CN203645894U - 隔离式led驱动电路的负载采样电路 - Google Patents

Abstract

一种隔离式LED驱动电路的负载采样电路,属于LED照明驱动电路技术领域。包括LED驱动电路和采样电路，所述的采样电路与LED驱动电路的原边绕组连接，采样电路包括第一电阻R1、第二电阻R2和第一电容C1，第一电阻R1的一端作为采样电路的一输入端连接第一反激变压器T1的原边绕组的另一输入端，第一电阻R1的另一端与第一电容C1的一端连接，第一电容C1的另一端与第二电阻R2的一端以及驱动芯片U1连接，并成为采样电路的输出端，第二电阻R2的另一端接地。优点：无需辅助绕组或光耦元件，采集精度高、结构简单、易于实现，且可用于连续电流模式或断续电流模式的驱动电路。

Description

隔离式LED驱动电路的负载采样电路

技术领域

本实用新型属于LED照明驱动电路技术领域，涉及一种隔离式LED驱动电路的负载采样电路，尤其涉及一种无辅助绕组或无光耦电路的隔离式LED驱动电路的负载采样电路。

背景技术

传统的LED驱动电路或DC/DC电源管理电路需采用辅助绕组或光耦电路采集负载电压。如图5所示，LED驱动电路由驱动芯片U1、第二反激变压器T2、第一MOS管M1、第三电阻R3、第四电阻R4、第六电阻R6、第七电阻R7、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5以及LED灯串DL构成，其中，第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4组成一整流桥，连接外部交流供电电源。所述的第二反激变压器T2有三个绕组：原边、副边和辅助绕组。原边是用于提供能量馈送的开关回路，原边的电感在第一MOS管M1的开关过程中，完成从供电电源储能和向副边输能的功能；副边的作用是对从原边感应的电动势进行整流，经滤波后提供给LED灯串DL或其他负载；辅助绕组的作用是副边电压的采集以及副边的过压保护。驱动芯片U1的作用是通过采集副边电流或电压的大小来控制原边第一MOS管M1的开关时间，以此达到恒定LED灯串DL的电流或恒定其他负载输出电压的目的。然而，在上述传统的采用辅助绕组来采集负载电压V_LED的反激式电路结构中，辅助绕组的存在导致电路具有以下缺陷：或多或少存在漏感，使稳压精度下降，一致性变差；电路中使用辅助绕组，除增加制造成本之外，还会占用额外体积，而LED灯管所能容纳的电路板体积有限，特别是如果电路板长宽高的某个参数与LED灯管的尺寸匹配不佳，还会影响电路板的散热性能，从而减少驱动电源的寿命；另外，辅助绕组还会使变压器的结构变得复杂，电路设计时受到的限制增加，光源设计的难度也随之变大。图6示意了一种通过光耦来采集负载电压的电原理图，该电路包括：驱动芯片U1、第一反激变压器T1、第一MOS管M1、第三电阻R3、第四电阻R4、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、LED灯串DL以及光耦OC，其中第一反激变压器T1和第二反激变压器T2的不同之处在于没有辅助绕组，该电路通过光耦OC来采集负载电压V_LED，但同样存在缺陷：制作成本上升，且增加较大的功耗，从而影响电源效率；另外，光耦的灵敏度较差，光耦的老化还会影响采样电压的精确性和过压保护的稳定性。

鉴于上述已有技术，有必要加以改进，为此，本申请人作了有益的设计，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种隔离式LED驱动电路的负载采样电路，无需辅助绕组或光耦元件，采集精度高、结构简单、易于实现，且可用于连续电流模式（CCM）或断续（不连续）电流模式（DCM）的驱动电路。

