CN203554750U

CN203554750U - 一种led驱动电路

Info

Publication number: CN203554750U
Application number: CN201320637302.0U
Authority: CN
Inventors: 龙文涛; 李东明; 杨冕; 封正勇
Original assignee: Sichuan Sunfor Light Co Ltd
Current assignee: Sichuan Sunfor Light Co Ltd
Priority date: 2013-10-16
Filing date: 2013-10-16
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2023-10-16

Abstract

本实用新型公开了一种LED驱动电路，涉及LED交流直接驱动技术，目的在于提供一种有效解决频闪问题的交流电直接驱动电路。本实用新型技术要点：包括交流信号接收端、整流电路、填谷电路、第一LED灯串、第一开关、第二LED灯串及第二开关；所述交流信号接收端用于接收交流电；所述整流电路与所述交流信号接收端连接，用于将所述交流电转换为脉动直流电；所述填谷电路与整流电路连接，用于对所述脉动直流电进行调理后向第一LED灯串与第二LED灯串供电。

Description

一种LED驱动电路

技术领域

本实用新型涉及LED驱动技术，特别是一种交流直接驱动LED的电路。

背景技术

目前市面上非常多的厂商都在研究交流电直接驱动LED电路，常见的交流电直接驱动电路有以下几种：第一种是直接利用发光二极管（LED）组成桥式整流电路，如图1，这种方式是最原始的交流电直接驱动。这种方式对LED芯片的利用率极低，功率因数也较低，并且由于交流电的特殊波形导致LED发光的严重频闪问题；第二种直接驱动电路使用传统的桥式整流电路整流以后接一串高压LED灯串，通过串接电阻调节电流和功率，图2所示。这种方式可以实现较高的功率因素，但是由于电阻的作用，导致整个电路效率非常低，并且同样存在严重的频闪，波动深度为100%；第二种直接驱动电路如图3，整流以后，将LED灯串分为很多段，按照输入的瞬时电压选择逐级驱动。这种方式相对前两种驱动方式可以改善效率和功率因数，但是同样存在严重的频闪，波动深度为100%。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种有效解决频闪问题的交流电直接驱动电路。

本实用新型采用的技术方案是这样的：包括交流信号接收端、整流电路、填谷电路、第一LED灯串、第一开关、第二LED灯串及第二开关；

所述交流信号接收端用于接收交流电；

所述整流电路与所述交流信号接收端连接，用于将所述交流电转换为脉动直流电；

所述填谷电路与整流电路连接，用于对所述脉动直流电进行调理后向第一LED灯串与第二LED灯串供电；

其中，第一LED灯串的一端与填谷电路的第一供电端连接，第二LED灯串的一端与第一LED灯串的另一端连接，第二LED灯串的另一端通过第二开关与填谷电路的第二供电端连接；第一开关的一端与所述第一LED灯串的所述另一端连接，第一开关的另一端与填谷电路的第二供电端连接。

优选地，稳定工作时，第一LED灯串常亮，第二LED灯串随填谷电路输出的调理直流电变化点亮或熄灭。

优选地，所述整流电路用于将电压范围在-Vpp~Vpp之间的交流电转换为电压范围为0~Vpp之间的脉动直流电，填谷电路用于将所述脉动直流电转换为电压范围在Vpp/2~Vpp之间的调理直流电。

优选地，第一LED灯串的所述一端为阳极，第一LED灯串的所述另一端为阴极；第二LED灯串的所述一端为阳极，第二LED灯串的所述另一端为阴极。

优选地，所述第一开关用于在填谷电路输出的调理直流电电压为Vpp/2时导通，且当所述调理直流电电压升高到第一阈值时关断；所述第二开关用于在调理直流电电压小于第一阈值时关断，在调理直流电电压升高到第一阈值时导通；所述第一阈值大于Vpp/2且小于Vpp。

优选地，所述第二开关还用于当调理直流电电压升高到第二阈值时关断；所述第二阈值大于Vpp。

优选地，所述第一开关包括第一分压电阻、第二分压电阻、第三电阻、第一开关管与第二开关管；第一分压电阻与第二分压电阻串联后再连接在填谷电路的第一供电端与第二供电端之间，第一分压电阻与第二分压电阻的公共连接端与第一开关管的栅极连接；第一开关管的源极与填谷电路的第二供电端连接，第一开关管的漏极与第二开关管的栅极连接；第二开关管的源极与填谷电路的第二供电端连接，第二开关管的漏极与第一LED灯串的阴极连接；所述第三电阻连接于第二开关管的漏极与第二开关管的栅极之间。

