CN204408717U - 长led灯珠串恒流驱动器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于控制一般电光源的电路装置，具体涉及一种长LED灯珠串恒流驱动器，包括顺次连接的EMI滤波电路、整流电路和Boost升压电路，Boost升压电路包括开关电源控制芯片及***电路，开关电源控制芯片漏极与整流电路正极间设置升压电感，源极连接整流电路负极，开关电源控制芯片漏、源极之间设置顺次串联的隔离二极管和滤波电容，滤波电容与顺次串联的LED灯珠串和恒流二极管并联，开关电源控制芯片控制极和源极之间连接控制电容，控制电容并联恒流二极管。本实用新型采用Boost升压电路，对整流后的脉动直流电进行升压，满足百只以上LED灯珠串驱动需求，并实现灯珠串恒流的产生、控制与保持。

Description

长LED灯珠串恒流驱动器

技术领域

本实用新型涉及一种用于控制一般电光源的电路装置，具体涉及一种长LED灯珠串恒流驱动器。

背景技术

LED(Light-Emitting Diode)是新一代发光元件，由于发光效率高，LED照明受到了热捧，各种形式的LED驱动电路应运而生。由于受单体功率的限制，LED照明器具通常需要多只LED灯珠同时发光才能满足要求。为了适应通用的85～265V的交流电电压供电，目前的LED灯珠大多采用先串联后并联的连接方式，每一串的LED灯珠数量通常不高于30只。为保证在电压发生波动时LED能正常发光，LED驱动电路大多采用BUCK降压电路。LED灯珠的正向压降具有负温度系数特性，即管芯温度越高，正向压降越低。并联的LED灯珠串，各串两端电压是相同的，假若其中一串中某个LED灯珠出现异常，压降偏低，势必造成同串的其它灯珠分压超过额定值。根据LED灯珠的伏安关系特性，必然引起灯珠电流的增加，这又会加重管芯温度的进一步升高，使灯珠的压降更低。如此恶性循环导致的结果是某一串灯珠亮度偏高，而其余几串亮度不足，照明效果受到影响，严重时故障串灯珠会被烧毁。

根据LED的特性，多只LED灯珠连接的最好方式是串联，采用恒流驱动。以12W的T8日光灯为例，大约需要110～140只左右的灯珠同时发光才能满足要求。如此数量的灯珠串联，需要的驱动电压大约为450V，这就出现了两个难题：一是如此高的直流电压采用普通的整流电路即使在高输入电压(交流265V)下也无法获得，在通用电压的低端电压(交流85V)更是不可能获的；二是基于串联电路断开即失效的特性，如此数量的灯珠串联，怎样保证可靠性。

实用新型内容

为解决上述技术中的不足，本实用新型的目的在于：提供一种长LED灯珠串恒流驱动器，采用Boost升压电路，对整流后的脉动直流电进行升压，满足百只以上LED灯珠串驱动需求，并实现灯珠串恒流的产生、控制与保持。

为解决其技术问题，本实用新型所采取的技术方案为：

所述长LED灯珠串恒流驱动器，包括EMI滤波电路、整流电路和Boost升压电路，EMI滤波电路输入端连接电源，输出端连接整流电路，整流电路输出端连接Boost升压电路，所述Boost升压电路包括开关电源控制芯片及***电路，开关电源控制芯片漏极与整流电路正极之间设置升压电感，开关电源控制芯片源极连接整流电路负极，开关电源控制芯片漏极和源极之间设置顺次串联的隔离二极管I和滤波电容，滤波电容与顺次串联的LED灯珠串和恒流二极管并联，开关电源控制芯片控制极和源极之间连接控制电容，控制电容并联顺次串接的隔离二极管II、限流电阻和恒流二极管。

本实用新型接通交流电源后，先经过EMI滤波电路将叠加在工频交流电压上的高频干扰信号滤除，工频交流电被整流电路整流后变成脉动的直流电，脉动直流电首先通过升压电感、开关电源控制芯片漏极及其内部电路对控制电容进行充电，当控制电容两端的电压达到5.7V时，开关电源控制芯片的内部振荡器开始工作，开关电源控制芯片内部的大功率开关管导通，漏极和源极短接，升压电感被充电。与此同时，控制电容开始放电，当控制电容两端的电压低于4.7V时，开关电源控制芯片内部的大功率开关管关闭，升压电感通过隔离二极管I放电，滤波电容被充电，输出电压建立。升压电感放电结束后，再次重复上述过程。

由于LED灯珠串和恒流二极管是串联关系，其两端的总电压就是升压电路的输出电压，恒流二极管两端的电压反映了输出电压的高低，此电压作为输出电压的反馈信号，可以建立一种关联，即开关电源控制芯片可以根据反馈信号的大小及时调整输出电压，保证恒流二极管两端的电压保持恒定。无论是交流电源电压的波动，还是LED灯珠管芯温度的变化造成的单一灯珠压降的变化，都会对恒流二极管两端的电压产生影响，然而通过上述的调整，恒流二极管两端的电压基本被限定在范围内，变化的幅度微乎其微，恒流二极管始终工作在耗散功率基本恒定的状态，即两端电压基本不变，流过的电流恒定，这对提高整机效率具有重要意义。

