CN202979395U

CN202979395U - 新型led驱动电路

Info

Publication number: CN202979395U
Application number: CN 201220637259
Authority: CN
Inventors: 周俊; 丁炜
Original assignee: On Bright Electronics Shanghai Co Ltd
Current assignee: On Bright Electronics Shanghai Co Ltd
Priority date: 2012-11-27
Filing date: 2012-11-27
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2022-11-27
Also published as: TWM464965U

Abstract

本实用新型涉及新型LED驱动电路。该LED驱动电路包括整流和电磁干扰滤波电路、反激开关电路、输出滤波电路、控制电路、吸收电路以及开关驱动电路。

Description

新型LED驱动电路

技术领域

本实用新型技术涉及一种反激开关电源LED驱动电路，具备高功率因数、高电流精度、低系统成本等特点，并能符合各种安规标准。

背景技术

目前LED(发光二极管)技术已趋成熟，由于其具有发光效率高、使用寿命长等特点，在照明领域上取代传统的白炽灯已刻不容缓。但在现有的灯杯、灯管等小功率LED用开关电源方案中，普遍存在功率因数低、电流精度低、印刷板尺寸大等缺点。低功率因数导致电网中的谐波能量大、能源利用率低、传输损耗大等问题，加重了电网负担；另一方面，电流精度低会影响LED的使用寿命。

实用新型内容

为了解决上述问题而做出了本实用新型。

根据本实用新型的一个实施例，提供了一种LED驱动电路，包括：整流和电磁干扰滤波电路，在输入端处接收交流输入信号，对该信号进行整流和电磁干扰滤波，并在输出端处输出产生的信号；反激开关电路，包括反激变压器、电力开关和原边电流取样电阻，其中所述反激变压器包括初级绕组、次级绕组和辅助绕组，所述初级绕组的第一端连接到所述电力开关的第一端，所述初级绕组的第二端连接到所述整流和电磁干扰滤波电路的输出端，所述电力开关的第二端连接到所述原边电流取样电阻的第一端，所述原边电流取样电阻的第二端连接到地；输出滤波电路，该输出滤波电路接收所述次级绕组的输出信号，并对该输出信号执行整流和滤波，以输出用于驱动一个或多个LED灯的LED驱动信号；控制电路，该控制电路具有与所述整流和电磁干扰滤波电路的输出端相连的供电输入端、与所述辅助绕组的第一端相连的电压反馈端、与所述电力开关的第二端相连的电流反馈端以及控制输出端；吸收电路，该吸收电路具有与所述初级绕组的第二端相连的第一端以及与所述初级绕组的第一端相连的第二端；以及开关驱动电路，该开关驱动电路具有与所述控制电路的控制输出端相连的输入端以及与所述电力开关的控制端相连的输出端，其中该开关驱动电路将从所述控制电路的控制输出端输出的控制信号转换成用于实现所述电力开关的接通和关断的开关驱动信号。

根据本实用新型的LED驱动电路解决了前述技术问题，并且具有高功率因数、高电流精度、低系统成本等优点。

附图说明

从下面结合附图对本实用新型的具体实施方式的描述中可以更好地理解本实用新型，其中：

图1示出了根据本实用新型的实施例的LED驱动电路的结构；

图2示出了根据本实用新型的实施例的LED驱动电路中的吸收电路的多种接法；并且

图3示出了根据本实用新型的实施例的LED驱动电路中的开关驱动电路的多种接法。

具体实施方式

下面将详细描述本实用新型各个方面的特征和示例性实施例。下面的描述给出了许多具体细节，以便提供对本实用新型的全面理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本实用新型可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本实用新型的示例来提供对本实用新型更清楚的理解。本实用新型绝不限于下面所提出的任何具体配置，而是在不脱离本实用新型的精神的前提下涵盖了相关元素或部件的任何修改、替换和改进。

本实用新型的LED驱动电路是基于常见的反激开关电源电路开发的，如图1所示，该LED驱动电路包括整流和EMI(电磁干扰)滤波电路1、反激开关电路2、输出滤波电路3、控制电路4、吸收电路5和驱动电路(也称为开关驱动电路)6。