优选地，所述第二开关包括第四分压电阻、第五分压电阻、第六电阻、第三开关管与第四开关管；第四分压电阻与第五分压电阻串联后再连接在填谷电路的第二供电端与第一LED灯串的阴极之间，第四分压电阻与第五分压电阻的公共连接端与第三开关管的栅极连接；第三开关管的源极与填谷电路的第二供电端连接，第三开关管的漏极与第四开关管的栅极连接；第四开关管的源极与填谷电路的第二供电端连接，第四开关管的漏极与第二LED灯串的阴极连接；所述第六电阻连接于第四开关管的漏极与第四开关管的栅极之间。

优选地，R2/R1大于R7/R6；其中R1、R2、R6、R7分别为第一分压电阻、第二分压电阻、第四分压电阻、第五分压电阻的阻值。

优选地，在所述第一开关管栅极与填谷电路第二供电端之间还接有第一稳压管，在所述第二开关管栅极与填谷电路第二供电端之间还接有第二稳压管，在所述第三开关管栅极与填谷电路第二供电端之间还接有第三稳压管，在所述第四开关管栅极与填谷电路第二供电端之间还接有第四稳压管。

优选地，在交流信号接收端与整流电路之间还接有保护电路；所述保护电路包括保险管与热敏电阻；其中，所述保险管串联在交流信号接收端与整流电路的连接线路中，热敏电阻连接在整流电路的第一接收端与第二接收端之间。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型的电路中，由于存在填谷式功率因数校正电路，可以有效校正功率因数至0.9以上，并且有效改善频闪现象，将波动深度降低至30%以内。

2、采用开关分段式驱动，确保第一段LED灯串常亮，第二段LED灯串随填谷电路输出电压变化熄灭或点亮，进一步改善频闪现象，降低光线的波动深度；另外，由于加入开关分段驱动，能够有效提升效率，减小电路发热量；

3、本实用新型还具有过压保护功能，当填谷电路输出电压值突然上升到设定的第二阈值以上时，第一开关与第二开关均断开，有效保护LED灯串不受损坏。

附图说明

图1为最原始的交流电直接驱动电路原理图。

图2为一种市面上常用的交流电直接驱动电路原理图。

图3为另一种市面上常用的交流电直接驱动电路原理图。

图4为本实用新型所述电路原理示意图。

图5为本实用新型所述电路填谷电路后端电压波形。

图6为本实用新型一应用实例电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

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。

如图4所示，本实用新型的一个实施例是这样的：包括交流信号接收端、整流电路D1、填谷电路、第一LED灯串、第一开关K1、第二LED灯串及第二开关K2。

所述交流信号接收端，具有两个端子N、L，用于接收交流电。

所述整流电路也有两个输入端，分别连接端子N、端子L，用于接收交流电，并将电压范围为-Vpp~Vpp的交流电转换为电压范围为0~Vpp的脉动直流电。具体的，整流电路可以为由四个二极管连接的全桥电路。Vpp为电压峰值。

所述填谷电路与整流电路连接，用于对所述脉动直流电进行调理后向第一LED灯串与第二LED灯串供电。填谷电路包括三个二极管D2、D3、D4和两个电容C2、C3。填谷电路能够提高功率因数并且减小整流桥输出电压的波动。

由于填谷电路中两个电容串联充电并联放电的特性，如果LED灯串负载正向压降较高，那么填谷电路的电容就不能正常放电，不能正常发挥应有的功能；如果LED灯串正向负载电压较低就会导致整体系统效率很低，发热量大。所以本实施例是在填谷电路后级增加分段式驱动，使得填谷电路的电容放电时， LED灯串负载正向压降较低，当填谷电路输出电压较高时LED灯串负载正向压降也较高，以保证较高的系统效率。

在另一个具体实施例中，第一LED灯串的阳极与填谷电路的第一供电端连接，第二LED灯串的阳极与第一LED灯串的阴极连接，第二LED灯串的阴极通过第二开关与填谷电路的第二供电端连接；第一开关的一端与所述第一LED灯串的阴极连接，第一开关的另一端与填谷电路的第二供电端连接。

