CN205179433U - 恒流驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种恒流驱动电路，包括市电、整流桥、至少一个LED、集成电路和电流设定电路；整流桥的输入端与市电相连，输出正极与LED阳极相连，输出负极接地；集成电路具有三个脚，第一脚为输入端与LED的阴极相连，用以控制流经LED的电流，第二脚接地，第三脚为电流设定端；电流设定电路至少包含三个脚，第一脚为信号端，用以改变设定电流；第二脚接地，第三脚为输出端，与集成电路的第三脚相连。其优点在于可使用低成本的3个脚封装的集成电路实现恒功率编程和调光功能，电路简单，易于低成本制造。

Description

恒流驱动电路

技术领域

本实用新型涉及LED驱动电路和集成电路的实现方法，具体涉及一种恒流驱动电路，尤其涉及到能够使用低成本专用集成电路实现的线性恒流驱动方案。

背景技术

当前的LED驱动方案以传统的高频开关电源为主，该方案使用高频开关电路，电路复杂，成本高，使得众多厂商开始研究简单、可靠和廉价的线性恒流驱动方案。

图1为目前使用的一种恒流驱动电路,包含一市电VAC，一整流桥DB1、一LED串，一集成电路U1和一电阻Rcs。

整流桥的输入端与市电VAC相连，输出端正极与LED串的阳极相连，LED串的阴极连接到集成电路U1；集成电路U1的外形为3个脚，内部包含一供电电路，一比较器和一MOSFET，第一脚连接到LED串的阴极，第三脚与电阻Rcs的一端相连，电阻Rcs的另一端、恒流集成电路U1的第二脚和整流桥输出端负极共同连接到地；供电电路输入端连接到集成电路U1的第一脚，输出端为比较器供电和提供电压基准；比较器和MOSFET构成的了恒流源，该恒流源一端与恒流集成电路U1的第一脚相连，另一端与集成电路U1的第三脚相连；

当LED导通时，流经LED串的电流分为两部分，一部分为集成电路U1自身消耗的静态电流Iq，另一部分为流经MOSFET和Rcs的电流Iset，对于集成电路U1来说，Iq非常小，可以忽略不计，流经MOSFET和Rcs的电流Iset代表了流经LED串的电流。

当流经Rcs上的电流在电阻Rcs上形成的电压大于集成电路U1内部比较器同相输入端的电压基准Vref时，比较器EA1控制流经MOSFETQ1的电流下降，当流经Rcs上的电流在电阻Rcs上形成的电压小于集成电路U1内部比较器同相输入端的电压基准Vref时，比较器EA1控制流经MOSFETQ1的电流上升，最终稳定状态时流经电阻Rcs的电流为：

I_set＝Vref/Rcs

因此，流经LED串的电流约为：I_LED＝Vref/Rcs，图2为市电波形和流经LED串的电流波形。

从图2可以看出，流经LED串的电流是一个方波，在市电电压高于LED串压降时LED导通，在市电电压低于LED串压降时LED截止，导通期的电流为:I_LED＝Vref/Rcs。该方案的一个缺点是：当市电电压变动时，LED串的导通时间在整个市电周期内的占比也随着改变，市电电压越高，占比越大，流经LED的平均电流越大，市电输入功率也越高，市电电压越低，占比越小，流经LED的平均电流越小，市电输入功率也越低；该方案的另一个缺点是：该集成电路的第三脚直接流过LED电流，因此无法使用微处理器，电位器等对LED串的电流进行直接控制或调节，即不方便使用外部控制信号对LED调光。

图3为目前常用的另一种恒流驱动电路，在图1的基础上，在整流桥DB1的输出端上并联了一电解电容C1，该电容的作用是对整流电压VREC进行平滑滤波，可以使LED串在整个市电周期内始终导通，在市电变动时维持LED串的电流恒定，改善了市电变动时输入功率的变动幅度。

该方案中，电解电容C1储存了与市电电压峰值的平方成正比的能量，市电越高，储存的能量越大，当输入电压变动时，输入功率仍然有较大的变动；另外，仍然不方便使用外部控制信号对LED串调光。

对图1的集成电路U1，可以增加一个额外引脚作为信号输入，通过在该引脚上施加来自于外部微处理器或电位器等的信号以控制集成电路U1的电流，进而实现对LED串的电流的控制或调节，但这增加了集成电路的引脚数，导致封装成本增加。

