CN207251960U - 一种led恒流驱动模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种LED恒流驱动模块，包括内部电路与外部封装CC‑H；所述内部电路包括主驱动电路、故障检测电路及电路接口。所述主驱动电路采用MBI6661作为恒流源，所述故障检测模块可检测LED开路和短路故障；所述内部电路被封装在CC‑H中，所述外部封装CC‑H选取导热系数在3.0以上的导热胶进行灌注。所述驱动模块可接受9‑60V的广泛输入电压，效率最高可达97％，并可外部调整恒定输出电流最高达1A，电流输出精度在+5％以内；具备全方位的保护功能，启动过流保护，欠压锁定保护，过热保护，LED开路和短路保护。
Description
技术领域
本实用新型涉及LED驱动技术领域，尤其涉及一种LED恒流驱动模块。
背景技术
随着社会经济的不断发展，技术的不断进步，大功率LED以其寿命长、节能、环保、体积小等一系列优点，得到了人们普遍的青睐。目前实际应用的LED绝大多数都为直流LED，因此直流型驱动是LED最常见的驱动方式。根据流过LED的电流性质，可将直流型驱动方式分为恒压驱动、限流驱动、恒流驱动和脉冲驱动。关于大功率LED的恒流驱动方法，目前有比较成熟的方法，常用的方法有电阻限流、线性控制调节、充电泵升压、开关变换器控制等。直流型LED出现故障包括短路、断路故障。LED出现故障的原因有很多，例如LED质量问题，接线问题等。
国内外有很多工程师和专家学者研究驱动LED的课题，也取得了很大的进展，但是仍然存在着驱动电源的效率转换、有效功率、恒流精度、电源寿命、电磁兼容等很多问题。现在，线性LED驱动器IC正在一步步取代偏压电阻器。面对日益繁多的LED，就需要找到一种智能驱动方法，智能控制智能反馈故障状态，然后对发生故障的LED进一步处理。驱动电路是LED产品的重要组成部分，无论在照明、背光源还是显示板领域，驱动电路技术架构的选择都应与具体的应用相匹配。
恒压驱动时，LED两端电压保持基本恒定，但由于电压中存在纹波，使得LED电流随着电压的波动而波动。根据LED的伏安特性，微小的电压波动会引起LED电流的较大波动。另外，由于LED负温度效应的影响，电压波动有可能造成结温和电流的恶性循环，严重时甚至烧毁LED。
恒流驱动使流过LED的电流保持恒定，当外界干扰使得电流增大或减小时，LED电流都可以在恒流电路的调节作用下回到预设值。因此，采用恒流驱动比恒压驱动能达到更好的驱动效果。
实用新型内容
鉴于上述的分析，本实用新型旨在提供一种LED恒流驱动模块，采用芯片MBI6661作为恒流源，设计了包括主驱动及故障检测电路在内的内部电路和符合SMT标准元件封装的外部封装结构，提供了一种输入电压9-60V可选，效率最高可达97％；外部恒定输出电流可调，最高1A，电流输出精度在+5％以内；具备启动过流保护，欠压锁定保护，过热保护，LED开路和短路保护；封装选择散热性优良的LED恒流驱动模块产品。
本实用新型的目的主要是通过以下技术方案实现的：
本实用新型提供的LED恒流驱动模块，包括内部电路与外部封装CC-H；所述内部电路包括主驱动电路、故障检测电路及电路接口；所述主驱动电路的信号输出端与故障检测电路的信号输入端相连；所述电路接口包括电源接口、LED接口、故障检测接口；所述电源接口分别与主驱动电路和故障检测电路相连；所述主驱动电路与LED接口相连，该LED接口用于连接待驱动的LED的正极和负极；所述故障检测接口与故障检测电路的信号输出端相连。
进一步地，所述主驱动电路由U1和外围电路组成；
所述U1为恒流源MBI6661，所述U1的引脚1为电源电压端VIN，引脚2为开关输出端SW作为主驱动电路的信号输出端，引脚3为接地端，引脚4为调光控制端DIM，引脚5为输出电流感应端SEN；
