CN103458557A - 一种led驱动控制电路及led灯具 - Google Patents

Abstract

本发明适用于LED驱动领域，提供了一种LED驱动控制电路及LED灯具。在本发明中，通过采用包括储能电感L1、调光信号生成模块、整流二极管D1、采样电阻R13、驱动控制模块、开关管及储能电容C1的LED驱动控制电路，在整流滤波模块欠压输出或LED负载过压工作时通过控制所述开关管截止以达到对LED负载进行欠压或过压保护的目的，且当用户需要对LED负载进行亮度调节时，可通过控制所述开关管的开关占空比调节流入整流二极管D1的电流大小，进而对LED负载实现高效模拟调光以节省功耗，从而解决了现有技术所存在的电路结构复杂、功耗高且恒流控制效率低的问题。

Description

一种LED驱动控制电路及LED灯具

技术领域

本发明属于LED驱动领域，尤其涉及一种LED驱动控制电路及LED灯具。

背景技术

目前，LED作为一种新型光源，由于其具有能耗低、亮度强且寿命长的优点，已经被广泛应用于各个领域。

为了使LED灯具能够稳定、高效且长期为人们提供照明，现有技术普遍采用开关电源电路对LED实现恒流驱动控制，从而使LED灯具能够稳定工作于一固定的工作电流范围内。然而，现有技术在对LED灯具实现恒流驱动时却无法根据不同应用场合的需求实现亮度调节，导致功耗过高；此外，开关电源电路结构复杂，体积大且易产生干扰，进而降低了对LED的恒流控制效率。

综上所述，现有技术存在电路结构复杂、功耗高且恒流控制效率低的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种LED驱动控制电路，旨在解决现有技术所存在的电路结构复杂、功耗高且恒流控制效率低的问题。

本发明是这样实现的，一种LED驱动控制电路，包括变压器与整流滤波模块，且与交流电源及LED负载连接，所述LED驱动控制电路还包括：

储能电感L1，所述储能电感L1的输入端接所述整流滤波模块的输出端，用于接收所述整流滤波模块输出的直流电并进行储能；

调光信号生成模块，所述调光信号生成模块的输入端接所述储能电感L1的输入端，用于从所述整流滤波模块获取电能，并根据用户的调光操作输出相应的调光信号；

整流二极管D1，所述整流二极管D1的阳极接所述储能电感L1的输出端，用于对从所述储能电感L1的输出端输出的直流电进行二次整流处理并输出；

采样电阻R13，所述采样电阻R13的输入端和输出端分别接所述整流二极管D1的阴极和所述LED负载的输入端，用于对所述LED负载的工作电流进行采样；

驱动控制模块，所述驱动控制模块的调光信号输入端、过压检测端、欠压检测端及振荡信号端分别接所述调光信号生成模块的输出端、所述整流二极管D1的阴极、所述储能电感L1的输入端及输出端，电流感应正端和电流感应负端分别接所述采样电阻R13的输入端和输出端，用于在所述整流滤波模块欠压输出或所述LED负载过压工作时输出截止信号，并根据所述调光信号和采样电阻R13的采样电流输出相应的开关控制信号；

开关管，所述开关管的输入端、控制端及输出端分别接所述储能电感L1的输出端、所述驱动控制模块的开关控制端及电流检测端，用于根据所述截止信号或所述开关控制信号实现截止或调整自身的开关占空比以控制流入所述整流二极管D1的阳极的电流大小；

储能电容C1，所述储能电容C1的第一端接所述整流二极管D1的阴极，第二端与所述LED负载的输出端共接于地，用于当所述开关管导通时通过所述采样电阻R13向所述LED负载供电。

本发明的另一目的还在于提供一种包括所述LED驱动控制电路的LED灯具。

在本发明中，通过采用包括所述储能电感L1、所述调光信号生成模块、所述整流二极管D1、所述采样电阻R13、所述驱动控制模块、所述开关管及所述储能电容C1的LED驱动控制电路，在所述整流滤波模块欠压输出或LED负载过压工作时通过控制所述开关管截止以达到对LED负载进行欠压或过压保护的目的，且当用户需要对所述LED负载进行亮度调节时，可通过控制所述开关管的开关占空比调节流入所述整流二极管D1的电流大小，进而对所述LED负载实现高效模拟调光以节省功耗，从而解决了现有技术所存在的电路结构复杂、功耗高且恒流控制效率低的问题。

