CN211297033U - 一种应急灯驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应急灯驱动电路，包括电源、高压开关电源驱动电路、低压开关电源驱动电路、功率管N1、功率管N2、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、LED灯串、电容C1、地线1、地线2和变压器，所述变压器包括线圈线圈L1、线圈L2和线圈L3，本电路中仅有一个LED灯串，LED灯串中的所有灯珠都一直处于工作状态，利用率为100％，可以减少应急灯电路中灯珠的个数，节省应急灯电路的成本，且本实用新型的LED灯珠光源板与驱动电路板之间只有2根电线，而市场上通用的LED灯珠光源板也只有2根电线，所以市场上通用的LED灯珠光源板可以与本实用新型应急灯电路连接使用。

Description

一种应急灯驱动电路

技术领域

本实用新型涉及应急灯电路领域，特别涉及一种应急灯驱动电路。

背景技术

在很多的应用场合，我们需要使用到应急灯。应急灯的功能是当正常供电时，电源提供的电能点亮光源用作照明，同时对应急灯内部的电池充电；当火灾或者其他不可预知的灾难发生导致电源断电时，应急灯内部的电池提供电能点亮光源，提供应急照明。应急灯还可在应用在经常发生停电情况的住所内，当停电时，应急灯内部的电池提供电能点亮光源，为住户提供短时间的照明；

现有的应急灯电路可如图6所示，高压开关电源驱动电路为LED恒流驱动控制电路，通过调节功率管N2的导通占空比来调节LED电流，使LED电流保持恒定，高压开关电源驱动电路的供电端VIN连接电源VDC的正端，高压开关电源驱动电路的地线为地线2，高压开关电源驱动电路的GATE2端接功率管N2的栅极，LED灯串由LED灯串1、LED灯串2和LED 灯串3串联组成，LED灯串3的负极连接地线1，电感L1的一端连接地线2,另一端连接LED 灯串1的正极，二极管D2的正极连接LED灯串1的负极，二极管D2的负极连接电池的正极，功率管N1的漏极连接电池正极，功率管N1的源极通过电阻R2连接LED灯串3的正极，电荷泵的供电端VDD连接电池的正极，电荷泵的地线为地线1,地线1同时连接到电池的负极。电荷泵的控制端连接电源停电信号，电荷泵的GATE1端连接功率管N1的栅极。

现有应急灯电路对电池充电时的工作原理描述如下：

电源正常供电时，高压开关电源驱动电路正常工作，高压开关电源驱动电路的GATE2 端用于控制功率管N2的工作状态并调节高压开关电源的占空比使得通过LED灯串的电流恒定，电阻R2用来做电流采样，检测通过此时LED灯串的电流；当电源VDC断电时，高压开关电源驱动电路因为无电能来源而停止工作，高压开关电源驱动电路的GATE2端的电压相对于地线2为0，功率管N2关断。

电源VDC正常供电时，电源停电信号无效，电荷泵电路不工作，电荷泵GATE1端的电压相对于地线1为0，功率管N1断开。当电源VDC断电时，触发电源停电信号，电荷泵电路工作，电荷泵GATE1端的电压相对于地线1为高电平，功率管N1导通。

当电源VDC正常供电时，高压开关电源驱动电路正常工作；电荷泵电路不工作，功率管 N1关断。根据功率管N2的工作状态，该应急灯电路包含图2、图3所示的2种工作状态。

如图7，电源VDC正常供电并且高压开关电源驱动电路的GATE2端的信号相对于地线 2为高电平时，功率管N2导通，电源VDC输出的电流流过功率管N2和电感L2，然后同时流过LED灯串。此时，通过电感L1的电流线性增大，电感L1储存能量。流过LED灯串1 的电流，其中一部分流过LED灯串2和LED灯串3，剩余部分通过二极管D2流向电池正极。此时，通过二极管D2流向电池正极的电流对电池充电。

如图8，电源VDC正常供电并且高压开关电源驱动电路的GATE2端的信号相对于地线 2为低电平时，功率管N2关断，此时，电感L1释放能量，通过电感L1的电流线性减小。流过电感的电流流过LED灯串，并通过二极管D1返回电感L1。流过LED灯串1的电流，其中一部分流过LED灯串2和LED灯串3，剩余部分通过二极管D2流向电池正极，此时，通过二极管D2流向电池正极的电流对电池充电。

如图9，电源VDC断电时，高压开关电源驱动电路的GATE2端的信号相对于地线2维持为低电平时，功率管N2维持关断，同时，电源断电时，电源停电信号被触发，电荷泵启动工作，使得GATE1端相对于地线1变为高电平，功率管N1由关断变为导通。电池放电，电池放电电流从电池正极流出，经过功率管后流向LED灯串3正极，经过LED灯串3后返回电池负极。此时，LED灯串1和LED灯串2中没有电流流过。

