CN203039948U - Led恒流检测电路及led恒流驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种LED恒流检测电路，其特征在于，包括光电耦合器、限压电阻、反馈电阻、主电流电阻和稳压二极管，光电耦合器的正输入端连接反馈电阻的第一端和限压电阻的第一端，限压电阻的第二端与稳压二极管的阴极连接，光电耦合器的负输入端连接主电流电阻的第一端及接地，反馈电阻的第二端连接主电流电阻的第二端；光电耦合器的输出端作为LED恒流检测电路的输出端，稳压二极管的阳极和主电流电阻的第二端共同作为LED恒流检测电路的输入端。本LED恒流检测电路简单有效。
Description
技术领域
本实用新型涉及LED恒流检测电路及使用该LED恒流检测电路的LED恒流驱动电路。
背景技术
光电耦合器(optical coupler，英文缩写为OC)亦称光电隔离器，简称光耦；光电耦合器的基本结构是将光发射器(例如发光二极管)和光敏器(例如硅光电探测敏感器件)的芯片封装在同一外壳内，并用透明树脂灌封充填作光导介质；光电耦合器将光发射器的管脚作输入端，光敏器的引脚作为输出端，该输入端包括正输入端和负输入端(也即正输入连接点和负输入连接点)，当输入端加电信号时，光发射器发出的光信号通过光导介质投射到光敏器后，转换成电信号输出。
PWM功率集成芯片(也称PWM控制功率开关芯片，例如，OB2358芯片)，采用DIP8脚封装形式，其8引脚的具体定义见表1。
表1
| 管脚号 | 管脚名称 | 功能描述 |
| 1 | VDDG | 输出MOS管驱动电源 |
| 2 | VDD | 电源 |
| 3 | FB | 反馈输入端 |
| 4 | SENSE | 电流检测端 |
| 5，6 | Drain | 漏端 |
| 7，8 | GND | 地 |
目前，为实现高效率，LED驱动电路尽量采用小电流，高电压输出。现有的LED驱动恒流电路，一般采用输出恒流芯片做恒流控制输出，体积会偏大，周边元器件多；因输出恒流芯片自身需供电，电路的效率会低。
如图1所示，我们采用意法半导体公司ST的型号为TSM101的输出恒流芯片为例，芯片的1和8脚间通过输出供电，给电路提供1.25V的Vref基准电压，通过外部的电阻分压电路，提供给输出恒流芯片内部的电压比较器作比较电压基准；当外部恒流检测电阻R5上的电压超过设定的基准电压时，芯片的6脚输出低电平，控制光电耦合器OPTO发光隔离控制输入电路的PWM脉冲宽度，从而控制输出电流的大小。因TSM101芯片内部采用的是运算放大器电路，每次电流的更改，都需同时更改外围的反馈回路，才能达到最佳效果。
因此，目前LED恒流驱动电路中检测LED负载的电流是否过大并反馈的电路比较复杂。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种简单有效的LED恒流检测电路。
上述技术问题通过以下技术方案解决：
一种LED恒流检测电路，其特征在于，包括光电耦合器、限压电阻、反馈电阻、主电流电阻和稳压二极管，光电耦合器的正输入端连接反馈电阻的第一端和限压电阻的第一端，限压电阻的第二端与稳压二极管的阴极连接，光电耦合器的负输入端连接主电流电阻的第一端及接地，反馈电阻的第二端连接主电流电阻的第二端；光电耦合器的输出端作为LED恒流检测电路的输出端，稳压二极管的阳极和主电流电阻的第二端共同作为LED恒流检测电路的输入端。
由上述方案可见，本LED恒流检测电路通过与LED负载串接的主电流电阻来引出LED负载的电流，并在该电流过大时通过反馈电阻引入反馈电流反馈到光电耦合器中，通过光电耦合器输出电信号来对应反映LED负载的电流过大。另外，通过设置限压电阻和稳压二极管，在LED负载的两端起到恒压、过压保护作用。因此，本LED恒流检测电路简单有效。
本实用新型要解决的另一技术问题是提供一种简单有效的LED驱动恒流电 路。
上述技术问题通过以下技术方案解决：
