CN104853510A - 一种基于门极驱动的蓝光led灯用漏极驱动*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于门极驱动的蓝光LED灯用漏极驱动***，其由分压开关电路，与分压开关电路的输出端相连接的控制开关电路，与控制开关电路的输出端相连接的非线性触发电路，与非线性触发电路的输出端相连接的开关功率放大电路，以及设置在开关功率放大电路输出端的光束激发式逻辑放大电路组成；其特征在于：在分压开关电路与开关功率放大电路之间还设置有门极驱动电路；本发明开创性的将非线性触发电路与开关功率放大电路联合使用，能确保非线性触发电路非线性特性，而且还能为开关功率放大电路提供安全可靠的触发电压，同时，且通过门极驱动电路的作用可以提高启动时间，使本发明的启动时间仅为传统漏极驱动电路启动时间的1/5。

Description

一种基于门极驱动的蓝光LED灯用漏极驱动***

技术领域

本发明涉及一种LED驱动电路，具体是指一种基于门极驱动的蓝光LED灯用漏极驱动***。

背景技术

目前，由于LED灯具有能耗低、使用寿命长以及安全环保等特点，其已经成为了人们生活照明的主流产品之一。由于LED灯不同于传统的白炽灯，因此其需要由专用的驱动电路来进行驱动。然而，当前人们广泛使用的漏极驱动电路由于其设计结构的不合理性，导致了目前漏极驱动电路存在能耗较高、电流噪音较大以及启动时间较长等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于克服目前漏极驱动电路存在的能耗较高、电流噪音较大以及启动时间较长的缺陷，提供一种结构设计合理，能有效降低能耗和电流噪音，明显缩短启动时间的一种基于门极驱动的蓝光LED灯用漏极驱动***。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种基于门极驱动的蓝光LED灯用漏极驱动***，其由分压开关电路，与分压开关电路的输出端相连接的控制开关电路，与控制开关电路的输出端相连接的非线性触发电路，与非线性触发电路的输出端相连接的开关功率放大电路，设置在开关功率放大电路输出端的光束激发式逻辑放大电路，以及设置在分压开关电路与开关功率放大电路之间的门极驱动电路组成。

进一步的，所述的门极驱动电路由三极管Q10，三极管Q11，场效应管MOS1，单向晶闸管D7，负极与三极管Q11的基极相连接、正极则与分压开关电路相连接的电容C12，与电容C12相并联的电阻R29，一端与电容C12的正极相连接、另一端则与三极管Q11的发射极相连接的同时接地的电阻R27，一端与三极管Q10的集电极相连接、另一端则与电容C12的正极相连接的电阻R26，串接在三极管Q10的集电极和基极之间的电阻R28，N极与三极管Q11的集电极相连接、P极则经电阻R30后与场效应管MOS1的栅极相连接的二极管D6，正极与三极管Q11的发射极相连接、负极则经电阻R31后与场效应管MOS1的栅极相连接的电容C13，正极与电容C13的负极相连接、负极则与单向晶闸管D7的P极相连接的电容C14，以及正极与单向晶闸管D7的控制极相连接、负极则与开关功率放大电路相连接的电容C15组成；所述三极管Q10的基极与三极管Q11的集电极相连接、其发射极则与二极管D6的P极相连接；所述场效应管MOS1的漏极接地、其源极则与单向晶闸管D7的N极相连接。

所述开关功率放大电路由功率放大器P1，功率放大器P2，功率放大器P3，串接在功率放大器P1的输出端与负极输入端之间的电阻R9和电容C2，串接在功率放大器P2的输出端与正极输入端之间的电阻R10和电容C3，基极与功率放大器P1的输出端相连接、集电极经电阻R20后与功率放大器P3的正极输入端相连接的三极管Q7，基极与三极管Q7的发射极相连接、集电极经电阻R19后与功率放大器P3的负极输入端相连接的三极管Q8，基极经电阻R11后与功率放大器P2的输出端相连接、集电极经电阻R14后与三极管Q8的基极相连接的三极管Q9，正极与功率放大器P3的负极输入端相连接、而负极与三极管Q8的发射极相连接并接地的电容C8，与电阻R11相并联的电容C4，一端与三极管Q9的基极相连接、另一端外接-4V电压的电阻R12，一端与三极管Q9的发射极相连接、另一端外接-4V电压的电阻R13，与电阻R13相并联的电容C7，以及N极与三极管Q7的集电极相连接、P极外接-4V电压的二极管D3组成；所述功率放大器P1的正极输入端和功率放大器P2的负极输入端分别与非线性触发电路的输出端相连接，且该功率放大器P1的负极输入端还与功率放大器P2的正极输入端相连接，而功率放大器P2的输出端则还与电容C15的负极相连接。

