CN203340371U - 一种小功率led灯驱动电源 - Google Patents

Abstract

一种小功率LED灯驱动电源，它由EMI滤波电路、整流滤波电路和恒流驱动电路组成，其连接关系如附图所示。EMI滤波电路是由电感和电容组成的低通滤波电路。整流滤波电路是由桥式整流器和电容组成的市电整流滤波电路。恒流驱动电路由集成电路芯片PT4201、电阻、电容、开关变压器、二极管、稳压二极管和和功率MOS管组成，工作频率为65kHz，输出电流为300mA，输出电压为10V，输出功率为3W，变换效率大于85%。具有过流保护、VDD过压保护、VDD欠压保护，以及LED开路和短路保护等保护功能。其积极效果在于：电路简单、成本低、体积小、重量轻、效率高、保护功能完善，使用寿命长。

Description

一种小功率LED灯驱动电源

技术领域

本实用新型涉及LED驱动电源技术领域，具体涉及一种小功率LED灯驱动电源。 

背景技术

LED灯直流驱动，超低功耗，电光功率转换接近100%，相同照明效果比传统光源节能70%以上。固体冷光源，环氧树脂封装，使用寿命可达5万到10万小时，比传统光源寿命长10倍以上。此外，LED灯是一种绿色光源，光谱中没有紫外线和红外线，热量低、无频闪、无辐射。LED照明灯低电压，冷光源不会引起火灾，所需导线规格也大大低于目前照明灯具所用导线规格。然而，LED的输出光流明数和波长同PN结的温度以及电流密切相关，常规的驱动电路，如电容降压电路和开关稳压电路，将引起LED的提前老化，不能有效满足LED照明驱动的要求。LED灯必须依赖于专用驱动电源提供恒定电流点燃工作，以免电压波动导致电流增大而将LED损坏。因此，必须设计恒流驱动电源充分满足LED工作所需的驱动要求，从而最大限度的发挥LED的性能，减少故障率。然而，现有的各种LED灯驱动电源电路成本高，性价比低，影响了LED灯的推广应用。 

发明内容

为解决现有LED灯驱动电源的不足，本实用新型公开一种小功率LED灯驱动电源。该驱动电源电路简单、成本低、体积小、重量轻、效率高、保护功能完善，使用寿命长，可广泛应用于小功率LED灯驱动电源领域。 

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：本实用新型由EMI滤波电路、整流滤波电路和恒流驱动电路组成；EMI滤波电路的输入端接交流市电电源，输出端接整流滤波电路的输入端；恒流驱动电路的输入端接整流滤波电路的输出端，输出端接LED灯。恒流驱动电路由集成电路芯片PT4201，电阻R1～R7，电容C3～C5，开关变压器T1，二极管D1、D2、D3，稳压二极管D4和功率MOS管Q1组成。电阻R7设计为3.3Ω，恒流驱动电路的输出电流为300mA，输出电压为10V，输出功率为3W。电阻R2设计为100KΩ，恒流驱动电路的工作频率为65kHz。 

本实用新型的积极效果在于：电路简单、成本低、体积小、重量轻、效率高、保护功能完善，使用寿命长。 

附图说明

图1为本实用新型的方框图。 

图2为本实用新型的电路原理图。 

具体实施方式

如附图1所示，本实用新型由依次顺序连接的EMI滤波电路、整流滤波电路和恒流驱动电路组成。 

如附图2所示。 

EMI滤波电路是由电感L1和电容C1组成的低通滤波电路，可抑制市电电源与驱动电源之间的高频电磁干扰。 

整流滤波电路是由桥式整流器BD1和电容C2组成的市电整流滤波电路。对输入的90V～265V市电电压整流滤波，得到约110V～360V的直流电压，为驱动电源供电。 

恒流驱动电路由集成电路芯片PT4201，电阻R1～R7，电容C3～C5，开关变压器T1，二极管D1、D2、D3，稳压二极管D4和功率MOS管Q1组成。输出电流为300mA，输出电压为10V，输出功率为3W。具有过流保护、VDD过压保护、VDD欠压保护，以及LED开路和短路保护等保护功能。整个LED灯驱动电源包括PT4201在内仅使用23个元器件，元器件数量少，电路简单、成本低、体积小、重量轻、保护功能完善。 

本实用新型是基于PT4201的隔离式光耦反馈的高亮度LED驱动电源，具有恒流精度高、外围电路简单、无闪烁和EMI辐射低的显著优点。在正常工作状态下控制器的振荡频率可以通过外部电阻精确设定。同时，PT4201的前侧消隐电路帮助克服外部功率器件开启瞬间的电压毛刺，能有效避免控制器的误动作造成的LED灯闪烁。内部集成的电流斜率补偿功能提高了系统稳定性。 

本实用新型是基于PT4201的3W离线式LED灯驱动电源，驱动电路采用典型的反激式拓扑结构，采用副边光耦反馈，以提高输出电流精度。相比于原边反馈电路电流精度±5％，副边反馈的电路精度在±2%以内，成本只增加了0.3RMB。 

