R25、R30、R32、R34、R35、R36和R37，以及电容C15、C16、C17、C21、C22、C23，所述主芯片采用LM324芯片，所述电阻R24的一端与与高频变压/整流电路输出端的主边相连接，所述电阻R24的另一端通过C23、R22和R23的并联滤波电路接地，同时接主芯片的2脚，同时还通过电容C15串联电阻R21后和电容C17并联的电路接主芯片的1脚，电阻R35与R36串联跨接在主芯片的1脚和7脚之间，所述电阻R30的一端与高频变压/整流电路输出端的主边相连接，另一端连接三端稳压管M1的3脚，同时接主芯片的3脚，还通过电阻R34与R32的串联支路接地，电阻R34与R32串联支路的中间位置接主芯片的5脚，所述电容C22与电阻R37并联后与电容C21串联，再分别通过电阻R25和电容C16接两路地，同时与主芯片的6脚连接；

进一步，所述光耦反馈电路包括光耦、电阻R12、R20、电容C11、C14，所述光耦的发光二极管的阳极经电阻R12与高频变压/整流电路的输出端的主边相连接，发光二极管的阴极连接电阻R35与R36的接点，所述发光二极管的阳极与阴极之间连接有电阻R20，所述光耦的光敏三极管的发射极接地，同时通过电容C11接地1，光耦的光敏三极管的集电极与准谐振跨周期控制芯片的2脚相连接，同时经电容C14接地；

进一步，所述光耦采用EL817芯片。

本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型在LED负载大幅度改变时，能够保证驱动转换效率稳定，实现对LED在不同输出光通量下的高效驱动，并且能够实现恒流，输出最高电压受限，能够对LED负载实现过功率保护；

2.本实用新型解决了在低负载条件下的低功耗和效率稳定性问题，通过降低EMI干扰，能够实现超低待机功耗和适应宽电压输入，并能对最大输出电流峰值进行限定。

本实用新型的其他优点、目标，和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。

附图说明

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细描述，其中：

图1为本实用新型的各电路功能实现示意图；

图2为本实用新型的电路图。

具体实施方式

以下将参照附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本实用新型，而不是为了限制本实用新型的保护范围。

如图所示，本实用新型的宽负载高效率LED照明驱动电路，包括EMI滤波电路、桥式整流电路、开关管、高频变压/整流电路、准谐振跨周期控制芯片U1、过电压保护电路、输出电流/电压检测电路和光耦反馈电路，所述EMI滤波电路对输入的工频交流电进行滤波，滤波后的工频交流电进行整流和二次滤波，光耦反馈电路与高频变压/整流电路的输出端相连，准谐振跨周期控制芯片与光耦反馈电路相连且接受其反馈，同时控制开关管的工作，高频变压/整流电路的初级线圈与整流电路的输出端相连且受开关管控制，输出电流/电压检测电路与高频变压/整流电路的输出端以及光耦反馈电路的采样部分相连接。

本实施例中，准谐振跨周期控制芯片U1采用LM324芯片。

EMI滤波电路包括可变电阻RT1、R1、R2，电容C1、C2、C3、MOV1以及电感L1，其中，电阻RT1在导通时提供浪涌电流限制功能，而电容C1、C2、C3和电感L1构成了针对电磁干扰(EMI)的共模及差模滤波，经EMI滤波电路滤波后的交流电通过4个IN4007组成的桥式整流电路整流，再经电容C4和C12滤波后，输入高频变压器T1，由MOS管Q1组成的开关电路串接在高频变压器T1初级线圈和地之间，MOS管Q1的漏极接T1的初级线圈，源极通过电阻LB2和R7接地，栅极通过并联的电阻R11和二极管D4接准谐振跨周期控制芯片U1的5脚，MOS管Q1的源极通过电流采样电阻R10与的准谐振跨周期控制芯片U1的3脚相连，对源极电流进行检测，并实现过流保护，稳压二极管D5对MOS管Q1进行保护。

