CN202374530U - 一种高效白光led驱动电路 - Google Patents

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李秋俊
吴贵能
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Abstract

本实用新型介绍了一种高效白光LED驱动电路，它包括整流桥和滤波电容C1，滤波电容C1由二极管D5、NPN三极管Q2和比较器A2组成的电压控制电路控制输入电压，在LED灯组的负极还连接有由比较器A2和NPN三极管Q1组成，用于提升驱动电源效率的可变电阻控制电路。本实用新型的驱动电路一方面利用可变电阻代替了普通的定值降压电阻，另一方面通过调节输出整流电容的工作输入电压范围，使得电源驱动电路在198V~242V输入电压范围内均可获得很高的电源效率，使得LED灯具的节能效果明显。

Description

一种高效白光LED驱动电路
技术领域
本实用新型涉及LED的驱动电路，具体为一种利用分离元器件设计的简易高效率白光LED驱动电路，属于电子技术领域。 
背景技术
LED是一种符合环保理念的高效节能绿色光源，因此被业界看好在未来十年内将成为替代传统照明器具的一大潜力商品。由于目前高质量的白光LED光源以及其驱动电源的市场价格普遍较高，导致了白光LED照明器具的价格也处于较高的水平，这也是目前白光LED照明器具难以进入百姓家庭的一个重要原因。因此，为了加快白光LED照明器具的推广应用，降低其价格便首当其冲。 
目前白光LED的驱动电路大多采用恒流的高频开关电源，这种电源一方面由于其采用了专用控制IC导致价格较高，另一方面它还需配置EMI滤波器，而EMI滤波器会大大增加电源的成本。因此，为解决上述问题，降低电源的成本，目前也有一种采用分离器件来降压的驱动电路结构，如图1所示，它包括整流桥、滤波电容C1和串联连接的LED灯组，滤波电容C1的正、负极对应连接在整流桥的正、负两端，在电路中分别接入了固定电阻R1、R2来实现降压，这种电路结构由于采用了分离器件，因此可以不采用专用IC，也无需EMI滤波器，从而使得成本低廉，但其电源效率却很低，一般只能达到50%左右，这样使得LED灯具的节能效果大打折扣；除此之外，当输入电压范围从198V~242V发生变化时，其电源的输入功率变化范围将大于20%，这导致稳定性较差。 
实用新型内容
针对现有技术存在的上述不足，本实用新型的主要目的在于提供一种既能降低驱动电源成本，又能提高LED驱动电源效率，同时还能减小电源输入功率波动的高效白光LED驱动电路。 
    本实用新型的技术方案如下：一种高效白光LED驱动电路，包括整流桥和滤波电容C1，LED灯组连接在所述驱动电路的输出端，其特征在于，滤波电容C1由电压控制电路控制其输入电压，所述电压控制电路包括二极管D5、NPN三极管Q2和比较器A2，二极管D5的反向和NPN三极管Q2的集电极均连接到滤波电容C1的负极，二极管D5的正向和NPN三极管Q2的发射极均连接到整流桥的负端，在NPN三极管Q2的集电极与滤波电容C1的正极之间还连接有电阻R1；NPN三极管Q2的基极连接比较器A2的输出端并由比较器A2驱动，比较器A2的反向输入端经电阻R3后连接到NPN三极管Q2的发射极并接地，在比较器A2的反向输入端与滤波电容C1的正极之间还连接有电阻R4； 
在LED灯组的负极还连接有用于提升驱动电源效率的可变电阻控制电路，该可变电阻控制电路包括比较器A2和NPN三极管Q1，比较器A2的正向输入端与比较器A1的正向输入端连接，比较器A1的反向输入端经电阻R6后接地，NPN三极管Q1的基极连接比较器A1的输出并由比较器A1驱动，NPN三极管Q1的发射极与比较器A1的反向输入端连接，NPN三极管Q1的集电极连接到LED灯组的负极；
在LED灯组中最后一个发光二级管的正向还依次连接有二极管D7、电阻R5和二极管D6，二极管D7的反向经电容C2后接地，二极管D6的正向还连接到比较器A2的正向输入端，二极管D6的反向接地。
进一步的技术特征，在比较器A2的输出端与NPN三极管Q2的基极之间还连接有电阻R2。 
进一步的技术特征，在比较器A1的输出端与NPN三极管Q1的基极之间还连接有电阻R7。 
相对于现有技术，本实用新型具有以下有益效果： 
1、成本较低：本实用新型的白光LED驱动电源，利用分离器件实现降压，无需驱动IC和EMI滤波器，从而降低了电源成本。
2、提高了驱动电源效率：本实用新型的白光LED驱动电源由于省缺了降压电阻，故可以获得很高的效率，当输入电压为198V时，电源效率大于95%，当输入电压为220V时，电源效率大于90%，当输入电压为242V时，电源效率大于85%，其节能效果非常明显。 
3、输入功率变化较小：本实用新型的白光LED驱动电源通过可变电阻控制电路控制电源输入功率的变化，当输入电压范围在198V~242V变化时，输入功率的变化范围可以小于15%。 
附图说明
图1为现有电阻降压式白光LED驱动电源电路原理图； 
图2为本实用新型高效白光LED驱动电路的原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。 
    如图2所示，一种高效白光LED驱动电路，包括整流桥和滤波电容C1，LED灯组连接在驱动电路的输出端，所述整流桥是由四个二极管D1、D2、D3、D4构成，整流桥的输入接220V交流电，滤波电容C1的正、负极分别对应连接在整流桥的正、负端，LED灯组是由若干个发光二极管串联连接组成。本实用新型中，滤波电容C1由电压控制电路控制其输入电压，所述电压控制电路包括二极管D5、NPN三极管Q2和比较器A2，二极管D5的反向和NPN三极管Q2的集电极均连接到滤波电容C1的负极，二极管D5的正向和NPN三极管Q2的发射极均连接到整流桥的负端，在NPN三极管Q2的集电极与滤波电容C1的正极之间还连接有电阻R1；NPN三极管Q2的基极连接比较器A2的输出端并由比较器A2驱动，比较器A2的反向输入端经电阻R3后连接到NPN三极管Q2的发射极并接地，在比较器A2的反向输入端与滤波电容C1的正极之间还连接有电阻R4。 
参见图2，在LED灯组的负极还连接有用于提升驱动电源效率的可变电阻控制电路，该可变电阻控制电路包括比较器A2和NPN三极管Q1，比较器A2的正向输入端与比较器A1的正向输入端连接，比较器A1的反向输入端经电阻R6后接地，NPN三极管Q1的基极连接比较器A1的输出并由比较器A1驱动，NPN三极管Q1的发射极与比较器A1的反向输入端连接，NPN三极管Q1的集电极连接到LED灯组的负极。 
参见图2，在LED灯组中最后一个发光二级管的正向还依次连接有二极管D7、电阻R5和二极管D6，二极管D7的反向经电容C2后接地，二极管D6的正向还连接到比较器A2的正向输入端，二极管D6的反向接地。 
参见图2，在比较器A2的输出端与NPN三极管Q2的基极之间还连接有电阻R2，在比较器A1的输出端与NPN三极管Q1的基极之间还连接有电阻R7。 
工作原理： 
本实用新型的电路中，通过合理调节电阻R3和电阻R4的大小，当输入电压<230V时，电阻R3两端的电压小于二极管D6两端的电压，此时比较器A2输出高电位，三极管Q2导通，滤波电容C1可以正常工作。
当输入电压低至198V时，滤波电容C1两端的电压充电到其峰值280V，当输入电压低于280V时，滤波电容C1通过二极管D5给LED灯组供电，由于此时电阻R6上的电压略低于设计值VD6/R6，比较器A1此时输出高电位，三极管Q1饱和导通，三极管Q1的集电极和发射极两端的电压为饱和电压Vces≈0.3V，此时表现为一个很低的电阻，滤波电容C1两端的电压几乎全部降落在串联的LED灯组上，故此时的电源效率非常高，可达95%以上。 
随着输入电压的逐渐升高，输出电流略有上升，此时电阻R6两端的电压上升，比较器A1进入线性放大状态，输出电流为VD6/R6，三极管Q1也工作在放大状态，其VCE电压上升，三极管Q1基极和发射极之间的等效电阻增加，此时滤波电容C1两端的电压绝大部分降落在LED灯组上，故此时的电源效率依然较高，可达90%以上。 
随着输入电压的继续上升，电阻R3两端的电压逐渐增加，当超过VD6时（此时输入电压设计值约为230V），比较器A2输出低电位，三极管Q2截止，滤波电容C1两端的电压被钳位在约320V，当输入电压大于320V时，电源直接给LED灯组供电；当小于320V时，LED灯组由滤波电容C1供电，此时三极管Q1的VCE进一步增加，三极管Q1基极与发射极之间的等效电阻也进一步增加，但效率依然可以达到85%以上。 
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制技术方案，尽管申请人参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本实用新型的技术方案进行的修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。 