所述外围电路包括电容器CU1、CU4、CU6、CU7，电阻RU1和RU2，电感LU1，二极管DU1；所述CU1、CU4连接在所述U1的电源电压端VIN与地之间；所述RU1与RU2并联连接在所述U1的输出电流感应端SEN与所述U1的电源电压端VIN之间；所述二极管DU1连接在所述U1的开关输出端SW与所述U1的电源电压端VIN之间；在所述输出电流感应端SEN与所述开关输出端SW之间连接由电感LU1、电容CU6和CU7组成的滤波网络。
进一步地，所述故障检测电路由故障检测模块U2与外围电路组成；
所述U2为运算放大器OPA552；所述U2的引脚1、4、8为接地端，引脚2为反向输入端In-，引脚3为同相输入端In+，引脚5为标志位flag，引脚6为电源输入端V+，引脚7为输出端Out；
所述外围电路包括RU3、RU4、RU5、CU8；所述U2的引脚3为故障检测电路的信号输入端，通过电阻RU3与所述U1的开关输出端SW相连接；所述U2的引脚7输出的信号一路作为反馈信号接到所述运算放大器的引脚2，另一路经电阻RU4和电阻RU5的分压后输出信号SINGNAL作为故障检测信号；所述电容器CU8一端接+48V，另一端接地。
进一步地，所述电路接口还包括PWM调光控制接口；所述电路接口具体由PW+、PW-两个三针的连接器和LED+、LED-两个两针的连接器实现；其中，
所述电源接口包括连接器PW+的引脚1、2和连接器PW-的引脚1、2；连接器PW+的引脚1、2与所述主驱动电路的电源电压端VIN和所述故障检测电路的电源输入端V+相连接，用于连接电源正极，连接器PW-的引脚1、2连接地线，用于连接电源负极；
所述LED接口包括LED+、LED-两个两针的连接器，所述连接器LED+的引脚1、2与所述主驱动电路的输出电流感应端SEN相连接，作为驱动输出用于连接待驱动的LED正极；连接器LED-的引脚1、2与所述主驱动电路的开关输出端SW相连接，作为驱动输出连接待驱动的LED负极；
所述故障检测接口为连接器PW-的引脚3，所述连接器PW-的引脚3与所述故障检测电路输出信号端相连，输出故障检测信号；
连接器PW+的引脚3作为PWM调光控制接口与所述主驱动电路的调光控制端DIM相连接。
进一步地，所述外部封装CC-H外设置10个引脚；所述外部封装CC-H的引脚1、2为电压正输入端+Vin，与内部电路中所述接口PW+的引脚1、2相连接；所述外部封装CC-H的引脚8、9为电压负输入端，与内部电路中所述接口PW-的引脚1、2相连接；所述外部封装CC-H的引脚4、5为电压正输出端，与内部电路中所述接口LED+的引脚1、2相连接，用于驱动待驱动的LED的正极；所述外部封装CC-H的引脚6、7为电压负输出端，与内部电路中所述接口LED-的引脚1、2相连接，用于驱动待驱动的LED的负极；所述外部封装CC-H的引脚3与内部电路中所述接口PW+的引脚3相连接，用于连接PWM调光控制信号；所述外部封装CC-H的引脚10与内部电路中所述接口PW-的引脚3相连接，用于输出故障检测信号。
进一步地，所述外部封装CC-H的引脚3保持开路。
进一步地，所述二极管为SSCD210H。
进一步地，所述RU1的电阻值为0.68R，所述RU2的电阻值为0.12R，所述R的取值范围：100mΩ～1Ω。
进一步地，所述外部封装CC-H选取导热系数在3.0以上的导热胶进行灌注。
本实用新型有益效果如下：
所述模块可接受9～60V的广泛输入电压，效率最高可达97％，并可外部调整恒定输出电流最高达1A，电流输出精度在+5％以内；同时也具备了全方位的保护功能，启动过流保护，欠压锁定保护，过热保护，LED开路和短路保护。此外内建的过热保护机制以及封装选择的优良散热性提供了更好的系统可靠性。模块CC-H具有体积小巧，高可靠性等优点，并且内建了EMI滤波电路符合欧盟EN55015和美国FCC part15无需额外输入滤波器和电容器，符合IP67等级。
