CN202455632U

CN202455632U - 一种直流供电的led驱动电路

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Publication number: CN202455632U
Application number: CN2012200981460U
Authority: CN
Inventors: 吴建锋
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-03-13
Filing date: 2012-03-13
Publication date: 2012-09-26
Anticipated expiration: 2022-03-13

Abstract

本实用新型公开了一种直流供电的LED驱动电路，包括滤波电路、整流电路、反激变换电路、准谐振变换电路、调光及系统控制电路和恒流控制电路，其中所述滤波电路输入端与输入直流电源连接，所述滤波电路的输出端与整流电路连接；所述整流电路的输出端与所述反激变换电路连接；所述反激变换电路的输出端与所述准谐振变换电路连接；所述准谐振变换电路的输出端与所述调光及系统控制电路和所述恒流控制电路连接；所述调光及系统控制电路的输出端与所述反激变换电路、所述准谐振变换电路和所述恒流控制电路连接；所述恒流控制电路与LED阵列并接，用于点亮所述LED阵列并在其工作时维持恒定的电流。

Description

一种直流供电的LED驱动电路

技术领域

本实用新型涉及电源技术领域，具体涉及一种直流供电的LED驱动电路。

背景技术

随着社会的进步，经济的发展，传统能源日渐匮乏，环境问题日益严重，保护环境、节约能源已成共识。在照明领域中，人们一直都在寻求一种高发光效率、高显色性、稳定性高、无频闪、长寿命且符合环保要求的新光源，并能达到提高工作效率，降低电能消耗、降低人工维护费用的作用，LED几乎具备了作为照明光源的所有优点。

发光二极管(Light Emitting Diode，LED)是一种能发光的半导体器件，当施加一正向偏压，由于外加电场所造成的电位差，使得电子和空穴在半导体薄膜移动，并在电子和空穴复合时把多余的能量以光能的形式释放出来。

LED驱动电源分类很多，按照其工作特点基本可以归为两大类：交流供电驱动电源和直流供电驱动电源，分别应用于不同的场合。直流供电可以采用蓄电池或干电池供电，也可以和太阳能、风能等新能源结合应用，更拓展了LED在节能方面的应用。LED的发光强度(亮度)，主要是由流经LED电流的大小所决定，其亮度与电流成正比关系，亦即，高电流流过LED时，将会获得高亮度，反之，当低电流流过时则亮度将相对的减弱。但如持续提供高电流以达到高亮度的需求，则会有发光二极管使用寿命降低或浪费电等问题需要解决。

发明内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种结构简单、成本低，而且可以调光的恒流LED驱动电路。本实用新型的目的在于提供一种直流宽电压输入，电压输入范围18V～30V的LED驱动电路，用于为LED阵列点亮时提供恒定的电流，实现恒流控制。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种直流供电的LED驱动电路，应用于通过18V～30V直流电源点亮LED阵列，包括滤波电路、整流电路、反激变换电路、准谐振变换电路、调光及系统控制电路和恒流控制电路，其中所述滤波电路输入端与输入直流电源连接，所述滤波电路的输出端与整流电路连接；所述整流电路的输出端与所述反激变换电路连接；所述反激变换电路的输出端与所述准谐振变换电路连接；所述准谐振变换电路的输出端与所述调光及系统控制电路和所述恒流控制电路连接；所述调光及系统控制电路的输出端与所述反激变换电路、所述准谐振变换电路和所述恒流控制电路连接；所述恒流控制电路与LED阵列并接，用于点亮所述LED阵列并在其工作时维持恒定的电流。

优选地，所述反激变换电路包括第三电阻，第五电阻，第一电容，第二电容，第三电容，第一二极管，第二二极管，第二开关管和第一变压器，所述第一变压器进一步包括初级绕感第一电感L1和次级绕感第二电感L2，所述第一电感和所述第二电感同名端相反；进一步的，所述反激变换电路还包括钳位电路，所述钳位电路(RCD钳位电路)包括所述第三电阻，所述第一电容和所述第一二极管；所述第三电阻的一端与第一电容的一端连接，并共同与所述第一二极管的负端连接，所述第一二极管的正端与所述第二开关管的漏极和所述第一电感L1的同名端连接，所述第二电感的同名端与所述第五电阻的一端和所述第二二极管的正端连接，所述第二二极管的负端与第三电容的一端连接。

优选地，所述准谐振变换电路进一步包括第一控制单元，第二开关管，第四电阻和第五电阻，所述第一控制单元的第七脚与所述第二开关管的栅极连接，所述第二开关管的源级与所述第四电阻的一端连接，并共同与所述第一单元的第四脚连接，所述第一控制单元的第五脚与所述第五电阻的一端连接，所述第一控制单元第六脚与地连接。