所述光束激发式逻辑放大电路主要由功率放大器P4，与非门IC1，与非门IC2，与非门IC3，负极与功率放大器P4的正极输入端相连接、正极经光二极管D4后接地的极性电容C9，一端与极性电容C9的正极相连接、另一端经二极管D5后接地的电阻R25，正极与电阻R25和二极管D5的连接点相连接、负极接地的极性电容C11，一端与与非门IC1的负极输入端相连接、另一端与功率放大器P4的负极输入端相连接的电阻R21，串接在功率放大器P4的负极输入端与输出端之间的电阻R22，一端与与非门IC1的输出端相连接、另一端与与非门IC3的负极输入端相连接的电阻R23，正极与与非门IC2的输出端相连接、负极与与非门IC3的负极输入端相连接的电容C10，以及一端与极性电容C11的正极相连接、另一端与与非门IC2的负极输入端相连接的电阻R24组成；所述与非门IC1的正极输入端与功率放大器P4的负极输入端相连接，其输出端与与非门IC2的正极输入端相连接，与非门IC3的正极输入端与功率放大器P4的输出端相连接；所述极性电容C11的正极则与三极管Q9的发射极相连接；所述极性电容C9的正极还与功率放大器P3的输出端相连接。

所述非线性触发电路由三极管Q5，三极管Q6，一端与三极管Q5的集电极相连接、另一端经电阻R16后与三极管Q6的基极相连接的电阻R15，一端与三极管Q6的集电极相连接、另一端经电阻R17后与三极管Q5的基极相连接的电阻R18，串接在三极管Q5的集电极与三极管Q6的基极之间的电容C5，串接在三极管Q6的集电极与三极管Q5的基极之间的电容C6，N极与电阻R15和电阻R16的连接点相连接、P极则与三极管Q6的集电极相连接的二极管D2，以及N极与电阻R17和电阻R18的连接点相连接、P极与三极管Q5的集电极相连接的二极管D1组成；所述功率放大器P1的正极输入端与三极管Q5的发射极相连接，功率放大器P2的负极输入端与三极管Q6的发射极相连接；所述二极管D1的P极和二极管D2的P极分别与控制开关电路的输出端相连接。

所述控制开关电路由三极管Q3，三极管Q4，串接在三极管Q3的集电极与发射极之间的电容C1，串接在三极管Q4的基极与发射极之间的电阻R8，以及一端与三极管Q4的基极相连接、另一端与分压开关电路相连接的电阻R7组成；所述三极管Q3的发射极与三极管Q4的集电极相连接，其基极则与分压开关电路相连接；所述三极管Q3的集电极与二极管D1的P极相连接，三极管Q4的发射极则与二极管D2的P极相连接。

所述分压开关电路由三级管Q1，三极管Q2，串接在三极管Q1的基极与发射极之间的电阻R2，串接在三极管Q2的基极与发射极之间的电阻R4，串接在三极管Q1的集电极与三极管Q3的基极之间的电阻R5，一端与三极管Q1的基极相连接、另一端经电阻R3后与三极管Q2的基极相连接的电阻R1，以及一端与三极管Q2的集电极相连接、另一端与电阻R1和电阻R3的连接点相连接的电阻R6组成；所述三极管Q2的集电极则经电阻R7后与三极管Q4的基极相连接，其发射极则与电容C12的正极相连接；三极管Q1的发射极与三极管Q2的发射极相连接后与三极管Q4的发射极相连接；电阻R1和电阻R3的连接点还与三极管Q3的集电极相连接。

本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本发明不仅整体结构较为简单，且通过门极驱动电路的作用可以提高启动时间，使本发明的启动时间仅为传统漏极驱动电路启动时间的1/5。

