CN2775988Y - 封装式集成电路大功率led驱动器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于半导体发光技术的封装式集成电路大功率LED驱动器，它克服了现有驱动器光发射波不一致、光能量损失大、结构复杂的缺点。本驱动器包括以IC1为主的控制电路和功率开关管；开关变压器；以IC2为主的降压、恒流、滤波电路；功率放大器等。它可以在交流电压220V市电±20％的范围内正常提供稳压电压和恒定电流，保障LED工作在最佳状态。减少了光能量的损耗，可使半导体照明工程更好地推广与普及。由于结构简单，技术含量高，可做到照明部分与驱动部分的一体化、小型化，使大功率LED照明灯尽快进入市场的各个领域及寻常百姓家。
Description
技术领域
本实用新型涉及发光二极管照明驱动技术，具体涉及一种封装式集成电路大功率LED驱动器。
背景技术
由于半导体发光技术的发展，目前还没有很好的驱动电路方案来支持大功率的LED工作，从而影响了半导体照明工程的推广与普及。现在使用的最简单驱动方式是基于电阻的驱动设计，这种方式虽然能驱动LED，但不能解决由于LED属性不同和供电的波动而引起的光发射波的不一致性。不能提供恒定的电流，造成光能量的大大损失，使发光效率低下。目前使用的大功率LED驱动器由于结构复杂，体积过大，功能繁琐，难以实现一体化封装，易造成内部器件故障。同时，也不利于LED芯片的散热，并且会使生产成本太高，影响市场化的推广。
发明内容
本实用新型的目的，是克服上述现有技术的不足，提供一种能实现一体化封装，直接接入220V市电，小型高效节能，同时具有高散热功能的封装式集成电路大功率LED驱动器。
本实用新型的技术方案如下：
封装式集成电路大功率LED驱动器包括以IC1为主的控制电路和功率开关管，以控制降压恒压滤波，控制过流过压过热等，具有多种检测和保护功能；开关变压器；以IC2为主的降压、恒流、滤波电路；功率放大器等。整个结构封装为一体。
经整流电路整流后的直流电压通过开关变压器T的一次绕组连接到集成电路IC1，开关变压器T的2次绕组输出的方波电压经整流滤波输出的直流电压加到集成电路IC2，集成电路IC2又和功率放大器连接，功率放大器输出的电压经整流滤波后，输出直流电压供给负载LED。
本实用新型具有以下功能和优点：
LED工作模式的选择，克服了现有驱动器光发射波不一致、光能量损失大、结构复杂的缺点，减少了光能量的损耗，可以在交流电压220V市电±20％的范围内正常提供稳压电压和恒定电流，保障LED工作在最佳状态。保证电路在宽温度范围(-40～+125℃)内稳定工作提供稳定电压和恒定电流，并实现软启动。由于本驱动器结构简单，技术含量高，可做到照明部分与驱动部分一体化、小型化，可使半导体照明工程更好地推广与普及，使大功率LED照明灯尽快进入社会的各个领域及寻常百姓家。
附图说明
附图为本实用新型封装式集成电路大功率LED驱动器的电路原理图。
具体实施方式
如图所示的封装式集成电路大功率LED驱动器，它包括：
(1)以IC1为主的控制电路和功率开关管，含有PWM脉冲调制的控制器，以控制降压恒压滤波，控制过流过压过热等，具有多种检测和保护功能；
(2)开关变压器T，可以调节IC2的6端电压U的大小；以及含有VD3、VD1；
(3)以IC2为主的降压、恒流、滤波电路；
(4)功率放大器，在本实施例中使用功率放大晶体管电路；
(5)LED快速散热结构，是采用LED芯片直接与金属外壳接触使LED芯片热量直接传感散热，使整个结构有效连为一体。
下面对封装式集成电路大功率LED驱动器的原理作详细说明：
220V市电经桥堆10整流，电容C1滤波后，在电容C1两端可得到约300V的直流电压。通过变压器T的一次绕组W1加到集成电路IC1的D端，使集成电路IC1的内部偏置电路获工作。同时，由电阻R1，电容C2和二极管VD2组成反峰钳位电路并入D端，降低集成电路IC1的D端反向峰值电压和提高转换效率。变压器T的2次绕组W2输出的方波电压，经肖特基二极管VD3，电容C3，C4，电感L1的整流滤波后输出的直流电压U到集成电路IC2的6端(电源输入端)，变压器T的反馈绕组W3的电压，通过二极管VD1整流，电容C5滤波，电阻R2降压，反加到集成电路IC1的C端作为来样电压。当输入电压220V市电下降引起直流电压U下降时，变压器T的反馈绕组W3的电压也下降。则注入集成电路IC1的C端的来样电流也减小，通过集成电路IC1的内部PWM(脉宽调制)电路进行比较处理后，使集成电路IC1内部功率开关管的占空比线性增大，从而保持D端输出的平均直流电压相对不变。其中电阻R2，电容C5及绕组W3反馈来样电压共同决定控制回路的起控状态，通常在满负荷时占空比为0.47，空载时占空比为0.03。电压U可通过变压器T的绕组W2的匝数增减可有5V，6V，…，36V等多种选择。在本实施例中，IC1选用WC157集成电路。