综合以上，需要一种具有恒功率编程，可调光、能够使用三脚封装的集成电路实现的低成本线性恒流驱动方案。

实用新型内容

针对上述现有技术存在的技术缺陷，本实用新型要解决的技术问题是：提供一种具有恒功率编程功能，可调光，使用三脚封装的集成电路实现的低成本恒流驱动电路。

本实用新型提供一种恒流驱动电路，包括市电、整流桥、至少一个LED、集成电路和电流设定电路；整流桥的输入端与市电相连，输出正极与LED阳极相连，输出负极接地；集成电路具有三个脚，第一脚为输入端与LED的阴极相连，用以控制流经LED的电流，第二脚接地，第三脚为电流设定端；电流设定电路至少包含三个脚，第一脚为信号端，用以改变设定电流；第二脚接地，第三脚为输出端，与集成电路的第三脚相连。

本实用新型提供一种恒流驱动电路,还具有这样的特征：集成电路第一脚至第二脚流过的电流受控于第三脚的信号幅度，当第三脚的信号幅度变化时，第一脚至第二脚流过的电流受控呈单调函数变化特性。

本实用新型提供一种恒流驱动电路,还具有这样的特征：集成电路包含供电电路和恒流源；供电电路的输入端与集成电路的第一脚相连，输出端为恒流源供电和提供电压基准；恒流源包含功率管、电流镜和比较电路；功率管包含两个功率端和一个控制端，两个功率端与集成电流的第一脚和第二脚相连；电流镜的输入端检测流经功率管两个功率端的电流，获得与功率管两个功率端的电流成比例的输出信号，电流镜输出信号与集成电路的第三脚相连，集成电路的第三脚与基准信号分别作为比较电路的两个输入端，比较电路的输出端与功率管的控制端相连。

本实用新型提供一种恒流驱动电路,还具有这样的特征：集成电路包含一供电电路和一电流控制电流源CCCS；供电电路的输入端与集成电路的第一脚相连，输出端与电流控制电流源CCCS的输入侧一端相连，电流控制电流源CCCS的输入侧另一端连接集成电路第三脚，电流控制电流源CCCS的输出两端分别连接集成电路的第一脚和第二脚。

本实用新型提供一种恒流驱动电路,还具有这样的特征：集成电路包含一供电电路和一压控电流源VCCS；供电电路的输入端与集成电路U1的第一脚相连，输出端与压控电流源VCCS的输入侧一端相连，压控电流源VCCS的输入侧另一端连接集成电路的第三脚，压控电流源VCCS的输出两端分别连接集成电路的第一脚和第二脚。

本实用新型提供一种恒流驱动电路,还具有这样的特征：电流设定电路包含第一电阻和第二电阻；第一电阻的一端连接到电流设定电路的第一脚，第二电阻的一端连接到电流设定电路的第二脚，第一电阻的另一端和第二电阻的另一端共同连接到电流设定电路第三脚。

本实用新型提供一种恒流驱动电路,还具有这样的特征：电流设定电路的第一脚与任意一个LED的一端相连，使得系统的输入功率在市电变动时相对恒定。

本实用新型提供一种恒流驱动电路,还具有这样的特征：电流设定电路的第一脚与外部控制信号相连，当外部信号幅度改变时，流经LED的电流随之改变。

本实用新型提供一种恒流驱动电路,还具有这样的特征：电流设定电路的第一脚与集成电路的第一脚相连，电流设定电路包含第一电阻、第二电阻和第三电阻；第一电阻的一端与电流设定电路的第一脚相连，第二电阻的一端与电流设定电路的第二脚相连，第三电阻的一端与电流设定电路的第三脚相连，第一电阻、第二电阻和第三电阻的另一端连接在同一点。

