CN201854486U - 恒流式led驱动电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种恒流式LED驱动电源，包括开关电源模块U3，该开关电源模块U3的输入端连接直流电源，输出端经稳压电路连接在LED阵列的输入端组，LED阵列的输出端组串分压采样电阻Ri后接地，其特征在于：所述开关电源模块U3为开关DC/DC变换IC，该开关电源模块U3的反馈端连接在比较器U2的输出端上，该比较器U2的正向输入端接所述LED阵列的输出端组，反向输入端接稳压电源VPC。其显著效果：能够为LED阵列动态提供一个稳定恒流电源，便于LED照明灯亮度的高精度调节。

Description

恒流式LED驱动电源

技术领域

本实用新型属于LED照明灯供电技术，具体的说涉及一种恒流式LED驱动电源。

背景技术

调光技术应用于LED照明灯，可以在拥有一定环境光照的情况下降低LED照明灯功率，更加充分发挥LED照明节能的特性。但由于LED本身的特性及一些其它因素限制，在大多数情况下不便于LED调光技术应用。

目前主要的LED调光技术方案主要有可控硅调光、直接改变LED工作电压调光和改变LED工作电流调光。

可控硅调光技术原本应用于白炽灯调光，在正弦交流供电时，由一个触发信号调整可控硅导通角，改变电源通断时间控制输入功率，经整流滤波后给LED供电实现调光，该方式会对电网造成干扰，并且整流滤波器件需要承受很大的纹波电流冲击，稳定性较差。输出功率与导通时间为非线性关系，同时受供电波形，可控硅一致性的影响，该方式不能实现准确的调光。

改变电压调光技术是指调整LED供电电压，从而改变LED工作电流实现调光，但是LED在正常工作情况下温度、电压有微小的变化都会对LED伏安特性有较大的影响，LED功率从10％到100％之间调整电压变化一般不会超过5％，因此这种方式对电源电压精度要求高，并且工作很不稳定。而且LED的伏安特性是非线性的，也没有一致性，同样存在不能准确调光的问题。

改变电流调光技术是基于目前常用的恒流LED驱动技术，该供电方式比较适用于LED照明，工作较稳定，并且可以准确调光。虽然电流调光可以解决以上两种方式的不足，但是在需要统一调光的大中型公共场所照明系统中，同样会存在一系列问题。

LED照明灯具通常是由多颗LED串并联组成LED阵列，为实现统一调光，需要把LED灯具再组成一个更大的LED阵列与一个可调恒流驱动电源连接，各个灯具之间相互关联，如果有灯具短路或开路会影响，甚至损坏其它灯具。

如果使用多个电流调光型LED照明灯，可以解决灯具之间相互影响的问题，但是要进行大范围的统一调光，需要额外增加专用的控制线路把所有照明灯连接起来，用于传送调光控制信号，成本高，线路复杂，特别不适合在现有的供电线路上进行改造，以至于目前LED调光技术主要用于台灯。

要实现LED照明灯的可靠调节，首先需要给LED阵列提供一个恒流型的LED驱动电源，只有通过对恒流电源的可靠调节，才能实现LED照明灯亮度的高精度调节。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种结构简单的恒流式LED驱动电源，能够为LED阵列动态提供一个稳定恒流电源。

本实用新型的技术方案如下：一种恒流式LED驱动电源，包括开关电源模块，该开关电源模块的输入端连接直流电源，输出端经稳压电路连接在LED阵列的输入端组，LED阵列的输出端组串分压采样电阻后接地，其关键在于：所述开关电源模块为开关DC/DC变换IC，该开关电源模块的反馈端连接在比较器的输出端上，该比较器的正向输入端接所述LED阵列的输出端组，反向输入端接稳压电源VPC。

形成电流输入型开关电源。

开关电源模块的反馈端是电压反馈引脚，正常工作时电压为定值，当该此脚电压高于或低于定值时，开关电源模块的输出端的PWM输出占空比分别会急剧的减小和增大。由于分压采样电阻与LED阵列串联，比较器的正向输入端从分压采样电阻和LED连接点获得动态的分压降U_R，再与稳压电源VPC进行比较。

当分压降U_R大于VCP时，比较器输出电压升高，分压降U_R小于VCP时，比较器输出电压下降，因些可形成以下负反馈过程：

即U_R压降↑，U2输出电压↑，U3输出占空比↓，LED工作电流↓，Ri压降↓。

由于比较器增益很高，输出电压定值时必须分压降U_R与稳压电源VPC几乎相等，由于有上述负反馈过程，电路会自动平衡到分压降U_R与稳压电源VPC相等。

只要稳压电源VPC恒定，最终就能达到动态的平衡点。

由LED特性决定当LED工作电流改变时两端压降变化很小，因此LED功率与LED工作电流基本上为线性关系，又因分压降U_R＝LED电流×Ri且分压降U_R＝VPC，所以LED功率与VPC成线性关系。

