CN203554742U

CN203554742U - 一种led驱动电路

Info

Publication number: CN203554742U
Application number: CN201320613506.0U
Authority: CN
Inventors: 文威
Original assignee: Opple Lighting Co Ltd
Current assignee: Opple Lighting Co Ltd
Priority date: 2013-09-29
Filing date: 2013-09-29
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2023-09-29

Abstract

本实用新型公开了一种LED驱动电路，包括直流变换单元、控制所述直流变换单元的控制驱动单元以及连接所述控制驱动单元的信号处理单元，所述信号处理单元包括第一信号采样单元、第二信号采样单元、除法运算器以及比较器，所述第一信号采样单元采样到的信号为第一信号，所述第二信号采样单元采样到的信号为第二信号，所述第一信号和第二信号经过除法运算器后形成参考信号，所述参考信号与直流变换单元的电感电流通过比较器的比较输出控制信号，所述控制信号输入所述控制驱动单元从而控制所述直流变换单元恒流输出。

Description

一种LED驱动电路

【技术领域】

本实用新型涉及一种驱动电路，尤其指一种LED驱动电路。

【背景技术】

LED光源需要恒流驱动，以确保在不同输入电压和输出电压（相当于不同负载）情况下光输出的一致性，同时也可保证LED光源不会因为过电流驱动导致的过热使光输出衰减，缩短灯具寿命。现有技术中，恒流驱动电路的拓扑具有隔离拓扑结构和不隔离拓扑结构。不隔离拓扑中，例如降压电路和升降压电路，由于LED负载和开关驱动并不共地，使得输出电流采样非常困难；在升压电路中虽然LED负载和开关驱动是共地结构，可以方便进行LED负载的电流反馈，然而，LED负载电流的采样需要在恒流驱动电路输出回路串联采样电阻，增加采样电阻会增加电路的损耗，同时，还需要增加电流外环控制，包括基准源和运算放大器，以输出电感电流峰值参考信号来设定峰值电流，使得恒流驱动电路控制非常复杂。而隔离拓扑中，采样输出电流需要增加副边电流采样芯片以及相应芯片供电电路，输出电流信号通过光耦反馈到原边控制芯片，电路结构也非常复杂且成本高，不利于缩小驱动电源体积。现有技术中也没有一款通用的信号处理电路能够适合不同的拓扑实现输出恒流控制。

因此，为了克服上述缺陷，有必要提供一种改进的LED驱动电路。

【实用新型内容】

本实用新型的目的在于提供一种LED驱动电路。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种LED驱动电路，包括直流变换单元、控制所述直流变换单元的控制驱动单元以及连接所述控制驱动单元的信号处理单元，所述直流变换单元输出电流驱动LED负载，所述直流变换单元具有电感，所述信号处理单元包括第一信号采样单元、第二信号采样单元、除法运算器以及比较器，所述第一信号采样单元采样到的信号为第一信号，所述第二信号采样单元采样到的信号为第二信号，所述第一信号和第二信号经过除法运算器后形成参考信号，所述参考信号与直流变换单元的电感电流通过比较器的比较输出控制信号，所述控制信号输入所述控制驱动单元从而控制所述直流变换单元恒流输出。

优选地，所述直流变换单元包括降压电路，所述第一信号和所述第二信号为直流信号。

优选地，所述第一信号采样单元包括分压电阻，所述第一信号采样单元和所述第二信号采样单元之间具有分压电阻。

优选地，所述第二信号采样单元采样所述LED驱动电路的输入电压信号。

优选地，所述直流变换单元包括升压电路，所述第一信号采样单元采集所述LED驱动电路的输出电压。

优选地，所述第一信号采样单元包括分压电阻。

优选地，所述直流变换单元包括升降压电路，所述第一信号采样单元采集所述LED驱动电路的输入输出电压之和。

优选地，所述第一信号采样单元包括分压电阻。

优选地，所述LED驱动电路还包括开关元件，所述信号处理单元输出关断信号，所述关断信号控制所述开关元件的关断。

优选地，所述开关元件连接一采样电阻，所述采样电阻一端连接所述开关元件，另一端接地，所述比较器的第一输入端连接除法运算器的输出端，所述比较器的第二输入端连接所述采样电阻与所述开关元件之间。