一种LED驱动恒流电路，包括输入整流滤波电路、PWM功率集成芯片回路、变压器、二极管D7、整流蓄能电路和LED恒流检测电路；变压器设有供能初级绕组和次级绕组；LED恒流检测电路包括光电耦合器、限压电阻、反馈电阻、主电流电阻和稳压二极管ZD2，光电耦合器的正输入端连接反馈电阻的第一端和限压电阻的第一端，限压电阻的第二端与稳压二极管ZD2的阴极连接，光电耦合器的负输入端连接主电流电阻的第一端及接地，反馈电阻的第二端连接主电流电阻的第二端；光电耦合器的输出端作为LED恒流检测电路的输出端，稳压二极管ZD2的阳极和主电流电阻的第二端共同作为LED恒流检测电路的输入端；输入整流滤波电路的输入端与交流电连接，输入整流滤波电路的输出端通过PWM功率集成芯片回路与变压器的供能初级绕组连接，变压器的次级绕组通过二极管D7与整流蓄电电路的输入端连接，整流蓄能电路的输出端连接LED负载的正极端；稳压二极管ZD2的阳极连接LED负载的正极端，主电流电阻的第二端连接LED负载的负极端，光电耦合器的输出端连接PWM功率集成芯片回路；输入整流滤波电路将交流电转成直流电，传送至PWM功率集成芯片回路，PWM功率集成芯片回路结合LED恒流检测电路的反馈信号控制直流电的能量由变压器的初级绕组到变压器的次级绕组的传递，变压器的次级绕组和整流蓄能电路共同完成连续给LED负载供电。
进一步的具体方案是，整流蓄能电路包括电感、EMC抑制电容E4、E5，次级绕组的异名端连接二极管的正极，二极管的负极与电感的第一端、EMC抑制电容E4的正极连接，电感的第二端与EMC抑制电容E5的正极连接，次级绕组的同名端与EMC抑制电容E4的负极、EMC抑制电容E5的负极、地连接，EMC抑制电容E5的正极作为整流蓄能电路的输出端连接到LED负载的正极端。
进一步的具体方案是，PWM功率集成芯片回路包括PWM功率集成芯片、通电 启动电路、续流供电回路、RCD缓存器、电阻R7、电阻R8、电容C2；EMC抑制电容E3的正极连接变压器的供能初级绕组的同名端，变压器的供能初级绕组的异名端与PWM功率集成芯片的Drain引脚连接，PWM功率集成芯片的SENSE引脚通过并联的电阻R7、R8接地；PWM功率集成芯片的SENSE引脚通过光电耦合器的输出端与地连接；光电耦合器的输出端与电容C2并接；通电启动电路包括电阻R2、EMC抑制电容E3、稳压二极管ZD1、电阻R6，EMC抑制电容E3的负极与EMC抑制电容E2的负极连接，电阻R2的第一端与EMC抑制电容E2的正极连接，电阻R2的第二端与EMC抑制电容E3的正极、PWM功率集成芯片的VDD引脚、稳压二极管ZD1的正极、电阻R6的第一端连接，稳压二极管ZD1的阴极接地，电阻R6的第二端连接PWM功率集成芯片的VDDG引脚；通电启动电路用于为PWM功率集成芯片提供第一次启动所需能量；续流供电回路包括二极管D6、电阻R5及设置在变压器上的续流供电初级绕组，二极管D6的负极连接PWM功率集成芯片的VDD引脚，续流供电初级绕组的异名端通过电阻R5与二极管D6的正极连接，续流供电初级绕组的同名端接地。
由上述技术方案可见，本LED驱动恒流电路使用了上述LED恒流检测电路，
附图说明
图1为型号为TSM101的输出恒流芯片的应用电流图；
图2为实施例一LED恒流检测电路的电路结构图；
图3为实施例二LED恒流驱动电路的电路结构图。
具体实施方式
实施例一
如图2所示，一种LED恒流检测电路，其包括光电耦合器IC2、限压电阻R12、反馈电阻R13、主电流电阻R16和稳压二极管ZD2，光电耦合器IC2的正 输入端连接反馈电阻R13的第一端和限压电阻R12的第一端，限压电阻R12的第二端与稳压二极管ZD2的阴极连接，光电耦合器IC2的负输入端连接主电流电阻R16的第一端及接地，反馈电阻R13的第二端连接主电流电阻R16的第二端；光电耦合器IC2的输出端作为LED恒流检测电路的输出端，稳压二极管ZD2的阳极和主电流电阻R16的第二端共同作为LED恒流检测电路的输入端。
上述LED恒流检测电路的具体应用及工作原理如下：
