CN103167664B - 一种led恒流驱动电路及led照明装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种LED恒流驱动电路及LED照明装置，其中，所述LED恒流驱动电路包括与电源和LED负载相连，所述LED恒流驱动电路包括：用于向所述LED负载输出恒定电流的升压型恒流输出电路；与所述电源、LED负载以及所述升压型恒流输出电路连接，用于进行电源供电控制和对所述LED负载进行供电保护的电源控制电路。本发明的LED恒流驱动电路作为一种升压型的恒流输出电路，能够根据采样电压的大小，通过控制恒流芯片内部的MOS管导通、关闭脉冲的占空比，实现升压或者降压控制，从而控制输出电流到设定值以保持恒流输出，安全可靠地驱动LED工作。

Description

一种LED恒流驱动电路及LED照明装置

技术领域

本发明涉及LED照明领域，尤其涉及一种LED恒流驱动电路及LED照明装置。

背景技术

LED作为新型光源，它有着节能、环保、高效的特点，技术已经成熟并已被作为照明光源广泛使用，随之也出现了各种各样的LED驱动电路。LED作为恒流工作负载，由于LED自身对工作电压要求比较苛刻，电压过高过低都会导致LED工作不正常，所以电源电压的供电质量直接影响着LED的可靠性。目前在直流低压供电，如锂电池供电、铅酸电池供电、直流电源供电等，都是采用降压恒流技术来驱动LED，它有着功耗小、效率高、单位功率体积小、重量轻等优点。

但是此种降压型恒流输出电路工作的首要条件是要求其输入电压高于LED灯组的电压和，当其输入电压低于LED灯组的电压和时，降压恒流电路就无法输出恒定电流保证LED恒流工作，导致LED输出光通量降低，LED不能满负荷工作，给使用者带来了严重不便，存在局限性。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种恒流输出的升压型LED驱动，可安全可靠地驱动LED工作。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了1、一种LED恒流驱动电路，所述恒流驱动电路与电源和LED负载相连，其特征在于，所述LED恒流驱动电路包括：

用于向所述LED负载输出恒定电流的升压型恒流输出电路；

与所述电源、LED负载以及所述升压型恒流输出电路连接，用于进行电源供电控制和对所述LED负载进行供电保护的电源控制电路；

其中，所述升压型恒流输出电路包括恒流芯片U1，所述恒流芯片U1用于控制与所述恒流芯片U1驱动电源脚连接的储能电容C5放电给所述LED负载供电，或者控制与所述恒流芯片U1的输出开关脚连接的储能电感L1放电与所述电源叠加对所述LED负载供电实现升压恒流输出。

其中，还包括：与所述电源的正极侧连接的瓷片电容C1。

其中，所述升压型恒流输出电路的具体组成包括：

所述恒流芯片U1的功率地脚接地；

所述恒流芯片U1的工作控制脚和所述电源输入脚连接，高电平有效，低电平关断；

所述恒流芯片U1的工作频率脚通过振荡电阻R5和所述电源输入脚连接；

所述恒流芯片U1的电压采样脚和所述LED负载的阴极连接，并和所述LED负载中的滤波电容C3一端连接，并分别通过滤波电容C4、采样电阻R6接地；

所述恒流芯片U1的信号地脚直接接地；

所述恒流芯片U1的电源输入脚通过电阻R4和场效应管Q1的漏极连接，并通过滤波电容C2接地；

所述恒流芯片U1的驱动电源脚和整流二极管D1的阴极、所述储能电容C5的正极、所述LED负载的滤波电容C3的与所述电压采样脚连接的一端的相对端、所述LED负载的阳极、稳压二极管D2的阴极连接；

所述恒流芯片U1的输出开关脚通过所述储能电感L1和所述场效应管Q1的漏极连接。

其中，所述电源控制电路的具体组成包括：

所述场效应管Q1的源极和所述电源正极连接，栅极和三极管Q2的集电极连接，并通过上拉电阻R3和所述电源正极连接；所述场效应管Q1的漏极还通过所述储能电感L1与所述整流二极管D1的阳极连接；