本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本实用新型的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1为模块内部电路结构图。
图2为CC-H模块外部封装仰视图。
图3为CC-H模块外部封装左视图。
图4为CC-H模块外部封装前视图。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理。
本实用新型提供了一种LED恒流驱动模块，包括内部电路与外部封装CC-H。
如图1所示，所述内部电路包括主驱动电路、故障检测电路及电路接口。
所述主驱动电路驱动LED的恒流源U1为芯片MBI6661。所述MBI6661可接受9-60伏的广泛输入电压，效率最高可达97％，并可外部调整恒定输出电流最高达1安，且电流输出精度在+5％以内，其内建功率开关，可利用52伏直流电源驱动10～14颗串联的1W LED。MBI6661具备全方位的保护功能，启动过流保护，欠压锁定保护，过热保护，LED开路和短路保护。MBI6661的引脚说明：引脚1为电源电压端VIN，引脚2为开关输出端SW，引脚3为接地端，引脚4为调光控制端DIM，引脚5为输出电流感应端SEN。
所述U1的外围电路设计如下，
在所述U1的电源电压端VIN与地之间接入了起滤波作用的电容器CU1和CU4，其中所述CU1为容量10μF/100V，封装尺寸6.3*11.2毫米的电解电容，所述CU4为容量0.1μF/100V的多层陶瓷电容器；
在所述U1的输出电流感应端SEN与所述U1的电源电压端VIN之间连接并联检流电阻RU1与RU2，所述RU1的电阻值为0.68R，所述RU2的电阻值为0.12R，所述R的取值范围为100mΩ到1Ω，所述检流电阻的设计可以满足在输出电流达到1安时，检测端电压Vsen为0.1伏；
在所述U1的开关输出端SW与所述U1的电源电压端VIN之间连接起保护作用的型号为SSCD210H的二极管DU1；
在所述输出电流感应端SEN与所述开关输出端SW之间连接由电感LU1、电容CU6和CU7组成的滤波网络，其中所述LU1为容量100μH，封装尺寸7.3*7.3*3.2毫米的绕线贴片电感，CU6为容量10μF/100V封装尺寸8.3*8.3*10的铝电解电容器，CU7为容量0.1μF/100V的多层陶瓷电容器，所述电容CU7在布局时尽量靠近外接的LED，可降低LED的涟波电流；
所述U1的调光控制端DIM可接入-0.3～60伏、周期频率为100Hz～1KHz的调光控制电压，控制LED的亮度。
所述故障检测电路由故障检测模块U2与外围电路组成；所述U2为运算放大器OPA552；所述U2的引脚1、4、8为接地端，引脚2为反向输入端In-，引脚3为同相输入端In+，引脚5为标志位flag，引脚6为电源输入端V+，引脚7为输出端Out；所述外围电路由RU3、RU4、RU5、CU8组成。所述故障检测电路可实现电路开、短路故障检测功能，信号隔离及阻抗匹配功能。所述运算放大器的电连接关系包括：
所述U2的引脚3为故障检测电路的信号输入端，通过阻值为10KΩ的电阻RU3与所述U1的开关输出端SW相连接；
所述U2的引脚7输出信号一路作为反馈信号接到所述运算放大器的引脚2反向输入端In-，另一路经电阻RU4和电阻RU5的分压后输出信号SINGNAL作为故障检测信号，所述电阻RU4、RU5起输出阻抗匹配作用；
故障检测模块U2还包括一端接+48V，另一端接地的容量为0.1μF/100V的多层陶瓷电容器CU8，所述CU8起滤波作用，布局时尽量靠近所述模块U2。
电路接口由PW+、PW-两个三针的连接器和LED+、LED-两个两针的连接器组成，包括电源接口、LED接口、故障检测接口和PWM调光控制接口。