将稳压二极管ZD2的阳极连接到LED负载的正极端，将主电流电阻R16的第二端连接到LED负载的负极端；当LED负载的电流过大时，使得主电流电阻R16的电压值超过光电耦合器IC2的输入端的光电压降(光电耦合器IC2的光发射器采用发光二极管，光电压降一般是1V)，就有反馈电流沿着反馈电阻R13流进光电耦合器IC2的输入端，光电耦合器IC2的光发射器发光，使得光电耦合器IC2输出电信号；可见，本申请提供的LED恒流检测电路的工作原理是，当LED负载的电流没有过大时，光电耦合器IC2不输出电信号；当LED负载的电流过大时，光电耦合器IC2输出电信号。通过设置限压电阻和稳压二极管，在LED负载的两端起到恒压、过压保护作用。
上述LED恒流检测电路的参数设定如下：上述LED恒流检测电路的各电阻及稳压二极管的参数设定是：假设检测对象LED负载的工作参数为25V/300mA，先设定主电流电阻R16的值，由于光电耦合器IC2的输入端的光电压降为1.0V(光电耦合器IC2的光发射器采用发光二极管)，那么主电流电阻R16＝1.0V/300mA＝3.33Ω，可以采用电阻R14和电阻R15并联设置；反馈电阻R13为电流反馈电阻，设置反馈电流为4mA，那么反馈电阻R13＝1.0V/4mA＝250Ω；由于LED负载的工作电压为25V及光电耦合器IC2的输入端的光电压降为1.0V，那么就要使LED恒流驱动电路的输出电压高出LED负载的工作电压2～5V，所以稳压二极管ZD2＝25V+3V-1V＝27V，因通过稳压二极管ZD2的电流在1～5mA，稳压二极管ZD2的工作参数可以取0.5W/27V；限压电阻R12＝1V/5mA＝200Ω。
实施例二
如图3所示，一种LED驱动恒流电路，其包括输入整流滤波电路、PWM功率集成芯片回路100、变压器、二极管D7、整流蓄能电路300和LED恒流检测电路200；
变压器TR1设有供能初级绕组a和次级绕组c；
LED恒流检测电路包括光电耦合器IC2、限压电阻R12、反馈电阻R13、主电流电阻R16和稳压二极管ZD2，光电耦合器IC2的正输入端连接反馈电阻R13的第一端和限压电阻R12的第一端，限压电阻R12的第二端与稳压二极管ZD2的阴极连接，光电耦合器IC2的负输入端连接主电流电阻R16的第一端及连接地，反馈电阻R13的第二端连接主电流电阻R16的第二端；
输入整流滤波电路的输入端与交流电连接，输入整流滤波电路的输出端通过PWM功率集成芯片回路与变压器的供能初级绕组a连接，变压器的次级绕组c通过二极管D7与整流蓄电电路的输入端连接，整流蓄能电路的输出端连接LED负载的正极端；稳压二极管ZD2的阳极连接LED负载的正极端，主电流电阻R16的第二端连接LED负载的负极端，光电耦合器IC2的输出端连接PWM功率集成芯片回路；
输入整流滤波电路将交流电转成直流电，传送至PWM功率集成芯片回路，PWM功率集成芯片回路结合LED恒流检测电路的反馈信号控制直流电的能量由变压器的初级绕组到变压器的次级绕组的传递，变压器的次级绕组和整流蓄能电路共同完成连续给LED负载供电。
为了防止LED负载为空时而引起电压抖动，稳压二极管ZD2的阳极与主电流电阻R16的第二端之间连有一电阻R11。
输入整流滤波电路300包括保险丝F1，突波吸收电阻RV1，二极管D1、D2、D3、D4，电感L1，电阻R1，EMC抑制电容E1、E2；交流电的L端连接保险丝F1 的第一端，保险丝F1的第二端连接突波吸收电阻RV1的第一端、二极管D1的阳极、二极管D2的阴极，交流电的N端连接突波吸收电阻RV1的第二端、二极管D3的阳极、二极管D4的阴极；二极管D1的阴极、二极管D3的阴极相连后与电感L1的第一端连接，二极管D2的阳极、二极管D4的阳极相连后与EMC抑制电容E1的负极连接；二极管D1、D2、D3、D4组成全桥整流器；电感L1与电阻R1并联，电阻R1的第一端与EMC抑制电容E1的正极连接，电阻R1的第二端与EMC抑制电容E2的正极连接，EMC抑制电容E1、E2的负极接地，共同组成瞬变抑制与EMI滤波电路；EMC抑制电容E2的正极作为输入整流滤波电路的直流电输出端。在实际应用中，输入电压为100～240Vac 50/60Hz，经电路整流滤波后的直流电压为140～336Vdc；输入电压的范围为90～264Vac 50/60Hz，整流后的直流电压范围为120～370Vdc。