附图说明

图1是本发明实施例提供的LED驱动控制电路的模块结构图；

图2是本发明实施例提供的LED驱动控制电路的示例电路结构图。

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。

在本发明实施例中，通过采用包括储能电感L1、调光信号生成模块、整流二极管D1、采样电阻R13、驱动控制模块、开关管及储能电容C1的LED驱动控制电路，在整流滤波模块欠压输出或LED负载过压工作时通过控制所述开关管截止以达到对LED负载进行欠压或过压保护的目的，且当用户需要对LED负载进行亮度调节时，可通过控制所述开关管的开关占空比调节流入整流二极管D1的电流大小，进而对LED负载实现高效模拟调光以节省功耗。

图1示出了本发明实施例提供的LED驱动控制电路的模块结构，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驱动控制电路100包括变压器T1与整流滤波模块101，且与交流电源200及LED负载300连接，LED驱动控制电路还包括：

储能电感L1，该储能电感L1的输入端接整流滤波模块101的输出端，用于接收整流滤波模块101输出的直流电并进行储能；

调光信号生成模块102，该调光信号生成模块102的输入端接储能电感L1的输入端，用于从整流滤波模块101获取电能，并根据用户的调光操作输出相应的调光信号；

整流二极管D1，该整流二极管D1的阳极接储能电感L1的输出端，用于对从储能电感L1的输出端输出的直流电进行二次整流处理并输出；

采样电阻R13，该采样电阻R13的输入端和输出端分别接整流二极管D1的阴极和LED负载300的输入端，用于对LED负载300的工作电流进行采样；

驱动控制模块103，该驱动控制模块103的调光信号输入端、过压检测端、欠压检测端及振荡信号端分别接调光信号生成模块102的输出端、整流二极管D1的阴极、储能电感L1的输入端及输出端，电流感应正端和电流感应负端分别接采样电阻R13的输入端和输出端，用于在整流滤波模块101欠压输出或LED负载300过压工作时输出截止信号，并根据调光信号生成模块102输出的调光信号和采样电阻R13的采样电流输出相应的开关控制信号；

开关管104，该开关管104的输入端、控制端及输出端分别接储能电感L1的输出端、驱动控制模块103的开关控制端及电流检测端，用于根据驱动控制模块103输出的截止信号或开关控制信号实现截止或调整自身的开关占空比以控制流入所述整流二极管D1的阳极的电流大小；

储能电容C1，该储能电容C1的第一端接整流二极管D1的阴极，第二端与LED负载300的输出端共接于地，用于当开关管104导通时通过采样电阻R13向LED负载300供电。

在本发明实施例中，交流电源200输出220V交流市电，变压器T1的初级绕组的第一端1和第二端2分别接交流电源200的火线+和零线-，整流滤波模块101包括整流桥BR1和滤波电容C2，整流桥BR1的第一端1和第二端2分别接变压器T1的次级绕组的第一端3和第二端4，整流桥BR1的输出端3与滤波电容C2的正极共接于储能电感L1的输入端，且整流桥BR1的接地端4与滤波电容C2的负极均接地。

LED驱动控制电路100还包括熔断器F1，连接于交流电源200的火线+与变压器T1的初级绕组的第一端1之间，用于在交流电源200出现短路故障时快速熔断以保护整个LED驱动控制电路100。

图2示出了本发明实施例提供的LED驱动控制电路的示例电路结构，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：

作为本发明一优选实施例，调光信号生成模块102包括：

电阻R1、电阻R2、三端稳压器U1、电阻R3及可调电阻R4；

电阻R1的第一端为调光信号生成模块102的输入端，电阻R1的第二端与电阻R2的第一端共接于三端稳压器U1的输入端VIN，电阻R2的第二端接地，三端稳压器U1的接地端GND接地，电阻R3连接于三端稳压器U1的输出端VOUT与可调电阻R4的第一端之间，可调电阻R4的第一端为调光信号生成模块102的输出端，可调电阻R4的第二端接地。其中，三端稳压器U1为LM78系列的三端稳压器，根据不同的输出电压需要，可选择LM78系列中任意一种型号的三端稳压器。