(2)本发明能有效的避免外部电磁干扰，能显著的降低电流噪音。

(3)本发明开创性的将非线性触发电路与开关功率放大电路联合使用，不仅能确保非线性触发电路非线性特性，而且还能为开关功率放大电路提供安全可靠的触发电压，能明显的降低电磁脉冲的干扰，确保开关功率放大电路的性能稳定。

(4)本发明的开关功率放大电路具有开关控制功能，能根据外部的输入信号自动开启和切断功率放大功能，能确保其自身不会因外部电流突变而损坏，从而确保其使用寿命。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示，本发明由分压开关电路，与分压开关电路的输出端相连接的控制开关电路，与控制开关电路的输出端相连接的非线性触发电路，与非线性触发电路的输出端相连接的开关功率放大电路，设置在开关功率放大电路输出端的光束激发式逻辑放大电路，以及设置在分压开关电路与开关功率放大电路之间的门极驱动电路组成。

如图1所示，该开关功率放大电路由功率放大器P1，功率放大器P2，功率放大器P3，三极管Q7，三极管Q8，三极管Q9，电阻R9，电容C2，电阻R10，电容C3，电阻R11，电阻R12，电阻R13，电阻R14，电阻R19，电阻R20，电容C4，电容C7，电容C8及二极管D3组成。

连接时，电阻R9和电容C2均串接在功率放大器P1的输出端与负极输入端之间，电阻R10和电容C3则均串接在功率放大器P2的输出端与正极输入端之间。即，电阻R9与电容C2组成一个RC滤波电路，电阻R10和电容C3组成一个RC滤波电路。同时，当由电阻R9和电容C2组成的RC滤波电路串接在功率放大器P1的输出端与负极输入端之间时，其还能为功率放大器P1作为反馈电路使用；同理，当由电阻R10和电容C3组成的RC滤波电路串接在功率放大器P2的正极输入端和输出端之间时，其还能为功率放大器P2作为反馈电路使用。该功率放大器P1的负极输入端必须要与功率放大器P2的正极输入端相连接，以确保功率放大器P1和功率放大器P2能正常使用。而功率放大器P2的输出端则需要与门极驱动电路的输出端相连接。

所述三极管Q7的基极与功率放大器P1的输出端相连接，其集电极在经电阻R20后与功率放大器P3的正极输入端相连接，其发射极则与三极管Q8的基极相连接；三极管Q8的基极则经电阻R14后与三极管Q9的集电极相连接，而三极管Q8的集电极则经电阻R19后与功率放大器P3的负极输入端相连接。同时，电容C8的正极与功率放大器P3的负极输入端相连接，而其负极则与三极管Q8的发射极相连接并接地。

三极管Q9的基极经电阻R11后与功率放大器P2的输出端相连接，电容C4与电阻R11相并联，电阻R12的一端与三极管Q9的基极相连接、另一端外接-4V电压。同时，电阻R13的一端与三极管Q9的发射极相连接，其另一端也同样外接-4V电压，而电容C7则与电阻R13相并联。

所述二极管D3的N极与三极管Q7的集电极相连接，其P极外接-4V的电压，以便通过该二极管D3为三极管Q7提供偏置电压。同时，三极管Q8的集电极则需要外接+10V的电压，以便为功率放大器P3提供足够的输入电压。

所述光束激发式逻辑放大电路则主要由功率放大器P4，与非门IC1，与非门IC2，与非门IC3，负极与功率放大器P4的正极输入端相连接、正极经光二极管D4后接地的极性电容C9，一端与极性电容C9的正极相连接、另一端经二极管D5后接地的电阻R25，正极与电阻R25和二极管D5的连接点相连接、负极接地的极性电容C11，一端与与非门IC1的负极输入端相连接、另一端与功率放大器P4的负极输入端相连接的电阻R21，串接在功率放大器P4的负极输入端与输出端之间的电阻R22，一端与与非门IC1的输出端相连接、另一端与与非门IC3的负极输入端相连接的电阻R23，正极与与非门IC2的输出端相连接、负极与与非门IC3的负极输入端相连接的电容C10，以及一端与极性电容C11的正极相连接、另一端与与非门IC2的负极输入端相连接的电阻R24组成。

