CN101925222B

CN101925222B - 一种应用于led驱动装置的功率输出电路

Info

Publication number: CN101925222B
Application number: CN 201010042697
Authority: CN
Inventors: 周明杰; 廖启博
Original assignee: Oceans King Lighting Science and Technology Co Ltd; Shenzhen Oceans King Lighting Engineering Co Ltd
Current assignee: Oceans King Lighting Science and Technology Co Ltd; Shenzhen Oceans King Lighting Science and Technology Co Ltd; Shenzhen Oceans King Lighting Engineering Co Ltd
Priority date: 2010-01-12
Filing date: 2010-01-12
Publication date: 2013-10-09
Anticipated expiration: 2030-01-12
Also published as: CN101925222A

Abstract

本发明适用于LED驱动领域，提供了一种应用于LED驱动装置的功率输出电路；功率输出电路包括：变压器、整流单元、滤波单元、采样单元、稳压单元、恒流驱动调节单元，其电源端连接至稳压单元的输出端，恒流驱动调节单元的第一采样端连接至滤波单元的第二输出端；恒流驱动调节单元的第二采样端连接至采样单元的输出端；恒流驱动调节单元的输出端连接至LED驱动装置中的开关电源驱动模块的反馈端。本发明提供的功率输出电路通过改变采样电阻的阻值，以满足实际需求中不同LED灯的工作电流的需求，通用性强、可靠性高；特别适应于输出电压恒定，输出功率不同的LED驱动装置中；能满足高效、节能、寿命长、成本低的要求。

Description

一种应用于LED驱动装置的功率输出电路

技术领域

本发明属于LED驱动领域，尤其涉及一种应用于LED驱动装置的功率输出电路。

背景技术

现有的LED驱动电源电路通常采用以下方式实现：当输入的AC交流电经过电压变换电路(AC-DC整流电路、DC-DC升压变换电路)处理后，获得大约为400VDC电压，然后通过反馈调节电路中的PWM电路对电压电流进行调整，再进入功率输出电路，在功率输出电路中为了得到恒定的电压和恒定的电流，进行了一定的放大和限制功能，从而得到需要的恒定输出功率。同时，为了得到稳定恒定的电压、电流，采用了反馈电路(OVP过压保护电路、OCP过流保护电路)，将反馈的信号反馈给PWM反馈调节电路，对输出进行调节，以致得到稳定输出的目的。因此也就保证了LED正常稳定地工作。

然而实际应用中LED灯所需要的电流、功率会出现不同的需求，在短时间内就难以满足客户的需求，从而就会降减低产品在市场中的竞争力，阻碍公司的发展。另外，现有的LED驱动装置不能同时满足实际需求中不同LED灯的工作电流导致LED驱动装置不通用、可靠性低。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种应用于LED驱动装置的功率输出电路，旨在解决现有的功率输出电路不能同时满足实际需求中不同LED灯的工作电流导致LED驱动装置不通用、可靠性低的问题。

本发明是这样实现的，一种应用于LED驱动装置的功率输出电路，所述LED驱动装置包括开关电源驱动模块，所述功率输出电路包括：

变压器，其输入端连接至LED驱动装置中的半桥驱动模块的输出端；

整流单元，其输入端连接至所述变压器的第一输出端；

滤波单元，其输入端连接至所述整流单元的输出端，所述滤波单元的第一输出端连接至LED灯的输入端；所述变压器输出的电压信号经过整流单元整流，经滤波单元滤波后给所述LED灯提供直流工作电压；

采样单元，其输入端连接至LED灯的输入端，对所述LED灯的工作电压进行采样；

稳压单元，其输入端连接至所述变压器的第二输出端，将所述变压器输出的电压信号进行稳压后输出；

恒流驱动调节单元，其电源端连接至所述稳压单元的输出端，所述恒流驱动调节单元的第一采样端连接至所述滤波单元的第二输出端；所述恒流驱动调节单元的第二采样端连接至所述采样单元的输出端；所述恒流驱动调节单元的输出端连接至LED驱动装置中的所述开关电源驱动模块的反馈端；

所述采样单元包括：连接在LED灯的输入端负极与地之间的电流采样电阻R60，依次串联连接在所述LED灯的输入端正极与地之间的电容C39、电阻R68以及电容C48；所述电阻R68与所述电容C48的串联连接端作为所述采样单元的输出端。