所述三极管Q2的基极和三极管Q3的集电极连接，并通过分压电阻R1和所述电源正极连接，通过分压电阻R2接地；

所述三极管Q2发射极直接接地；

所述三极管Q3基极通过分压电阻R7和所述稳压二极管D2的阳极连接，并通过分压电阻R8接地，所述三极管Q3发射极则直接接地。

其中，所述升压型恒流输出电路实现升压恒流输出是根据：

所述恒流芯片U1根据所述采样电阻R6上的采样电压调整所述恒流芯片U1内部的场效应管的占空比，根据占空比控制输出电流。

其中，所述恒流芯片U1具体是根据所述采样电阻R6上的采样电压与所述恒流芯片U1内部的基准电压进行比较，根据比较结果控制内部场效应管开通或者关闭脉冲的占空比，以调整所述恒流芯片U1内部的场效应管的占空比。

其中，所述采样电阻R6的电阻值可调。

其中，所述电源控制电路连接的所述电源为直流电源。

其中，所述场效应管Q1为P沟道MOS管。

相应地，本发明实施例还提供了一种LED照明装置，包括电源和LED负载，还包括如上述的LED恒流驱动电路。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

本发明的LED恒流驱动电路作为一种升压型的恒流输出电路，能够根据采样电压的大小，通过控制恒流芯片内部的MOS管导通、关闭脉冲的占空比，实现升压或者降压控制，从而控制输出电流到设定值以保持恒流输出，安全可靠地驱动LED工作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的LED照明装置的结构组成示意图；

图2是本发明实施例的LED恒流驱动电路的结构组成示意图；

图3是图2中的LED恒流驱动电路的其中一种具体电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参见图1，是本发明的LED照明装置的结构组成示意图。本实施例的所述LED照明装置包括：电源1，LED负载2以及LED恒流驱动电路3。所述电源1可以为目前常用的锂电池供电、铅酸电池供电、直流电源供电等供电电源，所述LED负载2则包括一个LED，或者由多个LED构成的LED灯组。所述LED恒流驱动电路3则为可以提供恒流输出的升压型LED驱动电路。

具体的，请参见图2，是本发明实施例的LED恒流驱动电路3的结构组成示意图。所述LED恒流驱动电路3包括：

用于向所述LED负载2输出恒定电流的升压型恒流输出电路31；

与所述电源1、LED负载2以及所述升压型恒流输出电路31连接，用于进行电源供电控制和对所述LED负载2进行供电保护的电源控制电路32。

其中，所述升压型恒流输出电路31包括：恒流芯片U1，与所述恒流芯片U1的输出开关脚连接的储能电感L1，与所述恒流芯片U1驱动电源脚连接的储能电容C5，与所述恒流芯片U1的电压采样脚连接的采样电阻R6，以及与所述恒流芯片U1驱动电源脚连接的整流二极管D1。

具体的，当接通电源后，经过所述电源控制电路32给所述升压型恒流输出电路31以及所述LED负载2提供工作电源。

当所述升压型恒流输出电路31得电后，所述恒流芯片U1的工作控制脚即第2脚也处于高电平状态，所以恒流芯片U1开始工作，所述恒流芯片U1、储能电感L1、储能电容C5、整流二极管D1、所述LED负载2、采样电阻R6形成对所述LED负载2的工作控制回路，所述LED负载2的工作电流根据所述恒流芯片U1的控制，相应地依靠所述储能电容C5维持，或者依靠所述储能电感L1和所述电源1共同维持，从而实现升压的目的，并且该升压型恒流输出电路31在所述恒流芯片U1的控制下可输出恒定电流为所述LED负载2供电，所述LED负载2得电即开始以恒定电流工作。

再请参见图3，是图2中的LED恒流驱动电路3的其中一种具体电路图。

如图所示，所述电源控制电路32的具体电路组成包括：

场效应管Q1的源极和所述电源1正极连接，栅极和所述三极管Q2的集电极连接，并通过上拉电阻R3和所述电源1正极连接，所述场效应管Q1可以为P沟道MOS管；所述三极管Q2的基极和三极管Q3的集电极连接，并通过分压电阻R1和所述电源1正极连接，通过分压电阻R2接地；所述三极管Q2发射极直接接地；所述三极管Q3基极通过分压电阻R7和稳压二极管D2连接，并通过分压电阻R8接地，所述三极管Q3发射极则直接接地。

当接通电源后，由于所述LED负载2的阳极电压为0，所述稳压二极管D2处于截止状态，那么所述三极管Q3基极电平为0，所述三极管Q3处于截止状态。电源电压经过所述分压电阻R1、R2给所述三极管Q2基极提供高电平，使得所述三极管Q2导通，那么所述场效应管Q1栅极通过所述三极管Q2集电极和发射极直接和GND连通，处于低电平状态，故所述场效应管Q1导通，给后续电路提供工作电源。