所述与非门IC1的正极输入端与功率放大器P4的负极输入端相连接，其输出端与与非门IC2的正极输入端相连接，与非门IC3的正极输入端与功率放大器P4的输出端相连接；所述极性电容C11的正极则与三极管Q9的发射极相连接。

所述非线性触发电路则由三极管Q5，三极管Q6，电阻R15，电阻R16，电阻R17，电阻R18，电容C5，电容C6，以及二极管D1和二极管D2组成。其中，电阻R15的一端与三极管Q5的集电极相连接，其另一端经电阻R16后与三极管Q6的基极相连接；电阻R18的一端与三极管Q6的集电极相连接，其另一端经电阻R17后与三极管Q5的基极相连接；电容C5串接在三极管Q5的集电极与三极管Q6的基极之间，而电容C6则串接在三极管Q6的集电极与三极管Q5的基极之间。

为确保效果，该电容C5的负极必须要与三极管Q5的集电极相连接，而其正极则要与三极管Q6的基极相连接；而电容C6的正极则要与三极管Q6的集电极相连接，其负极则与三极管Q5的基极相连接。同时，该电容C5和电容C6均优先由贴片电容来实现。

二极管D1的N极与电阻R17和电阻R18的连接点相连接，其P极与三极管Q5的集电极相连接；二极管D2的N极与电阻R15和电阻R16的连接点相连接，其P极则与三极管Q6的集电极相连接。同时，该三极管Q5的发射极要与功率放大器P1的正极输入端相连接，而三极管Q6的发射极则要与功率放大器P2的负极输入端相连接。

所述控制开关电路则由三极管Q3，三极管Q4，串接在三极管Q3的集电极与发射极之间的电容C1，串接在三极管Q4的基极与发射极之间的电阻R8，以及一端与三极管Q4的基极相连接、另一端与分压开关电路相连接的电阻R7组成。

其中，该三极管Q3的发射极要与三极管Q4的集电极相连接，其基极则与分压开关电路相连接。所述三极管Q3的集电极与三极管Q5的集电极相连接，三极管Q4的发射极则与三极管Q6的集电极相连接。

所述分压开关电路由三级管Q1，三极管Q2，电阻R1，电阻R2，电阻R3，电阻R4，电阻R5，以及电阻R6组成。连接时，电阻R2串接在三极管Q1的基极与发射极之间；电阻R4串接在三极管Q2的基极与发射极之间，而电阻R5则串接在三极管Q1的集电极与三极管Q3的基极之间。

同时，电阻R1的一端与三极管Q1的基极相连接，其另一端经电阻R3后与三极管Q2的基极相连接。电阻R6的一端与三极管Q2的集电极相连接，其另一端与电阻R1和电阻R3的连接点相连接。

三极管Q2的集电极经电阻R7后与三极管Q4的基极相连接，其发射极则与门极驱动电路相连接。同时，三极管Q1的发射极还与三极管Q2的发射极相连接，且三极管Q1的发射极和三极管Q2的发射极还均与功率放大器P2的负极输入端相连接。而三极管Q3的集电极则与电阻R1和电阻R3的连接点相连接。

门极驱动电路由三极管Q10，三极管Q11，场效应管MOS1，单向晶闸管D7，电阻R26，电阻R27，电阻R28，电阻R29，电阻R30，电阻R31，电容C12，电容C13，电容C14，电容C15以及二极管D6组成。

连接时，电容C12的负极与三极管Q11的基极相连接、其正极则与分压开关电路相连接，电阻R29则与电容C12相并联，电阻R27的一端与电容C12的正极相连接、其另一端则与三极管Q11的发射极相连接的同时接地，电阻R26的一端与三极管Q10的集电极相连接、其另一端则与电容C12的正极相连接，电阻R28串接在三极管Q10的集电极和基极之间，二极管D6的N极与三极管Q11的集电极相连接、其P极则经电阻R30后与场效应管MOS1的栅极相连接，电容C13的正极与三极管Q11的发射极相连接、其负极则经电阻R31后与场效应管MOS1的栅极相连接，电容C14的正极与电容C13的负极相连接、其负极则与单向晶闸管D7的P极相连接，电容C15的正极与单向晶闸管D7的控制极相连接、其负极则与开关功率放大电路相连接。