直流电压U接入集成电路IC2的6端，通过电阻RSC接入集成电路IC2的功率管集电极1端，峰值电流限制脚7端，驱动管集电极8端，并接入外接放大晶体管VT的集电极。外接放大晶体管VT的基极接入集成电路IC2的功率管发射极2端，外接放大晶体管VT的发射极输出的电压经二极管VD4，电容C6，电感L2的整流滤波后，输出的直流电压U0供负载LED使用。集成电路IC2的比较器反相端5端通过电阻R3、R4获得比较电压，通过集成电路IC2的内部比较器的处理后，能保持输出直流电压U0的平均值相对不变。电容CT接入集成电路IC2的定时电容脚3端和接地脚4端，作为震荡器的定时，CT震荡器的频率可在0.1～100KHZ范围内变化。由于集成电路IC2的7脚是峰值电流限制端(IPK)，由直流电压U到IPK端的限流动做电压为330MV，因此，限流电阻的取值公式为RSC＝330MV/IPK，式中IPK为限定电流，其取值应小于IC2内部功率管的最大电流。在实际应用中要注意集成电路IC2实际承受的电压既不是输入电压U，也不是输出电压U0，而是输入电压值与输出电压的绝对值之和，即U+/U0/，这个值应小于整个IC2芯片的耐压值(40V左右)，这样才能保证IC2的安全使用。外接晶体管VT作用是用它进行电流扩展，以便电路能带动大功率LED发光。在本实施例中，IG2选用MC34063集成电路，VD4选用肖特基二极管。
220V市电经蒸馏滤波后，在C1两端得到约300V的直流电压，经变压器T的一次绕组加在IC1的D端，使内部偏置电路获工作。R1、C2和VD2组成反峰钳位电路，可提高转换效率和降低D端反向峰值电压。T2的二次绕组输出方波电压经二极管VD3、C3、C4等整流滤波后输出U的直流电压供IC26端(电源输入端)使用。反馈绕组电压经VD1、C5等整流滤波反加入IC1的C端作为采样电压，当输入电压下降引起U下降时，W3的反馈电压也下降，则注入C端采样电流也减小，通过内部PWM电路进行比较处理后，使功率开关管的占空比线性增大，从而保持输出端平均直流电压相对不变，其中R2、C5及W3反馈采样电压共同决定控制回路的起控状态，通常在满负荷时占空比为0.47，空载时占空比为0.03。U端电压通过开关变压器TW2的匝数增减，可有5V、6V……36V等多种选择。VD3选用肖特基二极管。
IC2的3脚是定时电容，4脚是接地脚，CT用于振荡器的定时，CT振荡器频率可在0.1～100KHZ范围内容变化。7脚是峰值电流限制端(IPK)。由电压U到IPK端的限流动作电压为330mV。因此，限流电阻的取值公式为RSC＝330mV/IPK式中IPK为限定电流，其取值应小于IC2内部功率管的最大电流。VT为外接晶体管，用它进行电流扩展，以便电路能带动大功率LED发光。
Claims (7)
1、一种封装式集成电路大功率LED驱动器，其特征在于：它包括以集成电路IC1为主的控制电路和功率开关管，开关变压器，以集成电路IC2为主的降压、恒流、滤波电路以及功率放大器，整个结构封装为一体，经整流电路整流后的直流电压通过开关变压器T的一次绕组连接到集成电路IC1，开关变压器T的2次绕组输出的方波电压经整流滤波输出的直流电压加到集成电路IC2，集成电路IC2又和功率放大器连接，功率放大器输出的电压经整流滤波后，输出直流电压供给负载LED。
2、根据权利要求1所述的封装式集成电路大功率LED驱动器，其特征在于：所述的整流电路是桥式整流电路。
3、根据权利要求1或2所述的封装式集成电路大功率LED驱动器，其特征在于：集成电路IC1含有PWM脉冲调制的控制器。
4、根据权利要求3所述的封装式集成电路大功率LED驱动器，其特征在于：开关变压器T的反馈绕组的电压，通过整流滤波电路反加到集成电路IC1作为来样电压。
5、根据权利要求1所述的封装式集成电路大功率LED驱动器，其特征在于：所述的功率放大器是放大晶体管VT。
6、根据权利要求1或5所述的封装式集成电路大功率LED驱动器，其特征在于：集成电路IC2的6端通过电阻RSC与IC2的功率管集电极端、峰值电流限制脚端、驱动管集电极端并接入外接放大晶体管VT的集电极，放大晶体管VT的基极接在IC2的发射极端上，放大晶体管VT的发射极输出的电压供给负载LED。
7、根据权利要求1所述的封装式集成电路大功率LED驱动器，其特征在于：它还包括一个LED快速散热结构，是采用LED芯片直接与金属外壳接触使LED芯片热量直接传感散热，整个结构连为一体。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102055166A (zh) * | 2009-10-27 | 2011-05-11 | 深圳长城开发科技股份有限公司 | 电力设备及其高温自我保护方法 |
| CN101207954B (zh) * | 2007-12-19 | 2011-12-07 | 浙江生辉照明有限公司 | Mr16型高功率led灯 |
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| CN104168692A (zh) * | 2014-07-03 | 2014-11-26 | 宁波摩米创新工场电子科技有限公司 | 一种led大功率驱动电路 |
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