如图所示，所述升压型恒流输出电路31的具体电路组成包括：

所述恒流芯片U1的功率地脚接地；所述恒流芯片U1的工作控制脚和所述电源输入脚连接，高电平有效，低电平关断；所述恒流芯片U1的工作频率脚通过振荡电阻R5和所述电源输入脚连接；所述恒流芯片U1的电压采样脚和所述LED负载2的阴极连接，并和所述LED负载2中的滤波电容C3一端连接，并分别通过滤波电容C4、采样电阻R6接地；所述恒流芯片U1的信号地脚直接接地；所述恒流芯片U1的电源输入脚通过电阻R4和所述场效应管Q1的漏极连接，并通过滤波电容C2接地；所述恒流芯片U1的驱动电源脚和整流二极管D1的阴极、储能电容C5的正极、所述LED负载2的滤波电容C3、所述LED负载2的阳极、所述稳压二极管D2的阳极连接；所述恒流芯片U1的输出开关脚通过所述储能电感L1和所述场效应管Q1的漏极连接。

所述恒流芯片U1内部可包括一场效应管MOS管，所述恒流芯片U1根据所述采样电阻R6上的电压(为恒定值)自动调整内部MOS管导通的占空比。内部MOS管开关频率很高，在一个周期内，当内部MOS管开通，电源电压经过所述储能电感L1、内部MOS管和GND形成通路，所述储能电感L1储存能量，所述储能电容C5、LED负载2、采样电阻R6形成工作回路，所述LED负载2的工作电流依靠所述储能电容C5来维持；当内部MOS关闭，电源电压经过所述储能电感L1、整流二极管D1、LED负载2、采样电阻R6形成工作回路，所述储能电感L1中的能量和电源能量进行叠加，从而实现升压的功能，所述LED负载2的工作电流依靠所述电源1和储能电感L1共同维持，直到下一个周期内部MOS管开通，从而达到恒定电流和升压的目的，即只要所述采样电阻R6的电阻值确定，那么输出恒定电流即确定。所述恒流芯片U1的电压采样脚和所述恒流芯片U1内部的基准电压源形成一个比较器，根据采样电压(所述采样电阻R6上的电压)和基准电压的比较后，所述恒流芯片U1内部调整控制内部MOS管开通、关闭脉冲的占空比，如果采样电压大于基准电压，说明输出电流大于设定值，那么内部MOS管导通的占空比就升高，减小输出电流到设定值，如果采样电压小于基准电压，说明输出电流小于设定值，那么内部MOS管导通的占空比就降低，增大输出电流到设定值。

另外，所述电源控制电路32实现对所述LED负载2进行供电保护的过程如下：

在工作过程中，当所述LED负载2中的单个或多个LED出现短路，此时电路输出电流保持恒定不变，所述升压型恒流输出电路31会调整所述LED负载2的工作电压，直到所述LED负载2中所有LED短路，此时电路输出电流保持恒定不变，只是输出电压会降低到所述恒流芯片U1的基准电压如1.24V；当所述LED负载2中的某个LED出现短路，此时所述恒流芯片U1的电压采样脚采样不到电压，就会把输出电压逐步升高，此时输出电压高于所述稳压二极管D2工作电压，所述稳压二极管D2击穿导通，为所述三极管Q3基极提供高电平，使所述三极管Q3导通，所述三极管Q2基极则通过所述三极管Q3和GND连通，那么所述三极管Q2进入关断状态，所述场效应管(P沟道MOS管)Q1栅极电压被上拉电阻R3拉高，所述P沟道MOS管Q1也进入关断状态，对所述LED负载2开路进行保护；当所述LED负载2开路故障解除后，所述稳压二极管D2截止，所述三极管Q3基极电平变为低，使所述三极管Q3关断，所述三极管Q2基极电平则由低变成高，那么所述三极管Q2重新进入导通状态，所述P沟道MOS管Q1栅极电压被再次拉低，重新进入导通状态，为后续电路继续供电。

