CN204031528U - 一种节能大功率led灯驱动电路 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种节能大功率LED灯驱动电路,其特征在于:包括由变压器T1、开关管Q1、二极管D1和电容C1构成单端反激式开关电源,由运算放大器U1、U2和功率管Q2等器件构成压控制恒流源,以及与反激式开关电源、压控制恒流源电连接的单片机STC89C51。本实用新型驱动电路采用开关电源作为控制的第一级,压控制恒流源作为控制的第二极,结合了二者优点,效率和控制精度上都有保证,且可由市电直接供电,两级驱动,安全性高,不易损坏价格较高的LED灯。实验表明,该系统效率可达83%以上,功率和单端反激式开关电源相同,很值得推广。

Description

一种节能大功率LED灯驱动电路
技术领域
本实用新型涉及节能照明领域,尤其是涉及一种节能大功率LED灯驱动电路。
背景技术
LED被公认为是绿色的第四代光源,是一种固体冷光源,具有高效、寿命长、安全环保、体积小、高可靠性、响应速度快等诸多优点。目前达到同样的照明效果,LED的耗电量大约是白炽灯的1/10,荧光灯的1/2 。很多国家和地区相继出台各种政策扶持LED产业的发展,以期该产业能够成为国家重要产业的重要组成部分,孕育着巨大的商机。LED驱动电路对LED来说至关重要,而LED调光控制可以节能,高亮度白光LED的驱动和调光是近年来研究的热点。
电荷泵电路是一种DC/DC变换电路。电荷泵电路利用电容对电荷的累积效应储存电能,把电容作用能量耦合元件,通过控制电力电子器件进行高频的开关切换,在一个周期一部分时间内让电容储能,在剩余时间内电容释放能量。这种电路是通过电容的充电和放电时的不同连接方式得到不同的输出电压,整个电路不需任何电感。
电荷泵电路相对来说体积较小,采用的元件较少,成本较低,但其所用的开关元件相对较多,输入电压一定的情况下,输出电压变化的范围比较小,输出电压大都为输入电压的1/3~3倍,且电路功率较小,效率会随输出电压与输入电压的关系变化。多个LED时必须并联驱动,为防止支路电流分布不均,必须采用镇流电阻,这会使得系统效率大为降低。因此,电荷泵式驱动电路在大功率LED的照明驱动应用中受到了限制,其多在小功率情况下使用。
开关电源电路是一种依靠改变开关管导通与关断的时间比来改变输出电压大小的DC/DC变换电路。从电路上看,和电荷泵电路相比它包含磁性元件,即电感或高频变压器。开关电源分为输入输出无隔离即“直通”型和输入输出隔离型两种类型的DC/DC变换器。“直通”型DC/DC变换器的典型电路有Buck型Boost型、Buck-Boost式和Cuk型等几种类型。
输入与输出有隔离型的DC/DC变换器的典型电路有单端正激式、单端反激式、推挽式、半桥式和全桥式等几种类型。开关电源电路相对来说可实现大范围的电压输出,且输出电压连续可调,输出功率大,因此适用范围更广,特别在中大功率场合下是首选。
但开关电源反馈控制的实际是输出电压,对输出电流控制不太容易做到精确,且单纯开关电源控制有偏差时易损坏LED灯;线性电路效率不高。
发明内容
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种节能大功率LED灯驱动电路,该电路以单端反激式开关电源作为前级控制,线性的压控制恒流源作为控制的后级。市电经单端反激式电源变换后可得到直流电压输出,该输出作为后级的压控制恒流源的输入。由于压控制恒流源的输入电压是由高效率的单反激式开关电源供电,压控制恒流源精确控制LED的同时可在较大范围改变其恒流源的输入电压,故效率和精度都有保证,且可由市电供电。同时,两级控制不易损坏LED灯。