作为本发明一优选实施例，驱动控制模块103包括：

电阻R5、电阻R6、电阻R7、电容C3、电容C4、驱动器U2、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电容C5、电容C6、电阻R11及电阻R12；

驱动器U2的电源输入脚VIN为驱动控制模块103的欠压检测端，电阻R5的第一端接驱动器U2的电源输入脚VIN，电阻R5的第二端与电阻R6的第一端共接于驱动器U2的欠压检测脚nDIM，电阻R6的第二端接地，电阻R7的第一端为驱动控制模块103的振荡信号端，电阻R7的第二端与电容C3的第一端共接于驱动器U2的振荡脚RCT，电容C3的第二端接地，电容C4连接于驱动器U2的补偿脚COMP与模拟地脚AGND之间，且驱动器U2的模拟地脚AGND接地，驱动器U2的模拟调光脚CSH为驱动控制模块103的调光信号输入端，且驱动器U2的空接脚NC空接，驱动器U2的驱动脚GATE与主开关电流检测脚IS分别为驱动控制模块103的开关控制端及电流检测端，电阻R8连接于驱动器U2的主开关电流检测脚IS与地之间，电阻R9的第一端和电阻R10的第一端分别接驱动器U2的LED电流感应正脚HSP和LED电流感应负脚HSN，电阻R9的第二端和电阻R10的第二端分别为驱动控制模块103的电流感应正端和电流感应负端，电容C5连接于驱动器U2的内部稳压器输出脚VCC与功率地脚PGND之间，且功率地脚PGND接地，驱动器U2的过压保护脚OVP、电容C6的第一端及电阻R11的第一端共接于电阻R12的第一端，电容C6的第二端与电阻R11的第二端均接地，电阻R12的第二端为驱动控制模块103的过压检测端。其中，驱动器U2是型号为LM3429的LED驱动控制芯片。

作为本发明一优选实施例，开关管104为N沟道MOS管Q1，N沟道MOS管Q1的栅极、漏极和源极分别为开关管104的控制端、输入端和输出端。

以下结合工作原理对LED驱动控制电路作进一步说明：

交流电源200输出的交流电通过变压器T1变压、整流桥BR1整流及滤波电容C2进行滤波处理后输出直流电，由储能电感L1接收该直流电后进行储能，并输出直流电至电阻R7，然后通过由电阻R7和电容C3构成的振荡电路为驱动器U2提供基本工作时钟。与此同时，电阻R5和电阻R6对整流滤波模块101输出的直流电进行分压后输入驱动器U2的欠压检测脚nDIM，由驱动器U2开始对整流滤波模块101进行欠压检测；此外，电阻R1和电阻R2也对整流滤波模块101输出的直流电进行分压后输入三端稳压器U1的输入端VIN，由三端稳压器U1进行稳压处理后输出一具有固定电压值的直流电，然后由电阻R3及可调电阻R4作进一步分压后输入驱动器U2的模拟调光脚CSH，在需要对LED负载的发光亮度进行调节时，用户可以通过调整可调电阻R4的阻值以控制驱动器U2的模拟调光脚CSH的电压。整流二极管D1对储能电感L1的输出端输出的直流电进行二次整流后分别输出至采样电阻R13、储能电容C1及电阻R12，由电阻R12和电阻R11对二次整流后的直流电进行分压后输入驱动器U2的过压保护脚OVP，由驱动器U2开始对LED负载的工作电压进行过压检测。

当驱动器U2的欠压检测脚nDIM的电压低于驱动器U2的欠压阈值（即整流滤波模块101的输出电压过低）时，驱动器U2会控制其驱动脚GATE输出低电平以控制N沟道MOS管Q1截止，且整个驱动控制模块103停止工作，则整流二极管D1无电流输出，LED负载300也无法从采样电阻R13获得工作电流，于是LED负载300停止工作，达到欠压保护的目的。