相较于现有技术，本实用新型LED驱动电路有以下优点：通过简单的电路即可实现恒流输出，且能够减少电路的损耗。

【附图说明】

图1为本实用新型LED驱动电路的示意图。

图2为本实用新型LED驱动电路的第一较佳实施例的电路图。

图3为本实用新型LED驱动电路的第二较佳实施例的电路图。

图4为本实用新型LED驱动电路的第三较佳实施例的电路图。

【具体实施方式】

请参照图1所示，本实用新型一种LED驱动电路，包括直流变换单元、控制直流变换单元的控制驱动单元以及连接控制驱动单元的信号处理单元，直流变换单元输出电流驱动LED负载，直流变换单元具有电感，信号处理单元包括第一信号采样单元、第二信号采样单元、除法运算器以及比较器，第一信号采样单元采样到的信号为第一信号，第二信号采样单元采样到的信号为第二信号，第一信号和第二信号经过除法运算器后形成参考信号，参考信号与直流变换单元的电感电流通过比较器的比较输出控制信号，控制信号输入控制驱动单元从而控制直流变换单元恒流输出。本实用新型对第一信号和第二信号进行除法运算，得到第一信号和第二信号的比值作为参考信号，该参考信号作为电感电流峰值的参考值连接到比较器。比较器的另一个输入则是电感电流峰值采样，当电感电流峰值超过参考值时比较器翻转，从而输出控制信号至控制驱动单元，以控制直流变换单元的关断。本实施例中，除法运算通过对数运算放大器实现，把除法转化为减法，其他实施例中，也可以在芯片内置数字内核，通过算法实现。本实用新型的信号处理单元对信号处理的方式，使得第一信号和第二信号的采样电路能够更简单。

具体地，当直流变换单元为降压电路时，第一信号和第二信号皆为直流信号，当直流变换单元为升压电路、升压降压电路等等电路时，第二信号采样单元采样LED驱动电路的输入电压信号，第一信号采样单元根据不同的拓扑采样不同的信号，第二信号采样单元包括分压电阻。

请参照图2所示，本实用新型第一实施例的LED驱动电路1包括直流变换单元10、控制直流变换单元10的控制驱动单元（未标号）以及连接控制驱动单元的信号处理单元11，直流变换单元10输出电流驱动LED负载，直流变换单元10具有电感L。直流变换单元10包括二极管D、电感L以及输出电容C。信号处理单元11包括第一信号采样单元（未标号）、第二信号采样单元（未标号）、除法运算器110以及比较器112。第一信号采样单元采样到的信号为第一信号A，第二信号采样单元采样到的信号为第二信号B，第一信号A和第二信号B经过除法运算器110后形成参考信号，参考信号与直流变换单元10的电感电流信号通过比较器112的比较输出控制信号。控制信号输入控制驱动单元，控制直流变换单元10的关断，从而控制直流变换单元10恒流输出。

第一实施例中，直流变换单元10包括降压电路，第一信号A和第二信号B为直流信号。直流信号可以来自芯片内部，如VCC或者带隙基准源，也可以是直流变换单元10的输入电压Vin，或者是输出电容C负端电压。本实施例中，第一信号采样单元包括分压电阻R1、R2。第二信号B采样单元包括分压电阻R2。第一信号A采样单元和第二信号B采样单元之间具有分压电阻R1。本实施例中，第一信号采样单元还包括分压电阻R0，除法运算器110的第一信号A的输入端连接于分压电阻R0和分压电阻R1之间。第一信号A和第二信号B之间具有电压差，且第一信号A除以第二信号为大于1的值。直流变换单元为降压电路的其他实施例中，第一信号A和第二信号B可以是相同的直流信号，即第一信号A和第二信号B之间没有分压电阻，也可以第一信号A和第二信号B互换位置，即第二信号B除以第一信号A，得到一个小于1的值。