同时，所述三极管Q10的基极与三极管Q11的集电极相连接、其发射极则与二极管D6的P极相连接。所述场效应管MOS1的漏极接地、其源极则与单向晶闸管D7的N极相连接。

其中，电容C12和电阻R29组成一个整形器，电压信号经整形器整形后再由三极管Q11和三极管Q10以及二极管D6所构成的放大器进行放大。该三极管Q11优先采用NPN型三极管，而三极管Q10则优先采用PNP型三极管，这样则可以提供足够的门极电流，以便更好的触发场效应管MOS1。同时，为了消除可能出现的振荡现象，该门极驱动电路中的电容C13、电容C14以及电阻R31则形成一个阻尼滤波器，其用于消除振荡现象。

为确保本发明的使用效果，本发明中电阻R1的阻值与电阻R2的阻值相同，均为15KΩ；电阻R3的阻值与电阻R4的阻值相同，均为20KΩ。电阻R5、电阻R6、电阻R7和电阻R8的阻值相同，均为10KΩ。其中，电容C2、电容C3、电容C4、电容C5和电容C6均为贴片电容，而电容C1和电容C7则为电解电容。而电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17和电阻R18的阻值均为15KΩ；电阻R19、电阻R20的阻值则均为5KΩ。

如上所述，便可以很好的实现本发明。

Claims (5)

1.一种基于门极驱动的蓝光LED灯用漏极驱动***，其由分压开关电路，与分压开关电路的输出端相连接的控制开关电路，与控制开关电路的输出端相连接的非线性触发电路，与非线性触发电路的输出端相连接的开关功率放大电路，以及设置在开关功率放大电路输出端的光束激发式逻辑放大电路组成；其特征在于：在分压开关电路与开关功率放大电路之间还设置有门极驱动电路；所述的门极驱动电路由三极管Q10，三极管Q11，场效应管MOS1，单向晶闸管D7，负极与三极管Q11的基极相连接、正极则与分压开关电路相连接的电容C12，与电容C12相并联的电阻R29，一端与电容C12的正极相连接、另一端则与三极管Q11的发射极相连接的同时接地的电阻R27，一端与三极管Q10的集电极相连接、另一端则与电容C12的正极相连接的电阻R26，串接在三极管Q10的集电极和基极之间的电阻R28，N极与三极管Q11的集电极相连接、P极则经电阻R30后与场效应管MOS1的栅极相连接的二极管D6，正极与三极管Q11的发射极相连接、负极则经电阻R31后与场效应管MOS1的栅极相连接的电容C13，正极与电容C13的负极相连接、负极则与单向晶闸管D7的P极相连接的电容C14，以及正极与单向晶闸管D7的控制极相连接、负极则与开关功率放大电路相连接的电容C15组成；所述三极管Q10的基极与三极管Q11的集电极相连接、其发射极则与二极管D6的P极相连接；所述场效应管MOS1的漏极接地、其源极则与单向晶闸管D7的N极相连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于门极驱动的蓝光LED灯用漏极驱动***，其特征在于，所述开关功率放大电路由功率放大器P1，功率放大器P2，功率放大器P3，串接在功率放大器P1的输出端与负极输入端之间的电阻R9和电容C2，串接在功率放大器P2的输出端与正极输入端之间的电阻R10和电容C3，基极与功率放大器P1的输出端相连接、集电极经电阻R20后与功率放大器P3的正极输入端相连接的三极管Q7，基极与三极管Q7的发射极相连接、集电极经电阻R19后与功率放大器P3的负极输入端相连接的三极管Q8，基极经电阻R11后与功率放大器P2的输出端相连接、集电极经电阻R14后与三极管Q8的基极相连接的三极管Q9，正极与功率放大器P3的负极输入端相连接、而负极与三极管Q8的发射极相连接并接地的电容C8，与电阻R11相并联的电容C4，一端与三极管Q9的基极相连接、另一端外接-4V电压的电阻R12，一端与三极管Q9的发射极相连接、另一端外接-4V电压的电阻R13，与电阻R13相并联的电容C7，以及N极与三极管Q7的集电极相连接、P极外接-4V电压的二极管D3组成；所述功率放大器P1的正极输入端和功率放大器P2的负极输入端分别与非线性触发电路的输出端相连接，且该功率放大器P1的负极输入端还与功率放大器P2的正极输入端相连接，而功率放大器P2的输出端则还与电容C15的负极相连接；