另外，为了保证电源电压平稳波动并滤除耦合到电源信号中的高频杂波，可在所述电源1的正极侧设置瓷片电容C1。

所述采用电阻R6可以根据具体产品中LED负载2的要求，设置不同电阻值，当然，也可直接将所述采样电阻R6设计成滑动变阻器等电阻值可调的电阻，以便于针对不同的LED负载2，无需对LED恒流驱动电路3进行调整，直接调节所述采样电阻R6的电阻值即可。

通过上述实施例的描述可知，本发明具有以下有益效果：

本发明的LED恒流驱动电路作为一种升压型的恒流输出电路，能够根据采样电压的大小，通过控制恒流芯片内部的MOS管导通、关闭脉冲的占空比，实现升压或者降压控制，从而控制输出电流到设定值以保持恒流输出，安全可靠地驱动LED工作。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种LED恒流驱动电路，所述恒流驱动电路与电源和LED负载相连，其特征在于，所述LED恒流驱动电路包括：

用于向所述LED负载输出恒定电流的升压型恒流输出电路；

与所述电源、LED负载以及所述升压型恒流输出电路连接，用于进行电源供电控制和对所述LED负载进行供电保护的电源控制电路；

其中，所述升压型恒流输出电路包括恒流芯片U1，所述恒流芯片U1用于控制与所述恒流芯片U1驱动电源脚连接的储能电容C5放电给所述LED负载供电，或者控制与所述恒流芯片U1的输出开关脚连接的储能电感L1放电与所述电源叠加对所述LED负载供电实现升压恒流输出；所述升压型恒流输出电路的具体组成包括：

所述恒流芯片U1的功率地脚接地；

所述恒流芯片U1的工作控制脚和所述电源输入脚连接，高电平有效，低电平关断；

所述恒流芯片U1的工作频率脚通过振荡电阻R5和所述电源输入脚连接；

所述恒流芯片U1的电压采样脚和所述LED负载的阴极连接，并和所述LED负载中的滤波电容C3一端连接，并分别通过滤波电容C4、采样电阻R6接地；

所述恒流芯片U1的信号地脚直接接地；

所述恒流芯片U1的电源输入脚通过电阻R4和场效应管Q1的漏极连接，并通过滤波电容C2接地；

所述恒流芯片U1的驱动电源脚和整流二极管D1的阴极、所述储能电容C5的正极、所述LED负载的滤波电容C3的与所述电压采样脚连接的一端的相对端、所述LED负载的阳极、稳压二极管D2的阴极连接；

所述恒流芯片U1的输出开关脚通过所述储能电感L1和所述场效应管Q1的漏极连接；

所述电源控制电路的具体组成包括：

所述场效应管Q1的源极和所述电源正极连接，栅极和三极管Q2的集电极连接，并通过上拉电阻R3和所述电源正极连接，所述场效应管Q1的漏极还通过所述储能电感L1与所述整流二极管D1的阳极连接；

所述三极管Q2的基极和三极管Q3的集电极连接，并通过分压电阻R1和所述电源正极连接，通过分压电阻R2接地；

所述三极管Q2发射极直接接地；

所述三极管Q3基极通过分压电阻R7和所述稳压二极管D2的阳极连接，并通过分压电阻R8接地，所述三极管Q3发射极则直接接地。

2.如权利要求1所述的LED恒流驱动电路，其特征在于，还包括：

与所述电源的正极侧连接的瓷片电容C1。

3.如权利要求1所述的LED恒流驱动电路，其特征在于，所述升压型恒流输出电路实现升压恒流输出是根据：

所述恒流芯片U1根据所述采样电阻R6上的采样电压调整所述恒流芯片U1内部的场效应管的占空比，根据占空比控制输出电流。

4.如权利要求3所述的LED恒流驱动电路，其特征在于，所述恒流芯片U1具体是根据所述采样电阻R6上的采样电压与所述恒流芯片U1内部的基准电压进行比较，根据比较结果控制内部场效应管开通或者关闭脉冲的占空比，以调整所述恒流芯片U1内部的场效应管的占空比。

5.如权利要求4所述的LED恒流驱动电路，其特征在于，所述采样电阻R6的电阻值可调。

6.如权利要求1所述的LED恒流驱动电路，其特征在于，所述电源控制电路连接的所述电源为直流电源。

7.如权利要求1所述的LED恒流驱动电路，其特征在于，所述场效应管Q1为P沟道MOS管。

8.一种LED照明装置，包括电源和LED负载，其特征在于，还包括如权利要求1至7任一项所述的LED恒流驱动电路。