LED驱动电路1还包括控制直流变换单元10关断和导通的开关元件Q，信号处理单元11还包括采样电阻Rs，本实施例中，采样电阻Rs一端连接开关元件Q，另一端接地。比较器112的第一输入端（未标号）连接参考信号，第二输入端（未标号）连接于采样电阻Rs与开关元件Q之间，使得电感电流信号输入第二输入端，从而控制直流变换单元10的电感电流峰值。本实施例中，比较器112的第一输入端为比较器112的负极，第二输入端为比较器112的正极，第一信号A和第二信号B经过除法器时，第一信号A除以第二信号B。其他实施例中，也可以将比较器112的第一输入端设置为正极，第二输入端设置为负极，即参考信号输入比较器112的正极，电感电流信号输入比较器112的负极。

本实施例中，输入直流信号通过电阻R0、R1和R2进行分压，电阻R0和R1之间的电压信号作为第一信号A输入除法运算器110，电阻R1和R2之间的电压信号作为第二信号B输入，直流信号可以来自芯片内部，如VCC或者带隙基准源，也可以是直流变换单元10的输入电压Vin，或者是输出电容C负端电压。第一信号A和第二信号B的比值表达式为A/B=（R1+R2）/R2。从这个表达式可知第一信号A和第二信号B的比值与直流偏置无关，也和电阻R0无关，当电阻R1不等于零时，这个比值会大于一，如果把第一信号A和第二信号B的输入互换，则可以得到小于一的比值。第一信号A和第二信号B的比值为参考信号，该参考信号作为电感电流峰值的参考。而电感电流峰值反馈则通过采样电阻Rs得到，当电感电路峰值超过参考信号的值时，比较器112翻转，开关元件Q断开。可见，电感电流峰值被控制在一个固定值，这个固定值和输入电压Vin、输出电压Vo没有函数关系，对工作在临界电流模式下的降压电路，固定的电感电流峰值意味着固定的输出电流，输出电流为电感电流峰值的一半。输出电流Io的表达式为Io=（R1+R2）/(2*R2*Rs)。本实施例的LED驱动电路1，输出电流Io的大小与输入电压Vin和输出电压Vo没有关系，而只与电阻R1、R2、Rs的比值有关，因此，只要根据需要设置第一信号A、第二信号B以及采样电阻Rs，即可实现恒流输出。本实用新型第一信号A和第二信号B的采样电路非常简单，经过信号处理单元11的处理能够很好的控制直流变换单元10恒流输出。

请参照图3所示，本实用新型第二实施例的LED驱动电路2包括直流变换单元20、控制直流变换单元20的控制驱动单元（未标号）以及连接控制驱动单元的信号处理单元21，直流变换单元20输出电流驱动LED负载，直流变换单元20具有电感L。直流变换单元20包括二极管D、电感L以及输出电容C。信号处理单元21包括第一信号采样单元（未标号）、第二信号采样单元（未标号）、除法运算器210以及比较器212。第一信号采样单元采样到的信号为第一信号A，第二信号采样单元采样到的信号为第二信号B，第一信号A和第二信号B经过除法运算器210后形成参考信号，参考信号与直流变换单元20的电感电流信号通过比较器212的比较输出控制信号。控制信号输入控制驱动单元，控制直流变换单元20的关断，从而控制直流变换单元20恒流输出。

直流变换单元20为升压电路，第一信号采样单元采集LED驱动电路2的输出电压信号。第二信号采样单元采集LED驱动电路2的输入电压信号。第一信号采样单元的一端与输出电容C并联，另一端连接除法运算器210的第一信号输入端。第一信号采样单元包括分压电阻R3和分压电阻R4。除法运算器210的第一信号输入端连接于分压电阻R3与分压电阻R4之间。第二信号采样单元一端连接LED驱动电路2的输入端以采样输入电压Vin，另一端连接除法运算器210的第二信号输入端。即第一信号A为直流变换单元20的输出电压信号，第二信号B为LED驱动电路2的输入电压信号。

