CN204993970U - 一种中小功率led高功率因素驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的中小功率LED高功率因素驱动电路可以广泛的应用到LED应用领域中，通过消隐信号摄取单元控制第一恒流单元和第二恒流单元的通断，进而使得LED灯珠串的工作电流与输入交流电源电压的相位趋于同步，LED灯珠串的功率因素得到有效提高，PF值大于0.9；第一恒流单元与第二恒流单元为脉冲恒流单元，使得LED灯珠串为间歇性工作状态，与以往的连续性工作状态相比，减少了温度累加，降低了LED灯具的温度，延长了灯具使用寿命；分路控制单元控制第一恒流单元与第二恒流单元，独立脉冲驱动两组LED灯珠串发光，实现两路光分相叠加，提高了LED灯具的光效。

Description

一种中小功率LED高功率因素驱动电路

技术领域

本实用新型属于LED驱动技术领域，具体涉及一种实现分路脉冲恒流驱动中小功率LED灯珠串，并有效提高LED灯珠串功率因素的驱动电路。

背景技术

LED光源作为新一代光源，正在迅猛发展。LED是一种固态的半导体发光器件，它可以直接把电转化为光，其具有耗能少、适用性强、稳定性高、响应时间短（开关特性好）、对环境无污染、多色发光、显色性能好等优点，是值得推广的新光源。

在LED灯具中，驱动电路的性能、质量至关重要，特别是中小功率的LED灯具，既要求低成本、低价格，又提出很多技术要求。LED灯具由LED灯珠、驱动电路和外壳三部分组成，LED灯珠是该领域前沿产业，随着技术发展，其技术与价格趋于透明和稳定；外壳是机械结构，对LED灯具的性能影响不大。故决定LED灯具质量、性能的主要部分是驱动LED灯珠发光的驱动电路。由于受灯具外壳尺寸的限制，要求必须采用体积较小的驱动。目前中小功率的LED灯具的驱动有阻容降压式、隔离恒流式、非隔离恒流式等；阻容降压式驱动结构简单、低成本、功率因数低于0.5，功率随输入电压波动大；隔离恒流式、非隔离恒流式驱动目前是主流，但是，功率因数小于0.7。功率因素代表着灯具输出有功功率的能力，功率因素低，说明LED灯具的电利用率低，线路的供电损失大。

近年来，中小功率的LED灯具的市场需求很大，市场广阔，然而目前中小功率的LED灯具存在功率因素低、发热量高、光效低等严重问题，极大的制约了中小功率的LED灯具的发展。

因此急需针对现有技术中存在的上述缺陷，提供一种解决方案，解决现有技术中存在的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种实现分路脉冲恒流驱动中小功率LED灯珠串，并有效提高LED灯珠串功率因素的驱动电路。

本实用新型的目的是这样实现的，包括桥式整流单元、基准电压单元、消隐信号摄取单元、分路控制单元以及第一恒流单元和第二恒流单元，所述桥式整流单元的输出端分别与基准电压单元和消隐信号摄取单元相连接，所述基准电压单元分别与消隐信号摄取单元、分路控制单元以及第一恒流单元和第二恒流单元相连接，所述消隐信号摄取单元与分路控制单元相连接，所述分路控制单元分别与第一恒流单元和第二恒流单元相连接。

与现有技术相比，本实用新型提供的中小功率LED高功率因素驱动电路可以广泛的应用到LED应用领域中，通过消隐信号摄取单元控制第一恒流单元和第二恒流单元的通断，进而使得LED灯珠串的工作电流与输入交流电源电压的相位趋于同步，LED灯珠串的功率因素得到有效提高，PF值大于0.9；第一恒流单元与第二恒流单元为脉冲恒流单元，使得LED灯珠串为间歇性工作状态，与以往的连续性工作状态相比，减少了温度累加，降低了LED灯具的温度，延长了灯具使用寿命；分路控制单元控制第一恒流单元与第二恒流单元，独立脉冲驱动两组LED灯珠串发光，实现两路光分相叠加，提高了LED灯具的光效。

附图说明

图1为本实用新型中小功率LED高功率因素驱动电路的总体原理示意图；

图2为本实用新型中小功率LED高功率因素驱动电路的具体电路结构示意图；

图3为本实用新型中小功率LED高功率因素驱动电路封装后的引脚示意图；

图4为本实用新型中小功率LED高功率因素驱动电路的具体应用示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明，但不得以任何方式对本实用新型加以限制，基于本实用新型教导所作的任何变更或改进，均属于本实用新型的保护范围。