整流和EMI滤波电路1包括保险丝FUSE，压敏电阻MOV，第一和第二滤波电感L1、L2，第一和第二电阻R1、R2，整流桥BD1，以及第一和第二滤波电容C1，C2。整流和EMI滤波电路1在输入端处接收交流输入信号，该交流输入信号例如是常见的220V交流信号等等。如图1所示，整流和EMI滤波电路1的两个输入端分别接收L(火线)信号和N(中性线，又称零线)信号。整流和EMI滤波电路1对接收到的交流输入信号进行整流和EMI滤波，并在其输出端(A点)处输出产生的信号，即输出到反激开关电路2。

具体地，保险丝FUSE的第一端连接到整流和EMI滤波电路1的第一输入端，保险丝FUSE的第二端连接到压敏电阻MOV的第一端；第一电阻R1和第一滤波电感L1的第一端连接到整流和EMI滤波电路1的第二输入端，第一电阻R1和第一滤波电感L1的第二端连接到MOV压敏电阻的第二端；整流桥BD1包括四个二极管，其中的第一二极管的负极和第二二极管的正极连接到压敏电阻MOV的第一端，第二二极管和第三二极管的负极连接到第一滤波电容C1、第二滤波电感L2和第二电阻R2的第一端，第三二极管的正极和第四二极管的负极连接到压敏电阻MOV的第二端，第一二极管的正极和第四二极管的正极连接到第一滤波电容C1和第二滤波电容C2的第二端；并且第二滤波电感L2和所述第二电阻R2的第二端以及第二滤波电容C2的第一端连接到整流和EMI滤波电路1的输出端，第一滤波电容C1和第二滤波电容C2的第二端连接到地。

反激开关电路2包括反激变压器T1、开关MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)Q1和原边电流取样电阻R3。反激变压器T1包括初级绕组(也称为输入绕组)Np、次级绕组(也称为输出绕组)Ns和辅助绕组Na，其中初级绕组Np与次级绕组Ns、辅助绕组Na的极性相反。如图所示，初级绕组Np的第一端(B点)连接到Q1的漏极，初级绕组Np的第二端连接到整流和EMI滤波电路1的输出端(A点)；次级绕组Ns的第一端连接到输出滤波电路3的第一输入端(即二极管D1的正极)，次级绕组Ns的第二端连接到输出滤波电路3的第二输入端(在本实施例中连接到地)；辅助绕组Na的第一端连接到控制电路4的电压反馈端(即电阻R8的第一端和二极管D2的正极)，辅助绕组Na的第二端连接到地。

在本实施例中，使用MOSFET(Q1)作为电力开关，然而本领域技术人员将会认识到，也可以采用任何其他类型的电力开关，例如二极管或者其他能够根据控制信号而接通或关断的开关。该电力开关的第一端(在本实施例中为Q1的漏极)连接到初级绕组Np的第一端，该电力开关的第二端(在本实施例中为Q1的源极)连接到电阻R3的第一端，并且该电力开关的控制端(在本实施例中为Q1的栅极)连接到开关驱动电路6的输出端(D点)。电阻R3的第二端连接到地。

电力开关根据来自开关驱动电路的开关驱动信号而接通或关断，使得在电力开关中存在或者不存在原边电流，由此调节反激变压器T1的输出。具体地，当开关驱动电路6的输出端D处的电压使得作为电力开关的MOSFET Q1接通时，初级绕组Np、Q1和R3形成通路，使得原边电流流过初级绕组Np、Q1和R3，而当开关驱动电路6的输出端D处的电压使得作为电力开关的MOSFET Q1关断时，没有电流流过Q1和R3。当电力开关Q1接通时，辅助绕组Na可以反映出输入电压，而当电力开关Q1关断时，辅助绕组Na可以反映出输出电压。辅助绕组Na的电压取决于其与初级绕组Np和次级绕组Ns的匝数比。