上述结构存在如下问题：

因为通常电源VDC为交流供电的高压电源，LED灯串1、LED灯串2和LED灯串3上的电压和也为高压，一般高于100V，LED灯串3上的电压等于电池电压，而电池电压通常低于4.3V，所以LED灯串1和LED灯串2上的电压远大于LED灯串3上的电压，导致LED 灯串1和LED灯串2的灯珠总个数远大于LED灯串3的灯珠个数。

在电源供电时，电流流过LED灯串1、LED灯串2和LED灯串3，即3个个灯串同时发光，在电源断电时，电流仅流过LED灯串3，即仅有LED灯串3发光，LED灯串1和LED 灯串2中的大量灯珠被闲置，因为整体成本限制，LED灯串3的灯珠个数较少，也限制了应急照明时的发光功率。

通常应急灯电路中的驱动电路板和LED灯珠光源板是2块独立的电路板，通过电线连接。现有的应急灯电路的LED灯串包含LED灯串1、LED灯串2和LED灯串3，该LED灯珠光源板与驱动电路板之间有4根电线，而市场上通用的LED灯珠光源板只有2根电线，所以市场上通用的LED灯珠光源板不能用于现有应急灯电路上，需要为现有的应急灯电路单独生产LED灯珠光源板。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是提供一种利用率高，节约成本、同时可与市场上通用的LED 灯珠光源板直接连接使用的一种应急灯驱动电路。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种应急灯驱动电路，包括电源、高压开关电源驱动电路、低压开关电源驱动电路、功率管N1、功率管N2、二极管D1、二极管 D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、LED灯串、电容C1、地线1、地线2和变压器，所述变压器包括线圈线圈L1、线圈L2和线圈L3；

所述高压开关电源驱动电路的供电端VCC连接电源正端，所述高压开关电源驱动电路的地线端连接电线2，所述高压开关电源驱动电路的GATE2端连接功率管N2的栅极，所述高压开关电源驱动电路的CS2端通过电阻R2连接地线2，所述功率管N2的漏极连接电源正端，功率管N2的源极连接地线2，所述二极管D5是功率管N2的寄生二极管，所述二极管D4 的正极连接地线2，二极管D4的负极连接二极管D1的负极，所述二极管D1的正极连接地线1，所述线圈L2异名端连接二极管D1、D4的负极，线圈L2的同名端连接LED灯串的正极，所述电容C1与LED灯串并联，电容C1的正极连接LED灯串的正极；

所述电源的负极连接到地线1，所述低压开关电源驱动电路的供电端VDD连接电源的正极，低压开关电源驱动电路的地线连接地线1，所述低压开关电源驱动电路的控制端连接外部电源停电信号，所述低压开关电源驱动电路的GATE1端连接功率管N1的栅极，所述低压开关电源驱动电路的FB1端通过电阻R1连接地线1，功率管N1的源极连接地线1，所述二极管D2是功率管N1的寄生二极管，所述线圈L1的同名端连接电源正极，线圈L1的异名端连接功率管N1的漏极，线圈L3的同名端连接地线1，线圈L3的异名端连接二极管D3的正极，所诉二极管D3的负极连接电源正极。

进一步的是：所述高压开关电源驱动电路为LED恒流驱动控制电路。

进一步的是：所述高压开关电源驱动电路的芯片型号为HV9910。

进一步的是：所述低压开关电源驱动电路的芯片型号为LN2266。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的应急灯电路，仅有一个LED灯串，LED灯串中的所有灯珠都一直处于工作状态，利用率为100％，可以减少应急灯电路中灯珠的个数，节省应急灯电路的成本。通常应急灯电路中的驱动电路板和LED灯珠光源板是2块独立的电路板，通过电线连接。本实用新型的LED灯珠光源板与驱动电路板之间只有2根电线，而市场上通用的LED灯珠光源板也只有2根电线，所以市场上通用的LED灯珠光源板可以与本实用新型应急灯电路连接使用。

附图说明

图1是本实用新型的应急灯电路图。

图2是本实用新型应急灯电路在电源供电、功率N2导通时的LED电流、电源充电电流路径示意图。

图3是本实用新型应急灯电路在电源供电、功率N2断开时的LED电流、电源充电电流路径示意图。

图4是本实用新型应急灯电路在电源断电、功率N1导通时的LED电流、电源放电电流路径示意图。

图5是本实用新型应急灯电路在电源断电、功率N1断开时的LED电流、变压器退磁电流路径示意图。

图6是现有应急灯电路图。

图7是现有应急灯电路在电源供电、功率管N2导通时的LED电流、电源充电电流路径示意图。

图8是现有应急灯电路在电源供电、功率管N2关断时的LED电流、电源充电电流路径示意图。

图9是现有应急灯电路在电源断电，功率管N1导通时的LED电流、电源放电电流路径示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示一种应急灯驱动电路，包括电源、高压开关电源驱动电路、低压开关电源驱动电路、功率管N1、功率管N2、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管 D5、LED灯串、电容C1、地线1、地线2和变压器，所述变压器包括线圈线圈L1、线圈L2 和线圈L3；

