CN204014191U - 一种led驱动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开一种LED驱动装置，应用于LED领域，能够解决现有的LED驱动装置设计电源效率低的问题。该装置包括：无源功率因素校正PFC单元、降压稳压单元、脉冲宽度调制PWM控制单元及扩流恒流单元；其中，PWM控制单元包括高压降压式芯片；PFC单元后串接降压稳压单元；降压稳压单元后串接扩流恒流单元，扩流恒流单元后接LED装置；PWM控制单元与PFC单元和降压稳压单元并联。本实用新型的实施例应用于驱动LED负载。

Description

一种LED驱动装置

技术领域

本实用新型涉及LED驱动领域，尤其涉及一种LED驱动装置。

背景技术

LED(Light Emitting Diode，简称为LED)驱动装置通常用来驱动LED负载(例如LED灯或者LED模块组件)正常工作。在LED驱动装置发展过程中，虽然已经取得了很大的进步，但目前所设计的LED驱动装置仍然存在一些普遍问题，例如，当采用AC输入(对LED驱动装置通过AC输入)，对LED负载分别做恒流控制这种设计时，电源效率低，成本较高；当采用DC或电池输入(对LED驱动装置通过DC或电池输入)，对LED负载分别做恒流控制，虽然设计简单、但是电源效率较低。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种LED驱动装置，以解决现有的LED驱动装置设计电源效率低的问题。

本实用新型的第一方面提供一种LED驱动装置，包括：无源功率因素校正PFC单元、降压稳压单元、脉冲宽度调制PWM控制单元及扩流恒流单元；其中，所述PWM控制单元包括高压降压式芯片；所述PFC单元后串接所述降压稳压单元；所述降压稳压单元后串接所述扩流恒流单元，所述扩流恒流单元后接LED装置；所述PWM控制单元与所述PFC单元和所述降压稳压单元并联。

根据第一方面，在第一种可能的实现方式中，所述装置还包括抗浪涌保护单元、滤波单元及全桥整流单元；其中，所述抗浪涌保护单元串接在外部电源之后，所述抗浪涌保护单元后串接所述滤波单元；所述全桥整流单元串接在所述滤波单元之后；所述PFC单元串接在所述全桥整流单元之后。

根据第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述PWM控制单元还包括微调电路及电流采样电路；其中，所述微调电路与所述高压降压式芯片相连；所述电流采样电路与所述高压降压式芯片相连。

根据第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述扩流恒流单元包括功率MOS管、镇流功率电感及续流二极管；其中，所述功率MOS管的端与所述高压降压式芯片相连。

根据第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述高压降压式芯片通过串接一电容与所述PFC单元并连。

根据第一方面的第一种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，所述滤波单元包括电磁兼容性EMC滤波单元，其中，电磁兼容性EMC滤波单元包括第一电感、第二电感和电解电容；其中，所述第一电感和所述第二电感并联，电解电容串接在所述第一电感和所述第二电感之间。

根据第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，所述PFC单元包括第一电容、第二电容、第一电阻、第一二极管、第二二极管及第三二极管。

根据第一方面的第一种可能的实现方式，在第七种可能的实现方式中，所述降压稳压电路包括三极管、第四二极管、第四电容、第二电阻、第三电阻及第四电阻。

根据第一方面的第一种可能的实现方式，在第八种可能的实现方式中，所述微调电路包括第五电阻、第六电阻及滑动电阻；其中，所述第五电阻和第六电阻并联，所述第五电阻上串接所述滑动电阻。

根据第一方面的第一种可能的实现方式，在第九种可能的实现方式中，所述电流采样电路包括四个并联的电阻，所述电流采样电路与所述扩流恒流单元的功率MOS管的源极相连。

本实用新型实施例提供的LED驱动装置，通过采用高压降压式芯片来组成PWM控制单元，使得LED驱动装置输入电压范围宽，适应性强，电源效率高，并且电路设计简单。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本实用新型实施例提供的LED驱动装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的LED驱动装置的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

图1为本实用新型实施例LED驱动装置的结构示意图。本实施例的装置适用于驱动LED发光或者LED模块组件正常工作。该装置的输入端为外接电源，可以为直流电源或交流电源。该装置的输出端为LED负载，例如LED灯或者LED模块组件等。参考图1该LED驱动装置包括：无源功率因素校正PFC单元1、降压稳压单元2、脉冲宽度调制PWM控制单元3及扩流恒流单元4。