如图5，为稳定工作时（相对于电路初始上电时），脉动直流电经过填谷电路调理后的调理直流电的电压波形，波谷电压只有波峰电压的一半，即本实施例中，稳定工作时调理直流电电压范围为Vpp/2~Vpp。

接下来阐述上电后电路稳定工作时，开关K1、K2随调理直流电变化的状态变化。当调理直流电电压为Vpp/2时开关K1导通，开关K2关断，此时，第一LED灯串点亮，第二LED灯串熄灭；调理直流电电压随后逐渐升高，当升高到第一阈值时，开关K1关断，开关K2导通，此时第一LED灯串、第二LED灯串都点亮。所述第一阈值大于Vpp/2且小于Vpp。

开关K1、K2相互配合，使得电路稳定工作时，第一LED灯串始终点亮，第二LED灯串随调理直流电电压的变化导通或关断，从而实现了在提供功率因素和系统效率的同时，有效解决了频闪问题，降低了光的波动深度。

为了防止调理直流电因为外界干扰会突然变大，在本实用新型又一实施例中，当调理直流电电压超过第二阈值，即LED灯串能够承受的安全电压阈值，时，开关K2断开，此时，由于开关K1、开关K2均关断，LED灯串中没有电流，从而有效防止LED灯串被损坏。所述安全电压阈值大于Vpp。

如图6，示出了上述开关K1、开关K2的一个具体实施方式。其中所述开关K1包括分压电阻R1、分压电阻R2、电阻R4、开关管M1与开关管M2；分压电阻R1与分压电阻R2串联后再连接在填谷电路的第一供电端与第二供电端之间，分压电阻R1与分压电阻R2的公共连接端与开关管M1的栅极连接；开关管M1的源极与填谷电路的第二供电端连接，开关管M1的漏极与开关管M2的栅极连接；开关管M2的源极与填谷电路的第二供电端连接，开关管M2的漏极与第一LED灯串的阴极连接；所述电阻R4连接于开关管M2的漏极与开关管M2的栅极之间。

当然为了稳定开关管M1、M2栅极电压稳定、防止栅极电压波动引起误操作，还可在开关管M1的栅极与填谷电路第二供电端之间设置稳压管DZ1，同理设置稳压管DZ2。

图6中，还包括电阻R3、电阻R5，其作用为限流，本领域技术人员可以合理预料，当选择合适的开关管或者分压电阻时，限流电阻R3、R5并不必要。

同样的，所述开关K2包括分压电阻R6、分压电阻R7、电阻R9、开关管M3与开关管M4。分压电阻R6与分压电阻R7串联后再连接在填谷电路的第二供电端与第一LED灯串的阴极之间，分压电阻R6与分压电阻R7的公共连接端与开关管M3的栅极连接；开关管M3的源极与填谷电路的第二供电端连接，开关管M3的漏极与开关管M4的栅极连接；开关管M4的源极与填谷电路的第二供电端连接，开关管M4的漏极与第二LED灯串的阴极连接；所述电阻R9连接于开关管M4的漏极与栅极之间。

基于同样的理由，可以在开关K2中设置稳压管DZ3、DZ4及限流电阻R8、R10。

调节分压电阻R1、R2、R6、R7的阻值大小，可以控制开关管M2、开关管M4关断和导通的时机。优选地，设置R2/R1大于R7/R6。

下面进一步阐述图6实施例电路的工作原理。

电路初始上电时，填谷电路两供电端之间电压很小，开关管M1栅极电压较低，处于截止状态，开关管M2则处于导通状态，此时的填谷电路的输出电压还未达到第一个LED灯串导通电压，第一LED灯串熄灭。填谷电路的输出电压连续上升使得第一个LED灯串导通。随着填谷电路的输出电压的进一步升高，足以导通同时导通第一、第二LED灯串，同时开关管M1的栅极电压升高并导通开关管M1，开关管M2的栅极电压被拉低，开关管M2关断，由于R2/R1大于R7/R6，此时开关管M3的栅极电压不足以使其导通，因此开关管M4导通，第一LED灯组、第二LED灯组都被点亮。之后填谷电路的输出电压达到Vpp之后开始下降，第二LED灯组熄灭，开关管M1关断，开关管M2导通，此时只有第一LED灯串点亮，此状态维持到填谷电路的输出电压下降到Vpp/2。之后填谷电路的输出电压从Vpp/2开始上升，如图5所示在Vpp/2~Vpp之间变化，第一LED灯组始终点亮，第二LED灯组则按上述规律随填谷电路的输出电压变化点亮或熄灭。