所述高压开关电源驱动电路的供电端VCC连接电源正端，所述高压开关电源驱动电路的地线端连接电线2，所述高压开关电源驱动电路的GATE2端连接功率管N2的栅极，所述高压开关电源驱动电路的CS2端通过电阻R2连接地线2，所述功率管N2的漏极连接电源正端，功率管N2的源极连接地线2，所述二极管D5是功率管N2的寄生二极管，所述二极管D4 的正极连接地线2，二极管D4的负极连接二极管D1的负极，所述二极管D1的正极连接地线1，所述线圈L2异名端连接二极管D1、D4的负极，线圈L2的同名端连接LED灯串的正极，所述电容C1与LED灯串并联，电容C1的正极连接LED灯串的正极；

所述电源的负极连接到地线1，所述低压开关电源驱动电路的供电端VDD连接电源的正极，低压开关电源驱动电路的地线连接地线1，所述低压开关电源驱动电路的控制端连接外部电源停电信号，所述低压开关电源驱动电路的GATE1端连接功率管N1的栅极，所述低压开关电源驱动电路的FB1端通过电阻R1连接地线1，功率管N1的源极连接地线1，所述二极管D2是功率管N1的寄生二极管，所述线圈L1的同名端连接电源正极，线圈L1的异名端连接功率管N1的漏极，线圈L3的同名端连接地线1，线圈L3的异名端连接二极管D3的正极，所诉二极管D3的负极连接电源正极；

上述电路的具体原理如下：

当电源VDC正常供电时，电源VDC输出电流，其中一部分流过LED灯串，另一部分对电源充电，当电源VDC断电时，电源输出电流，该电流流过LED灯串，点亮LED灯串用作应急照明。

电源正常供电时，高压开关电源驱动电路正常工作，高压开关电源驱动电路的GATE2 端用于控制功率管N2的工作状态并调节高压开关电源的占空比使得通过LED灯串的电流恒定，电阻R2用来做电流采样，检测通过此时LED灯串的电流；当电源VDC断电时，高压开关电源驱动电路因为无电能来源而停止工作，高压开关电源驱动电路的GATE2端电压相对于地线2为0，功率管N2关断。

当电源VDC正常供电时，电源停电信号无效，低压开关电源驱动电路不工作，低压开关电源驱动电路GATE1端相对于地线1为低电平，功率管N1断开；当电源VDC断电时，触发电源停电信号，低压开关电源驱动电路启动工作，低压开关电源驱动电路GATE1端用于控制功率管N1的工作状态并调节低压开关电源的占空比使得通过LED灯串的电流恒定。电阻 R1用来做电流采样，检测功率管N1导通时通过LED灯串的电流。

具体为：当电源VDC正常供电时，高压开关电源驱动电路正常工作；低压开关电源驱动电路不工作，功率管N1关断。根据功率管N2的工作状态，该应急灯电路包含图6、图7所示的2种状态。

如图2所示，电源VDC正常供电并且高压开关电源驱动电路的GATE2端的信号相对于地线2为高电平时，功率管N2导通，电源VDC输出的电流流过功率管N2、二极管D4和变压器线圈L2，然后流过LED灯串，通过变压器线圈L2的电流线性增大，线圈L2储存能量。在此过程中，变压器线圈L2的异名端电压高于同名端电压，所以变压器线圈L3的异名端的感生电动势高于同名端，在变压器线圈L3中产生从同名端流向异名端的感生电流，该感生电流通过二极管D3后流向电源正极，并对电源充电。该感生电流通过电源后，返回变压器线圈L1的异名端。

如图3所示，电源VDC正常供电并且高压开关电源驱动电路的GATE2端的信号相对于地线2为低电平时，功率管N2关断。变压器线圈L2释放能量，通过变压器线圈L2的电流线性减小。流过变压器线圈L2的电流流过LED灯串，并通过二极管D1返回变压器线圈L2 的异名端。在此过程中，变压器线圈L2的同名端电压高于异名端电压，所以变压器线圈L1 的同名端的感生电动势高于异名端，在变压器线圈L1中产生从异名端流向同名端的感生电流，该感生电流流向电源正极，并对电源充电。该感生电流通过电源后，流入功率管N1的寄生二极管D2的正极，通过寄生二极管D2后返回变压器线圈L1的异名端。