其中，PWM控制单元3包括高压降压式芯片31。可优选PT4107芯片，PT4107是一种高性能高压降压芯片，该芯片通过外部电阻和内部的齐纳二极管，可以将经过整流的110V或220V交流电压箝位于20V。当Vin上的电压超过欠压闭锁阈值18V后，芯片开始工作，按照峰值电流控制的模式来驱动外部的场效应管(MOSFET，简称MOS)。在外部MOS的源极和接地端之间接有电流采样电路，该电流采样电路上的电压直接传递到PT4107芯片的CS端。当CS端电压超过内部的电流采样阈值电压后，GATE端的驱动信号终止，外部MOSFET关断。阈值电压可以由内部设定，或者通过在LD端施加电压来控制。如果要求软启动，可以在LD端并联电容，以得到需要的电压上升速度，并和LED电流上升速度相一致。PT4107芯片输入电压范围宽，从18V到450V的宽电压输入范围，恒流输出；采用频率抖动减少电磁干扰。本实施例还可采用其他高压降压芯片，不限于芯片的类型或型号。

如图1所示，PFC单元1后串接降压稳压单元2；降压稳压单元2后串接扩流恒流单元4，扩流恒流单元4后接LED负载；PWM控制单元3与PFC单元1和降压稳压单元2并联。

PFC单元1通常为一块体积较大的电感，内部由多块硅钢片组成，外部缠绕铜线，PFC单元1采用电感补偿方法使交流输入的基波电流与电压之间相位差减小从而提高功率因数。降压稳压单元2主要是为高压降压式芯片31提供18-20V的稳定工作电压，从而保证该芯片正常工作。扩流恒流单元4主要是为LED负载提供恒流电流，保证LED负载正常工作。PWM控制单元3主要是提供脉冲可调的PWM信号，用来控制后面恒流电流的大小，进而控制LED负载的功率。这三部分电路是相互依存的，首先，降压稳压单元3要为高压降压式芯片31提供稳定电压，这样高压降压式芯片31才能正常工作；高压降压式芯片31正常工作时，才能为扩流恒流单元4和PWM控制单元3提供驱动信号，保证上述高压降压式芯片正常工作。

本实施例提供的LED驱动装置，通过采用高压降压式芯片来组成PWM控制单元，使得LED驱动装置输入电压范围宽，适应性强，电源效率高，并且电路设计简单。

在上述实施例基础上，为使LED驱动装置更加完备，参考图2所示，图2为本实用新型实施例提供的LED驱动装置的电路原理图，装置还包括：抗浪涌保护单元5、滤波单元6及全桥整流单元7。

其中，抗浪涌保护单元5串接在外部电源之后，抗浪涌保护单元5后串接滤波单元6；全桥整流单元7串接在滤波单元6之后；PFC单元1串接在全桥整流单元7之后。

进一步地，在上述实施例基础上，PWM控制单元3还包括微调电路32及电流采样电路33。其中，微调电路32与高压降压式芯片31相连；电流采样电路33与高压降压式芯片31相连。微调电路32主要用来微调高压降压式芯片31的输出电流，该输出电流用于驱动扩流恒流单元4；微调电路32还用来微调高压降压式芯片31输出的PWM信号的频率。通过上述微调电路对电流及电压的微调的作用驱动LED负载，使LED负载达到额定功率，正常工作。

扩流恒流单元4可以优选包括功率MOS管Q1、镇流功率电感L3及续流二极管D5。其中，功率MOS管Q1的漏极与高压降压式芯片31的GATE输出端相连。扩流恒流单元4主要是通过控制功率MOS管Q1的导通，从而控制续流二极管D5上的电压，并与镇流功率电感L3配合，为LED负载提供恒定的电流信号，使LED负载达到额定功率，正常工作。

高压降压式芯片31采集电流采样电路33的峰值电流，用高压降压式芯片31内部逻辑在单周期控制GATE管脚信号的脉冲占空比进行恒流控制。该恒流与扩流恒流单元4中的续流电路(由镇流功率电感L3及续流二极管D5组成)输出的电流合并向LED负载恒流供电。改变电流采样电路33的峰值电流可以改变整个电路的输出电流，镇流功率电感L3及续流二极管D5也要随之改变。

参考图2所示，高压降压式芯片31通过串接一电容C3与PFC单元1并联。

可选的，抗浪涌保护单元5包括保险丝FS1及抗浪涌负温度系数热敏电阻NTC，其中保险丝FS1与抗浪涌负温度系数热敏电阻NTC并联。抗浪涌保护单元5用于保护被保护的设备或系统(即LED驱动装置)不受冲击而损坏，常称为“避雷器”或“过电压保护器”。