所述恒流驱动调节单元包括：基准比较芯片U5、光电耦合器U3、二极管D23、二极管D24、电阻R70、电阻R71、电阻R72、电阻R73、电阻R75、电阻R76、电阻R77、电阻R66、电阻R67、电容C44、电容C45、电容C46、电容C47以及电容C49；所述基准比较芯片U5包括第一运算放大器以及第二运算放大器；所述第一运算放大器的反相输入端连接至所述采样单元的输出端，所述第一运算放大器的反相输入端还通过所述电容C44连接至第一运算放大器的输出端；所述第一运算放大器的反相输入端还通过串联连接的电容C42和电阻R77连接至所述第一运算放大器的输出端；所述电阻R71、所述电阻R72以及所述电阻R73依次串联连接至所述稳压单元的输出端与地之间，所述电阻R71与所述电阻R72的串联连接端通过所述电阻R75连接至所述第二运算放大器的同相输入端，所述电阻R71与所述电阻R72的串联连接端还通过所述电容C46接地；所述电阻R72与所述电阻R73的串联连接端连接至所述第一运算放大器的同相输入端，所述电阻R72与所述电阻R73的串联连接端还通过所述电容C47接地；所述第二运算放大器的反相输入端通过所述电容C43连接至所述第二运算放大器的输出端，所述第二运算放大器的反相输入端还通过串联连接的所述电容C45和所述电阻R76连接至所述第二运算放大器的输出端；所述第二运算放大器的反相输入端还通过所述电阻R66与所述滤波单元的第二输出端连接，所述第二运算放大器的反相输入端还通过所述电阻R67接地，所述第二运算放大器的反相输入端还通过所述电容C49接地；所述光电耦合器中发光二极管的阳极通过所述电阻R70连接至所述稳压单元的输出端；所述光电耦合器中发光二极管的阴极分别连接至所述二极管D23的阳极和所述二极管D24的阳极；所述光电耦合器中三极管的发射极接地，所述光电耦合器中三极管的集电极作为所述恒流驱动调节单元的输出端连接至所述开关电源驱动模块的反馈端；所述二极管D24的阴极连接至所述第一运算放大器的输出端，所述二极管D23的阴极连接至所述第二运算放大器的输出端。

更进一步地，所述稳压单元包括：三极管Q14、电阻R61、电阻R62、电容C40、电容C41、二极管D21以及二极管ZD11；所述三极管Q14的集电极通过电阻R61连接至二极管D21的阴极，所述三极管Q14的集电极还通过电阻R62连接至三极管Q14的基极，所述三极管Q14的集电极还通过电容C41接地；所述三极管Q14的发射极通过电容C40接地；二极管ZD11的阴极连接至所述三极管Q14的基极，二极管ZD11的阳极接地；二极管D21的阳极作为所述稳压单元的输入端连接至所述变压器的第二输出端；所述三极管Q14的发射极作为所述稳压单元的输出端。

更进一步地，所述滤波单元包括：电感L5、电感L6、电容C37、电容C38、电容C54和电容C55；所述电感L5的一端作为所述滤波单元的输入端连接至所述整流单元的输出端，所述电感L5的一端还通过所述电容C37接地；所述电感L5的另一端通过串联连接的电容C54和电容C55接地，所述电感L5的另一端通过所述电容C38接地；所述电感L5的另一端还通过电阻R66连接至所述第二运算放大器的反相输入端；所述电感L5的另一端还与所述电感L6的一端连接；所述电感L6的另一端作为所述滤波单元的第一输出端连接所述LED灯。

本发明实施例提供的功率输出电路通过改变采样电阻的阻值，以满足实际需求中不同LED灯的工作电流的需求，通用性强、可靠性高；特别适应于输出电压恒定，输出功率不同的LED驱动装置中；能满足高效、节能、寿命长、成本低的要求。

附图说明

图1是本发明实施例提供的LED驱动装置的模块结构示意图；

图2是本发明实施例提供的功率输出电路的模块结构示意图；

图3是本发明实施例提供的功率输出电路的具体电路图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供的功率输出电路通过改变采样电阻的阻值，以满足实际需求中不同LED灯的工作电流的需求，通用性强、可靠性高。