优选地，所述第一控制单元采用美国意法半导体(ST)公司的产品L6565。

优选地，所述第一控制单元工作在临界导通模式，实现准谐振零电压软开关。

优选地，所述反激变换电路和所述准谐振变换电路也工作在临界导通模式。

优选地，所述调光及系统控制电路进一步包括第二控制单元，所述第二控制单元与所述第一单元的第二脚连接。

优选地，所述第二控制单元采用美国微芯公司(Microship)的单片机PIC16F716。

通过采用以上技术方案，本实用新型的有益效果是：

(1)采用准谐振零电压开关技术，使反激变换电路稳态工作于临界导通模式，提高了电路的响应速度和稳定性，降低了开关损耗。并针对反激变换电路开关管存在的尖峰电压，采用RCD箝位电路，提高驱动电源的可靠性。

(2)采用单片机产生PWM控制脉冲的方法，实现LED的恒定电流控制，利用单片机控制实现驱动电源在各种异常状态下的自动保护，简化硬件电路设计，提高电路可靠性。

(3)利用单片机采用数字调光的方式实现调光电路，提高效率，保证了LED色彩的一致性。

附图说明

图1是本实用新型实施例直流供电的LED驱动电路的结构框图；

图2是本实用新型实施例直流供电的LED驱动电路的电路原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

相反，本实用新型涵盖任何由权利要求定义的在本实用新型的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本实用新型有更好的了解，在下文对本实用新型的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本实用新型。

参见图1，本实用新型实施例的直流供电的LED驱动电路100包括滤波电路101、整流电路102、反激变换电路103、准谐振变换电路104、调光及系统控制电路105和恒流控制电路106，其中滤波电路101输入端与直流输入电源Vi连接，滤波电路101的输出端与整流电路102连接；整流电路102的输出端与反激变换电路103连接；反激变换电路103与准谐振变换电路104连接；准谐振变换电路104的输出与调光及系统控制电路105和恒流控制电路106连接；调光及系统控制电路105与反激变换电路103、准谐振变换电路104和恒流控制电路106连接；恒流控制电路106与LED阵列200并接，恒流控制电路106产生恒定电流，点亮LED阵列200并使其保持正常工作；调光及系统控制电路105产生PWM调光方波，并可以调节其占空比，恒流控制电路106根据调光及系统控制电路105输入的PWM调光方波占空比的值调节其输出恒定电流值的大小，电流值大，LED阵列200的亮度高，相反电流小，LED阵列的亮度相应变低，以此实现LED调光；调光及系统控制电路105根据准谐振变换电路104和恒流控制电路106反馈的电路参数信息，包括电压值、电流值等，调节反激变换电路103、准谐振变换电路104和恒流控制电路106的电路参数，保证LED阵列200工作在最佳状态，若判断为异常情况，包括过压、欠压、开路、短路等情况，调光及系统控制电路105产生信号关断准谐振变换电路104，保护LED驱动电路100的安全。通过以上电路连接组成的LED驱动电路，其工作过程如下：直流电源Vi经滤波电路101和整流电路102滤波整流后，通过反激变换电路103实现DC/DC升压变换，升压后的电压输出给准谐振变换电路104，准谐振变换电路104的输出电压为恒流控制电路106提供输入电压，通过调光及系统控制电路105控制恒流控制电路106产生恒定电流信号，使得LED阵列200点亮并保持其正常工作，在LED阵列200正常工作以后，调光及系统控制电路105调整电路参数保证LED阵列工作在最佳状态，若判断为出现异常情况，则关断准谐振变换电路104，保护LED驱动电路100的安全，同时也避免了LED阵列200被烧坏的情况。

具体的一应用实例中，参见图2，所示为本实用新型实施例的LED驱动电路100的电路原理图，反激变换电路和准谐振变换电路都工作在临界导通模式，提高了电路的响应速度和稳定性，降低了开关损耗。

反激变换电路包括第三电阻R3，第五电阻R5，第一电容C1，第二电容C2，第三电容C3，第一二极管D1，第二二极管D2，第二开关管Q2和第一变压器T1，第一变压器T1进一步包括初级绕感第一电感L1和次级绕感第二电感L2，第一电感L1和第二电感L2同名端相反；进一步的，反激变换电路还包括钳位电路(RCD钳位电路)，RCD钳位电路包括第三电阻R3，第一电容C1和第一二极管D1；第三电阻R3的一端与第一电容C1的一端连接，并共同与第一二极管D1的负端连接，第一二极管D1的正端与第二开关管Q2的漏极和第一电感L1的同名端连接，第二电感L2的同名端与第五电阻R5的一端和第二二极管D2的正端连接，第二二极管D2的负端与第三电容C3的一端连接。

在反激变换电路工作过程中，当第二开关管Q2开通时，第一变压器T1初级绕感L1电流线性上升，将能量以磁能的形式存储于第一变压器T1中，与次级绕感L2同名端连接的第二二极管D2反偏截止，第三电容C3输出电压给负载供电；当第二开关管Q2关断时，与次级绕感L2同名端连接的第二二极管D2导通，第一变压器T1将能量从初级绕感L1传送到次级绕感L2，经次级绕感L2和第二二极管D2给第三电容C3充电并向负载提供能量；当第二开关管Q2关断，存储在变压器T1漏感的能量在第二开关管Q2的源极和漏极两端产生很高的电压尖峰，如果没有采取适当的抑制措施，容易导致开关管损坏；的RCD钳位电路的作用就是吸收第一变压器T1漏感的能量；当第二开关管Q2关断时，第一变压器T1漏感能量通过第一二极管D1给第一电容C1充电，然后由第三电阻R3消耗漏感能量；RCD箝位电路结构简单，实现容易。