所述电源接口包括连接器PW+的引脚1、2和连接器PW-的引脚1、2；连接器PW+的引脚1、2与所述主驱动电路的电源电压端VIN和所述故障检测电路的电源输入端V+相连接，用于连接电源正极，连接器PW-的引脚1、2连接地线，用于连接电源负极；
所述LED接口包括LED+、LED-两个两针的连接器，所述连接器LED+的引脚1、2与所述主驱动电路的输出电流感应端SEN相连接，作为驱动输出用于连接待驱动的LED正极；连接器LED-的引脚1、2与所述主驱动电路的开关输出端SW相连接，作为驱动输出连接待驱动的LED负极；
所述故障检测接口为连接器PW-的引脚3，所述连接器PW-的引脚3与所述故障检测电路输出信号端相连，输出故障检测信号；
连接器PW+的引脚3作为PWM调光控制接口与所述主驱动电路的调光控制端DIM相连接。
为了能够让驱动电路更好散热以及能够耐受GJB150A-2009规定的霉菌，盐雾，湿热的试验要求，设计了专门的封装，封装完成的模块名为CC-H，其封装结构如图2、3、4所示，封装后的CC-H模块的长度为32.35毫米，宽度为19.8毫米，厚度为13.6毫米，在封装的底部分为两排设置10个引脚，两排引脚之间的距离为15.24毫米，临近引脚之间的距离为2.54毫米。所述封装设计符合SMT封装标准。
如图2所示，所述模块CC-H的引脚1、2为电压正输入端+Vin，与内部电路中所述接口PW+的引脚1、2相连接；
所述模块CC-H的引脚8、9为电压负输入端-Vin；
所述模块CC-H的引脚4、5为电压正输出端﹢Vout，与内部电路中所述接口LED+的引脚1、2相连接，用于驱动LED的正极；
所述模块CC-H的引脚6、7为电压负输出端-Vout，与内部电路中所述接口LED-的引脚1、2相连接，用于驱动LED的负极；
所述模块CC-H的引脚3PWM DIM与内部电路中所述接口PW+的引脚3相连接，可用作开/关和PWM调光控制端，如果没有使用保持开路；
所述模块CC-H的引脚10FEEDBACK与内部电路中所述接口PW+的引脚3相连接，提供故障检测输出信号；
所述模块CC-H的引脚8、9不可与引脚6、7连接。
所述模块CC-H选取导热系数在3.0以上的导热胶进行灌注。该模块具有体积小巧，高可靠性等优点，并且内建了EMI滤波电路符合欧盟EN55015和美国FCC part15无需额外输入滤波器和电容器。该模块符合IP67等级。
综上所述，本实用新型实施例提供了一种LED恒流驱动模块，所述模块可接受9～60V的广泛输入电压，效率最高可达97％，并可外部调整恒定输出电流最高达1A，电流输出精度在+5％以内；同时也具备了全方位的保护功能，启动过流保护，欠压锁定保护，过热保护，LED开路和短路保护。此外内建的过热保护机制以及封装选择的优良散热性提供了更好的系统可靠性。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，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，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种LED恒流驱动模块，其特征在于，包括内部电路与外部封装CC-H；所述内部电路包括主驱动电路、故障检测电路及电路接口；
所述主驱动电路的信号输出端与故障检测电路的信号输入端相连；
所述电路接口包括电源接口、LED接口、故障检测接口；所述电源接口分别与主驱动电路和故障检测电路相连；所述主驱动电路与LED接口相连，该LED接口用于连接待驱动的LED的正极和负极；所述故障检测接口与故障检测电路的信号输出端相连。
2.根据权利要求1所述的驱动模块，其特征在于：所述主驱动电路由U1和外围电路组成；
所述U1为恒流源MBI6661，所述U1的引脚1为电源电压端VIN，引脚2为开关输出端SW作为主驱动电路的信号输出端，引脚3为接地端，引脚4为调光控制端DIM，引脚5为输出电流感应端SEN；