在其他实施例中，交流信号接收端与整流电路之间还接有保护电路，以保护后级电路不受损坏。所述保护电路包括保险管FUSE与热敏电阻VR；其中，所述保险管FUSE串联在交流信号接收端与整流电路的连接线路中，如连接在交流电接收端的L端子与整流电路的第一接收端之间或者连接在在交流电接收端的N端子与整流电路的第二接收端之间，热敏电阻则连接在整流电路的第一接收端与第二接收端之间，与整流电路并联。

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LED驱动电路，其特征在于，包括交流信号接收端、整流电路、填谷电路、第一LED灯串、第一开关、第二LED灯串及第二开关；

所述交流信号接收端用于接收交流电；

2.根据权利要求1所述的一种LED驱动电路，其特征在于，稳定工作时，第一LED灯串常亮，第二LED灯串随填谷电路输出的调理直流电变化点亮或熄灭。

3.根据权利要求1或2所述的一种LED驱动电路，其特征在于，所述整流电路用于将电压范围在-Vpp~Vpp之间的交流电转换为电压范围为0~Vpp之间的脉动直流电，填谷电路用于将所述脉动直流电转换为电压范围在Vpp/2~Vpp之间的调理直流电。

4.根据权利要求3所述的一种LED驱动电路，其特征在于，第一LED灯串的所述一端为阳极，第一LED灯串的所述另一端为阴极；第二LED灯串的所述一端为阳极，第二LED灯串的所述另一端为阴极。

5.根据权利要求4所述的一种LED驱动电路，其特征在于，所述第一开关用于在填谷电路输出的调理直流电电压为Vpp/2时导通，且当所述调理直流电电压升高到第一阈值时关断；所述第二开关用于在调理直流电电压小于第一阈值时关断，在调理直流电电压升高到第一阈值时导通；所述第一阈值大于Vpp/2且小于Vpp。

6.根据权利要求5所述的一种LED驱动电路，其特征在于，所述第二开关还用于当调理直流电电压升高到第二阈值时关断；所述第二阈值大于Vpp。

7.根据权利要求6所述的一种LED驱动电路，其特征在于，所述第一开关包括第一分压电阻、第二分压电阻、第三电阻、第一开关管与第二开关管；第一分压电阻与第二分压电阻串联后再连接在填谷电路的第一供电端与第二供电端之间，第一分压电阻与第二分压电阻的公共连接端与第一开关管的栅极连接；第一开关管的源极与填谷电路的第二供电端连接，第一开关管的漏极与第二开关管的栅极连接；第二开关管的源极与填谷电路的第二供电端连接，第二开关管的漏极与第一LED灯串的阴极连接；所述第三电阻连接于第二开关管的漏极与第二开关管的栅极之间。

8.根据权利要求7所述的一种LED驱动电路，其特征在于，所述第二开关包括第四分压电阻、第五分压电阻、第六电阻、第三开关管与第四开关管；第四分压电阻与第五分压电阻串联后再连接在填谷电路的第二供电端与第一LED灯串的阴极之间，第四分压电阻与第五分压电阻的公共连接端与第三开关管的栅极连接；第三开关管的源极与填谷电路的第二供电端连接，第三开关管的漏极与第四开关管的栅极连接；第四开关管的源极与填谷电路的第二供电端连接，第四开关管的漏极与第二LED灯串的阴极连接；所述第六电阻连接于第四开关管的漏极与第四开关管的栅极之间。

9.根据权利要求8所述的一种LED驱动电路，其特征在于，R2/R1大于R7/R6；其中R1、R2、R6、R7分别为第一分压电阻、第二分压电阻、第四分压电阻、第五分压电阻的阻值。

10.根据权利要求9所述的一种LED驱动电路，其特征在于，在所述第一开关管栅极与填谷电路第二供电端之间还接有第一稳压管，在所述第二开关管栅极与填谷电路第二供电端之间还接有第二稳压管，在所述第三开关管栅极与填谷电路第二供电端之间还接有第三稳压管，在所述第四开关管栅极与填谷电路第二供电端之间还接有第四稳压管。