图1示出了本发明实施例提供的LED驱动装置的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

LED驱动装置包括顺次连接的AC输入模块1、电压变换模块2、开关电源驱动模块3、半桥驱动模块4以及功率输出电路5；其中，功率输出电路5的输出端连接LED灯6，功率输出电路5的控制端连接至开关电源驱动模块3的反馈端；当AC输入模块1输入的AC交流电经过电压变换模块2处理后获得大约400VDC的电压，然后经过开关电源驱动模块3和半桥驱动模块4对电压进行调整后进入功率输出电路5，在功率输出电路5中为了得到恒定的电压和恒定的电流，进行了一定的放大和限制功能，从而获得需要的恒定输出功率；同时为了获得恒定的电压和恒定的电流，采用了功率输出电路5将LED灯6的工作电流进行采样后反馈输出给开关电源驱动模块3，从而对输出给LED灯6的电压和电流进行调节，实现稳定输出的目的；通过反馈和输出进行匹配调节，保证了LED灯6正常稳定地工作。

图2示出本发明实施例提供的功率输出电路5的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

功率输出电路5包括：变压器51、整流单元52、滤波单元53、采样单元54、稳压单元55以及恒流驱动调节单元56；其中变压器51的输入端连接至半桥驱动模块4的输出端；整流单元52的输入端连接至变压器51的第一输出端；滤波单元53的输入端连接至整流单元52的输出端，滤波单元53的第一输出端连接至LED灯6的输入端；变压器51输出的电压信号经过整流单元52整流，经滤波单元53滤波后给LED灯6提供直流工作电压；采样单元54的输入端连接至LED灯6的输入端，对LED灯6的工作电压进行采样；稳压单元55的输入端连接至变压器51的第二输出端，将变压器51输出的电压信号进行稳压后输出；恒流驱动调节单元56的电源端连接至稳压单元55的输出端，恒流驱动调节单元56的第一采样端与滤波单元53的第二输出端连接；恒流驱动调节单元56的第二采样端连接至采样单元54的输出端；恒流驱动调节单元56的输出端连接至开关电源驱动模块3的反馈端。其中采样单元54包括：连接在LED灯的输入端负极与地之间的电流采样电阻R60，依次串联连接在LED灯的输入端正极与地之间的电容C39、电阻R68以及电容C48；电阻R68与电容C48的串联连接端作为采样单元54的输出端连接至恒流驱动调节单元56的第二采样端。

图3示出了本发明实施例提供的功率输出电路5的具体电路；为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

变压器51包括初级绕组L1以及次级绕组L3和L4，其中初级绕组L1的输入连接至半桥驱动模块4的输出端，次级绕组L3的两端作为变压器T2的第一输出端连接至整流单元52的输入端；次级绕组L4的一端接地，次级绕组L4的另一端作为变压器T2的第二输出端连接至稳压单元55的输入端。

整流单元52包括二极管D19和二极管D20，其中二极管D19是有两个二极管并联组成，其阳极连接至变压器T2的次级绕组L3的一端；二极管D20是有两个二极管并联组成，其阳极连接至变压器T2的次级绕组L3的另一端；二极管D19的阴极与二极管D20的阴极连接后作为整流单元52的输出端连接至滤波单元53的输入端。

滤波单元53包括：电感L5、电感L6、电容C37、电容C38、电容C54和电容C55；其中，电感L5的一端作为滤波单元53的输入端连接至整流单元52的输出端，电感L5的一端还通过电容C37接地；电感L5的另一端通过串联连接的电容C54和电容C55接地，电感L5的另一端通过电容C38接地；电感L5的另一端还与电感L6的一端连接；电感L6的另一端作为滤波单元53的第一输出端连接LED灯6。

稳压单元55包括：三极管Q14、电阻R61、电阻R62、电容C40、电容C41、二极管D21以及二极管ZD11；其中，三极管Q14的集电极通过电阻R61连接至二极管D21的阴极，三极管Q14的集电极还通过电阻R62连接至三极管Q14的基极，三极管Q14的集电极还通过电容C41接地；三极管Q14的发射极通过电容C40接地；二极管ZD11的阴极连接至三极管Q14的基极，二极管ZD11的阳极接地；二极管D21的阳极作为稳压单元55的输入端连接至变压器T2的次级绕组L4的另一端；三极管Q14的发射极作为稳压单元55的输出端。稳压单元55用于为后续的电路提供稳定的工作电压。