输出滤波电路3接收次级绕组Ns的输出信号，并对该输出信号执行整流和滤波，以输出用于驱动一个或多个LED灯的LED驱动信号。输出滤波电路3包括输出整流二极管D1和滤波电容C3两个主要部分，针对不同的输出纹波要求，输出滤波电路可以增加π型滤波电路或者共模滤波电路。具体地，输出滤波电路3包括第一二极管D1和第三电容C3，第一二极管D1的正极连接到次级绕组Ns的第一端，第一二极管D1的负极和第三电容C3的第一端连接在一起作为输出滤波电路3的第一输出端，第三电容C3的第二端和次级绕组Ns的第二端连接在一起作为输出滤波电路3的第二输出端。

如图1所示，输出滤波电路3的两个输入端分别连接到次级绕组Ns的第一端和第二端，并且输出滤波电路3的两个输出端连接到一个或多个LED灯(例如LED灯串)。在本实施例中，次级绕组Ns的第二端、输出滤波电路3和LED灯串的一端连接到地。换言之，在这种情况下，输出滤波电路3接收反激开关电路2的输出信号并对该输出信号执行整流和滤波，并且输出用于驱动一个或多个LED灯的LED驱动信号。这一个或多个LED灯利用该LED驱动信号而工作。

控制电路4具有与整流和EMI滤波电路的输出端相连的供电输入端、与辅助绕组Na的第一端相连的电压反馈端、与电力开关Q1的第二端相连的电流反馈端以及控制输出端。如图1所示，控制电路4是由电流模式脉宽调制(PWM)芯片为主的控制元件构成的，该PWM控制芯片例如是六引脚的芯片。控制电路4还包括第四电阻R4至第九电阻R9、第四电容C4和第五电容C5以及第二二极管D2。PWM控制芯片的六个引脚包括：

(1)FB脚，即电压反馈输入脚，其通过电阻R8、R9分压网络检测输出电压映射到原边的电压。具体地，FB脚连接到电阻R8和R9的连接节点(R8的第二端和R9的第一端)，R8的另一端(第一端)连接到辅助绕组Ra的第一端，R9的另一端(第二端)连接到地。这样，变压器T1的输出电压反映到辅助绕组Na上的电压通过R8和R9的分压网络输入到FB脚，作为电压反馈信号。

(2)CMP脚，即环路补偿脚，其通过电容C4连接到地。具体地，CMP脚连接到电容C4的第一端，电容C4的第二端连接到地。

(3)VDD脚，芯片供电输入脚，其通过电容C5连接到地，通过二极管D2连接到反激开关电路2中的反激变压器T1的辅助绕组的第一端，并且还通过电阻R5和R4连接到整流和EMI滤波电路1的输出端，即电容C2的正端。具体地，VDD脚连接到电容C5的第一端、二极管D2的负极和电阻R5的第二端，电容C5的第二端连接到地，二极管D2的正极连接到电阻R8的第一端，电阻R5的第一端连接到电阻R4的第二端，电阻R4的第一端连接到控制电路4的供电输入端。

(4)GND脚，即芯片基准地，其连接到地。

(5)GATE脚，即芯片驱动脚，其连接到开关驱动电路6，用以驱动反激开关电路2中的MOSFET Q1的栅极。换言之，GATE脚连接到控制电路4的控制输出端。

(6)CS脚，即原边电流采样输入脚，其通过电阻R7连接至反激开关电路2中的MOSFET Q1的源极，并且还通过电阻R6连接到电阻R4、R5的连接节点(电阻R4的第二端和电阻R5的第一端)。具体地，CS脚连接到电阻R6的第一端和电阻R7的第一端，电阻R6的第二端连接到电阻R4的第二端和电阻R5的第一端，电阻R7的第二端连接到控制电路4的电流反馈端，即电力开关Q1的第二端(Q1的源极)。

吸收电路5具有与初级绕组Np的第二端相连的第一端(A点)以及与初级绕组Np的第一端相连的第二端(B点)。

开关驱动电路6具有与控制电路4的控制输出端相连的输入端以及与电力开关Q1的控制端相连的输出端。开关驱动电路6将从控制电路4的控制输出端输出的控制信号转换成用于实现电力开关Q1的接通和关断的开关驱动信号。