图1给出了本实用新型的总体原理示意图，在本实用新型中，包括桥式整流单元1、基准电压单元2、消隐信号摄取单元3、分路控制单元4以及第一恒流单元5和第二恒流单元6，所述桥式整流单元1的输出端分别与基准电压单元2和消隐信号摄取单元3相连接，所述基准电压单元2分别与消隐信号摄取单元3、分路控制单元4以及第一恒流单元5和第二恒流单元6相连接，所述消隐信号摄取单元3与分路控制单元4相连接，所述分路控制单元4分别与第一恒流单元5和第二恒流单元6相连接。

图2为本实用新型中小功率LED高功率因素驱动电路的具体电路结构示意图，根据图2所示，所述中小功率LED高功率因素驱动电路的具体电路结构为：桥式整流器D1的输入端正极与输入端负极之间外接交流电源AC220V，桥式整流器D1的输出端正极依次串接电阻R19、电阻R20后与二极管D7的阴极相连接，所述二极管D7的阴极与电阻R14的一端、电解电容C6的正极、电阻R18的一端、电阻R2的一端、PNP型三极管Q1的发射极相连接，所述电阻R14的另一端与二极管D6的阳极、以及电容C5的一端相连接；桥式整流器D1的输出端正极还与电阻R16的一端相连接，电阻R16的另一端与二极管D3的阳极、以及电阻R17的一端相连接，所述二极管D3的阴极与运算放大器IC6A的正输入端相连接，所述电阻R18的另一端与运算放大器IC6A的负输入端、以及二极管D4的阳极相连接，所述二极管D4的阴极与二极管D5的阳极相连接，所述运算放大器IC6A的输出端与NPN型三极管Q4的基极、以及NPN型三极管Q5的基极相连接；所述电阻R2的另一端与NPN型三极管Q2的基极、以及电阻R3的一端相连接，所述NPN型三极管Q2的集电极串接电阻R4后与PNP型三极管Q1的基极相连接，所述PNP型三极管Q1的集电极与电阻R6的一端、电阻R7的一端、电阻R5的一端、以及电容C2的一端相连接，所述电阻R6的另一端与运算放大器IC6BA的正输入端相连接，所述运算放大器IC6BA的输出端串接电阻R8后与MOS管T1的栅极相连接，所述MOS管T1的源极与运算放大器IC6BA的负输入端相连接；所述电阻R7的另一端与运算放大器IC6CA的正输入端相连接，所述运算放大器IC6CA的输出端串接电阻R9后与MOS管T2的栅极相连接，所述MOS管T2的源极与运算放大器IC6CA的负输入端相连接；14位二进制串行计数器IC1的CIN引脚连接电阻R13的一端，所述14位二进制串行计数器IC1的COUT引脚连接电容C4的一端，所述14位二进制串行计数器IC1的引脚连接电阻R12的一端，所述电阻R13的另一端与电容C4的另一端，电阻R12的另一端相连接，所述14位二进制串行计数器IC1的Q4引脚分别与双D触发器IC4AA、IC4BA、IC5AA、IC5BA的时钟引脚CK相连接，所述14位二进制串行计数器IC1的Q7引脚与Johnson计数器IC2的RST引脚相连接；所述Johnson计数器IC2的引脚与Johnson计数器IC2的Q2引脚相连接，所述Johnson计数器IC2的Q0引脚分别与二输入端施密特触发器IC3AA的两个输入引脚相连接，所述二输入端施密特触发器IC3AA的输出引脚与二极管D6的阴极相连接，所述二极管D6的阳极分别与二输入端施密特触发器IC3BA的两个输入引脚相连接，所述二输入端施密特触发器IC3BA的输出引脚与双D触发器IC4AA的数据输入引脚D、以及NPN型三极管Q6的基极相连接；所述双D触发器IC4AA的原码输出引脚Q与双D触发器IC4BA的数据输入引脚D相连接，所述双D触发器IC4BA的原码输出引脚Q与双D触发器IC5AA的数据输入引脚D相连接，所述双D触发器IC5AA的原码输出引脚Q与双D触发器IC5BA的数据输入引脚D相连接，所述双D触发器IC5BA的原码输出引脚Q与NPN型三极管Q3的基极相连接，所述NPN型三极管Q3的集电极、以及NPN型三极管Q4的集电极均与MOS管T2的栅极相连接，所述NPN型三极管Q5的集电极、以及NPN型三极管Q6的集电极均与MOS管T1的栅极相连接；所述桥式整流器D1的输出端负极、二极管D7的阳极、电解电容C6的负极、电阻R17的另一端、二极管D5的阴极、电阻R3的另一端、电阻R5的另一端、电容C2的另一端、NPN型三极管Q3的发射极、NPN型三极管Q4的发射极、NPN型三极管Q5的发射极、NPN型三极管Q6的发射极、电容C5的另一端、14位二进制串行计数器IC1的RST引脚、Johnson计数器IC2的CLK引脚、双D触发器IC4AA、IC4BA、IC5AA、IC5BA的置位引脚S，双D触发器IC4AA、IC4BA、IC5AA的复位引脚R，以及双D触发器IC5BA的反码输出引脚均接地。