当整流滤波模块101的输出电压过高时，整流二极管D1的阴极电压也会随之过高，驱动器U2的过压保护脚OVP的电压会高于驱动器U2的过压阈值，此时，驱动器U2会通过其驱动脚GATE输出一高电平使N沟道MOS管Q1导通且开关占空比达到最高值，则N沟道MOS管Q1从整流二极管D1的阳极将直流电拉至电阻R8，并输出至地，进而使整流二极管D1的阴极电压降低至LED负载的导通电压，从而使LED负载300停止工作，达到过压保护的目的。

在整流滤波模块101的输出电压正常，且LED负载正常工作时，如果用户需要对LED负载进行发光亮度调节，可以对可调电阻R4的阻值进行调整。当可调电阻R4的阻值变大时，驱动器U2的模拟调光脚CSH的电压升高，则驱动器U2会相应升高其驱动脚GATE的电压，进而使N沟道MOS管Q1的开关占空比增大，则N沟道MOS管Q1在开关周期内的导通时间变长，关闭时间变短，而在导通时储能电感L1储存电能，储能电容C1通过采样电阻R13对LED负载供电，在关闭时则是由储能电感L1的反电动势与整流滤波模块101输出的直流电叠加后的电能通过整流二极管D1及采样电阻R13为LED负载供电。由于N沟道MOS管Q1在开关周期内的导通时间大于关闭时间，且储能电容C1中的电能明显小于储能电感L1的反电动势与整流滤波模块101输出的直流电叠加后的电能，因此，在电阻R4的阻值变大时，LED负载的亮度会减弱。反之，当可调电阻R4的阻值变小时，N沟道MOS管Q1的开关占空比减小，则LED负载的发光亮度会增强。此外，驱动器U2的LED电流感应正脚HSP和LED电流感应负脚HSN通过采样电阻R13对LED负载的工作电流进行实时采样，并将所采样到的电流值作为驱动器U2的内部基准电流值，当电阻R4的阻值被调大且驱动器U2的模拟调光脚CSH的电压已超过驱动器U2的输入阈值电压时，为了避免驱动脚GATE相应地输出过高的电压使N沟道MOS管Q1的开关占空比过高而损坏，驱动器U2会通过其内部基准电流值控制驱动脚GATE的电压保持在开关管104的最高偏置电压值，以达到保护N沟道MOS管Q1的作用。

在本发明实施例中，根据LED负载中所包含的LED个数，驱动器U2的欠压阈值和过压阈值也会相应进行调整。

在本发明另一实施例中，开关管104还可为NPN型三极管，NPN型三极管的基极、集电极和发射极分别为开关管104的控制端、输入端和输出端。用户可根据不同的应用需求选用上述的N沟道MOS管Q1或NPN型三极管作为开关管104。

本发明实施例还提供了一种包括上述LED驱动控制电路的LED灯具。

在本发明实施例中，通过采用包括储能电感L1、调光信号生成模块、整流二极管D1、采样电阻R13、驱动控制模块、开关管及储能电容C1的LED驱动控制电路，在整流滤波模块欠压输出或LED负载过压工作时通过控制所述开关管截止以达到对LED负载进行欠压或过压保护的目的，且当用户需要对LED负载进行亮度调节时，可通过控制所述开关管的开关占空比调节流入整流二极管D1的电流大小，进而对LED负载实现高效模拟调光以节省功耗，从而解决了现有技术所存在的电路结构复杂、功耗高且恒流控制效率低的问题。

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 (8)