AC90V～265V交流电输入，通过L1电容和C1滤波后接入桥式整流器BD1，经BD1整流C2滤波输出的直流电压大约为110V～360V。通过电阻R1对VDD引脚上的电容C4充电使VDD电压升高，当VDD脚电压达到芯片启动电压18V之后PT4201开始工作，工作之后由辅助绕组对芯片供电。优化设计的启动电路使PT4201启动之前VDD消耗极低的电流，这样可以选用阻值比较大的启动电阻R1从而提高整机效率。本实用新型的R1设计为2MΩ、1/8W的电阻与C4为4.7uF/50V的电容可以组成一个简单可靠的启动电路。 

PT4201采用光耦检测LED灯的电流并通过改变输出脉冲占空比达到控制输出电流的目的。当空载时，R5是一个限流电阻，限制这条支路上的电流在10mA，D4选用12V稳压管，起到整流限压的作用。在空载工作时，R6是一个分流电阻，流过R6的电流为10mA，R6左端的电压为1V。带负载时，R7两端的电压为1V左右，可通过选择不同阻值的电阻调节输出电流。本实用新型将电阻R7设计为3.3Ω，恒流驱动电路的输出电流为300mA，输出电压为10V，输出功率为3W。当流过LED灯的电流达到设定值时，在采样电阻R7上的压降达到光耦的发光管导通电压时，发光管导通使FB电压下降，PT4201根据FB电压的大小改变输出脉冲占空比实现恒定电流输出。 

PT4201的RI引脚为设定PWM频率提供了方便，用一个电阻接在RI引脚和GND之间可以对PWM频率进行设定。本实用新型将电阻R2设计为100KΩ，恒流驱动电路的工作频率为65kHz。 

PT4201的CS引脚的功能之一是采样外部Q1的电流进行电流斜率补偿，二是提供逐周期的Q1过流保护功能。PT4201通过与Q1串联的采样电阻R4来采样流过Q1的电流，流过Q1的电流在采样电阻R4上转换成电压信号，CS上电压和FB电压共同决定PWM脉冲占空比。 

PT4201的OUT脚用来驱动功率管Q1的栅极。优化设计的输出驱动，使驱动强度和EMI得到良好的折衷。同时，OUT的输出高电位被限制在18V，从而可以保护由于VDD升高可能对Q1造成的损伤。内部OUT和GND之间有一个电阻，可以在芯片不工作时将外部Q1的栅极可靠置为0电位。 

LED负载开路时，流过稳压管的电流在电阻R6和R7上产生一个压降使光耦的发光管导通，使PT4201的FB电压降低。当FB电压降低到一定程度时PT4201进入突发模式，整个系统进入低功耗模式。因此LED灯开路是安全的。 

当LED负载发生短路时，光耦的发光管两端电压等于输出电压，由于输出电压低，输出功率很小，因此，整个系统工作是安全的。当采样电阻R7发生短路时，由于光耦的发光管两端电压为零，发光管不导通导致FB电压快速上升到保护阈值。在R2为100KΩ情况下，过32mS后PT4201将自动关闭。 

当系统发生严重故障时，例如对于光耦开路或者反馈开路的情况，光耦输出电流接近零致使FB端电压上升。FB电压上升将会使PT4201工作在过流保护状态，因为有多余的电流供给负载，如果超出了负载所需电流大小会使输出电压迅速上升。由于辅助绕组的电压与输出电压成一定的比例，输出电压升高引起辅助绕组电压升高进而使VDD电压升高，当PT4201检测到VDD引脚电压达到过压保护点时会关闭PWM。当过压保护被触发时由于没有能量供给负载及辅助绕组，VDD电压和输出电压下降，当降低到过压保护解除电压时将重新开启正常工作。这时如果故障解除则正常工作，如果故障依然存在将重新进入过压保护状态。 

驱动电源在90VAC～265VAC输入范围内，恒流驱动电路的输出电流为300mA，输出电压为10V，输出功率为3W，变换效率大于85%。 

Claims (4)

1.一种小功率LED灯驱动电源，其特征是：它由EMI滤波电路、整流滤波电路和恒流驱动电路组成；EMI滤波电路的输入端接交流市电电源，输出端接整流滤波电路的输入端；恒流驱动电路的输入端接整流滤波电路的输出端，输出端接LED灯。

2.根据权利要求1所述的一种小功率LED灯驱动电源，其特征是：恒流驱动电路由集成电路芯片PT4201，电阻R1～R7，电容C3～C5，开关变压器T1，二极管D1、D2、D3，稳压二极管D4和功率MOS管Q1组成。

3.根据权利要求2所述的一种小功率LED灯驱动电源，其特征是：电阻R7设计为3.3Ω，恒流驱动电路的输出电流为300mA，输出电压为10V，输出功率为3W。

4.根据权利要求2所述的一种小功率LED灯驱动电源，其特征是：电阻R2设计为100KΩ，恒流驱动电路的工作频率为65kHz。

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