图3为本实用新型中小功率LED高功率因素驱动电路封装后的引脚示意图，如图3所示，所述的中小功率LED高功率因素驱动电路封装于四边形封装体中形成驱动芯片U1，所述驱动芯片的引脚对称设置于驱动芯片的两个长边，所述引脚为8个，具体包括AC+引脚、AC-引脚、Rf1引脚、Rf2引脚、M1引脚、M2引脚、DR引脚和GND引脚，所述AC+引脚、AC-引脚用于外接交流电源，所述Rf1引脚、Rf2引脚分别用于外接电流调整电阻，所述M1引脚、M2引脚分别用于外接LED灯珠串，所述DR引脚用于外接调光信号，所述GND引脚接地。

图4为本实用新型中小功率LED高功率因素驱动电路的具体应用示意图，如图4所示，驱动芯片U1的AC+引脚外接电阻R1后与三相交流电源的A相相连接，驱动芯片U1的AC-引脚与桥式整流器D2的输入端负极、以及三相交流电源的B相相连接，所述A相、B相之间输入电压为AC220V，驱动芯片U1的AC+引脚还与电阻R15的一端、以及电容C1的一端相连接，所述电阻R15的另一端、以及电容C1的另一端并接后与桥式整流器D2的输入端正极相连接，所述桥式整流器D2的输出端正极与电解电容C3的正极、LED灯珠串DL2的阳极、以及LED灯珠串DL1的阳极相连接，所述桥式整流器D2的输出端负极与电解电容C3的负极连接后接地；所述LED灯珠串DL1的阴极与驱动芯片U1的M1引脚相连接，所述LED灯珠串DL2的阴极与驱动芯片U1的M2引脚相连接，所述驱动芯片U1的DR引脚外接PWM调光信号，所述驱动芯片U1的Rf1引脚外接电阻R11后接地，所述驱动芯片U1的Rf2引脚外接电阻R10后接地，所述驱动芯片U1的GND引脚接地。

所述中小功率LED高功率因素驱动电路的工作原理为：

接通电源后，220V的交流电源通过保险丝电阻R1后经电阻R15、电容C1阻容降压后的交流电压经桥式整流器D2进行全波整流后得到频率为100Hz的脉动直流电，然后再经电解电容C3滤波后得到点亮LED灯珠串DL1和LED灯珠串DL2所需的直流电压；同时220V的交流电源通过保险丝电阻R1后经驱动芯片U1内部的桥式整流器D1整流后产生频率为100Hz的脉动直流电压，该直流电压信号分为两路，一路经电阻R19、电阻R20、稳压二极管D7、电解电容C6产生12V的内部电压供驱动芯片U1的内部电路使用，另一路经电阻R18、二极管D4、二极管D5、运算放大器IC6A产生同步消隐脉冲信号A1，该同步消隐信号A1的周期为10ms，同步头的宽度δt由电阻R18、二极管D4、二极管D5控制，该同步头的宽度δt的值与功率因素值PF有直接关系，可以根据实际设计要求确定；同步消隐信号A1通过NPN型三极管Q4、NPN型三极管Q5分别控制MOS管T2、MOS管T1的通断，使得LED灯珠串DL2和LED灯珠串DL1的工作电流的相位与输入电压的相位尽量同步，确保LED灯珠的功率因素PF值大于0.9；由14位二进制串行计数器IC1、Johnson计数器IC2、二输入端施密特触发器IC3AA、二输入端施密特触发器IC3BA、双D触发器IC4AA、IC4BA、IC5AA、IC5BA等组成的分路控制单元，输出分路控制信号B1、B2分别控制NPN型三极管Q6、NPN型三极管Q3，从而实现对LED灯珠串DL1、LED灯珠串DL2的工作控制。