Claims (3)

1.一种高效白光LED驱动电路，包括整流桥和滤波电容C1，LED灯组连接在所述驱动电路的输出端，其特征在于，滤波电容C1由电压控制电路控制其输入电压，所述电压控制电路包括二极管D5、NPN三极管Q2和比较器A2，二极管D5的反向和NPN三极管Q2的集电极均连接到滤波电容C1的负极，二极管D5的正向和NPN三极管Q2的发射极均连接到整流桥的负端，在NPN三极管Q2的集电极与滤波电容C1的正极之间还连接有电阻R1；NPN三极管Q2的基极连接比较器A2的输出端并由比较器A2驱动，比较器A2的反向输入端经电阻R3后连接到NPN三极管Q2的发射极并接地，在比较器A2的反向输入端与滤波电容C1的正极之间还连接有电阻R4；
在LED灯组的负极还连接有用于提升驱动电源效率的可变电阻控制电路，该可变电阻控制电路包括比较器A2和NPN三极管Q1，比较器A2的正向输入端与比较器A1的正向输入端连接，比较器A1的反向输入端经电阻R6后接地，NPN三极管Q1的基极连接比较器A1的输出并由比较器A1驱动，NPN三极管Q1的发射极与比较器A1的反向输入端连接，NPN三极管Q1的集电极连接到LED灯组的负极；
在LED灯组中最后一个发光二级管的正向还依次连接有二极管D7、电阻R5和二极管D6，二极管D7的反向经电容C2后接地，二极管D6的正向还连接到比较器A2的正向输入端，二极管D6的反向接地。
2.根据权利要求1所述的高效白光LED驱动电路，其特征在于，在比较器A2的输出端与NPN三极管Q2的基极之间还连接有电阻R2。
3.根据权利要求1所述的高效白光LED驱动电路，其特征在于，在比较器A1的输出端与NPN三极管Q1的基极之间还连接有电阻R7。
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