可选的，滤波单元6可以包括电磁兼容性EMC滤波单元，EMC滤波单元一般包括第一电感L1、第二电感L2和电解电容CX1；其中，第一电感L1和第二电感L2并联，电解电容CX1串接在第一电感L1和第二电感L2之间。

全桥整流单元7通常包括四个电容，全桥整流单元7可以把方向和大小都变化的交流电变换为方向不变但大小仍有脉动的直流电。

可选的，PFC单元1包括第一电容C1、第二电容C2、第一电阻R1、第一二极管D1、第二二极管D2及第三二极管D3。

可选的，降压稳压单元2可以优选包括三极管T1、第四二极管D4、第四电容C4、第二电阻R2、第三电阻R3及第四电阻R4。该电路作用相当于一电子滤波器，输入阻抗高，输出阻抗小用于，提供一稳定电压，确保高压降压式芯片31在输入电压范围内稳定工作。

在上述方案基础上，微调电路32包括第五电阻R5、第六电阻R6及滑动电阻R7；其中，第五电阻R5和第六电阻R6并联，第五电阻R5上串接滑动电阻R7。第六电阻R6与高压降压式芯片31相连，用于调节高压降压式芯片31的震荡频率，从而微调扩流恒流电路4的电流，使LED驱动装置达到所要设计的功率。

可选的，电流采样电路33包括四个并联的电阻，参考图2中的电阻R8～R11。电流采样电路33与扩流恒流单元4的功率MOS管的源极相连。电阻R8～R11并联，这样可以减小电阻精度和温度对输出电流的影响，并且可以方便地改变其中一个或几个电阻的阻值，达到修改高压降压式芯片8号引脚输出电流的目的。

本实施例提供的LED驱动，通过采用高性能的高压降压式芯片以及如图2所示的电路拓扑结构，使得输入电压范围宽，适应性强，电源效率高。通过PWM控制单元，解决了分离电路效率低，成本高的问题。通过高性能的高压降压式芯片及微调电路实现了频率抖动电路，减少了电磁干扰，避免了电路中元器件存在的各种电子噪声对LED驱动装置的不良影响。通过高性能的高压降压式芯片、电流采集电路及场效应管实现了PWM线性调光，可以驱动上百个0.06瓦的LED负载，工作频率可达25kHz-300kHz。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种LED驱动装置，其特征在于，包括：无源功率因素校正PFC单元、降压稳压单元、脉冲宽度调制PWM控制单元及扩流恒流单元；

其中，所述PWM控制单元包括高压降压式芯片；

所述PFC单元后串接所述降压稳压单元；

所述降压稳压单元后串接所述扩流恒流单元，所述扩流恒流单元后接LED装置；

所述PWM控制单元与所述PFC单元和所述降压稳压单元并联。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括抗浪涌保护单元、滤波单元及全桥整流单元；

其中，所述抗浪涌保护单元串接在外部电源之后，所述抗浪涌保护单元后串接所述滤波单元；所述全桥整流单元串接在所述滤波单元之后；所述PFC单元串接在所述全桥整流单元之后。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述PWM控制单元还包括微调电路及电流采样电路；其中，所述微调电路与所述高压降压式芯片相连；所述电流采样电路与所述高压降压式芯片相连。

4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述扩流恒流单元包括功率MOS管、镇流功率电感及续流二极管；其中，所述功率MOS管的端与所述高压降压式芯片相连。

5.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述高压降压式芯片通过串接一电容与所述PFC单元并连。

6.根据权利要求2所述的装置，所述滤波单元包括电磁兼容性EMC滤波单元，其中，电磁兼容性EMC滤波单元包括第一电感、第二电感和电解电容；其中，所述第一电感和所述第二电感并联，电解电容串接在所述第一电感和所述第二电感之间。

7.根据权利要求1或2所述的装置，所述PFC单元包括第一电容、第二电容、第一电阻、第一二极管、第二二极管及第三二极管。

8.根据权利要求2所述的装置，所述降压稳压电路包括三极管、第四二极管、第四电容、第二电阻、第三电阻及第四电阻。

9.根据权利要求3所述的装置，所述微调电路包括第五电阻、第 六电阻及滑动电阻；其中，所述第五电阻和第六电阻并联，所述第五电阻上串接所述滑动电阻。

10.根据权利要求3所述的装置，所述电流采样电路包括四个并联的电阻，所述电流采样电路与所述扩流恒流单元的功率MOS管的源极相连。