本实用新型提供一种恒流驱动电路,还具有这样的特征：调节第一电阻、第二电阻和第三电阻的阻值，利用第一电阻和第二电阻分担集成电路的功耗。

本实用新型提供一种恒流驱动电路，可使用低成本的3个脚封装的集成电路实现恒功率编程和调光功能，电路简单，易于低成本制造。

附图说明

图1为目前使用的一种恒流驱动电路。

图2是图1电路电流波形图。

图3为目前常用的另一种恒流驱动电路。

图4是实施例一的恒流驱动电路图。

图5是实施例二的恒流驱动电路图。

图6是实施例三的恒流驱动电路图。

图7是实施例四的恒流驱动电路图。

图8是实施例五的恒流驱动电路图。

图9是实施例六的恒流驱动电路图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的描述。

实施例一

图4是实施例一的恒流驱动电路图。

如图4所示，恒流驱动电路包括：市电VAC、整流桥DB1、LED串、集成电路U1和电流设定电路U2。

整流桥DB1的输入端与市电VAC相连，输出正极与LED串阳极相连，输出负极接地。

LED串为多个LED灯串并联组合而成，包含多个阳极和多个阴极。当然，也可以只用1个LED。

集成电路U1包含三个接线端，第一脚11与LED串的阴极相连，第二脚12连接到地，第三脚13与电流设定电路U2的第三脚相连。

集成电路U1包含供电电路和恒流源。供电电路的输入端与集成电路U1的第一脚11相连，输出端为集成电路内部供电和提供电压基准Vref。

恒流源包含：比较器EA1，场效应管Q1和电流镜Imir。场效应管Q1的漏极与集成电路U1的第一脚11相连；门极与比较器EA1的输出端相连；源极与集成电路U1第二脚12相连。电流镜Imir的输入端检测流经场效应管Q1的电流，输出端与比较器EA1的反相输入端交汇后连接到集成电路U1的第三脚13，比较器EA1的同相输入端连接到供电电路输出的电压基准Vref。

电流设定电路U2包含：第一电阻R1和第二电阻R2，构成三个接线端。第一脚21与LED的阴极相连，第二脚22连接到地，第三脚23与集成电路U1的第三脚13相连。第一电阻R1的一端连接到第一脚21，第二电阻R2的一端连接到第二脚22，第一电阻R1的另一端和第二电阻R2的另一端共同连接到第三脚23。

实施例一的恒流驱动电路的工作原理：

集成电路U1自身消耗的功率非常小，因此可以忽略其内部供电电路消耗的静态电流，认为流经场效应管Q1的电流等同于流经LED的电流，该电流被电流镜Imir镜像后，在电流设定电路U2中的第二电阻R2上转换为与LED电流相关的电压信号，同时，电流设定电路U2中的第二电阻R2上还接收来自于第一电阻R1的电流，该电流与LED阴极的电压幅度和第一电阻R1的阻值相关，当LED阴极的电压升高时增加，当LED阴极的电压降低时减小。

LED阴极的电压和流经场效应管Q1的电流共同决定了第二电阻R2两端的电压，该电压作为受控信号与比较器EA1的反向输入端相连，理论上与比较器EA1同相输入端的电压基准Vref幅度相等，因此，当LED阴极的电压升高时，比较器EA1控制流经场效应管Q1的电流减小，反之，当LED阴极的电压降低时，比较器EA1控制流经场效应管Q1的电流增加，也就是在市电电压升高时，LED电流相应减小，在市电电压降低时，LED电流相应增大，该功能使得系统的输入功率在市电变动时获得补偿，获得相对恒定的输入功率特性。

实施例二

图5是实施例二的恒流驱动电路图。

如图5所示，恒流驱动电路包括：市电VAC、整流桥DB1、LED串、集成电路U1和电流设定电路U2。

在本实施例中，市电VAC、整流桥DB1、LED串、集成电路U1的电路结构与实施例一结构和原理相同，不再重复叙述。不同处在于，电流设定电路U2的连接方式不同。

电流设定电路U2的第一脚11也可以连接到与市电电压相关的其他电路节点上，如LED的任一阳极或任一阴极，如图5中的虚线所示，当任一LED的阳极或者阴极的电压幅度变化时，集成电路的设定电流随之改变，实现与实施例一相似的电路性能：系统的输入功率在市电变动时获得补偿，获得相对恒定的输入功率特性。

实施例三

图6是实施例三的恒流驱动电路图。

如图6所示，恒流驱动电路包括：市电VAC、整流桥DB1、LED串、集成电路U1和电流设定电路U2。

在本实施例中，市电VAC、整流桥DB1、LED串、集成电路U1的电路结构与实施例一结构相同，不再重复叙述。不同处在于，电流设定电路U2部件不同。

电流设定电路U2包含：第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3。第一电阻R1的一端与电流设定电路U2的第一脚21相连，第二电阻R2的一端与电流设定电路U2的第二脚22相连，第三电阻R3的一端与电流设定电路U2的第三脚23相连。第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3的另一端连接在同一点。

实施例三的恒流驱动电路图的工作原理：

第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3的绝对值决定了集成电路U1的最大电流。

第一电阻R1和第二电阻R2产生一与LED阴极电压成比例的电压信号，施加在第三电阻R3上，LED阴极电压越高，集成电路U1控制回路使得流经集成电路U1第一脚11和第二脚12的电流越小，调整第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3的阻值，可以获得期望的LED电流和市电输入功率随市电电压变化的斜率。