恒流驱动调节单元56包括：基准比较芯片U5、光电耦合器U3、二极管D23、二极管D24、电阻R70、电阻R71、电阻R72、电阻R73、电阻R75、电阻R76、电阻R77、电阻R66、电阻R67、电容C44、电容C45、电容C46、电容C47、电容C49以及电容C52；其中，基准比较芯片U5包括第一运算放大器A1以及第二运算放大器A2；第一运算放大器A1的反相输入端连接至采样单元54的输出端，第一运算放大器A1的反相输入端还通过电容C44连接至第一运算放大器A1的输出端；第一运算放大器A1的反相输入端还通过串联连接的电容C42和电阻R77连接至第一运算放大器A1的输出端；电阻R71、电阻R72以及电阻R73依次串联连接至稳压单元55的输出端与地之间，电阻R71与电阻R72的串联连接端通过电阻R75连接至第二运算放大器A2的同相输入端，第二运算放大器A2的同相输入端通过电阻R75和电阻R71与稳压单元55的输出端连接，从稳压单元55的输出可以获得工作或参考电压；电阻R71与电阻R72的串联连接端还通过电容C46接地；电阻R72与电阻R73的串联连接端连接至第一运算放大器A1的同相输入端，电阻R72与电阻R73的串联连接端还通过电容C47接地；第二运算放大器A2的反相输入端通过电容C43连接至第二运算放大器A2的输出端，第二运算放大器A2的反相输入端通过串联连接的电容C45和电阻R76连接至第二运算放大器A2的输出端；第二运算放大器A2的反相输入端还通过电阻R66与滤波单元53中电感L5的另一端连接，用于采集LED灯6的工作电流；第二运算放大器A2的反相输入端还通过电阻R67接地，第二运算放大器A2的反相输入端还通过电容C49接地；光电耦合器U3中发光二极管的阳极通过电阻R70连接至稳压单元55的输出端，用于获得工作电压或参考电压；光电耦合器U3中发光二极管的阴极分别连接至二极管D23的阳极和二极管D24的阳极；光电耦合器U3中三极管的发射极接地，光电耦合器U3中三极管的集电极作为功率输出电路5的控制端连接至开关电源驱动模块3的反馈端，用于调节PWM脉冲波的振荡频率，从而实现对负载LED灯6的工作电流的调节；二极管D24的阴极连接至第一运算放大器A1的输出端，二极管D23的阴极连接至第二运算放大器A1的输出端；电容C52连接在基准比较芯片U5的电源端与地之间。

由于市场竞争日益激烈，为了在很短的时间内满足不同客户的需求：性能可靠、高效、节能环保、恒压输出、各种不同的输出功率。为此，本发明实施例提供的功率输出电路5是一种通用型的电路，根据电路原理只需要将电路中的一系列参数进行更换，就能在性能上得到恒压输出，且不同电流对应的输出功率不同。具体的是通过功率输出电路5对LED灯6的工作电流进行采样后反馈，在恒定电压输出的情况下，通过对输出电流进行调节，从而获得不同的输出功率。

为了更进一步说明本发明实施例提供的功率输出电路，现结合图3详述其工作原理如下：电流采样电阻R60的阻值为0.22Ω，通过改变采样电压值U2的大小来对输出电流进行控制，为了便于说明，以20颗LED灯在恒定电压、不同输出电流的情况下针对具体的电流值进行计算。根据功率计算公式，为了是输出电压不同，则需要通过恒流驱动调节单元56来调节电流的大小，那么根据图3电路原理可知，只要输出电压变化，当R60为定值的情况下，输出电流也会发生相应的变化，而且输出电流是LED的工作电流，即可以满足LED各种不同工作时的电流要求。这种设计方案就可以充分体现出电路的优化程度，通过改变电路中局部的参数，就可以得到各种LED不同的工作电流，满足各种不同的输出功率。那么为了调节工作电流的大小，可以利用电阻R72与R73，来共同协调处理对应的输出电流和功率的情况。

如果功率输出电路中要求不同输出电流的话，只要将输出LED的数量即需要的工作电压确定后，根据LED实际需要的工作电流要求，对R72、R73进行适当的计算调整，就可以得到输出不同的电流，满足不同的设计要求。因此这种发明就很简单地将设计变得简单灵活，通用性极强，显而易见就可以知道发明的优点和功用了。