准谐振变换电路进一步包括第一控制单元U1，第二开关管Q2，第四电阻R4和第五电阻R5，第一控制单元U1的第七脚与第二开关管Q2的栅极连接，第二开关管Q2的源级与第四电阻R4的一端连接，并共同与第一单元U1的第四脚连接，第一控制单元U1的第五脚与第五电阻R5的一端连接，第一控制单元U1第六脚与地连接。

第一控制单元U1，采用美国意法半导体(ST)公司的集成芯片L6565，是一款高性能的单端输出电流型脉宽调制芯片，适用于准谐振零电压开关电源拓扑；该芯片内部集成有启动电路、精密基准电压源、电压误差放大器、电流检测比较器、零电流检测电路、PWM锁存器和过电流保护等电路，只需很少外围元件就可以实现准谐振变换电路。L6565的第4脚是电流信号检测输入端，用于检测电感电流，从而确定开关管关断时机，电流从次级绕感L2同名端流出经第五电阻R5，与L6565第4脚连接，当L6565第4脚的电压大于过电流调整点的控制电压，L6565第7脚输出低电平，从而关断与L6565第7脚连接的第二开关管Q2；L6565第5脚是零电流检测信号输入端，用于检测第一变压器T1退磁信号，从而确定第二开关管Q2开通时机，该脚电压受RCD钳位电路的双钳位限制；同时，L6565第5脚还可用于芯片开/关控制，当电压降低到200mV门限时，芯片将处于关闭状态；L6565第7脚是栅极驱动信号输出端，直接驱动第二开关管Q2。

调光及系统控制电路进一步包括第二控制单元，第二控制单元采用美国微芯公司(Microchip)的单片机PIC16F716；第二控制单元与第一控制单元第2脚连接，第二控制单元输出10位的PWM方波，且占空比可调，实现对驱动电源的开通和关闭，实现数字调光；当调光PWM为高电平时，第一控制单元第5脚作为次级电流的退磁检测端，电压在正常范围内变动，驱动电源正常工作；当调光PWM为低电平时，第一控制单元第5脚电压被拉低，减小到200mV以下时，驱动电源停止工作。

对于本实用新型中没有具体描述的模块，如滤波电路、整流电路、恒流控制电路皆采用现有技术方式实现，因此本实用新型中不作进一步赘述。

通过以上技术方案，反激变换电路和准谐振变换电路都工作在临界导通模式，提高了电路的响应速度和稳定性，降低了开关损耗。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种直流供电的LED驱动电路，其特征在于，包括滤波电路、整流电路、反激变换电路、准谐振变换电路、调光及系统控制电路和恒流控制电路，其中所述滤波电路输入端与输入直流电源连接，所述滤波电路的输出端与整流电路连接；所述整流电路的输出端与所述反激变换电路连接；所述反激变换电路的输出端与所述准谐振变换电路连接；所述准谐振变换电路的输出端与所述调光及系统控制电路和所述恒流控制电路连接；所述调光及系统控制电路的输出端与所述反激变换电路、所述准谐振变换电路和所述恒流控制电路连接；所述恒流控制电路与LED阵列并接，用于点亮所述LED阵列并在其工作时维持恒定的电流。

2.根据权利要求1所述的直流供电的LED驱动电路，其特征在于，所述反激变换电路包括第三电阻，第五电阻，第一电容，第二电容，第三电容，第一二极管，第二二极管，第二开关管和第一变压器，所述第一变压器进一步包括初级绕感第一电感L1和次级绕感第二电感L2，所述第一电感和所述第二电感同名端相反；进一步的，所述反激变换电路还包括钳位电路，所述钳位电路(RCD钳位电路)包括所述第三电阻，所述第一电容和所述第一二极管；所述第三电阻的一端与第一电容的一端连接，并共同与所述第一二极管的负端连接，所述第一二极管的正端与所述第二开关管的漏极和所述第一电感L1的同名端连接，所述第二电感的同名端与所述第五电阻的一端和所述第二二极管的正端连接，所述第二二极管的负端与第三电容的一端连接。

3.根据权利要求1所述的直流供电的LED驱动电路，其特征在于，所述准谐振变换电路进一步包括第一控制单元，第二开关管，第四电阻和第五电阻，所述第一控制单元的第七脚与所述第二开关管的栅极连接，所述第二开关管的源级与所述第四电阻的一端连接，并共同与所述第一单元的第四脚连接，所述第一控制单元的第五脚与所述第五电阻的一端连接，所述第一控制单元第六脚与地连接，所述第一控制单元采用美国意法半导体(ST)公司的产品L6565。

4.根据权利要求1所述的直流供电的LED驱动电路，其特征在于，所述调光及系统控制电路进一步包括第二控制单元，所述第二控制单元与所述第一单元的第二脚连接，所述第二控制单元采用美国微芯公司(Microchip)的单片机PIC16F716。