TWI439176B - 發光二極體驅動電路 - Google Patents

Description

發光二極體驅動電路

本發明涉及一種電子組件驅動電路，特別涉及一種發光二極體(Light Emitting Diode,LED)驅動電路。

在LED驅動電路中，通常藉由一控制器控制變壓器對LED輸出一恒定的電流，以使所述LED在該恒定電流的驅動下正常工作。為了保證所述變壓器能夠對LED輸出一恒定的電流，通常串聯一採樣電阻於所述LED上，然後藉由一與控制器連接的電壓採樣電路對採樣電阻上的電壓進行採樣，控制器根據該電壓採樣訊號控制變壓器對LED的輸出電流。習知的電壓採樣電路通常包括一穩壓器與一光電耦合器或者是一放大器與一光電耦合器，所述穩壓器或放大器對應採樣電阻上不同範圍內的電壓值均有導通及截止兩種狀態，所述光電耦合器對應穩壓器或放大器的導通狀態將發送觸發訊號至控制器，對應穩壓器或放大器的截止狀態則不發送觸發訊號至控制器，所述控制器根據是否接收到光電耦合器的觸發訊號而相應的控制變壓器對LED電流的輸出。然，利用所述穩壓器及光電耦合器的方式中，所述採樣電阻阻值一般較大，其消耗的電能也較大，導致驅動電路效率較低；而利用放大器與光電耦合器的方式中，由於放大器成本一般較高，增加一放大器將增加該LED驅動電路的製造成本。

有鑒於此，需提供一種成本較低且效率較高的LED驅動電路。

一種LED驅動電路，用以驅動LED組件工作，所述LED驅動電路包括一變壓器、一電壓回饋電路及一控制器，所述變壓器、LED組件、電壓回饋電路及控制器依次電性連接，所述控制器還電連接至變壓器，所述電壓回饋電路包括一第一三極體、一第二三極體、一採樣電阻及一輔助電源，所述採樣電阻與所述LED組件連接，所述第一三極體及第二三極體的射極耦合連接至輔助電源，所述第一三極體的基極電壓與採樣電阻於LED組件預設的恒定電流的工作狀態下消耗的電壓保持一致，所述第二三極體的基極電壓與採樣電阻上消耗的電壓保持一致，該電壓回饋電路根據該第一三極體的基極電壓是否小於第二三極體的基極電壓，決定是否發送一觸發訊號至控制器，控制器根據是否接收到該觸發訊號調節變壓器對LED組件輸出的電流。

100‧‧‧LED驅動電路

10‧‧‧電磁遮罩電路

20‧‧‧變壓器

30‧‧‧電壓回饋電路

31‧‧‧穩壓管

32‧‧‧第一分壓電阻

33‧‧‧第二分壓電阻

Q1‧‧‧第一三極體

Q2‧‧‧第二三極體

34‧‧‧限流電阻

35‧‧‧採樣電阻

36‧‧‧穩流電阻

37‧‧‧光電耦合器

371‧‧‧發光源

373‧‧‧受光器

38‧‧‧射極電阻

Vcc‧‧‧輔助電源

40‧‧‧控制器

60‧‧‧市電

90‧‧‧LED組件

圖1為本發明較佳實施方式LED驅動電路的功能框圖。

圖2為圖1所示LED驅動電路的電壓回饋電路的電原理圖。

請參閱圖1，本發明LED驅動電路100用以對一習知的LED組件90提供一恒定電流，以驅動該LED組件90正常工作。該LED驅動電路100包括電磁遮罩電路10、變壓器20、電壓回饋電路30及控制器40，該電磁遮罩電路10電連接至市電60，並依次與所述變壓器20、LED組件90、電壓回饋電路30及控制器40電性連接，且該控制器40電連接至所述變壓器20。所述變壓器20將市電轉換成LED組 件90的額定電壓以供LED組件90工作，所述電壓回饋電路30根據LED組件90的工作電流回饋一觸發訊號至控制器40，該控制器40根據電壓回饋電路30回饋的觸發訊號控制變壓器20對LED組件90的供電電流。

所述電磁遮罩電路10用以抑制電磁干擾。於本發明實施方式中，所述電磁遮罩電路10採用EMI(Electromagnetic Interference，電磁干擾)濾波器件組成，用以濾除藉由該LED驅動電路100的電流與外界電路之間的傳導性耦合造成的電磁干擾。

所述變壓器20電連接至電磁遮罩電路10及LED組件90之間，用以將市電60提供的交流電轉換成直流電，並轉換成LED組件90所需的額定電壓。該變壓器20的輸出功率在所述控制器40的控制下可進行調整，以相應的調整該變壓器20對LED組件90輸出的電流。

請一併參閱圖2，所述電壓回饋電路30包括穩壓管31、第一分壓電阻32、第二分壓電阻33、第一三極體Q1、第二三極體Q2、採樣電阻35、穩流電阻36及光電耦合器37。

於本發明實施方式中，所述穩壓管31為一型號為L431的穩壓管。所述穩壓管31的陰極藉由穩流電阻36電連接至一習知的輔助電源Vcc，以從所述輔助電源Vcc獲得一穩定的電流。該穩壓管31的參考極藉由依次串聯的第一分壓電阻32(阻值為R1)及第二分壓電阻33(阻值為R2)接回該穩壓管31的陽極。該穩壓管31的參考極的輸出電壓設置為穩定的2.5V，所以所述第一分壓電阻32上的電壓為2.5*R1/(R1+R2)，第二分壓電阻33上的電阻則為2.5*R2/(R1+R2)。

所述第一三極體Q1及第二三極體Q2均為習知的PNP型電晶體，其分別具有基極、射極及集電極。該第一三極體Q1及第二三極體Q2的射極均藉由一射極電阻38連接至輔助電源Vcc，即該第一三極體Q1與第二三極體Q2藉由射極端相並聯，所述第一三極體Q1的集電極電連接至光電耦合器37，且該第一三極體Q1導通將觸發所述光電耦合器37。二者之射極電壓相同。且該射極電壓可藉由輔助電源Vcc及射極電阻38的參數設定，使該射極電壓較所述第一三極體Q1的基極電壓高0.7V，則該二三極體Q1,Q2設置為二者中基極電壓較小者導通。該第一三極體Q1的基極電壓即所述LED組件90處於恒定電流工作狀態下，該採樣電阻35上消耗的電壓。該第一三極體Q1的基極連接至第一分壓電阻32及第二分壓電阻33之間，使得該第一三極體Q1的基極的輸入電壓即為第二分壓電阻33上的電壓值(2.5*R2/(R1+R2))，因此，可藉由對R1及R2的值的設定，來調整第一三極體Q1的基極端的電壓。所述第二三極體Q2的基極連接至採樣電阻35，使得該第二三極體Q2的基極電壓即採樣電阻35上消耗的電壓。藉由判斷該採樣電阻35上消耗的電壓(即第二三極體Q2的基極電壓)是否超出其處於恒定電流工作狀態下消耗的電壓(即第一三極體Q1的基極電壓)，即可相應的判斷變壓器20對LED組件90輸出的電流是否為預設的恒定電流，以觸發光電耦合器37控制控制器40調節變壓器20輸出的電流。

採樣電阻35與所述LED組件90相串聯，其阻值以設定的第一三極體Q1的基極電壓與LED組件90的預設的恒定電流值作為參數來進行設定。為了減少該採樣電阻35造成的能量損耗，需儘量減少該採樣電阻35的阻值，因此，在保持提供給LED組件90的電流恒定不變的前提下，降低該第一三極體Q1的基極電壓，即可相應的選 取阻值較低的第二分壓電阻33，有效降低能量損耗。

光電耦合器37包括發光源371及受光器373，該發光源371與受光器373採用透明的絕緣材料製成的殼體相互隔離，並均密封於該等殼體內。所述發光源371的正極藉由一限流電阻34電連接至第一三極體Q1的集電極，所述第一三極體Q1導通時，該第一三極體Q1的集電極端的電流藉由限流電阻34供至發光源371而使所述發光源371發光。所述受光器373一端電連接至控制器40，另一端接地，且該受光器373接收到發光源371發出的光線將產生一電訊號至控制器40。

所述控制器40為一習知的脈寬調製晶片，其電連接於受光器373及變壓器20之間，用以控制所述變壓器20對LED組件90輸出的功率。所述控制器40接收到受光器373發送的訊號時，說明所述採樣電阻35上的電壓較預設的恒定電流工作狀態下消耗的電壓高，即該採樣電阻35及LED組件90上的電流較預設的恒定電流值高，該控制器40將縮小脈寬，使得所述變壓器20輸出的功率降低，變壓器20對LED組件90的電流亦相應降低。當所述控制器40未接收到受光器373發送的訊號時，說明所述採樣電阻35上的電壓較預設的恒定電流工作狀態下消耗的電壓低，即該採樣電阻35及LED組件90上的電流較預設的恒定電流值低，該控制器40將增大脈寬，使得所述變壓器20輸出的功率增加，變壓器20對LED組件90的電流亦相應增大。

該LED驅動電路100驅動LED組件90工作時，其原理如下：首先，市電60進入變壓器20，並經過變壓器20的整流、濾波等處理後對所述LED組件90輸出該LED組件90的額定電壓。然後所述 LED組件90在該變壓器20輸出的電流的驅動下發光。

其次，所述電壓回饋電路30藉由採樣電阻35上的電壓來判斷所述變壓器20對LED組件90輸出的電流是否為預設的恒定電流，相應的判定是否觸發控制器40。具體為：若所述第一三極體Q1的基極電壓小於第二三極體Q2的基極電壓，則第一三極體Q1導通，所述光電耦合器37的發光源371發光，受光器373接收到發光源371發出的光線，對應產生一觸發訊號並發送該觸發訊號至控制器40。若所述第一三極體Q1的基極電壓大於第二三極體Q2的基極電壓，則所述第二三極體Q2導通，發光源371不發光，受光器373未接收到發光源371發出的光線，則不產生觸發訊號0。

然後，所述控制器40根據是否接收到受光器373發出的觸發訊號，相應的控制變壓器20對LED組件90輸出的電流。具體為：所述控制器40接收到受光器373的觸發訊號後，其將縮小輸出電壓的脈寬，以降低變壓器20對LED組件90輸出的功率，相應的降低對所述LED組件90輸出的電流。所述控制器40未接收到受光器373的觸發訊號，其將增加輸出電壓的脈寬，以增加變壓器20對LED組件90輸出的功率，相應的增加對LED組件90輸出的電流，使該變壓器20對LED組件90輸出的電流為預設的恒定的電流。

所述LED驅動電路100，其電壓回饋電路30的第一三極體Q1及第二三極體Q2的射極藉由一射極電阻38相耦合，且該第一三極體Q1的基極電壓與所述採樣電阻35於預設的恒定電流工作狀態下消耗的電壓保持一致，所述第二三極體Q2的基極電壓與所述採樣電阻35消耗的電壓保持一致，藉由該第一三極體Q1的基極電壓與第二三極體Q2的基極電壓即可判斷所述變壓器20對LED組件90輸出的電 流是否為預設的恒定電流。另，所述第一三極體Q1的基極電壓藉由一第一分壓電阻32及第二分壓電阻33的分壓作用而設置一較低電壓，相應的，該採樣電阻35設置成一阻值較低的電阻，使得該採樣電阻35上的能量損耗較低，成本亦較低。

100‧‧‧LED驅動電路

10‧‧‧電磁遮罩電路

20‧‧‧變壓器

30‧‧‧電壓回饋電路

40‧‧‧控制器

60‧‧‧市電

90‧‧‧LED組件

Claims (6)

1. 一種發光二極體驅動電路，用以驅動LED組件工作，所述LED驅動電路包括一變壓器、一電壓回饋電路及一控制器，所述變壓器、LED組件、電壓回饋電路及控制器依次電性連接，所述控制器還電連接至變壓器，所述電壓回饋電路偵測所述變壓器對LED組件輸出的電流是否為預設的恒定電流，相應的觸發所述控制器控制變壓器對LED組件輸出的功率，以調節該變壓器對LED組件輸出的電流，其改良在於：所述電壓回饋電路包括一第一三極體、一第二三極體、一採樣電阻及一輔助電源，所述採樣電阻與所述LED組件連接，所述第一三極體及第二三極體的射極耦合連接至輔助電源，所述第一三極體的基極電壓與採樣電阻於LED組件預設的恒定電流的工作狀態下消耗的電壓保持一致，所述第二三極體的基極電壓與採樣電阻上消耗的電壓保持一致，該電壓回饋電路根據該第一三極體的基極電壓是否小於第二三極體的基極電壓，決定是否發送一觸發訊號至控制器，控制器根據是否接收到該觸發訊號調節變壓器對LED組件輸出的電流，採樣電阻的阻值以設定的第一三極體的基極電壓與LED組件的預設的恒定電流值作為參數進行設定，降低所述採樣電阻的值，以增加該採樣電阻的功率損耗。
2. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體驅動電路，其中所述第一三極體的基極電壓小於第二三極體的基極電壓時，所述第一三極體導通，該電壓回饋電路發送該觸發訊號至控制器；所述第一三極體的基極電壓大於第二三極體的基極電壓時，所述第一三極體不導通，該電壓回饋電路不發送該觸發訊號。
3. 如申請專利範圍第2項所述之發光二極體驅動電路，其中所述電壓回饋電 路還包括一光電耦合器，所述光電耦合器電連接於控制器及第一三極體的集電極，當所述第一三極體導通時，所述光電耦合器發送所述觸發訊號至控制器。
4. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體驅動電路，其中所述控制器接收到所述觸發訊號時，該控制器縮小輸出的電壓脈寬，以降低變壓器對LED組件的輸出功率及輸出電流；所述控制器未接收到所述觸發訊號時，該控制器增加輸出的電壓脈寬，以增加該變壓器對LED組件的輸出功率及輸出電流。
5. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體驅動電路，其中所述電壓回饋電路還包括依次電性連接於輔助電源與接地之間的第一分壓電阻及第二分壓電阻，第一三極體的基極電連接於第一分壓電阻及第二分壓電阻之間，用以調節所述第一三極體的基極電壓。
6. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體驅動電路，其中所述LED驅動電路還包括一電磁遮罩電路，該電磁遮罩電路電連接於市電及變壓器之間，用以遮罩該LED驅動電路。