本实用新型的目的是这样来达到的，一种隔离式LED驱动电路的负载采样电路，包括LED驱动电路和采样电路，所述的采样电路与LED驱动电路的原边绕组连接，所述的LED驱动电路包括驱动芯片U1、第一反激变压器T1、第一MOS管M1、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6以及LED灯串DL，所述的第一二极管D1的负极与第二二极管D2的负极、第三电阻R3的一端、第三电容C3的一端、第五电容C5的一端、第五电阻R5的一端以及第一反激变压器T1的原边绕组的一端连接，第一二极管D1的正极与第三二极管D3的负极共同连接外部交流电源的一端，第二二极管D2的正极和第四二极管D4的负极共同连接外部交流电源的另一端，第三电阻R3的另一端与第二电容C2的一端连接，并连接驱动芯片U1，第五电容C5的另一端与第五电阻R5的另一端以及第六二极管D6的负极连接，第六二极管D6的正极与第一MOS管M1的漏极、第一反激变压器T1的原边绕组的另一端连接，并连接采样电路的一输入端，第一MOS管M1的栅极连接驱动芯片U1，第一MOS管M1的源极与第四电阻R4的一端连接，并连接驱动芯片U1，第一反激变压器T1副边绕组的一输出端与第五二极管D5的正极连接，第五二极管D5的负极连接第四电容C4的一端以及LED灯串DL的正输入端，第三二极管D3的正极、第四二极管D4的正极、第二电容C2的另一端、第三电容C3的另一端、第四电阻R4的另一端、第一反激变压器T1的副边绕组的另一输出端、第四电容C4的另一端以及LED灯串DL的负输入端共同接地，其特征在于：所述的采样电路包括第一电阻R1、第二电阻R2和第一电容C1，第一电阻R1的一端作为采样电路的一输入端连接第一反激变压器T1的原边绕组的另一输入端，第一电阻R1的另一端与第一电容C1的一端连接，第一电容C1的另一端与第二电阻R2的一端以及驱动芯片U1连接，并成为采样电路的输出端，第二电阻R2的另一端接地。

在本实用新型的一个具体实施例中，所述的采样电路包括第一电阻R1、第二电阻R2和第一电容C1，第一电容C1的一端作为采样电路的一输入端连接第一反激变压器T1的原边绕组的另一输入端，第一电容C1的另一端与第一电阻R1的一端连接，第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的一端以及驱动芯片U1连接，并成为采样电路的输出端，第二电阻R2的另一端接地。

在本实用新型的另一个具体的实施例中，所述的采样电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1以及第二MOS管M2，第一电阻R1的一端作为采样电路的一输入端连接第一反激变压器T1的原边绕组的另一输入端，第一电阻R1的另一端与第一电容C1的一端连接，第一电容C1的另一端与第二MOS管M2的漏极连接，第二MOS管M2的栅极作为采样电路的另一输入端连接驱动芯片U1，第二MOS管M2的源极与第二电阻R2的一端以及驱动芯片U1连接，并成为采样电路的输出端，第二电阻R2的另一端接地。

在本实用新型的又一个具体的实施例中，所述的采样电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1以及第二MOS管M2，第一电容C1的一端作为采样电路的一输入端连接第一反激变压器T1的原边绕组的另一输入端，第一电容C1的另一端与第一电阻R1的一端连接，第一电阻R1的另一端与第二MOS管M2的漏极连接，第二MOS管M2的栅极作为采样电路的另一输入端连接驱动芯片U1，第二MOS管M2的源极与第二电阻R2的一端以及驱动芯片U1连接，并成为采样电路的输出端，第二电阻R2的另一端接地。

本实用新型由于采用了上述结构，与现有技术相比，具有的有益效果是：所述的采样电路只与第一反激变压器T1的原边绕组连接，因而不影响电路的隔离状态，该采样电路可在连续电流模式的状态对隔离式LED驱动电路的负载电压进行采样，另外，通过增加第二MOS管M2，还可对断续电流模式的隔离式LED驱动电路的负载电压进行采样；其从原边采集副边电压，以确定副边负载状态，采集精度高，并且所述的采样电路不需要辅助绕组和光耦器件，因而结构简单，容易实现，且制作成本较低。

附图说明

图1为本实用新型的一实施例的电原理图。

图2为本实用新型的一实施例在稳定状态下的电流电压波形图。

图3为本实用新型的另一实施例的电原理图。

图4为本实用新型的另一实施例在稳定状态下的电流电压波形图。

图5为现有技术中的利用辅助绕组采集LED驱动电路负载电压的电原理图。

图6为现有技术中的利用光耦采集LED驱动电路负载电压的电原理图。

具体实施方式

为了使公众能充分了解本实用新型的技术实质和有益效果，申请人将在下面结合附图对本实用新型的具体实施方式详细描述，但申请人对实施例的描述不是对技术方案的限制，任何依据本实用新型构思作形式而非实质的变化都应当视为本实用新型的保护范围。