整流蓄能电路300包括电感L2、EMC抑制电容E4、E5，次级绕组c的异名端连接二极管D7的正极，二极管D7的负极与电感L2的第一端、EMC抑制电容E4的正极连接，电感L2的第二端与EMC抑制电容E5的正极连接，次级绕组c的同名端与EMC抑制电容E4的负极、EMC抑制电容E5的负极、地连接，EMC抑制电容E5的正极作为整流蓄能电路的输出端连接到LED负载的正极端。
LED恒流检测电路200采用实施例一所述的LED恒流检测电路，用于检测LED负载的电流是否过大，当过大时输出电信号给PWM功率集成芯片回路100，以让PWM功率集成芯片回路100控制变压器TR1的工作；另外，限压电阻和稳压二极管ZD2在LED负载的两端起到恒压、过压保护作用。
为了保护二极管D7，增设了电容C3和电阻R9、R10，电容C3的第一端连接二极管D7的正极，电容C3的第二端连接电阻R9、R10的第一端，电阻R9、R10的第二端连接二极管D7的负极，二极管D7反向截止时，其上也会产生高压尖峰电压，电容C3和电阻R9、R10起缓冲作用，降低该尖峰电压，保护二极管D7。
PWM功率集成芯片回路包括PWM功率集成芯片、通电启动电路、续流供电回路、RCD缓存器、电阻R7、电阻R8、电容C2；
EMC抑制电容E3的正极连接变压器的供能初级绕组a的同名端，变压器的供能初级绕组a的异名端与PWM功率集成芯片的Drain引脚连接，PWM功率集成芯片的SENSE引脚通过并联的电阻R7、R8接地；PWM功率集成芯片的SENSE引脚通过光电耦合器IC2的输出端与地连接；光电耦合器IC2的输出端与电容C2并接；
通电启动电路包括电阻R2、EMC抑制电容E3、稳压二极管ZD1、电阻R6，EMC抑制电容E3的负极与EMC抑制电容E2的负极连接，电阻R2的第一端与EMC抑制电容E2的正极连接，电阻R2的第二端与EMC抑制电容E3的正极、PWM功率集成芯片的VDD引脚、稳压二极管ZD1的正极、电阻R6的第一端连接，稳压二极管ZD1的阴极接地，电阻R6的第二端连接PWM功率集成芯片的VDDG引脚；通电启动电路用于为PWM功率集成芯片提供第一次启动所需能量；
续流供电回路包括二极管D6、电阻R5及设置在变压器TR1上的续流供电初级绕组b，二极管D6的负极连接PWM功率集成芯片的VDD引脚，续流供电初级绕组b的异名端通过电阻R5与二极管D6的正极连接，续流供电初级绕组b的同名端接地。
为了保护PWM功率集成芯片内部的MOS管，增设一由二极管D5、电容C1和电阻R3、R4构成的RCD缓存器，PWM功率集成芯片的Drain引脚连接二极管D5的正极，二极管D5的负极连接电阻R3的第一端、电容C1的第一端，电容C1的第二端连接电阻R4的第一端，电阻R3、R4的第二端连接EMC抑制电容E2的正极。
LED驱动恒流电路的工作原理是：PWM功率集成芯片回路100启动(具体是PWM功率集成芯片IC1第一次启动，由通电启动电路从输入整流滤波电路300引入启动能量)后，先控制电流流过供能初级绕组a，将能量存储在供能初级绕组 a上，此时，同名端为正；根据变压器性质，此时次级绕组c的同名端为正，异名端为负，二极管D7反向截止；隔一段时间后，PWM功率集成芯片回路100控制供能初级绕组a不充电，供能初级绕组a产生感生电势，同名端为负，异名端为正，则次级绕组c感应后，其异名端变负，同名端为正，二极管D7导通，能量从供能初级绕组a传到次级绕组c，并由次级绕组c通过二极管D7传出电信号以释放能量，整流蓄能电路整理电信号以给LED负载供电，同时EMC抑制电容E3、E4也在充电；当LED恒流检测电路200检测到LED负载的电流过大时，给PWM功率集成芯片回路100的PWM功率集成芯片IC1传输电信号，PWM功率集成芯片回路100控制供能初级绕组a进行充电，次级绕组c停止放电，此时，EMC抑制电容E3、E4放电以给LED负载供电，在此过程中，通过预先设计EMC抑制电容E3、E4的参数以保证此这两者的放电过程中，保证LED负载的电流不过大；另外，PWM功率集成芯片回路100控制供能初级绕组a进行充电的时间，刚好是EMC抑制电容E3、E4释放能量的时间。