吸收电路5在电路中连接在A、B两点之间，开关驱动电路6在电路中连接在C、D两点之间，分别可以接成如图2、图3的接法，并且根据不同的系统要求，可以变化。

吸收电路5在A、B两点之间可以有多种接法，图2示出了7种接法，当然也可以采用其他接法。图2最左方示出了瞬态抑制二极管(TVS)的符号表示，这样，图2所示的吸收电路5的接法如下(以下说明均从A点开始)：(1)将电容和电阻并联，然后串联反向二极管(即，电容和电阻的一端连接到二极管的负极)；(2)正向TVS和反向二极管的串联；(3)将正向TVS、电阻和电容并联，然后串联反向二极管；(4)将正向TVS和电阻并联，然后串联反向二极管；(5)将正向TVS和电容并联，然后串联反向二极管；(6)将电阻和电容并联，然后串联电阻和反向二极管；以及(7)将电阻和电容并联，然后串联反向二极管和电阻。

开关驱动电路6在C、D两点之间可以有多种接法，图3示出了4中接法，当然也可以采用其他接法。图3所示的开关驱动电路6的接法如下(以下说明均从C点开始)：(1)单独的电阻；(2)将反向二极管和电阻串联，然后在二者上并联一电阻；(3)将电阻和反向二极管串联，然后在二者上并联一电阻；以及(4)将反向二极管和电阻并联。

以上已经参考本实用新型的具体实施例描述了本实用新型，但是本领域技术人员将会了解到，可以对这些具体实施例进行各种修改、组合和变更，而不会脱离由所附权利要求或其等同物限定的本实用新型的精神和范围。此外，附图中的任何符号应当被认为仅是示例性的，而不是限制性的，除非另有具体指示。例如，各个基准地可以处于相同电位，或者根据具体情况而采用不同电位。在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员所认识到的对电路结构的替换和修改均包括在本实用新型的范围内。

Claims

1.一种LED驱动电路，包括：

整流和电磁干扰滤波电路，在输入端处接收交流输入信号，对该信号进行整流和电磁干扰滤波，并在输出端处输出产生的信号；

反激开关电路，包括反激变压器、电力开关和原边电流取样电阻，其中所述反激变压器包括初级绕组、次级绕组和辅助绕组，所述初级绕组的第一端连接到所述电力开关的第一端，所述初级绕组的第二端连接到所述整流和电磁干扰滤波电路的输出端，所述电力开关的第二端连接到所述原边电流取样电阻的第一端，所述原边电流取样电阻的第二端连接到地；

输出滤波电路，该输出滤波电路接收所述次级绕组的输出信号，并对该输出信号执行整流和滤波，以输出用于驱动一个或多个LED灯的LED驱动信号；

控制电路，该控制电路具有与所述整流和电磁干扰滤波电路的输出端相连的供电输入端、与所述辅助绕组的第一端相连的电压反馈端、与所述电力开关的第二端相连的电流反馈端以及控制输出端；

吸收电路，该吸收电路具有与所述初级绕组的第二端相连的第一端以及与所述初级绕组的第一端相连的第二端；以及

开关驱动电路，该开关驱动电路具有与所述控制电路的控制输出端相连的输入端以及与所述电力开关的控制端相连的输出端，其中该开关驱动电路将从所述控制电路的控制输出端输出的控制信号转换成用于实现所述电力开关的接通和关断的开关驱动信号。

2.如权利要求1所述的LED驱动电路，其中所述电力开关是金属氧化物半导体场效应晶体管，并且所述电力开关的第一端、第二端和控制端分别是所述金属氧化物半导体场效应晶体管的漏极、源极和栅极。

3.如权利要求1所述的LED驱动电路，其中所述整流和电磁干扰滤波电路包括保险丝、压敏电阻、第一滤波电感和第二滤波电感、第一电阻和第二电阻、整流桥以及第一滤波电容和第二滤波电容，其中