实施例1：

请参阅图1，一种隔离式LED驱动电路的负载采样电路，包括LED驱动电路和采样电路，所述的采样电路与LED驱动电路的原边绕组连接。所述的LED驱动电路包括驱动芯片U1、第一反激变压器T1、第一MOS管M1、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6以及LED灯串DL，其中，第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3以及第四二极管D4构成一整流桥。所述的采样电路包括第一电阻R1、第二电阻R2和第一电容C1，第一电阻R1的一端作为采样电路的一输入端连接第一反激变压器T1的原边绕组的另一输入端，第一电阻R1的另一端与第一电容C1的一端连接，第一电容C1的另一端与第二电阻R2的一端以及驱动芯片U1连接，并成为采样电路的输出端（图中所示的采样点），第二电阻R2的另一端接地。

请继续参阅图1并结合图2，对本实施例的工作原理进行说明。所述的采样电路只与第一反激变压器T1的原边绕组连接，因而不影响电路的隔离状态，该采样电路可在连续电流模式或断续电流模式的状态对隔离式LED驱动电路的负载电压进行采样，在本实施例中，是以连续电流模式的状态为例进行说明的。在所述的LED驱动电路状态稳定的情况下，若第一MOS管M1导通，电流从整流桥的正输出端，依次经第一反激变压器T1的原边绕组、第一MOS管M1以及第四电阻R4（采样电阻）回到整流桥的负输出端。当电流增大到一定阈值后，第一MOS管M1截止，第一反激变压器T1的副边回路导通。当副边回路中的电流减小到零时，第一MOS管M1重新导通。特别地，假设第一MOS管M1在副边电流过零时导通，在第四电阻R4的电压达到一定阀值时截止，即电路工作在连续电流模式与断续电流模式的临界状态也适用本实施例。又设第一MOS管M1保持导通的时间期间为T₁，第一MOS管M1保持截止的时间期间为T₂，第一反激变压器T1的原边电感大小为L，原边的电流峰值为I_PEAK，外部交流电压经整流桥整流后的直流输入电压为V_IN，第一电阻R1两端的电压为V_R1，第二电阻R2两端的电压为V_R2，第一电容C1两端的电压为V_C1，LED灯串DL的输出电压值为V_LED，第一反激变压器T1的原边与副边匝比为N，得到

$T_1=\frac{L\·I_{\mathrm{PEADK}}}{V_{\mathrm{IN}}}---\left(1\right)$

$T_2=\frac{L\·I_{\mathrm{PEAK}}}{N\·V_{\mathrm{LED}}}---\left(2\right)$

对T₁、T₂求比例，得到

$\frac{T_1}{T_2}=\frac{N\·V_{\mathrm{LED}}}{V_{\mathrm{IN}}}---\left(3\right)$

$\frac{T_2}{T_1+T_2}=\frac{V_{\mathrm{IN}}}{N\·V_{\mathrm{LED}}+V_{\mathrm{IN}}}---\left(4\right)$

因为在T₂期间段内，图中A点处的电压为V_IN+N·V_LED，而在T₁期间段内，A点与大地等电位，约为0，因此第一电容C1上的电压V_C1是A点电压的平均值:

$V_{C1}=\frac{T_2}{T_1{+T}_2}\·(V_{\mathrm{IN}}+N\·V_{\mathrm{LED}})=\frac{V_{\mathrm{IN}}}{V_{\mathrm{IN}}+N\·V_{\mathrm{LED}}}(V_{\mathrm{IN}}+N\·V_{\mathrm{LED}})=V_{\mathrm{IN}}---\left(5\right)$

如果所述采样电路的RC时间常数(R1+R2)·C1远远大于第一MOS管M1的开关频率，则第一电容C1上的电压V_C1稳定为V_IN，又由于

V_R1+V_R2+V_C1=N·V_LED+V_IN                         （6）

因此，

V_R1+V_R2=N·V_LED                              （7）

由于第一电阻R1和第二电压R2上的电压根据它们的电阻值成比例分配，因此可得第二电阻R2上的电压为

$V_{R2}=\frac{R_2}{R_1+R_2}\·N\·V_{\mathrm{LED}}---\left(8\right)$

由上述公式可知，所述的采样电压，即第二电阻R2两端的电压V_R2与副边负载LED灯串DL两端的电压V_LED成线性关系，此线性关系的系数只与第一电阻R1、第二电阻R2的阻值以及第一反激变压器T1的匝比N有关，因此能够实现负载端输出电压的精确采集。