1.一种LED驱动控制电路，包括变压器与整流滤波模块，且与交流电源及LED负载连接，其特征在于，所述LED驱动控制电路还包括：

储能电感L1，所述储能电感L1的输入端接所述整流滤波模块的输出端，用于接收所述整流滤波模块输出的直流电并进行储能；

调光信号生成模块，所述调光信号生成模块的输入端接所述储能电感L1的输入端，用于从所述整流滤波模块获取电能，并根据用户的调光操作输出相应的调光信号；

整流二极管D1，所述整流二极管D1的阳极接所述储能电感L1的输出端，用于对从所述储能电感L1的输出端输出的直流电进行二次整流处理并输出；

采样电阻R13，所述采样电阻R13的输入端和输出端分别接所述整流二极管D1的阴极和所述LED负载的输入端，用于对所述LED负载的工作电流进行采样；

驱动控制模块，所述驱动控制模块的调光信号输入端、过压检测端、欠压检测端及振荡信号端分别接所述调光信号生成模块的输出端、所述整流二极管D1的阴极、所述储能电感L1的输入端及输出端，电流感应正端和电流感应负端分别接所述采样电阻R13的输入端和输出端，用于在所述整流滤波模块欠压输出或所述LED负载过压工作时输出截止信号，并根据所述调光信号和采样电阻R13的采样电流输出相应的开关控制信号；

开关管，所述开关管的输入端、控制端及输出端分别接所述储能电感L1的输出端、所述驱动控制模块的开关控制端及电流检测端，用于根据所述截止信号或所述开关控制信号实现截止或调整自身的开关占空比以控制流入所述整流二极管D1的阳极的电流大小；

储能电容C1，所述储能电容C1的第一端接所述整流二极管D1的阴极，第二端与所述LED负载的输出端共接于地，用于当所述开关管导通时通过所述采样电阻R13向所述LED负载供电。

2.如权利要求1所述的LED驱动控制电路，其特征在于，所述调光信号生成模块包括：

电阻R1、电阻R2、三端稳压器、电阻R3及可调电阻R4；

所述电阻R1的第一端为所述调光信号生成模块的输入端，所述电阻R1的第二端与所述电阻R2的第一端共接于所述三端稳压器的输入端，所述电阻R2的第二端接地，所述三端稳压器的接地端接地，所述电阻R3连接于所述三端稳压器的输出端与所述可调电阻R4的第一端之间，所述可调电阻R4的第一端为所述调光信号生成模块的输出端，所述可调电阻R4的第二端接地。

3.如权利要求1所述的LED驱动控制电路，其特征在于，所述驱动控制模块包括：

电阻R5、电阻R6、电阻R7、电容C3、电容C4、驱动器、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电容C5、电容C6、电阻R11及电阻R12；

所述驱动器的电源输入脚为所述驱动控制模块的欠压检测端，所述电阻R5的第一端接所述驱动器的电源输入脚，所述电阻R5的第二端与所述电阻R6的第一端共接于所述驱动器的欠压检测脚，所述电阻R6的第二端接地，所述电阻R7的第一端为所述驱动控制模块的振荡信号端，所述电阻R7的第二端与所述电容C3的第一端共接于所述驱动器的振荡脚，所述电容C3的第二端接地，所述电容C4连接于所述驱动器的补偿脚与模拟地脚之间，且所述驱动器的模拟地脚接地，所述驱动器的模拟调光脚为所述驱动控制模块的调光信号输入端，且所述驱动器的空接脚空接，所述驱动器的驱动脚与主开关电流检测脚分别为所述驱动控制模块的开关控制端及电流检测端，所述电阻R8连接于所述驱动器的主开关电流检测脚与地之间，所述电阻R9的第一端和所述电阻R10的第一端分别接所述驱动器的LED电流感应正脚和LED电流感应负脚，所述电阻R9的第二端和所述电阻R10的第二端分别为所述驱动控制模块的电流感应正端和电流感应负端，所述电容C5连接于所述驱动器的内部稳压器输出脚与功率地脚之间，且所述功率地脚接地，所述驱动器的过压保护脚、所述电容C6的第一端及所述电阻R11的第一端共接于所述电阻R12的第一端，所述电容C6的第二端与所述电阻R11的第二端均接地，所述电阻R12的第二端为所述驱动控制模块的过压检测端。

4.如权利要求1所述的LED驱动控制电路，其特征在于，所述开关管为N沟道MOS管或NPN型三极管。

5.一种LED灯具，其特征在于，所述LED灯具包括LED驱动控制电路，所述LED驱动控制电路包括变压器与整流滤波模块，且与交流电源及LED负载连接，所述LED驱动控制电路还包括：