所述稳压电路的方式较多：

如稳压电路一：所述稳压电路由第一二极管、第一电感和第一电解电容组成，所述第一二极管的正极接地，正极接所述开关电源模块的输出端；

所述第一电感的一端接所述开关电源模块的输出端，第一电感的另一端接所述LED阵列的输入端组；

所述电解电容的正端接所述LED阵列的输入端组，负端接地。

如稳压电路二：为升压型，该稳压电路二由第二电阻、第二电感、第二三极管和第二二极管组成，所述第二电阻的一端接所述开关电源模块的输出端，第二电阻的另一端接所述第二三极管的基极，第二三极管的发射极接地，第二三极管的集电极串所述第二电感后接所述直流电源，该第二三极管的集电极还接所述第二二极管的正极，第二二极管的负极接所述LED阵列的输入端组。

如稳压电路三：为升降压型，该稳压电路三由第三电阻、第三电感、第四电感、第三三极管、PNP三极管、第三二极管、第四二极管、第三电容和非门组成，所述第三电阻的一端接所述开关电源模块的输出端，第三电阻的另一端接所述第三三极管的基极，第三三极管的发射极接地，第三三极管的集电极接姐所述非门的输入端，非门的输出端连接所述PNP三极管的基极；

所述第三三极管的集电极还串所述第三电感后接所述直流电源，该第三三极管的集电极还接所述第三二极管的正极，第三二极管的负极接所述PNP三极管的发射极，该PNP三极管的集电极接所述第四二极管负极，该第四二极管正极接地；

所述PNP三极管的集电极还串所述第四电感后接所述LED阵列的输入端组。

如稳压电路四：为变压器型，该稳压电路四由第四电阻、第四三极管、第五二极管和变压器组成，所述第四电阻的一端接所述开关电源模块的输出端，第四电阻的另一端接所述第四三极管的基极，第四三极管的发射极接地，第四三极管的集电极接所述变压器输入线圈的一端，该输入线圈的另一端接所述直流电源；

所述变压器输出线圈的一端接地，输出线圈的另一端接所述第五二极管的正极，该第五二极管的负极接所述LED阵列的输入端组。

显著效果：提供了一种结构简单的恒流式LED驱动电源，能够为LED阵列动态提供一个稳定恒流电源，便于LED照明灯亮度的高精度调节。

附图说明

图1为本实用新型降压型的电路原理图；

图2为本实用新型升压型的电路原理图；

图3为本实用新型升降压型的电路原理图；

图4为本实用新型变压器耦合型的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

如图1所示，一种恒流式LED驱动电源，包括开关电源模块U3，该开关电源模块U3为开关DC/DC变换IC，该开关电源模块U3的输入端连接直流电源，输出端经稳压电路连接在LED阵列的输入端组，LED阵列的输出端组串分压采样电阻Ri后接地；

开关电源模块U3的反馈端连接在比较器U2的输出端上，该比较器U2的正向输入端接所述LED阵列的输出端组，反向输入端接稳压电源VPC。

开关电源模块U3的信号为LM2576，其反馈端的定值为1.23V。

开关电源模块U3的反馈端是电压反馈引脚，LM2576正常工作时电压为1.23V，当该此脚电压高于或低于1.23V时，开关电源模块U3的输出端的PWM输出占空比分别会急剧的减小和增大。由于分压采样电阻Ri与LED阵列串联，比较器U2的正向输入端从分压采样电阻Ri和LED连接点获得动态的分压降U_R，再与稳压电源VPC进行比较。

当分压降U_R大于VCP时，比较器U2输出电压升高，分压降U_R小于VCP时，比较器U2输出电压下降，因些可形成以下负反馈过程：

即U_R压降↑，U2输出电压↑，U3输出占空比↓，LED工作电流↓，Ri压降↓。

由于比较器U2增益很高，输出电压定值时必须分压降U_R与稳压电源VPC几乎相等，由于有上述负反馈过程，电路会自动平衡到分压降U_R与稳压电源VPC相等。

只要稳压电源VPC恒定，最终就能达到动态的平衡点。

由LED特性决定当LED工作电流改变时两端压降变化很小，因此LED功率与LED工作电流基本上为线性关系，又因：

分压降U_R＝LED电流×Ri且分压降U_R＝VPC，

所以LED功率与VPC成线性关系，调节VPC的大小，就能实现LED功率的可靠调节。

所述稳压电路的方式较多：

如图1所示，如稳压电路一：为降压型，所述稳压电路一由第一二极管、第一电感和第一电解电容组成，所述第一二极管的正极接地，正极接所述开关电源模块U3的输出端；

所述第一电感的一端接所述开关电源模块U3的输出端，第一电感的另一端接所述LED阵列的输入端组；

所述电解电容的正端接所述LED阵列的输入端组，负端接地。

如图2所示，如稳压电路二：为升压型，该稳压电路二由第二电阻、第二电感、第二三极管和第二二极管组成，所述第二电阻的一端接所述开关电源模块U3的输出端，第二电阻的另一端接所述第二三极管的基极，第二三极管的发射极接地，第二三极管的集电极串所述第二电感后接所述直流电源，该第二三极管的集电极还接所述第二二极管的正极，第二二极管的负极接所述LED阵列的输入端组。