实施例2：

请参阅图3，所述的采样电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1以及第二MOS管M2，第一电阻R1的一端作为采样电路的一输入端连接第一反激变压器T1的原边绕组的另一输入端，第一电阻R1的另一端与第一电容C1的一端连接，第一电容C1的另一端与第二MOS管M2的漏极连接，第二MOS管M2的栅极作为采样电路的另一输入端连接驱动芯片U1，第二MOS管M2的源极与第二电阻R2的一端以及驱动芯片U1连接，并成为采样电路的输出端（图中所示的采样点），第二电阻R2的另一端接地。

请继续参阅图3并结合图4，对本实施例的工作原理进行说明。在该实施例中，通过增设第二MOS管M2可在断续电流模式的状态对隔离式LED驱动电路的负载电压进行采样。在所述的LED驱动电路处于稳定状态的情况下，当副边绕组的电流降为零时，第一MOS管M1没有立即导通，而是在经过一段时间后导通。当第一MOS管M1正常导通和截止时，假设第一MOS管M1保持导通的时间期间为T₃，第一MOS管M1保持截止的时间期间为T₄，从第一反激变压器T1副边电流降为0到第一MOS管M1导通的时间期间为T₅，另外，同实施例1，假设第一反激变压器T1的原边电感的大小为L，通过第一反激变压器T1原边的峰值电流为I_PEAK，电路输入电压为V_IN，第一电阻R1两端的电压为V_R1，第二电阻R2两端的电压为V_R2，第一电容C1两端的电压为V_C1，负载LED灯串DL的输出电压为V_LED，第一反激变压器T1的原边与副边匝比为N，得到

$T_3=\frac{L\·I_{\mathrm{PEADK}}}{V_{\mathrm{IN}}}---\left(9\right)$

$T_4=\frac{L\·I_{\mathrm{PEAK}}}{N\·V_{\mathrm{LED}}}---\left(10\right)$

对T₃、T₄求比例，得到

$\frac{T_3}{T_4}=\frac{N\·V_{\mathrm{LED}}}{V_{\mathrm{IN}}}---\left(11\right)$

$\frac{T_4}{T_3+T_4}=\frac{V_{\mathrm{IN}}}{N\·V_{\mathrm{LED}}+V_{\mathrm{IN}}}---\left(12\right)$

如果在T₅期间内第二MOS管M2的栅极电压变成低电平，则在T₄期间内第一电容C1上的电压V_C1为

$V_{C1}=\frac{T_4}{T_3{+T}_4}\·(V_{\mathrm{IN}}+N\·V_{\mathrm{LED}})=\frac{V_{\mathrm{IN}}}{V_{\mathrm{IN}}+N\·V_{\mathrm{LED}}}(V_{\mathrm{IN}}+N\·V_{\mathrm{LED}})=V_{\mathrm{IN}}---\left(13\right)$

同实施例1中的推导分析，可得在T₄期间内，

V_R1+V_R2=N·V_LED                         （14）

$V_{R2}=\frac{R_2}{R_1+R_2}\·N\·V_{\mathrm{LED}}---\left(15\right)$

由上述公式可知，与实施例1相同，所述的采样电压，即第二电阻R2两端的电压V_R2与副边负载LED灯串DL两端的电压V_LED成线性关系，此线性关系的系数只与第一电阻R1、第二电阻R2的阻值以及第一反激变压器T1的匝比N有关，因此能够实现负载端输出电压的精确采集。

实施例3：

在本实施例中，所述的采样电路包括第一电阻R1、第二电阻R2和第一电容C1，第一电容C1的一端作为采样电路的一输入端连接第一反激变压器T1的原边绕组的另一输入端，第一电容C1的另一端与第一电阻R1的一端连接，第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的一端以及驱动芯片U1连接，并成为采样电路的输出端，第二电阻R2的另一端接地。其余均同实施例1的描述，此处不再赘述。

