CN203120227U - 多路低压开关电路控制的led交流直接驱动电路 - Google Patents

多路低压开关电路控制的led交流直接驱动电路 Download PDF

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徐军
何德勇
刘云
赵义博
韩正甫
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Abstract

本实用新型提供一种新型的多路低压开关电路控制的LED交流直接驱动电路，其关键技术是利用多路非共地的串联结构的低压开关电路替代已有技术的多路共地高压开关电路，实现多路低压开关电路控制的LED交流直接驱动电路，与已有技术不同的是，本实用新型不需要使用多个高压大功率MOS或双极晶体管作为开关管，而全部由低压开关晶体管取代，本实用新型的多路低压开关电路工作电压低、无需使用高压大功率开关晶体管，具有可靠性高、性能好、电路简单、成本低和便于集成化等特点。

Description

多路低压开关电路控制的LED交流直接驱动电路
技术领域
本实用新型属于电子电路领域，是一种新型多路低压开关电路控制的LED交流直接驱动电路。 
背景技术
发光二极管（LED）是新一代半导体发光器件，它具有光效高、寿命长和环保节能等特点，应用已经十分广泛。LED驱动电源是LED照明的重要组成部分，LED交流直接驱动技术倍受人们重视。目前LED交流直接驱动的主要技术问题是其性能差、成本高。其根本原因是已有技术都是采用的多路共地的高压大功率电子开关电路，成本高可靠性差。 
本实用新型提供一种新型的多路低压开关电路控制的LED交流直接驱动电路，其关键技术是利用多路非共地的串联结构的低压开关电路替代已有技术的多路共地高压开关电路，实现多路低压开关电路控制的交流高压对LED直接驱动，与已有技术不同的是，本实用新型不需要使用多个高压大功率MOS或双极晶体管作为开关管，而全部由低压开关晶体管取代，本实用新型的多路开关电路工作电压低、无需使用高压大功率开关晶体管，具有可靠性高、性能好、成本低和便于集成化等特点。 
实用新型内容
本实用新型提供一种新型的多路低压开关电路控制的LED交流直接驱动电路，其关键技术是利用多路非共地的串联结构的低压开关电路替代已有技术的多路共地高压开关电路，实现多路低压开关电路控制的LED交流直接驱动电路，与已有技术不同的是，本实用新型不需要使用多个高压大功率MOS或双极晶体管作为开关管，而全部由低压开关晶体管取代，本实用新型的多路开关电路工作电压低、无需使用高压大功率开关晶体管，具有可靠性高、性能好、成本低和便于集成化等特点。 
本实用新型的技术方案如下： 
多路低压开关电路控制的LED交流直接驱动电路；包括全波整流电路、镇流电路、高压隔离电路、多路低压开关电路、多节LED串联单元等，全波整流电路将输入的交流高压进行全波整流后得到正向交流脉动瞬态电压，全波整流电路的正输出端与镇流电路的一端相连，还与高压隔离电路相连；将一定数量的LED同向串联，其首端正极与镇流电路的另一端相连，其尾端负极与全波整流电路的负输出端相连。每一路低压开关电路包括电压采样输入端、电流采样输入端、正输出控制端和负输出控制端。将上述的一定数量的同向串联的 LED分成多节LED串联单元，每一节LED串联单元的首端正极与对应的一路低压开关电路的正输出控制端相连，每一节LED串联单元的尾端负极与对应的一路低压开关电路的负输出控制端相连。每一路低压开关电路的电压采样输入端与高压隔离电路相连，每一路低压开关电路的电流采样输入端与对应的一节LED串联单元的尾端负极相连。
多路低压开关电路都是低压电子线路，其实际工作电压都不高于几十伏，多路低压开关电路都是非共地的串联连接方式，每一路低压开关电路控制对应的一节LED串联单元，将其接入或短接。 
多路低压开关电路的结构由输入电压采样电路、输出LED驱动电流采样电路、比较放大电路、基准电压电路、稳压电源和电子开关组成。 
多路低压开关电路可以用分立元件构成，也可以用通用集成电路构成，也可以制作专用集成电路。 
应用多路低压开关电路的串联方式，实现交流高压对LED的直接驱动，而在整体驱动电路中不需要使用百伏以上的高压大功率MOS或双极晶体管。 
附图说明
图1为本实用新型的多路低压开关电路控制的LED交流直接驱动电路的结构示意图。 
图2为本实用新型的一种输入电压采样形式的12路低压开关电路控制的LED交流直接驱动电路图。 
图3为本实用新型的一种输出LED驱动电流采样形式的12路低压开关电路控制的LED交流直接驱动电路图。 
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型作进一步说明。 
实施例1 
如图1所示，为本实用新型的多路低压开关电路控制的LED交流直接驱动电路的结构示意图。
多路低压开关电路控制的LED交流直接驱动电路；包括全波整流电路、镇流电路、高压隔离电路、N路低压开关电路、N节LED串联单元等，全波整流电路将输入的交流高压进行全波整流后得到正向交流脉动瞬态电压，全波整流电路的正输出端与镇流电路的一端相连，还与高压隔离电路相连；将M个LED同向串联，其首端正极与镇流电路的另一端相连，其尾端负极与全波整流电路的负输出端相连。每一路低压开关电路包括电压采样输入 端、电流采样输入端、正输出控制端和负输出控制端。将M个同向串联的LED分成N节LED串联单元，每一节LED串联单元的首端正极与对应的一路低压开关电路的正输出控制端相连，每一节LED串联单元的尾端负极与对应的一路低压开关电路的负输出控制端相连。每一路低压开关电路的电压采样输入端与高压隔离电路相连，每一路低压开关电路的电流采样输入端与对应的一节LED串联单元的尾端负极相连。M个LED同向串联，M的值约为Vpm/Vd的整数值,其中Vpm为最高输入交流电压的峰值，例如对于185~265伏的交流输入电压，Vpm＝265× 