所述外围电路包括电容器CU1、CU4、CU6、CU7，电阻RU1和RU2，电感LU1，二极管DU1；所述CU1、CU4连接在所述U1的电源电压端VIN与地之间；所述RU1与RU2并联连接在所述U1的输出电流感应端SEN与所述U1的电源电压端VIN之间；所述二极管DU1连接在所述U1的开关输出端SW与所述U1的电源电压端VIN之间；在所述输出电流感应端SEN与所述开关输出端SW之间连接由电感LU1、电容CU6和CU7组成的滤波网络。
3.根据权利要求2所述的驱动模块，其特征在于：所述故障检测电路由故障检测模块U2与外围电路组成；
所述U2为运算放大器OPA552；所述U2的引脚1、4、8为接地端，引脚2为反向输入端In-，引脚3为同相输入端In+，引脚5为标志位flag，引脚6为电源输入端V+，引脚7为输出端Out；
所述外围电路包括RU3、RU4、RU5、CU8；所述U2的引脚3为故障检测电路的信号输入端，通过电阻RU3与所述U1的开关输出端SW相连接；所述U2的引脚7输出的信号一路作为反馈信号接到所述运算放大器的引脚2，另一路经电阻RU4和电阻RU5的分压后输出信号SINGNAL作为故障检测信号；所述电容器CU8一端接+48V，另一端接地。
4.根据权利要求3所述的驱动模块，其特征在于：所述电路接口还包括PWM调光控制接口；所述电路接口具体由PW+、PW-两个三针的连接器和LED+、LED-两个两针的连接器实现；其中，
所述电源接口包括连接器PW+的引脚1、2和连接器PW-的引脚1、2；连接器PW+的引脚1、2与所述主驱动电路的电源电压端VIN和所述故障检测电路电源输入端V+相连接，用于连接电源正极，连接器PW-的引脚1、2连接地线，用于连接电源负极；
所述LED接口包括LED+、LED-两个两针的连接器，所述连接器LED+的引脚1、2与所述主驱动电路的输出电流感应端SEN相连接，作为驱动输出用于连接待驱动的LED正极；连接器LED-的引脚1、2与所述主驱动电路的开关输出端SW相连接，作为驱动输出连接待驱动的LED负极；
所述故障检测接口为连接器PW-的引脚3，所述连接器PW-的引脚3与所述故障检测电路输出信号端相连，输出故障检测信号；
连接器PW+的引脚3作为PWM调光控制接口与所述主驱动电路的调光控制端DIM相连接。
5.根据权利要求4所述的模块，其特征在于：所述外部封装CC-H外设置10个引脚；所述外部封装CC-H的引脚1、2为电压正输入端+Vin，与内部电路中所述接口PW+的引脚1、2相连接；所述外部封装CC-H的引脚8、9为电压负输入端，与内部电路中所述接口PW-的引脚1、2相连接；所述外部封装CC-H的引脚4、5为电压正输出端，与内部电路中所述接口LED+的引脚1、2相连接，用于驱动LED的正极；所述外部封装CC-H的引脚6、7为电压负输出端，与内部电路中所述接口LED-的引脚1、2相连接，用于驱动LED的负极；所述外部封装CC-H的引脚3与内部电路中所述接口PW+的引脚3相连接，用于连接PWM调光控制信号；所述外部封装CC-H的引脚10与内部电路中所述接口PW-的引脚3相连接，用于输出故障检测信号。
6.根据权利要求5所述的驱动模块，其特征在于，所述外部封装CC-H的引脚3保持开路。
7.根据权利要求2所述的驱动模块，其特征在于，所述二极管为SSCD210H。
8.根据权利要求2所述的驱动模块，其特征在于，所述RU1的电阻值为0.68R，所述RU2的电阻值为0.12R，所述R的取值范围：100mΩ～1Ω。
9.根据权利要求1所述的驱动模块，其特征在于，所述外部封装CC-H选取导热系数在3.0以上的导热胶进行灌注。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |