CN101841960B - 一种可控led负载电流的驱动电路 - Google Patents

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本发明属于照明光源的电源，特别是一种可控LED负载电流的驱动电路，其特征是：恒流、恒压输出电路和单端反激式DC/DC功率变换器之间连接有过流、过压、过热和欠压信号采样电路和过流、过压、过热和欠压保护电路，过流、过压、过热和欠压信号采样电路的提取的电压波动信号经过流、过压、过热和欠压保护电路后控制单端反激式DC/DC功率变换器输出，使恒流、恒压输出电路输出稳定的电压和电流；过流、过压、过热和欠压保护电路采用电流控制模式PWM/PFM发生器。它提供了一种功率大、可靠性好，随输入电压和温度等因素变化小的可控LED负载电流的驱动电路。

Description

一种可控LED负载电流的驱动电路
技术领域
本发明属于照明光源的电源，特别是一种可控LED负载电流的驱动电路。
背景技术
LED是一种固体光源，当它两端加上正向电压，半导体中的少数载流子和多数载流子发生复合，放出的过剩能量将引起光子发射。采用不同的材料，可制成不同颜色的发光二极管。作为一种新的光源，近年来各大公司和研究机构对LED的研究方兴未艾，使其光效得以大大提高，Lumiled公司目前已研发并生产出光效达到90Lm/W的白色LED，已达到白炽灯的水平。
和白炽灯的相比较，LED在性能上具有很多优点：
见下表： 
表1 白炽灯与白色LED的性能比较
 新的光源呼唤新的大功率LED驱动电路，与荧光灯的电子镇流器不同，LED驱动电路的主要功能是将交流电压转换为恒流电源，并同时完成与LED的电压和电流的匹配。 
在实际运用中，负载常采用串并联LED构成阵列，这会使输出电流随输入电压和环境温度等因素而发生的变化更加显著，并且阵列形式或LED个数变化，限流电阻也应相应变化，所以采用这种简单结构的LED驱动电路一般只适合于驱动阵列形式固定的，并且灯个数较少的LED陈列。
LED伏安特性的数字模型可用下式表示 
VF=Vturn-on+RsIF+（ΔVF/ΔT）（T-25℃）
其中，Vturn-on是LED的启动电压。
Rs表示伏安曲线的斜率。T环境温度，ΔVF/ΔT是LED正向电压的温度系数，对于多数LED而言典型值为-2V/℃。
从LED的伏安曲线及数字模型看，LED在正向导通后其正向电压的细小变动将引起LED电流的很大变化，并且，环境温度，LED老化时间等因素也将改变影响LED的电气性能。而LED的光输出直接与LED电流相关，所以LED驱动电路在输入电压和环境温度等因素发生变动的情况下，LED的光输出将随输入电压和温度等因素变化而变化，并且，若LED电流失控，LED长期工作在大电流下将影响LED的可靠性和寿命，并有可能失效。
发明内容
本发明的目的是提供一种功率大、可靠性好，随输入电压和温度等因素变化小的可控LED负载电流的驱动电路。
本发明的目的这样实现的，一种可控LED负载电流的驱动电路，至少包括：EMC和浪涌电流控制电路、一次整流和滤波电路、单端反激式DC/DC功率变换器、二次整流和滤波电路及恒流、恒压输出电路，恒流、恒压输出电路与LED阵例的两电极电连接，其特征是：恒流、恒压输出电路和单端反激式DC/DC功率变换器之间连接有过流、过压、过热和欠压信号采样电路和过流、过压、过热和欠压保护电路，过流、过压、过热和欠压信号采样电路的提取的电压波动信号经过流、过压、过热和欠压保护电路后控制单端反激式DC/DC功率变换器输出，使恒流、恒压输出电路输出稳定的电压和电流；过流、过压、过热和欠压保护电路采用电流控制模式PWM/PFM发生器。
所述的单端反激式DC/DC功率变换器是宽动态范围隔离型，它包括稳压管P6KE200A和二极管IN4007构成的稳压电路，变压器T2和TOP245及***电路，由变压器T2和TOP245及***电路将变压器T2初级的高压低频转换成低压高频，变压器T2的次级包括两组，一组经二次整流和滤波电路整流和滤波提供给负载LED阵列，另一组为电压采样输出端，电压采样输出端与IN4148/ES1D、ZMM5243B-7及电容C9构成过流、过压、过热和欠压信号采样电路。
所述的电压采样输出端一端经IN4148/ES1D和电容C9到负电源，另一端直接到负电源。
所述的IN4148/ES1D的稳压输出端与电解电容C9的正极端连接，其连接端经ZMM5243B-7和电阻后输入到TOP245的控制端C，通过电压采样线圈的输出端反馈到TOP245的控制端C，由TOP245调节变压器T2的振荡频率。  
所述的TOP245的控制端C与负电源之间有小于10Ω的电阻和串接的电解电容。
所述的一次整流和滤波电路输出端与变压器T2的第一组线圈的同相端连接有电容C4，C4选用2.2nF/1kV。
本发明的优点是：由于本发明引入了电压或电流反馈控制环节。用户可以根据需要改变负载LED阵列形式和LED个数，得到不同的输出功率。同时该驱动电路也克服了因输入电压，环境温度等因素而LED灯光的颜色易变动等弊端，功率因数达到0.9以上，THD可做到20%以下，寿命可达到50000小时以上，同时还可完成从100%到1%的调光功能，并且此系列产品还具备过压和过流保护功能。 
附图说明
下面结合实施例附图对本发明作进一步说明：
图1是本发明实施例电路原理框图；
图2是本发明实施例电路图。
图中：1、AC220V输入；2、EMC和浪涌电流控制电路；3、一次整流和滤波电路；4、单端反激式DC/DC功率变换器；5、二次整流和滤波电路；6、恒流、恒压输出电路；7、LED阵例；8、过流、过压、过热和欠压信号采样电路；9、过流、过压、过热和欠压保护电路。
具体实施方式
如图1所示，一种可控LED负载电流的驱动电路，至少包括：EMC和浪涌电流控制电路2、一次整流和滤波电路3、单端反激式DC/DC功率变换器4、二次整流和滤波电路5及恒流、恒压输出电路6，恒流、恒压输出电路6与LED阵例7的两电极电连接，恒流、恒压输出电路6和单端反激式DC/DC功率变换器4之间连接有过流、过压、过热和欠压信号采样电路8和过流、过压、过热和欠压保护电路9，过流、过压、过热和欠压信号采样电路8的提取的电压波动信号经过流、过压、过热和欠压保护电路9后控制单端反激式DC/DC功率变换器4输出，使恒流、恒压输出电路6输出稳定的电压和电流。过流、过压、过热和欠压保护电路9采用电流控制模式PWM/PFM发生器。
如图2所示，单端反激式DC/DC功率变换器4是宽动态范围隔离型，它包括稳压管P6KE200A和二极管IN4007构成的稳压电路，变压器T2和TOP245及***电路，由变压器T2和TOP245及***电路将变压器T2初级的高压低频转换成低压高频，变压器T2的次级包括两组，一组经二次整流和滤波电路5整流和滤波提供给负载LED阵列7，另一组为电压采样输出端，电压采样输出端与IN4148/ES1D、ZMM5243B-7及电容C9构成过流、过压、过热和欠压信号采样电路8。电压采样输出端一端经IN4148/ES1D和电容C9到负电源，另一端直接到负电源。IN4148/ES1D的稳压输出端与电解电容C9的正极端连接，其连接端经ZMM5243B-7和电阻后输入到TOP245的控制端C，TOP245的控制端C电压变化直接影响TOP243的D端振荡频率。因此，由负载引起的电流、电压变化或环境引起的电流、电压变化通过电压采样线圈的输出端反馈到TOP245的控制端C，由TOP245调节变压器T2的振荡频率达到稳流、稳压的目的。在TOP245的控制端C与负电源之间有小于10Ω的电阻和串接的电解电容，消除控制端C交流电压。由于TOP245为集成电路，有着可靠的性能。因此，能有效保证供给负载LED阵列7的电流和电压稳定在需要的设定值上。
本发明中，在一次整流和滤波电路3输出端与变压器T2的第一组线圈的同相端连接有电容C4，C4选用2.2nF/1kV，一次整流和滤波电路3将AC220V输入1的220V交流变为直流，为了防止AC220V输入1产生的EMC和浪涌电流，在一次整流和滤波电路3前加入EMC和浪涌电流控制电路2。
TOP245的D端一方面与变压器T2的初级线圈的异名端连接，同时此点也通过反相连接的二极管IN4007GP连接到稳压管P6KE200A的稳压输出端。在稳压管P6KE200A的稳压输出端与一次整流和滤波电路3输出端连接100Ω的电阻和串接的电容C3，电容C3选用1nF/1kV。
图2中给出的电路其输出电流电压是：8V/3A。电源指示灯通过LM358后驱动指示灯。