高频变压器T1次级线圈的输出经C8、R6、SD1、SD2、C10、R13组成的整流滤波电路整流滤波后输出。

本实用新型新型的过电压保护电路包括三极管Q2、三极管M3、电阻R8、R14、R15、R16、R17、R18、R28、热敏电阻RT2以及电容C5、C20，高频变压/整流电路的辅助线圈的主边通过电阻R8、R17与三极管Q2的集电极相连，三极管Q2的集电极与发射极之间连接有并联的电阻R16和电容C20，三极管Q2的发射极与高频变压/整流电路的辅助线圈相连同时通过电容C5接地，三极管Q2的基极接电阻R18后与三极管M3的集电极相连，三极管M3的发射极接地，三极管M3的基极接在热敏电阻RT2和电阻R28串联支路的中间接点处，热敏电阻RT2的另一端接高频变压/整流电路的辅助线圈的主边，电阻R28另一端接地，高频变压/整流电路的辅助线圈为过电压保护电路提供工作电源并通过热敏电阻RT2实现过电压检测，高频变压/整流电路的辅助线圈还通过电阻R14和电阻R15的串联支路接地，过电压保护电路的工作原理为当高频变压整流输出电压增大时，其副边电压也增大，温敏电阻RT2的阻值减小，三极管M3和Q2相继导通，使检测信号送入准谐振跨周期控制芯片U1的1脚，调整输出电压。

输出电流/电压检测电路包括主芯片U3(本实施例中，芯片U3采用LM324芯片)、电阻R21、R22、R23、R24、R25、R30、R32、R34、R35、R36和R37，以及电容C15、C16、C17、C21、C22、C23，电阻R24的一端与与高频变压/整流电路输出端的主边相连接，电阻R24的另一端通过C23、R22和R23的并联滤波电路接地，同时接LM324芯片的2脚，同时还通过电容C15串联电阻R21后和电容C17并联的电路接LM324芯片的1脚，电阻R35与R36串联跨接在LM324芯片的1脚和7脚之间，电阻R30的一端与高频变压/整流电路输出端的主边相连接，另一端连接三端稳压管M的3脚，同时接芯片LM324的3脚，还通过电阻R34与R32的串联支路接地，电阻R34与R32串联支路的中间位置接芯片LM324芯片的5脚，电容C22与电阻R37并联后与电容C21串联，再分别通过电阻R25和电容C16接两路地，同时与主芯片U3的6脚连接。

输出电流/电压检测电路的工作原理为：由于LM324芯片为双运放芯片，输出电压通过检查电路输入LM324芯片的第一个运算放大器的一个输入端2脚，三端稳压器提供的基准电压输入该运放的另一个输入端3脚，比较结果从LM324芯片的1脚输出，通过改变光耦发光二极管的工作实现电压检测。输出电流通过检测电路接到LM324芯片第二个运放的一个输入端5脚，三端稳压管通过再次分压之后提供的基准信号从第二个运放的第2个输入端6脚输入，比较结果从LM324芯片的7脚输出，通过改变光耦发光二极管的工作实现电流检测。

光耦反馈电路包括光耦U2(本实施例中，光耦U2采用EL817芯片)、电阻R12、R20、电容C11、C14，光耦U2的发光二极管的阳极经电阻R12与高频变压/整流电路的输出端的主边相连接，发光二极管的阴极连接电阻R35与R36的中间接点，发光二极管的阳极与阴极之间连接有电阻R20，光耦U2的光敏三极管的发射极接地，同时通过电容C11接地1，光敏三极管的集电极经电容C14接地，同时与准谐振跨周期控制芯片的2脚相连接，把检查信号反馈到准谐振跨周期控制芯片U1。

开关变压器的磁复位检测由辅助绕组、电阻R8和准谐振跨周期控制芯片的1脚组成，辅助绕组的过零点电压通过电阻R8连接至准谐振跨周期控制芯片U1的1脚，通过内部的过零电路为准谐振跨周期控制芯片U1下一周期开通产生必要条件，同时R8还有限制流入准谐振跨周期控制芯片U1的1脚的电流大小的作用，准谐振跨周期控制芯片的1脚的另一个作用是过电压保护，准谐振跨周期控制芯片过电压保护的基准电压为7.2V，当检测到的电压超过7.2V时，准谐振跨周期控制芯片U1的5脚立即停止开关脉冲输出，同时准谐振跨周期控制芯片U1的6脚的电压由VCC电压降至4.0V，只有使用者重新拔下和插入主电源插座电源才能重新启动。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims

1.宽负载高效率LED照明驱动电路，其特征在于：所述驱动电路包括EMI滤波电路、桥式整流电路、开关管、高频变压/整流电路、准谐振跨周期控制芯片、过电压保护电路、输出电流/电压检测电路和光耦反馈电路，所述EMI滤波电路对输入的工频交流电进行滤波，桥式整流电路对滤波后的工频交流电进行整流和二次滤波，所述光耦反馈电路与高频变压/整流电路的输出端相连，所述准谐振跨周期控制芯片与光耦反馈电路相连且接受其反馈，同时控制开关管的工作，所述高频变压/整流电路的初级线圈与整流电路的输出端相连且受开关管控制，所述输出电流/电压检测电路与高频变压/整流电路的输出端以及光耦反馈电路的采样部分相连接。

2.根据权利要求1所述的宽负载高效率LED照明驱动电路，其特征在于：所述准谐振跨周期控制芯片采用337芯片，所述高频变压/整流电路的辅助线圈的主边通过二极管D2接准谐振跨周期控制芯片的6脚，为芯片供电。

3.根据权利要求1所述的宽负载高效率LED照明驱动电路，其特征在于：所述过电压保护电路包括三极管Q2、三极管M3、电阻R8、R14、R15、R16、R17、R18、R28、热敏电阻RT2以及电容C5、C20，所述高频变压/整流电路的辅助线圈的主边通过电阻R8、R17与三极管Q2的集电极相连，所述三极管Q2的集电极与发射极之间连接有并联的电阻R16和电容C20，所述三极管Q2的发射极与高频变压/整流电路的辅助线圈相连同时通过电容C5接地，所述Q2的基极接电阻R18后与三极管M3的集电极相连，所述三极管M3的发射极接地，所述三极管M3的基极接在热敏电阻RT2和电阻R28串联支路的中间，热敏电阻RT2的另一端接高频变压/整流电路的辅助线圈的主边，电阻R28另一端接地，所述高频变压/整流电路的辅助线圈为过电压保护电路提供工作电源并通过热敏电阻RT2实现过电压检测，所述高频变压/整流电路的辅助线圈还通过电阻R14和电阻R15的串联支路接地。

4.根据权利要求1所述的宽负载高效率LED照明驱动电路，其特征在于：所述输出电流/电压检测电路包括主芯片、电阻R21、R22、R23、R24、R25、R30、R32、R34、R35、R36和R37，以及电容C15、C16、C17、C21、C22、C23，所述主芯片采用LM324芯片，所述电阻R24的一端与与高频变压/整流电路输出端的主边相连接，所述电阻R24的另一端通过C23、R22和R23的并联滤波电路接地，同时接主芯片的2脚，同时还通过电容C15串联电阻R21后和电容C17并联的电路接主芯片的1脚，电阻R35与R36串联跨接在主芯片的1脚和7脚之间，所述电阻R30的一端与高频变压/整流电路输出端的主边相连接，另一端连接三端稳压管M1的3脚，同时接主芯片的3脚，还通过电阻R34与R32的串联支路接地，电阻R34与R32串联支路的中间位置接主芯片的5脚，所述电容C22与电阻R37并联后与电容C21串联，再分别通过电阻R25和电容C16接两路地，同时与主芯片的6脚连接。

5.根据权利要求1所述的宽负载高效率LED照明驱动电路，其特征在于：所述光耦反馈电路包括光耦、电阻R12、R20、电容C11、C14，所述光耦的发光二极管的阳极经电阻R12与高频变压/整流电路的输出端的主边相连接，发光二极管的阴极连接电阻R35与R36的接点，所述发光二极管的阳极与阴极之间连接有电阻R20，所述光耦的光敏三极管的发射极接地，同时通过电容C11接地1，光耦的光敏三极管的集电极与准谐振跨周期控制芯片的2脚相连接，同时经电容C14接地。

6.根据权利要求5所述的宽负载高效率LED照明驱动电路，其特征在于：所述光耦采用EL817芯片。