    本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现: 一种节能大功率LED灯驱动电路,其特征在于:包括由变压器T1、开关管Q1、二极管D1和电容C1构成单端反激式开关电源,由运算放大器U1、U2和功率管Q2等器件构成压控制恒流源,以及与反激式开关电源、压控制恒流源电连接的单片机STC89C51;所述变压器T1的初级一端与电源滤波电容C2一端相连,所述变压器T1的初级另一端与开关管Q1的源极相连,所述变压器T1的次级为两路,一路与二极管D1相连,另一路与二极管D2相连,所述二极管D1负极与相串联的LED正极相连;所述开关管Q1的漏极与电源滤波电容C2另一端相连,所述开关管Q1的栅极与隔离驱动模块的输出端相连,所述隔离驱动模块的输入端与与门的输出端相连接,所述与门的输入端与单片机的PWM输出端和稳压二极管TL431的输出端相连,所述功率管Q2的漏极与栅极与运算放大器U1输出端相连,所述功率管Q2的漏极与相串联的LED负极相连,所述功率管Q2的源极与电流检测电阻R12相连。
    上述的一种节能大功率LED灯驱动电路,其特征在于:所述运算放大器U1反相端通过电阻R4与单片机STC89C51相连,所述运算放大器U1同相端通过电阻R6与单片机STC89C51相连。
    上述的一种节能大功率LED灯驱动电路,其特征在于:所述功率管Q2的源极通过电阻R8与运算放大器U2同相端相连,功率管Q2的源极还通过电阻R12、R7与运算放大器U2反相端相连,。
    上述的一种节能大功率LED灯驱动电路,其特征在于:所述运算放大器U2输出端通过电阻R10接地,同时与单片机STC89C51输入端相连。
    上述的一种节能大功率LED灯驱动电路,其特征在于:所述单片机STC89C51通过采集的光线灰度值输出不同的LED亮度控制电压。
与现有技术相比,本实用新型有一下优点:
本实用新型驱动电路采用开关电源作为控制的第一级,压控制恒流源作为控制的第二极,结合了二者优点,效率和控制精度上都有保证,且可由市电直接供电,两级驱动,安全性高,不易损坏价格较高的LED灯。实验表明,该系统效率可达83%以上,功率和单端反激式开关电源相同,很值得推广。
附图说明
图1本实用新型的节能大功率LED灯驱动电路图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本实用新型的具体实施方式:
    如图1所示,一种节能大功率LED灯驱动电路,其特征在于:包括由变压器T1、开关管Q1、二极管D1和电容C1构成单端反激式开关电源,由运算放大器U1、U2和功率管Q2等器件构成压控制恒流源,以及与反激式开关电源、压控制恒流源电连接的单片机STC89C51;所述变压器T1的初级一端与电源滤波电容C2一端相连,所述变压器T1的初级另一端与开关管Q1的源极相连,所述变压器T1的次级为两路,一路与二极管D1相连,另一路与二极管D2相连,所述二极管D1负极与相串联的LED正极相连;所述开关管Q1的漏极与电源滤波电容C2另一端相连,所述开关管Q1的栅极与隔离驱动模块的输出端相连,所述隔离驱动模块的输入端与与门的输出端相连接,所述与门的输入端与单片机的PWM输出端和稳压二极管TL431的输出端相连,所述功率管Q2的漏极与栅极与运算放大器U1输出端相连,所述功率管Q2的漏极与相串联的LED负极相连,所述功率管Q2的源极与电流检测电阻R12相连。
    本实施例中,所述运算放大器U1反相端通过电阻R4与单片机STC89C51相连,所述运算放大器U1同相端通过电阻R6与单片机STC89C51相连。
    本实施例中,所述功率管Q2的源极通过电阻R8与运算放大器U2同相端相连,功率管Q2的源极还通过电阻R12、R7与运算放大器U2反相端相连,。
本实施例中, 所述运算放大器U2输出端通过电阻R10接地,同时与单片机STC89C51输入端相连。
 本实施例中,所述单片机STC89C51通过采集的光线灰度值输出不同的LED亮度控制电压。