Claims (5)

1.一种可控LED负载电流的驱动电路，至少包括：EMC和浪涌电流控制电路（2）、一次整流和滤波电路（3）、单端反激式DC/DC功率变换器（4）、二次整流和滤波电路（5）及恒流、恒压输出电路（6），恒流、恒压输出电路（6）与LED阵列（7）的两电极电连接，其特征是：恒流、恒压输出电路（6）和单端反激式DC/DC功率变换器（4）之间连接有过流、过压、过热和欠压信号采样电路（8）和过流、过压、过热和欠压保护电路（9），过流、过压、过热和欠压信号采样电路（8）的提取的电压波动信号经过流、过压、过热和欠压保护电路（9）后控制单端反激式DC/DC功率变换器（4）输出，使恒流、恒压输出电路（6）输出稳定的电压和电流；过流、过压、过热和欠压保护电路（9）采用电流控制模式PWM/PFM发生器；所述的单端反激式DC/DC功率变换器（4）是宽动态范围隔离型，它包括稳压管P6KE200A和二极管IN4007构成的稳压电路，变压器T2和TOP245及***电路，由变压器T2和TOP245及***电路将变压器T2初级的高压低频转换成低压高频，变压器T2的次级包括两组，一组经二次整流和滤波电路（5）整流和滤波提供给负载LED阵列（7），另一组为电压采样输出端，电压采样输出端与IN4148/ES1D、ZMM5243B-7及电容C9构成过流、过压、过热和欠压信号采样电路（8）。
2.根据权利要求1所述的一种可控LED负载电流的驱动电路，其特征是：所述的电压采样输出端一端经IN4148/ES1D和电容C9到负电源，另一端直接到负电源。
3.根据权利要求1所述的一种可控LED负载电流的驱动电路，其特征是：所述的IN4148/ES1D的稳压输出端与电解电容C9的正极端连接，其连接端经ZMM5243B-7和电阻后输入到TOP245的控制端C，通过电压采样线圈的输出端反馈到TOP245的控制端C，由TOP245调节变压器T2的振荡频率。
4.根据权利要求1所述的一种可控LED负载电流的驱动电路，其特征是：所述的TOP245的控制端C与负电源之间有小于10Ω的电阻和串接的电解电容。
5.根据权利要求1所述的一种可控LED负载电流的驱动电路，其特征是：所述的一次整流和滤波电路（3）的输出端与变压器T2的第一组线圈的同相端连接有电容C4，C4选用2.2nf/1KV。
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