所述光束激发式逻辑放大电路主要由功率放大器P4，与非门IC1，与非门IC2，与非门IC3，负极与功率放大器P4的正极输入端相连接、正极经光二极管D4后接地的极性电容C9，一端与极性电容C9的正极相连接、另一端经二极管D5后接地的电阻R25，正极与电阻R25和二极管D5的连接点相连接、负极接地的极性电容C11，一端与与非门IC1的负极输入端相连接、另一端与功率放大器P4的负极输入端相连接的电阻R21，串接在功率放大器P4的负极输入端与输出端之间的电阻R22，一端与与非门IC1的输出端相连接、另一端与与非门IC3的负极输入端相连接的电阻R23，正极与与非门IC2的输出端相连接、负极与与非门IC3的负极输入端相连接的电容C10，以及一端与极性电容C11的正极相连接、另一端与与非门IC2的负极输入端相连接的电阻R24组成；所述与非门IC1的正极输入端与功率放大器P4的负极输入端相连接，其输出端与与非门IC2的正极输入端相连接，与非门IC3的正极输入端与功率放大器P4的输出端相连接；所述极性电容C11的正极则与三极管Q9的发射极相连接；所述极性电容C9的正极还与功率放大器P3的输出端相连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于门极驱动的蓝光LED灯用漏极驱动***，其特征在于，所述非线性触发电路由三极管Q5，三极管Q6，一端与三极管Q5的集电极相连接、另一端经电阻R16后与三极管Q6的基极相连接的电阻R15，一端与三极管Q6的集电极相连接、另一端经电阻R17后与三极管Q5的基极相连接的电阻R18，串接在三极管Q5的集电极与三极管Q6的基极之间的电容C5，串接在三极管Q6的集电极与三极管Q5的基极之间的电容C6，N极与电阻R15和电阻R16的连接点相连接、P极则与三极管Q6的集电极相连接的二极管D2，以及N极与电阻R17和电阻R18的连接点相连接、P极与三极管Q5的集电极相连接的二极管D1组成；所述功率放大器P1的正极输入端与三极管Q5的发射极相连接，功率放大器P2的负极输入端与三极管Q6的发射极相连接；所述二极管D1的P极和二极管D2的P极分别与控制开关电路的输出端相连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于门极驱动的蓝光LED灯用漏极驱动***，其特征在于，所述控制开关电路由三极管Q3，三极管Q4，串接在三极管Q3的集电极与发射极之间的电容C1，串接在三极管Q4的基极与发射极之间的电阻R8，以及一端与三极管Q4的基极相连接、另一端与分压开关电路相连接的电阻R7组成；所述三极管Q3的发射极与三极管Q4的集电极相连接，其基极则与分压开关电路相连接；所述三极管Q3的集电极与二极管D1的P极相连接，三极管Q4的发射极则与二极管D2的P极相连接。

5.根据权利要求4所述的一种基于门极驱动的蓝光LED灯用漏极驱动***，其特征在于，所述分压开关电路由三级管Q1，三极管Q2，串接在三极管Q1的基极与发射极之间的电阻R2，串接在三极管Q2的基极与发射极之间的电阻R4，串接在三极管Q1的集电极与三极管Q3的基极之间的电阻R5，一端与三极管Q1的基极相连接、另一端经电阻R3后与三极管Q2的基极相连接的电阻R1，以及一端与三极管Q2的集电极相连接、另一端与电阻R1和电阻R3的连接点相连接的电阻R6组成；所述三极管Q2的集电极则经电阻R7后与三极管Q4的基极相连接，其发射极则与电容C12的正极相连接；三极管Q1的发射极与三极管Q2的发射极相连接后与三极管Q4的发射极相连接；电阻R1和电阻R3的连接点还与三极管Q3的集电极相连接。