根据LED灯珠串DL1、LED灯珠串DL2串联的LED灯珠的数量要求，即功率要求，调整电容C1的参数，实现驱动电路与LED灯珠串性能的最佳匹配，能够很好的运用于功率为2W~20W间的中小功率的LED照明灯具；通过调整电阻R11的具体参数，可以改变LED灯珠串DL1的脉冲恒流电流，通过调整电阻R10的具体参数，可以改变LED灯珠串DL2的脉冲恒流电流；通过驱动芯片U1的DR引脚输入0~10V可调电压，或是PWM信号，能够实现对LED灯珠串的亮度的调节。

将中小功率LED高功率因素驱动电路封装于四边形封装体中形成驱动芯片U1，极大的缩小了驱动体积，实际运用中，外围电路简单，特别适用于LED灯丝灯、中小功率球泡灯等空间小、无散热或散热面积很小的LED灯具使用。

以上结合附图对本实用新型作了详细说明，但本实用新型不局限于所描述的实施方式。本实用新型的基本思路在于提供一种实现分路脉冲恒流驱动中小功率LED灯珠串，并有效提高LED灯珠串功率因素的驱动电路，通过消隐信号摄取单元控制第一恒流单元和第二恒流单元的通断，进而使得LED灯珠串的工作电流与输入交流电源电压的相位趋于同步，LED灯珠串的功率因素得到有效提高，PF值大于0.9；同时实现LED灯珠串的间歇性发光工作状态，与以往的连续性工作状态相比，减少了温度累加，降低了LED灯具的温度，延长了灯具使用寿命；分路控制单元控制第一恒流单元与第二恒流单元，独立脉冲驱动两组LED灯珠串发光，实现两路光分相叠加，提高了LED灯具的光效；本实用新型提供的实施方式中仅示出能够实现2组灯珠串独立脉冲恒流供电的中小功率LED高功率因素驱动电路，然而对于本领域的普通技术人员来说，根据本实用新型的教导，设计出能够实现2组以上LED灯珠串的中小功率LED高功率因素驱动电路并不需要创造性的劳动。故在不脱离本实用新型的原理的情况下对这些实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本实用新型的保护范围内。

Claims (3)

1.一种中小功率LED高功率因素驱动电路，其特征在于包括桥式整流单元（1）、基准电压单元（2）、消隐信号摄取单元（3）、分路控制单元（4）以及第一恒流单元（5）和第二恒流单元（6），所述桥式整流单元（1）的输出端分别与基准电压单元（2）和消隐信号摄取单元（3）相连接，所述基准电压单元（2）分别与消隐信号摄取单元（3）、分路控制单元（4）以及第一恒流单元（5）和第二恒流单元（6）相连接，所述消隐信号摄取单元（3）与分路控制单元（4）相连接，所述分路控制单元（4）分别与第一恒流单元（5）和第二恒流单元（6）相连接。

2.根据权利要求1所述的中小功率LED高功率因素驱动电路，其特征在于所述中小功率LED高功率因素驱动电路的具体电路结构为：桥式整流器D1的输入端正极与输入端负极之间外接交流电源AC220V，桥式整流器D1的输出端正极依次串接电阻R19、电阻R20后与二极管D7的阴极相连接，所述二极管D7的阴极与电阻R14的一端、电解电容C6的正极、电阻R18的一端、电阻R2的一端、PNP型三极管Q1的发射极相连接，所述电阻R14的另一端与二极管D6的阳极、以及电容C5的一端相连接；桥式整流器D1的输出端正极还与电阻R16的一端相连接，电阻R16的另一端与二极管D3的阳极、以及电阻R17的一端相连接，所述二极管D3的阴极与运算放大器IC6A的正输入端相连接，所述电阻R18的另一端与运算放大器IC6A的负输入端、以及二极管D4的阳极相连接，所述二极管D4的阴极与二极管D5的阳极相连接，所述运算放大器IC6A的输出端与NPN型三极管Q4的基极、以及NPN型三极管Q5的基极相连接；所述电阻R2的另一端与NPN型三极管Q2的基极、以及电阻R3的一端相连接，所述NPN型三极管Q2的集电极串接电阻R4后与PNP型三极管Q1的基极相连接，所述PNP型三极管Q1的集电极与电阻R6的一端、电阻R7的一端、电阻R5的一端、以及电容C2的一端相连接，所述电阻R6的另一端与运算放大器IC6BA的正输入端相连接，所述运算放大器IC6BA的输出端串接电阻R8后与MOS管T1的栅极相连接，所述MOS管T1的源极与运算放大器IC6BA的负输入端相连接；所述电阻R7的另一端与运算放大器IC6CA的正输入端相连接，所述运算放大器IC6CA的输出端串接电阻R9后与MOS管T2的栅极相连接，所述MOS管T2的源极与运算放大器IC6CA的负输入端相连接；14位二进制串行计数器IC1的CIN引脚连接电阻R13的一端，所述14位二进制串行计数器IC1的COUT引脚连接电容C4的一端，所述14位二进制串行计数器IC1的引脚连接电阻R12的一端，所述电阻R13的另一端与电容C4的另一端，电阻R12的另一端相连接，所述14位二进制串行计数器IC1的Q4引脚分别与双D触发器IC4AA、IC4BA、IC5AA、IC5BA的时钟引脚CK相连接，所述14位二进制串行计数器IC1的Q7引脚与Johnson计数器IC2的RST引脚相连接；所述Johnson计数器IC2的引脚与Johnson计数器IC2的Q2引脚相连接，所述Johnson计数器IC2的Q0引脚分别与二输入端施密特触发器IC3AA的两个输入引脚相连接，所述二输入端施密特触发器IC3AA的输出引脚与二极管D6的阴极相连接，所述二极管D6的阳极分别与二输入端施密特触发器IC3BA的两个输入引脚相连接，所述二输入端施密特触发器IC3BA的输出引脚与双D触发器IC4AA的数据输入引脚D、以及NPN型三极管Q6的基极相连接；所述双D触发器IC4AA的原码输出引脚Q与双D触发器IC4BA的数据输入引脚D相连接，所述双D触发器IC4BA的原码输出引脚Q与双D触发器IC5AA的数据输入引脚D相连接，所述双D触发器IC5AA的原码输出引脚Q与双D触发器IC5BA的数据输入引脚D相连接，所述双D触发器IC5BA的原码输出引脚Q与NPN型三极管Q3的基极相连接，所述NPN型三极管Q3的集电极、以及NPN型三极管Q4的集电极均与MOS管T2的栅极相连接，所述NPN型三极管Q5的集电极、以及NPN型三极管Q6的集电极均与MOS管T1的栅极相连接；所述桥式整流器D1的输出端负极、二极管D7的阳极、电解电容C6的负极、电阻R17的另一端、二极管D5的阴极、电阻R3的另一端、电阻R5的另一端、电容C2的另一端、NPN型三极管Q3的发射极、NPN型三极管Q4的发射极、NPN型三极管Q5的发射极、NPN型三极管Q6的发射极、电容C5的另一端、14位二进制串行计数器IC1的RST引脚、Johnson计数器IC2的CLK引脚、双D触发器IC4AA、IC4BA、IC5AA、IC5BA的置位引脚S，双D触发器IC4AA、IC4BA、IC5AA的复位引脚R，以及双D触发器IC5BA的反码输出引脚均接地。

3.根据权利要求2所述的中小功率LED高功率因素驱动电路，其特征在于所述的中小功率LED高功率因素驱动电路封装于四边形封装体中形成驱动芯片，所述驱动芯片的引脚对称设置于驱动芯片的两个长边，所述引脚为8个，具体包括AC+引脚、AC-引脚、Rf1引脚、Rf2引脚、M1引脚、M2引脚、DR引脚和GND引脚，所述AC+引脚、AC-引脚用于外接交流电源，所述Rf1引脚、Rf2引脚分别用于外接电流调整电阻，所述M1引脚、M2引脚分别用于外接LED灯珠串，所述DR引脚用于外接调光信号，所述GND引脚接地。