如图3所示，如稳压电路三：为升降压型，该稳压电路三由第三电阻、第三电感、第四电感、第三三极管、PNP三极管、第三二极管、第四二极管、第三电容和非门组成，

所述第三电阻的一端接所述开关电源模块U3的输出端，第三电阻的另一端接所述第三三极管的基极，第三三极管的发射极接地，第三三极管的集电极接姐所述非门的输入端，非门的输出端连接所述PNP三极管的基极；

所述第三三极管的集电极还串所述第三电感后接所述直流电源，该第三三极管的集电极还接所述第三二极管的正极，第三二极管的负极接所述PNP三极管的发射极，该PNP三极管的集电极接所述第四二极管负极，该第四二极管正极接地；

所述PNP三极管的集电极还串所述第四电感后接所述LED阵列的输入端组。

如图4所示，如稳压电路四：为变压器型，该稳压电路四由第四电阻、第四三极管、第五二极管和变压器组成，所述第四电阻的一端接所述开关电源模块U3的输出端，第四电阻的另一端接所述第四三极管的基极，第四三极管的发射极接地，第四三极管的集电极接所述变压器输入线圈的一端，该输入线圈的另一端接所述直流电源；

所述变压器输出线圈的一端接地，输出线圈的另一端接所述第五二极管的正极，该第五二极管的负极接所述LED阵列的输入端组。

尽管以上结构结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但本发明不限于上述具体实施方式，上述具体实施方式仅仅是示意性的而不是限定性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，如更改开关电源模块的型号，更改其反馈电压值，更改稳压电路电压变换方式，包括降压、升压、升降压、变压器耦合等等，这样的变换均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种恒流式LED驱动电源，包括开关电源模块(U3)，该开关电源模块(U3)的输入端连接直流电源，输出端经稳压电路连接在LED阵列的输入端组，LED阵列的输出端组串分压采样电阻(Ri)后接地，其特征在于：所述开关电源模块(U3)为开关DC/DC变换IC，该开关电源模块(U3)的反馈端连接在比较器(U2)的输出端上，该比较器(U2)的正向输入端接所述LED阵列的输出端组，反向输入端接稳压电源VPC。

2.根据权利要求1所述恒流式LED驱动电源，其特征在于：所述稳压电路由第一二极管、第一电感和第一电解电容组成，所述第一二极管的正极接地，正极接所述开关电源模块(U3)的输出端；

所述第一电感的一端接所述开关电源模块(U3)的输出端，第一电感的另一端接所述LED阵列的输入端组；

所述电解电容的正端接所述LED阵列的输入端组，负端接地。

3.根据权利要求1所述恒流式LED驱动电源，其特征在于：所述稳压电路为升压型，该稳压电路由第二电阻、第二电感、第二三极管和第二二极管组成，所述第二电阻的一端接所述开关电源模块(U3)的输出端，第二电阻的另一端接所述第二三极管的基极，第二三极管的发射极接地，第二三极管的集电极串所述第二电感后接所述直流电源，该第二三极管的集电极还接所述第二二极管的正极，第二二极管的负极接所述LED阵列的输入端组。

4.根据权利要求1所述恒流式LED驱动电源，其特征在于：所述稳压电路为升降压型，该稳压电路由第三电阻、第三电感、第四电感、第三三极管、PNP三极管、第三二极管、第四二极管、第三电容和非门组成，所述第三电阻的一端接所述开关电源模块(U3)的输出端，第三电阻的另一端接所述第三三极管的基极，第三三极管的发射极接地，第三三极管的集电极接姐所述非门的输入端，非门的输出端连接所述PNP三极管的基极；

所述第三三极管的集电极还串所述第三电感后接所述直流电源，该第三三极管的集电极还接所述第三二极管的正极，第三二极管的负极接所述PNP三极管的发射极，该PNP三极管的集电极接所述第四二极管负极，该第四二极管正极接地；

所述PNP三极管的集电极还串所述第四电感后接所述LED阵列的输入端组。

5.根据权利要求1所述恒流式LED驱动电源，其特征在于：所述稳压电路为变压器型，该稳压电路由第四电阻、第四三极管、第五二极管和变压器组成，所述第四电阻的一端接所述开关电源模块(U3)的输出端，第四电阻的另一端接所述第四三极管的基极，第四三极管的发射极接地，第四三极管的集电极接所述变压器输入线圈的一端，该输入线圈的另一端接所述直流电源；

所述变压器输出线圈的一端接地，输出线圈的另一端接所述第五二极管的正极，该第五二极管的负极接所述LED阵列的输入端组。

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