Figure DEST_PATH_GDA0000323413431
 ≈360伏，Vd为LED的正向导通电压，约为3.0伏,一般M≈120。N节LED串联单元，N的值通常取4~40。 
镇流电路使用的是大功率的镇流电阻，也可以使用一定数量的常导通LED。高压隔离电路使用的是大阻值的功率电阻。多路低压开关电路都是低压电子线路，其实际工作电压VDD都不高于几十伏，VDD＝Vpm/N，例如对于265伏的最高交流输入电压，取N＝4，则VDD＝90伏；取N＝12，则VDD＝30伏，取N＝40，则VDD＝9伏。 
实施例2 
如图2所示为本实用新型的一种输入交流电压采样形式的12路低压开关电路控制的LED交流直接驱动电路图。其中整流二极管d1~d4组成全波整流电路、功率电阻Z1作为镇流电路、T1~T12分别为12路低压开关电路的低压开关晶体管、Q1~Q12分别为12路低压开关电路的小功率控制晶体管、r1~r12分别为低压开关晶体管的偏置电阻、R1~R12为限流电阻、D1~D12为稳压二极管、Z2为偏置限压电阻、d5为峰值电压采样二极管、C1为积分储能电容、Z3为电压采样的高压隔离电阻，组成高压隔离电路。
如图2所示，低压开关晶体管T1、小功率控制晶体管Q1、偏置电阻r1、限流电阻R1、稳压二极管D1等构成第一路低压开关电路，完成对第一节LED串联单元进行接入或短接的开关控制，图中共有12路低压开关电路，分别对12节LED串联单元进行接入或短接控制。 
实施例中，具体参数如下： 
交流输入电压为50赫兹185~265伏的交流输入电压，经过全波整流电路后得到100赫兹的脉动瞬态电压,其峰值Vpm约为360伏，120个LED同向串联，分成12节LED串联单元，每节单元包括10个串联的LED。整流二极管d1~d4型号为1N4007，镇流电阻Z1阻值为10欧姆2W，低压开关晶体管T1~T12的耐压42伏工作电流20安培型号为NID5003NT4G，小功率控制晶体管Q1~Q12型号为9018，偏置电阻r1~r12阻值为1M欧姆功率0.5瓦，限流电阻R1~R12型号为1M欧姆功率0.5瓦，稳压二极管D1~D12导通电压30伏型号为 1N4751，偏置限压电阻Z2的阻值为1M欧姆功率1瓦，峰值电压采样二极管d5型号为FR107，积分储能电容C1型号为0.1uF的X电容，高压隔离电阻Z3阻值为1M欧姆功率1瓦，LED规格为工作电流350mA的1W白光LED。每一路低压开关电路的最高工作电压VDD为VDD＝Vpm/N＝360/12＝30伏。
实施例3 
如图3所示，为本实用新型的一种输出LED驱动电流采样形式的12路低压开关电路控制的LED交流直接驱动电路图。其中整流二极管d1~d4组成全波整流电路、功率电阻Z1作为镇流电路、T1~T12分别为12路低压开关电路的低压开关晶体管、r1~r12分别为低压开关晶体管的偏置电阻、R1~R12为输出LED驱动电流采样电阻、A1~A12分别为12路低压开关电路的比较放大电路、Vref1~Vref12为基准电压电路、Q1~Q12分别为开关控制小功率晶体管、电阻Y1~Y12分别为限流电阻、d5为峰值电压采样二极管、C1为积分储能电容、Z2为偏置限压电阻。
其中d1~d4组成全波整流电路、功率电阻Z1为镇流电阻、T1~T12分别是12路低压开关电路的低压开关晶体管、电阻r1~r12分别是12路低压开关电路的低压开关晶体管的偏置电阻、R1~R12为输出LED驱动电流采样电阻、d5为峰值电压采样电阻、C1为积分储能电容、Z2为偏置限压电阻。 
如图3所示，低压开关晶体管T1、比较放大电路A1、电压基准电路Vref1、小功率控制晶体管Q1、输出LED驱动电流采样电阻R1、偏置电阻r1、限流电阻Y1等构成第一路低压开关电路，完成对第一节LED串联单元进行接入或短接的开关控制。图中共有12路低压开关电路，分别对12节LED串联单元进行接入或短接控制。 
实施例中，具体参数如下： 
交流输入电压为50赫兹185~265伏的交流输入电压，经过全波整流电路后得到100赫兹的脉动瞬态电压,其峰值Vpm约为360伏，120个LED同向串联，分成12节LED串联单元，每节单元包括10个串联的LED。整流二极管d1~d4型号为1N4007，镇流电阻Z1阻值为10欧姆2W，低压开关晶体管T1~T12的耐压42伏工作电流20安培型号为NID5003NT4G，小功率控制晶体管Q1~Q12型号为9018，偏置电阻r1~r12阻值为1M欧姆功率0.5瓦，输出LED驱动电流采样电阻R1~R12型号为功率0.5瓦阻值分别为12、11、10、9、8、7、6、5、4、3、2、1欧姆，比较放大电路A1~A12型号为专用集成电路KD1202，基准电压电路Vref1~Vref12为提供参考电压0.35V的专用集成电路，限流电阻Y1~Y12阻值为100K欧姆0.5W，峰值电压采样二极管d5型号为FR107，积分储能电容C1型号为0.1uF的X电容， 偏置限压电阻Z2阻值为1M欧姆功率1瓦，LED规格为工作电流350mA的1W白光LED。每一路低压开关电路的最高工作电压VDD为VDD＝Vpm/N＝360/12＝30伏。
实施例3的技术参数为：输入交流电压范围185~265伏、驱动电源效率大于90%、功率因数大于0.9。 