LED驱动电路2还包括控制直流变换单元20关断和导通的开关元件Q，信号处理单元21还包括采样电阻Rs，本实施例中，采样电阻Rs一端连接开关元件Q，另一端接地。比较器212的第一输入端（未标号）连接参考信号，第二输入端（未标号）连接于采样电阻Rs与开关元件Q之间，使得电感电流信号输入第二输入端，从而控制直流变换单元20的电感电流峰值。本实施例中，比较器212的第一输入端为比较器212的负极，第二输入端为比较器212的正极，第一信号A和第二信号B经过除法器时，第一信号A除以第二信号B。其他实施例中，也可以将比较器212的第一输入端设置为正极，第二输入端设置为负极，即参考信号输入比较器212的正极，电感电流信号输入比较器212的负极。

本实施例中，输入电压Vin经过电阻R1和R2分压反馈到第二信号B输入端，输出电压Vo经过电阻R3和R4反馈到第一信号A输入端，这样第一信号A和第二信号B的比值表达式为A/B=Vo*[R3/(R3+R4)]/Vin*[R2/(R1+R2)]=K*(Vo/Vin)。其中K为设计参数。第一信号A和第二信号B的比值与输入电压Vin和输出电压Vo都有关系，当输入电压Vin变大或者输出电压Vo变小时，这个比值会变小，相应减少电感电流峰值，反之，则增大电感电流峰值。输出电流Io表达式则为Io=电流峰值/2*(Vin/Vo)=K/(2*Rs)。可以看出，经过信号处理单元21的控制信号控制直流变换单元20，使得输出电流Io是一个恒定值，只与设计参数K以及采样电阻Rs有关，不受输入电压Vin以及输出电压Vo变化的影响。且第一信号A和第二信号B的采样非常简单方便。

请参照图4所示，本实用新型第三实施例的LED驱动电路3包括直流变换单元30、控制直流变换单元30的控制驱动单元（未标号）以及连接控制驱动单元的信号处理单元31，直流变换单元30输出电流驱动LED负载，直流变换单元30具有电感L。直流变换单元30包括二极管D、电感L以及输出电容C。信号处理单元31包括第一信号采样单元（未标号）、第二信号采样单元（未标号）、除法运算器310以及比较器312。第一信号采样单元采样到的信号为第一信号A，第二信号采样单元采样到的信号为第二信号B，第一信号A和第二信号B经过除法运算器310后形成参考信号，参考信号与直流变换单元30的电感电流信号通过比较器312的比较输出控制信号。控制信号输入控制驱动单元，控制直流变换单元30的关断，从而控制直流变换单元30恒流输出。

直流变换单元30为升降压电路，第一信号采样单元采集LED驱动电路3的输入电压Vin与输出电压Vo之和。第二信号采样单元采集LED驱动电路3的输入电压信号。

LED驱动电路3包括控制直流变换单元30断和导通的开关元件Q，信号处理单元31还包括采样电阻Rs，本实施例中，采样电阻Rs一端连接开关元件Q，一端接地。升降压电路的直流变换单元30，其电感L和输出电容C并联连接，电感L和输出电容C之间连接二极管D。二极管D一端连接输出电容C，另一端连接开关元件Q。电感L一端连接输出电容C，另一端连接开关元件Q。

第一信号采样单元采集LED驱动电路3的输入电压Vin与输出电压Vo之和，因此第一信号采样单元一端连接于二极管D与输出电容C之间，而另一端连接除法运算器310的第一信号输入端。第一信号采样单元包括分压电阻R3和分压电阻R4。除法运算器310的第一信号输入端连接于分压电阻R3与分压电阻R4之间。第二信号采样单元一端连接LED驱动电路2的输入端以采样输入电压Vin，另一端连接除法运算器310的第二信号输入端。即第一信号A为LED驱动电路3的输入输出电压和信号，第二信号B为LED驱动电路3的输入电压信号。