上述PWM功率集成芯片可以采用OB2358芯片。
本实用新型不局限于上述实施例，基于上述实施例的、未做出创造性劳动的简单替换，应当属于本实用新型揭露的范围。
Claims (4)
1.一种LED恒流检测电路，其特征在于，包括光电耦合器、限压电阻、反馈电阻、主电流电阻和稳压二极管，光电耦合器的正输入端连接反馈电阻的第一端和限压电阻的第一端，限压电阻的第二端与稳压二极管的阴极连接，光电耦合器的负输入端连接主电流电阻的第一端及接地，反馈电阻的第二端连接主电流电阻的第二端；光电耦合器的输出端作为LED恒流检测电路的输出端，稳压二极管的阳极和主电流电阻的第二端共同作为LED恒流检测电路的输入端。
2.一种LED驱动恒流电路，其特征在于，
包括输入整流滤波电路、PWM功率集成芯片回路、变压器、二极管D7、整流蓄能电路和LED恒流检测电路；变压器设有供能初级绕组和次级绕组；
LED恒流检测电路包括光电耦合器、限压电阻、反馈电阻、主电流电阻和稳压二极管ZD2，光电耦合器的正输入端连接反馈电阻的第一端和限压电阻的第一端，限压电阻的第二端与稳压二极管ZD2的阴极连接，光电耦合器的负输入端连接主电流电阻的第一端及接地，反馈电阻的第二端连接主电流电阻的第二端；光电耦合器的输出端作为LED恒流检测电路的输出端，稳压二极管ZD2的阳极和主电流电阻的第二端共同作为LED恒流检测电路的输入端；
输入整流滤波电路的输入端与交流电连接，输入整流滤波电路的输出端通过PWM功率集成芯片回路与变压器的供能初级绕组连接，变压器的次级绕组通过二极管D7与整流蓄电电路的输入端连接，整流蓄能电路的输出端连接LED负载的正极端；稳压二极管ZD2的阳极连接LED负载的正极端，主电流电阻的第二端连接LED负载的负极端，光电耦合器的输出端连接PWM功率集成芯片回路；
输入整流滤波电路将交流电转成直流电，传送至PWM功率集成芯片回路，PWM功率集成芯片回路结合LED恒流检测电路的反馈信号控制直流电的能量由变压器的初级绕组到变压器的次级绕组的传递，变压器的次级绕组和整流蓄能电路共同完成连续给LED负载供电。
3.根据权利要求2所述LED驱动恒流电路，其特征在于，整流蓄能电路包括电感、EMC抑制电容E4、E5，次级绕组的异名端连接二极管的正极，二极管的负极与电感的第一端、EMC抑制电容E4的正极连接，电感的第二端与EMC抑制电容E5的正极连接，次级绕组的同名端与EMC抑制电容E4的负极、EMC抑制电容E5的负极、地连接，EMC抑制电容E5的正极作为整流蓄能电路的输出端连接到LED负载的正极端。
4.根据权利要求2所述LED驱动恒流电路，其特征在于，PWM功率集成芯片回路包括PWM功率集成芯片、通电启动电路、续流供电回路、RCD缓存器、电阻R7、电阻R8、电容C2；
EMC抑制电容E3的正极连接变压器的供能初级绕组的同名端，变压器的供能初级绕组的异名端与PWM功率集成芯片的Drain引脚连接，PWM功率集成芯片的SENSE引脚通过并联的电阻R7、R8接地；PWM功率集成芯片的SENSE引脚通过光电耦合器的输出端与地连接；光电耦合器的输出端与电容C2并接；
通电启动电路包括电阻R2、EMC抑制电容E3、稳压二极管ZD1、电阻R6，EMC抑制电容E3的负极与EMC抑制电容E2的负极连接，电阻R2的第一端与EMC抑制电容E2的正极连接，电阻R2的第二端与EMC抑制电容E3的正极、PWM功率集成芯片的VDD引脚、稳压二极管ZD1的正极、电阻R6的第一端连接，稳压二极管ZD1的阴极接地，电阻R6的第二端连接PWM功率集成芯片的VDDG引脚；通电启动电路用于为PWM功率集成芯片提供第一次启动所需能量；
续流供电回路包括二极管D6、电阻R5及设置在变压器上的续流供电初级绕组，二极管D6的负极连接PWM功率集成芯片的VDD引脚，续流供电初级绕组的异名端通过电阻R5与二极管D6的正极连接，续流供电初级绕组的同名端接地。
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