实施例4：

在本实施例中，所述的采样电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1以及第二MOS管M2，第一电容C1的一端作为采样电路的一输入端连接第一反激变压器T1的原边绕组的另一输入端，第一电容C1的另一端与第一电阻R1的一端连接，第一电阻R1的另一端与第二MOS管M2的漏极连接，第二MOS管M2的栅极作为采样电路的另一输入端连接驱动芯片U1，第二MOS管M2的源极与第二电阻R2的一端以及驱动芯片U1连接，并成为采样电路的输出端，第二电阻R2的另一端接地。其余均同实施例2的描述，此处不再赘述。

Claims (4)

1.一种隔离式LED驱动电路的负载采样电路，包括LED驱动电路和采样电路，所述的采样电路与LED驱动电路的原边绕组连接，所述的LED驱动电路包括驱动芯片U1、第一反激变压器T1、第一MOS管M1、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6以及LED灯串DL，所述的第一二极管D1的负极与第二二极管D2的负极、第三电阻R3的一端、第三电容C3的一端、第五电容C5的一端、第五电阻R5的一端以及第一反激变压器T1的原边绕组的一端连接，第一二极管D1的正极与第三二极管D3的负极共同连接外部交流电源的一端，第二二极管D2的正极和第四二极管D4的负极共同连接外部交流电源的另一端，第三电阻R3的另一端与第二电容C2的一端连接，并连接驱动芯片U1，第五电容C5的另一端与第五电阻R5的另一端以及第六二极管D6的负极连接，第六二极管D6的正极与第一MOS管M1的漏极、第一反激变压器T1的原边绕组的另一端连接，并连接采样电路的一输入端，第一MOS管M1的栅极连接驱动芯片U1，第一MOS管M1的源极与第四电阻R4的一端连接，并连接驱动芯片U1，第一反激变压器T1副边绕组的一输出端与第五二极管D5的正极连接，第五二极管D5的负极连接第四电容C4的一端以及LED灯串DL的正输入端，第三二极管D3的正极、第四二极管D4的正极、第二电容C2的另一端、第三电容C3的另一端、第四电阻R4的另一端、第一反激变压器T1的副边绕组的另一输出端、第四电容C4的另一端以及LED灯串DL的负输入端共同接地，其特征在于：所述的采样电路包括第一电阻R1、第二电阻R2和第一电容C1，第一电阻R1的一端作为采样电路的一输入端连接第一反激变压器T1的原边绕组的另一输入端，第一电阻R1的另一端与第一电容C1的一端连接，第一电容C1的另一端与第二电阻R2的一端以及驱动芯片U1连接，并成为采样电路的输出端，第二电阻R2的另一端接地。

2.根据权利要求1所述的隔离式LED驱动电路的负载采样电路，其特征在于所述的采样电路包括第一电阻R1、第二电阻R2和第一电容C1，第一电容C1的一端作为采样电路的一输入端连接第一反激变压器T1的原边绕组的另一输入端，第一电容C1的另一端与第一电阻R1的一端连接，第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的一端以及驱动芯片U1连接，并成为采样电路的输出端，第二电阻R2的另一端接地。

3.根据权利要求1所述的隔离式LED驱动电路的负载采样电路，其特征在于所述的采样电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1以及第二MOS管M2，第一电阻R1的一端作为采样电路的一输入端连接第一反激变压器T1的原边绕组的另一输入端，第一电阻R1的另一端与第一电容C1的一端连接，第一电容C1的另一端与第二MOS管M2的漏极连接，第二MOS管M2的栅极作为采样电路的另一输入端连接驱动芯片U1，第二MOS管M2的源极与第二电阻R2的一端以及驱动芯片U1连接，并成为采样电路的输出端，第二电阻R2的另一端接地。

4.根据权利要求1所述的隔离式LED驱动电路的负载采样电路，其特征在于所述的采样电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1以及第二MOS管M2，第一电容C1的一端作为采样电路的一输入端连接第一反激变压器T1的原边绕组的另一输入端，第一电容C1的另一端与第一电阻R1的一端连接，第一电阻R1的另一端与第二MOS管M2的漏极连接，第二MOS管M2的栅极作为采样电路的另一输入端连接驱动芯片U1，第二MOS管M2的源极与第二电阻R2的一端以及驱动芯片U1连接，并成为采样电路的输出端，第二电阻R2的另一端接地。

Images