所述保险丝的第一端连接到所述整流和电磁干扰滤波电路的第一输入端，所述保险丝的第二端连接到所述压敏电阻的第一端，

所述第一电阻和所述第一滤波电感的第一端连接到所述整流和电磁干扰滤波电路的第二输入端，所述第一电阻和所述第一滤波电感的第二端连接到所述压敏电阻的第二端，

所述整流桥包括四个二极管，其中的第一二极管的负极和第二二极管的正极连接到所述压敏电阻的第一端，第二二极管和第三二极管的负极连接到第一滤波电容、第二滤波电感和第二电阻的第一端，第三二极管的正极和第四二极管的负极连接到所述压敏电阻的第二端，第一二极管的正极和第四二极管的正极连接到所述第一滤波电容和所述第二滤波电容的第二端，并且

所述第二滤波电感和所述第二电阻的第二端以及所述第二滤波电容的第一端连接到所述整流和电磁干扰滤波电路的输出端，所述第一滤波电容和所述第二滤波电容的第二端连接到地。

4.如权利要求1所述的LED驱动电路，其中，所述输出滤波电路包括第一二极管和第三电容，所述第一二极管的正极连接到所述次级绕组的第一端，所述第一二极管的负极和所述第三电容的第一端连接在一起作为所述输出滤波电路的第一输出端，所述第三电容的第二端和所述次级绕组的第二端连接在一起作为所述输出滤波电路的第二输出端。

5.如权利要求1所述的LED驱动电路，其中，所述控制电路包括六引脚的脉宽调制控制芯片、第四电阻至第九电阻、第四电容和第五电容以及第二二极管。

6.如权利要求5所述的LED驱动电路，其中所述脉宽调制控制芯片包括：(1)FB脚，即电压反馈输入脚；(2)CMP脚，即环路补偿脚；(3)VDD脚，即芯片供电输入脚；(4)GND脚，即芯片基准地；(5)GATE脚，即芯片驱动脚；和(6)CS脚，即原边电流采样输入脚。

7.如权利要求6所述的LED驱动电路，其中：

所述FB脚连接到所述第八电阻的第二端和第九电阻的第一端，所述第八电阻的第一端连接到所述辅助绕组的第一端，所述第九电阻的第二端连接到地；

所述CMP脚连接到所述第四电容的第一端，所述第四电容的第二端连接到地；

所述VDD脚连接到所述第五电容的第一端、所述第二二极管的负极和所述第五电阻的第二端，所述第五电容的第二端连接到地，所述第二二极管的正极连接到所述第八电阻的第一端，所述第五电阻的第一端连接到所述第四电阻的第二端，所述第四电阻的第一端连接到所述控制电路的供电输入端；

所述GND脚连接到地；

所述GATE脚连接到所述控制电路的控制输出端；

所述CS脚连接到所述第六电阻的第一端和所述第七电阻的第一端，所述第六电阻的第二端连接到所述第四电阻的第二端和所述第五电阻的第一端，所述第七电阻的第二端连接到所述控制电路的电流反馈端。

8.如权利要求1至7中任一项所述的LED驱动电路，其中，所述吸收电路在其第一端与第二端之间包括以下接法之一：(1)将电容和电阻并联，然后串联反向二极管；(2)正向TVS和反向二极管的串联；(3)将正向TVS、电阻和电容并联，然后串联反向二极管；(4)将正向TVS和电阻并联，然后串联反向二极管；(5)将正向TVS和电容并联，然后串联反向二极管；(6)将电阻和电容并联，然后串联电阻和反向二极管；以及(7)将电阻和电容并联，然后串联反向二极管和电阻，其中TVS是瞬态抑制二极管。

9.如权利要求1至7中任一项所述的LED驱动电路，其中，所述开关驱动电路在其输入端与输出端之间包括以下接法之一：(1)单独的电阻；(2)将反向二极管和电阻串联，然后在二者上并联一电阻；(3)将电阻和反向二极管串联，然后在二者上并联一电阻；以及(4)将反向二极管和电阻并联。