当电源VDC断电时，高压开关电源驱动电路不工作，功率管N2关断；低压开关电源驱动电路正常工作。根据功率管N1的工作状态，该应急灯电路包含图8、图9所示的2种状态。

如图4所示，电源VDC断电并且低压开关电源驱动电路的GATE1端的信号相对于地线 1为高电平时，功率管N1导通。从电源正极流出的电流通过变压器线圈L1，并通过功率管N1后返回电源负极。在此过程中，变压器线圈L1的同名端电压高于异名端电压，所以变压器线圈L2的同名端的感生电动势高于异名端，在变压器线圈L2中产生从异名端流向同名端的感生电流，该感生电流流过LED灯串和电容C1，之后通过二极管D1后返回变压器线圈 L2的异名端。

如图5所示，电源VDC断电并且低压开关电源驱动电路的GATE1端的信号相对于地线 1为低电平时，功率管N1关断。由于功率管N1关断前，通过变压器线圈的电流在变压器磁芯中产生了磁场；在功率管N1关断后，变压器磁芯中的磁场不可能突变，使得变压器线圈L3产生感生电动势，线圈L3的异名端感生电动势高于同名端，从而产生从变压器线圈L3 的同名端流向异名端的感生电流，该电流通过二极管D3后，流入电源正极，即变压器中储存的多余电能返回电源。在此过程中，电容C1为LED灯串提供电流，维持LED灯串点亮，电容C1中储存的电荷从电容正极流出，流过LED灯串并返回电容C1负极。

在功率管N1关断后，变压器磁芯中的磁场不可能突变，使得变压器线圈L2也产生感生电动势，线圈L2的异名端感生电动势高于同名端。二极管D4连接在功率管N2的源极和线圈L2异名端之间。因为二极管具有单向导电性，可以阻止变压器线圈L2中的感生电动势导致的感生电流通过功率管N2的寄生二极管D5流向电源VDC。如果该电路中没有二极管D4，在电源VDC断电时，变压器线圈L2中的感生电动势导致的感生电流会对电源VDC充电，导致高压开关电源启动工作。

本实用新型的应急灯电路，仅有一个LED灯串，LED灯串中的所有灯珠都一直处于工作状态，利用率为100％，可以减少应急灯电路中灯珠的个数，节省应急灯电路的成本。通常应急灯电路中的驱动电路板和LED灯珠光源板是2块独立的电路板，通过电线连接。本实用新型的LED灯珠光源板与驱动电路板之间只有2根电线，而市场上通用的LED灯珠光源板也只有2根电线，所以市场上通用的LED灯珠光源板可以与本实用新型应急灯电路连接使用。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种应急灯驱动电路，其特征在于：包括电源、高压开关电源驱动电路、低压开关电源驱动电路、功率管N1、功率管N2、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、LED灯串、电容C1、地线1、地线2和变压器，所述变压器包括线圈线圈L1、线圈L2和线圈L3；

所述高压开关电源驱动电路的供电端VCC连接电源正端，所述高压开关电源驱动电路的地线端连接电线2，所述高压开关电源驱动电路的GATE2端连接功率管N2的栅极，所述高压开关电源驱动电路的CS2端通过电阻R2连接地线2，所述功率管N2的漏极连接电源正端，功率管N2的源极连接地线2，所述二极管D5是功率管N2的寄生二极管，所述二极管D4的正极连接地线2，二极管D4的负极连接二极管D1的负极，所述二极管D1的正极连接地线1，所述线圈L2异名端连接二极管D1、D4的负极，线圈L2的同名端连接LED灯串的正极，所述电容C1与LED灯串并联，电容C1的正极连接LED灯串的正极；

所述电源的负极连接到地线1，所述低压开关电源驱动电路的供电端VDD连接电源的正极，低压开关电源驱动电路的地线连接地线1，所述低压开关电源驱动电路的控制端连接外部电源停电信号，所述低压开关电源驱动电路的GATE1端连接功率管N1的栅极，所述低压开关电源驱动电路的FB1端通过电阻R1连接地线1，功率管N1的源极连接地线1，所述二极管D2是功率管N1的寄生二极管，所述线圈L1的同名端连接电源正极，线圈L1的异名端连接功率管N1的漏极，线圈L3的同名端连接地线1，线圈L3的异名端连接二极管D3的正极，所诉二极管D3的负极连接电源正极。

2.如权利要求1所述的一种应急灯驱动电路，其特征在于：所述高压开关电源驱动电路为LED恒流驱动控制电路。

3.如权利要求2所述的一种应急灯驱动电路，其特征在于：所述高压开关电源驱动电路的芯片型号为HV9910。

4.如权利要求1所述的一种应急灯驱动电路，其特征在于：所述低压开关电源驱动电路的芯片型号为LN2266。

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