与实施例一相比，本实施例中LED的电流由2个分支回路构成：一路流经集成电路U1，另一路流经第一电阻R1和第二电阻R2构成的支路，选择第一电阻R1和第二电阻R2为合适的阻值，例如R1和R2的阻值远远小于R3，可以使得流经第一电阻R1和第二电阻R2的电流与流经集成电路U1的电流接近，这意味着第一电阻R1和第二电阻R2分担了集成电路的功耗，使得本实施例适用于更大功率的应用场合，或者允许集成电路使用散热效果较差的封装工艺和外形。

本实施例达到的有益效果是：通过调节第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3的比值和绝对值，可以利用3引脚外形的集成电路实现具有恒功率编程功能的线性驱动电路，并利用第一电阻R1和第二电阻R2分担了集成电路的功耗，允许集成电路使用散热能力较差的低成本封装。

实施例四

图7是实施例四的恒流驱动电路图。

如图7所示，恒流驱动电路包括：市电VAC、整流桥DB1、LED串、集成电路U1和电流设定电路U2。

在本实施例中，市电VAC、整流桥DB1、LED串、集成电路U1的电路结构与实施例一结构相同，不再重复叙述。不同处在于，电流设定电路U2的连接方式不同。

电流设定电路U2包含：第一电阻R1和第二电阻R2。电流设定电路U2的第一脚21与外部信号Vdim相连，当Vdim增加时，LED的电流减小，当Vdim减小时，LED的电流增加。根据使用功能的不同，外部信号Vdim可以由本行业的技术人员做出配置，例如：电位器或者电子调光器等产生的电压或电流信号。

实施例五

图8是实施例五的恒流驱动电路图。

如图8所示，恒流驱动电路包括：市电VAC、整流桥DB1、LED串、集成电路U1和电流设定电路U2。

在本实施例中，市电VAC、整流桥DB1、LED串、电流设定电路U2的电路结构与实施例一结构相同，不再重复叙述。不同处在于，集成电路U1的构造不同。

集成电路U1包含一供电电路和一电流控制电流源CCCS,供电电路的输入端与集成电路U1的第一脚11相连，输出端与电流控制电流源CCCS的输入侧一端相连，电流控制电流源CCCS的输入侧另一端连接集成电路U1的第三脚13，电流控制电流源CCCS的输出两端分别连接集成电路U1的第一脚11和第二脚12。

电流控制电流源CCCS的输出侧电流受控于输入侧的电流，即流经集成电路U1第一脚11和第二脚12之间的电流受控于流经第三脚13的电流。

集成电路U1第三脚13的电流与电阻R1、R2和LED串阴极电压幅度有关，当LED阴极的电压升高时，流经R1的电流增加，流经集成电路U1第三脚13的电流减小，反之，当LED阴极的电压降低时，流经R1的电流减小，流经集成电路U1第三脚13的电流增加，也就是，在市电电压升高时，LED电流相应减小，反之，在市电电压降低时，LED电流相应增大，该功能使得系统的输入功率在市电变动时获得补偿，获得相对恒定的输入功率特性。

同样地，本实施例中的集成电路U1的构造也适用于其他实施例中。

实施例六

图9是实施例六的恒流驱动电路图。

如图9所示，恒流驱动电路包括：市电VAC、整流桥DB1、LED串、集成电路U1和电流设定电路U2。

在本实施例中，市电VAC、整流桥DB1、LED串、电流设定电路U2的电路结构与实施例一结构相同，不再重复叙述。不同处在于，集成电路U1的构造不同。

集成电路U1包含一供电电路和一压控电流源VCCS,供电电路的输入端与集成电路U1的第一脚11相连，输出端与压控电流源VCCS的输入侧一端相连，压控电流源VCCS的输入侧另一端连接集成电路U1的第三脚13，压控电流源VCCS的输出两端分别连接集成电路U1的第一脚11和第二脚12。

压控电流源VCCS的输出侧电流受控于输入侧的电压，即，流经集成电路U1第一脚11和第二脚12之间的电流受控于第三脚13的电压，当第三脚的电压升高时，流经集成电路U1第一脚11和第二脚12之间的电流减小；当第三脚的电压降低时，流经集成电路U1第一脚11和第二脚12之间的电流增加。

集成电路U1第三脚13的电压与电阻R1、R2和LED串阴极电压幅度有关，当LED阴极的电压升高时，集成电路U1第三脚13的电压升高，反之，当LED阴极的电压降低时，集成电路U1第三脚13的电压降低，也就是，在市电电压升高时，LED电流相应减小，反之，在市电电压降低时，LED电流相应增大，该功能使得系统的输入功率在市电变动时获得补偿，可获得相对恒定的输入功率特性。

同样地，本实施例中的集成电路U1的构造也适用于其他实施例中。

上述实施例是为了说明而不是限制本实用新型，在不脱离所附权利要求的保护范围的前提下，本方案还会有各种变化，这些变化和改进都将落入本实用新型要求保护的范围内。词语“包含”或“包括”不排除那些与权利要求中列出的元件或步骤不同元件或步骤的存在，元件“一”或“一个”不排除多个元件的存在，在列举几种电路的权利要求中，这些电路中的几个可以由一个来表现，电子器件项也是同样，仅仅因为某些方法是在互不相同的从属权利要求中描述的，并不说明这些方法的组合不能用来获利。

Claims (10)

1.一种恒流驱动电路，其特征在于：包括市电、整流桥、至少一个LED、集成电路和电流设定电路；

所述整流桥的输入端与所述市电相连，输出正极与所述LED阳极相连，输出负极接地；

所述集成电路具有三个脚，第一脚为输入端与所述LED的阴极相连，用以控制流经LED的电流，第二脚接地，第三脚为电流设定端；

所述电流设定电路至少包含三个脚，第一脚为信号端，用以改变设定电流；第二脚接地，第三脚为输出端，与所述集成电路的第三脚相连。

2.根据权利要求1所述的恒流驱动电路，其特征在于：所述集成电路第一脚至第二脚流过的电流受控于第三脚的信号幅度，当第三脚的信号幅度变化时，第一脚至第二脚流过的电流受控呈单调函数变化特性。

3.根据权利要求1所述的恒流驱动电路，其特征在于：所述集成电路包含供电电路和恒流源；

所述供电电路的输入端与所述集成电路的第一脚相连，输出端为所述恒流源供电和提供电压基准；

所述恒流源包含功率管、电流镜和比较电路；

所述功率管包含两个功率端和一个控制端，所述两个功率端与所述集成电流的第一脚和第二脚相连；

所述电流镜的输入端检测流经所述功率管两个功率端的电流，获得与所述功率管两个功率端的电流成比例的输出信号，所述电流镜输出信号与所述集成电路的第三脚相连，所述集成电路的第三脚与所述基准信号分别作为所述比较电路的两个输入端，所述比较电路的输出端与所述功率管的控制端相连。

4.根据权利要求1所述的恒流驱动电路，其特征在于：

所述集成电路包含一供电电路和一电流控制电流源CCCS；

所述供电电路的输入端与所述集成电路的第一脚相连，输出端与所述电流控制电流源CCCS的输入侧一端相连，所述电流控制电流源CCCS的输入侧另一端连接所述集成电路第三脚，所述电流控制电流源CCCS的输出两端分别连接所述集成电路的第一脚和第二脚。

5.根据权利要求1所述的恒流驱动电路，其特征在于：

所述集成电路包含一供电电路和一压控电流源VCCS；

所述供电电路的输入端与集成电路U1的第一脚相连，输出端与所述压控电流源VCCS的输入侧一端相连，所述压控电流源VCCS的输入侧另一端连接所述集成电路的第三脚，所述压控电流源VCCS的输出两端分别连接所述集成电路的第一脚和第二脚。

6.根据权利要求1所述的恒流驱动电路，其特征在于：所述电流设定电路包含第一电阻和第二电阻；

所述第一电阻的一端连接到所述电流设定电路的第一脚，所述第二电阻的一端连接到所述电流设定电路的第二脚，所述第一电阻的另一端和所述第二电阻的另一端共同连接到所述电流设定电路第三脚。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的恒流驱动电路，其特征在于：所述电流设定电路的第一脚与任意一个所述LED的一端相连，使得系统的输入功率在市电变动时相对恒定。

8.根据权利要求1至6中任意一项所述的恒流驱动电路，其特征在于：所述电流设定电路的第一脚与外部控制信号相连，当外部信号幅度改变时，流经LED的电流随之改变。

9.根据权利要求1所述的恒流驱动电路，其特征在于：所述电流设定电路的第一脚与所述集成电路的第一脚相连，所述电流设定电路包含第一电阻、第二电阻和第三电阻；

所述第一电阻的一端与所述电流设定电路的第一脚相连，所述第二电阻的一端与所述电流设定电路的第二脚相连，所述第三电阻的一端与所述电流设定电路的第三脚相连，所述第一电阻、所述第二电阻和所述第三电阻的另一端连接在同一点。

10.根据权利要求9所述的恒流驱动电路，其特征在于：调节所述第一电阻、第二电阻和第三电阻的阻值，利用所述第一电阻和第二电阻分担所述集成电路的功耗。