储能电感L1，所述储能电感L1的输入端接所述整流滤波模块的输出端，用于接收所述整流滤波模块输出的直流电并进行储能；

调光信号生成模块，所述调光信号生成模块的输入端接所述储能电感L1的输入端，用于从所述整流滤波模块获取电能，并根据用户的调光操作输出相应的调光信号；

整流二极管D1，所述整流二极管D1的阳极接所述储能电感L1的输出端，用于对从所述储能电感L1的输出端输出的直流电进行二次整流处理并输出；

采样电阻R13，所述采样电阻R13的输入端和输出端分别接所述整流二极管D1的阴极和所述LED负载的输入端，用于对所述LED负载的工作电流进行采样；

驱动控制模块，所述驱动控制模块的调光信号输入端、过压检测端、欠压检测端及振荡信号端分别接所述调光信号生成模块的输出端、所述整流二极管D1的阴极、所述储能电感L1的输入端及输出端，电流感应正端和电流感应负端分别接所述采样电阻R13的输入端和输出端，用于在所述整流滤波模块欠压输出或所述LED负载过压工作时输出截止信号，并根据所述调光信号和采样电阻R13的采样电流输出相应的开关控制信号；

开关管，所述开关管的输入端、控制端及输出端分别接所述储能电感L1的输出端、所述驱动控制模块的开关控制端及电流检测端，用于根据所述截止信号或所述开关控制信号实现截止或调整自身的开关占空比以控制流入所述整流二极管D1的阳极的电流大小；

储能电容C1，所述储能电容C1的第一端接所述整流二极管D1的阴极，第二端与所述LED负载的输出端共接于地，用于当所述开关管导通时通过所述采样电阻R13向所述LED负载供电。

6.如权利要求5所述的LED灯具，其特征在于，所述调光信号生成模块包括：

电阻R1、电阻R2、三端稳压器、电阻R3及可调电阻R4；

所述电阻R1的第一端为所述调光信号生成模块的输入端，所述电阻R1的第二端与所述电阻R2的第一端共接于所述三端稳压器的输入端，所述电阻R2的第二端接地，所述三端稳压器的接地端接地，所述电阻R3连接于所述三端稳压器的输出端与所述可调电阻R4的第一端之间，所述可调电阻R4的第一端为所述调光信号生成模块的输出端，所述可调电阻R4的第二端接地。

7.如权利要求5所述的LED灯具，其特征在于，所述驱动控制模块包括：

电阻R5、电阻R6、电阻R7、电容C3、电容C4、驱动器、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电容C5、电容C6、电阻R11及电阻R12；

所述驱动器的电源输入脚为所述驱动控制模块的欠压检测端，所述电阻R5的第一端接所述驱动器的电源输入脚，所述电阻R5的第二端与所述电阻R6的第一端共接于所述驱动器的欠压检测脚，所述电阻R6的第二端接地，所述电阻R7的第一端为所述驱动控制模块的振荡信号端，所述电阻R7的第二端与所述电容C3的第一端共接于所述驱动器的振荡脚，所述电容C3的第二端接地，所述电容C4连接于所述驱动器的补偿脚与模拟地脚之间，且所述驱动器的模拟地脚接地，所述驱动器的模拟调光脚为所述驱动控制模块的调光信号输入端，且所述驱动器的空接脚空接，所述驱动器的驱动脚与主开关电流检测脚分别为所述驱动控制模块的开关控制端及电流检测端，所述电阻R8连接于所述驱动器的主开关电流检测脚与地之间，所述电阻R9的第一端和所述电阻R10的第一端分别接所述驱动器的LED电流感应正脚和LED电流感应负脚，所述电阻R9的第二端和所述电阻R10的第二端分别为所述驱动控制模块的电流感应正端和电流感应负端，所述电容C5连接于所述驱动器的内部稳压器输出脚与功率地脚之间，且所述功率地脚接地，所述驱动器的过压保护脚、所述电容C6的第一端及所述电阻R11的第一端共接于所述电阻R12的第一端，所述电容C6的第二端与所述电阻R11的第二端均接地，所述电阻R12的第二端为所述驱动控制模块的过压检测端。

8.如权利要求5所述的LED灯具，其特征在于，所述开关管为N沟道MOS管或NPN型三极管。

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