比较器312的第一输入端（未标号）连接参考信号，第二输入端（未标号）连接于采样电阻Rs与开关元件Q之间，使得电感电流信号输入第二输入端，从而控制直流变换单元30的电感电流峰值。本实施例中，比较器312的第一输入端为比较器312的负极，第二输入端为比较器312的正极，第一信号A和第二信号B经过除法器时，第一信号A除以第二信号B。其他实施例中，也可以将比较器312的第一输入端设置为正极，第二输入端设置为负极，即参考信号输入比较器312的正极，电感电流信号输入比较器312的负极。

本实施例中，输入电压Vin通过电阻R1和R2进行分压，作为第二信号B输入，而第一信号A则来自输出电容C的正端电压，这个电压等于输入电压Vin和输出电压Vo之和（Vin + Vo）。输入电压Vin和输出电压Vo之和通过电阻R3和R4分压连接到第一信号输入端，从而输入除法运算器310。此时第一信号A和第二信号B的比值表达式为A/B=[(Vin + Vo)*R3/(R3+R4)]/[Vin*R2/(R1+R2)]=K*[(Vin + Vo)/Vin]。其中K为设计参数，K=[R3*(R1+R2)]/[R2*(R3+R4)]。第一信号A和第二信号B的比值不是固定值，而是和输入电压Vin以及输出电压Vo都有关系，电感电流峰值则跟随这个比值进行调整。在这种控制下，输出电流Io表达式为Io=[电流峰值/2]*[Vin/(Vin + Vo)]=K/(2*Rs)。可以看出，输出电流Io也是一个恒定值，只与设计参数K以及采样电阻Rs有关，不受输入电压Vin以及输出电压Vo变化的影响。并且第一信号A和第二信号B的采样非常简单方便。

Claims

1.一种LED驱动电路，包括直流变换单元、控制所述直流变换单元的控制驱动单元以及连接所述控制驱动单元的信号处理单元，所述直流变换单元输出电流驱动LED负载，所述直流变换单元具有电感，其特征在于，所述信号处理单元包括第一信号采样单元、第二信号采样单元、除法运算器以及比较器，所述第一信号采样单元采样到的信号为第一信号，所述第二信号采样单元采样到的信号为第二信号，所述第一信号和第二信号经过除法运算器后形成参考信号，所述参考信号与直流变换单元的电感电流通过比较器的比较输出控制信号，所述控制信号输入所述控制驱动单元从而控制所述直流变换单元恒流输出。

2.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述直流变换单元包括降压电路，所述第一信号和所述第二信号为直流信号。

3.如权利要求2所述的LED驱动电路，其特征在于，所述第一信号采样单元包括分压电阻，所述第一信号采样单元和所述第二信号采样单元之间具有分压电阻。

4.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述第二信号采样单元采样所述LED驱动电路的输入电压信号。

5.如权利要求4所述的LED驱动电路，其特征在于，所述直流变换单元包括升压电路，所述第一信号采样单元采集所述LED驱动电路的输出电压。

6.如权利要求5所述的LED驱动电路，其特征在于，所述第一信号采样单元包括分压电阻。

7.如权利要求4所述的LED驱动电路，其特征在于，所述直流变换单元包括升降压电路，所述第一信号采样单元采集所述LED驱动电路的输入输出电压之和。

8.如权利要求7所述的LED驱动电路，其特征在于，所述第一信号采样单元包括分压电阻。

9.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述LED驱动电路还包括开关元件，所述信号处理单元输出关断信号，所述关断信号控制所述开关元件的关断。

10.如权利要求9所述的LED驱动电路，其特征在于，所述开关元件连接一采样电阻，所述采样电阻一端连接所述开关元件，另一端接地，所述比较器的第一输入端连接除法运算器的输出端，所述比较器的第二输入端连接所述采样电阻与所述开关元件之间。