Claims (4)

1.多路低压开关电路控制的LED交流直接驱动电路；包括全波整流电路、镇流电路、高压隔离电路、多路低压开关电路、多节LED串联单元等，其特征在于：全波整流电路将输入的交流高压进行全波整流后得到正向交流脉动瞬态电压，全波整流电路的正输出端与镇流电路的一端相连，还与高压隔离电路相连；将一定数量的LED同向串联，其首端正极与镇流电路的另一端相连，其尾端负极与全波整流电路的负输出端相连；
每一路低压开关电路包括电压采样输入端、电流采样输入端、正输出控制端和负输出控制端；
将上述的一定数量的同向串联的LED分成多节LED串联单元，每一节LED串联单元的首端正极与对应的一路低压开关电路的正输出控制端相连，每一节LED串联单元的尾端负极与对应的一路低压开关电路的负输出控制端相连；
每一路低压开关电路的电压采样输入端与高压隔离电路相连，每一路低压开关电路的电流采样输入端与对应的一节LED串联单元的尾端负极相连。
2.根据权利要求1所述的多路低压开关电路控制的LED交流直接驱动电路；其特征还在于：多路低压开关电路都是低压电子线路，其实际工作电压都不高于几十伏，多路低压开关电路都是非共地的串联连接方式，每一路低压开关电路控制对应的一节LED串联单元，将其接入或短接。
3.根据权利要求1所述的多路低压开关电路控制的LED交流直接驱动电路，其特征还在于：多路低压开关电路的结构由输入电压采样电路、输出LED驱动电流采样电路、比较放大电路、基准电压电路、稳压电源和电子开关组成。
4.根据权利要求1所述的多路低压开关电路控制的LED交流直接驱动电路，其特征还在于：多路低压开关电路可以用分立元件构成，也可以用通用集成电路构成，也可以制作专用集成电路。 
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