系统电路如图1所示。图中变压器T1、开关管Q1、二极管D1和电容C1构成单端反激式开关电源;运算放大器U1、U2和功率管Q2等器件构成压控制恒流源;单片机STC89C51为核心控制器件。灰度值变化时,单片机根据其得到的灰度值产生一相应的亮度控制电压。亮度控制电压加在U1的同相输入端,U1的反向输入端是经U2得到的LED的电流信号,R12为电流检测电阻。U1的输出电压即为MOS管Q2的控制电压,由运算放大器虚短概念知,U1 的反向输入电压要等于其正向输入端上的电压,也就是稳定时R12上的电流受亮度控制电压的控制,而不随负载的变化而变化。单片机根据其得到的灰度值产生一相应的亮度控制电压的同时还产生一PWM信号,该PWM信号与 TL431上的信号相遇后去控制Q1的开关,然后单片机根据得到的LED电流信号,改变PWM信号的占空比,改变开关电源的输出电压,也即改变恒流源的输入电压使功率管Q2上的电压减少,使其在输出电流不变的情况下工作在可调电阻区或接近于可调电阻区,以提高效率。TL431是三端可调分流基准,在这里 TL431及其相应电相的存在是为了限制开关电源的最高输出电压,进一步提高系统的安全性。光线相对较好时,单片机根据得到的灰度值,控制其输出的亮度控制电压,使恒流源的输出电流相对较小,可达到节能效果。
本实用新型不局限于上述具体的实施方式,本领域的普通技术人员从上述构思出发,不经过创造性的劳动,所作出的种种变换,均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种节能大功率LED灯驱动电路,其特征在于:包括由变压器T1、开关管Q1、二极管D1和电容C1构成单端反激式开关电源,由运算放大器U1、U2和功率管Q2等器件构成压控制恒流源,以及与反激式开关电源、压控制恒流源电连接的单片机STC89C51;所述变压器T1的初级一端与电源滤波电容C2一端相连,所述变压器T1的初级另一端与开关管Q1的源极相连,所述变压器T1的次级为两路,一路与二极管D1相连,另一路与二极管D2相连,所述二极管D1负极与相串联的多个LED正极相连;所述开关管Q1的漏极与电源滤波电容C2另一端相连,所述开关管Q1的栅极与隔离驱动模块的输出端相连,所述隔离驱动模块的输入端与与门的输出端相连接,所述与门的输入端与单片机的PWM输出端和稳压二极管TL431的输出端相连,所述功率管Q2的漏极与栅极与运算放大器U1输出端相连,所述功率管Q2的漏极与相串联的多个LED负极相连,所述功率管Q2的源极与电流检测电阻R12相连。
2.根据权利要求1所述的一种节能大功率LED灯驱动电路,其特征在于:所述运算放大器U1反相端通过电阻R4与单片机STC89C51相连,所述运算放大器U1同相端通过电阻R6与单片机STC89C51相连。
3.根据权利要求1所述的一种节能大功率LED灯驱动电路,其特征在于:所述功率管Q2的源极通过电阻R8与运算放大器U2同相端相连,功率管Q2的源极还通过电阻R12、R7与运算放大器U2反相端相连。
4.根据权利要求1所述的一种节能大功率LED灯驱动电路,其特征在于:所述运算放大器U2输出端通过电阻R10接地,同时与单片机STC89C51输入端相连。
5.根据权利要求1所述的一种节能大功率LED灯驱动电路,其特征在于:所述单片机STC89C51通过采集的光线灰度值输出不同的LED亮度控制电压。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104602418A (zh) * 2015-02-02 2015-05-06 常州丰泰机电工程有限公司 Led用可调恒流源驱动电路
CN108091294A (zh) * 2017-12-28 2018-05-29 合肥学院 一种智能会展屏幕驱动系统
CN112399673A (zh) * 2020-11-13 2021-02-23 海宁瑞丰灯头股份有限公司 一种大功率led灯驱动电路

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