本发明实施例提供的功率输出电路5由于采用了上述设计，在实际工作中运用和实施特别方便，且此功率输出电路的通用性比较强，可以缩短新项目的开发时间，由于高效、优异的功能，产品上市后迎合了不同市场需求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种应用于LED驱动装置的功率输出电路，所述LED驱动装置包括开关电源驱动模块，其特征在于，所述功率输出电路包括：

整流单元，其输入端连接至所述变压器的第一输出端；

所述采样单元包括：连接在LED灯的输入端负极与地之间的电流采样电阻R60，依次串联连接在所述LED灯的输入端正极与地之间的电容C39、电阻R68以及电容C48；所述电阻R68与所述电容C48的串联连接端作为所述采样单元的输出端；

所述恒流驱动调节单元包括：

基准比较芯片U5、光电耦合器U3、二极管D23、二极管D24、电阻R70、电阻R71、电阻R72、电阻R73、电阻R75、电阻R76、电阻R77、电阻R66、电阻R67、电容C44、电容C45、电容C46、电容C47以及电容C49；

所述基准比较芯片U5包括第一运算放大器以及第二运算放大器；所述第一运算放大器的反相输入端连接至所述采样单元的输出端，所述第一运算放大器的反相输入端还通过所述电容C44连接至第一运算放大器的输出端；所述第一运算放大器的反相输入端还通过串联连接的电容C42和电阻R77连接至所述第一运算放大器的输出端；

所述电阻R71、所述电阻R72以及所述电阻R73依次串联连接至所述稳压单元的输出端与地之间，所述电阻R71与所述电阻R72的串联连接端通过所述电阻R75连接至所述第二运算放大器的同相输入端，所述电阻R71与所述电阻R72的串联连接端还通过所述电容C46接地；所述电阻R72与所述电阻R73的串联连接端连接至所述第一运算放大器的同相输入端，所述电阻R72与所述电阻R73的串联连接端还通过所述电容C47接地；

所述第二运算放大器的反相输入端通过所述电容C43连接至所述第二运算放大器的输出端，所述第二运算放大器的反相输入端还通过串联连接的所述电容C45和所述电阻R76连接至所述第二运算放大器的输出端；所述第二运算放大器的反相输入端还通过所述电阻R66与所述滤波单元的第二输出端连接，所述第二运算放大器的反相输入端还通过所述电阻R67接地，所述第二运算放大器的反相输入端还通过所述电容C49接地；

所述光电耦合器中发光二极管的阳极通过所述电阻R70连接至所述稳压单元的输出端；所述光电耦合器中发光二极管的阴极分别连接至所述二极管D23的阳极和所述二极管D24的阳极；所述光电耦合器中三极管的发射极接地，所述光电耦合器中三极管的集电极作为所述恒流驱动调节单元的输出端连接至所述开关电源驱动模块的反馈端；

所述二极管D24的阴极连接至所述第一运算放大器的输出端，所述二极管D23的阴极连接至所述第二运算放大器的输出端。

2.如权利要求1所述的功率输出电路，其特征在于，所述稳压单元包括：

三极管Q14、电阻R61、电阻R62、电容C40、电容C41、二极管D21以及二极管ZD11；

所述三极管Q14的集电极通过电阻R61连接至二极管D21的阴极，所述三极管Q14的集电极还通过电阻R62连接至三极管Q14的基极，所述三极管Q14的集电极还通过电容C41接地；所述三极管Q14的发射极通过电容C40接地；

二极管ZD11的阴极连接至所述三极管Q14的基极，二极管ZD11的阳极接地；

二极管D21的阳极作为所述稳压单元的输入端连接至所述变压器的第二输出端；所述三极管Q14的发射极作为所述稳压单元的输出端。

3.如权利要求1所述的功率输出电路，其特征在于，所述滤波单元包括：

电感L5、电感L6、电容C37、电容C38、电容C54和电容C55；

所述电感L5的一端作为所述滤波单元的输入端连接至所述整流单元的输出端，所述电感L5的一端还通过所述电容C37接地；

所述电感L5的另一端通过串联连接的电容C54和电容C55接地，所述电感L5的另一端通过所述电容C38接地；所述电感L5的另一端还通过电阻R66连接至所述第二运算放大器的反相输入端；所述电感L5的另一端还与所述电感L6的一端连接；

所述电感L6的另一端作为所述滤波单元的第一输出端连接所述LED灯。