其中，优选方案为：

所述LED灯珠串包括顺次串联的110-140只LED灯珠，。

所述开关电源控制芯片采用TOPSwitch-Ⅱ系列芯片，例如TOP221、TOP222、TOP223、TOP224、TOP225、TOP226或TOP227，此类芯片***电路非常简单，***元件数目极少，但片内电路功能十分丰富，尤其是控制功能和保护功能非常完备，芯片的输出功率与LED日光灯所需的功率基本匹配。更重要的是，芯片内部自建有启动电路和供电电路，外部不需设置单独的电路，最大限度地简化电路，不再需要在电路中使用变压器等体积较大的部件。如果使用其它芯片，需要一只变压器，用变压器的辅助绕组为芯片供电，省去隔离变压器，不但可以降低成本，而且大大地缩小了驱动装置的高度和体积，可以使用散射角更大的灯架，使照明效果更理想。

所述滤波电容采用MLCC电容，SMD封装，耐压不低于630V。

所述控制电容采用钽电容，SMD封装，耐压不低于16V。

所述整流电路采用全波整流桥，将交流电变成直流电，由于不采用大容量电解电容滤波，整流桥的输出电压是脉动的直流电。

所述升压电感采用带磁罩的屏蔽电感，可以降低功耗，减小电磁辐射，与普通的工字电感相比，这种电感的磁路几乎是封闭的，这样可有效降低对外辐射水平；另外，线圈匝数少，直流电阻小，Q值高，功耗更低。

所述隔离二极管I和隔离二极管II采用快恢复二极管，耐压不低于1000V。

所述EMI滤波电路包括电容和电感，具有双重作用，一是可有效阻止来自交流电网的高频干扰进入本电路，二是有效防止本电路产生的高频干扰污染电网。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型采用Boost升压电路，对整流后的脉动直流电进行升压，满足百只以上LED灯珠串驱动需求，并实现灯珠串恒流的产生、控制与保持。在电源的输入端接入EMI滤波电路，一方面可有效阻止来自交流电网的高频干扰进入本电路，另一方面有效防止本电路产生的高频干扰污染电网；采用Boost升压电路，不仅扩大了电压适用范围，而且改善了功率因数；使用带磁罩屏蔽电感，降低了干扰，降低了功耗，使效率得以提高；选用先进的TOPSwitch-Ⅱ系列控制芯片，控制功能丰富，保护功能完备；不使用铝电解电容，相当于取消了影响整个电路寿命的短板；主电路中的元件均工作在开关状态或低功耗状态，整机通过印制板的铜膜面积散热，无需设置专门的散热器；所有元件均采用贴面安装，高度低，占用空间小，可采用更大散光角度的灯架，提高照明效果；控制灵活，可根据功率需要更改外接的LED数目，电路无需变动，如果需要改变输出电流，则可采用两只恒流二极管并联，同时更换控制芯片即可；LED灯珠串联连接，亮度一致；整个电路元件数目少，印制板可采用单面板，由于无发热明显的元件，印制板面积缩小，成本降低。

附图说明

图1本实用新型实施例1电路结构示意图。

图中：1、EMI滤波电路；2、整流电路；3、Boost升压电路；4、开关电源控制芯片；5、升压电感；6、隔离二极管I；7、滤波电容；8、LED灯珠串；9、恒流二极管；10、控制电容；11、隔离二极管II；12、限流电阻。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型实施例做进一步描述：

实施例1：

如图1所示，本实用新型所述长LED灯珠串恒流驱动器，包括EMI滤波电路1、整流电路2和Boost升压电路3，EMI滤波电路1输入端连接电源，输出端连接整流电路2，整流电路2输出端连接Boost升压电路3，所述Boost升压电路3包括开关电源控制芯片4及***电路，开关电源控制芯片4漏极与整流电路2正极之间设置升压电感5，开关电源控制芯片4源极连接整流电路2负极，开关电源控制芯片4漏极和源极之间设置顺次串联的隔离二极管I6和滤波电容7，滤波电容7与顺次串联的LED灯珠串8和恒流二极管9并联，开关电源控制芯片4控制极和源极之间连接控制电容10，控制电容10并联顺次串接的隔离二极管II 11、限流电阻12和恒流二极管9。

其中，LED灯珠串8包括顺次串联的110-140只LED灯珠；开关电源控制芯片4采用TOPSwitch-Ⅱ系列芯片，例如TOP221、TOP222、TOP223、TOP224、TOP225、TOP226或TOP227，此类芯片***电路非常简单，***元件数目极少，但片内电路功能十分丰富，尤其是控制功能和保护功能非常完备，芯片的输出功率与LED日光灯所需的功率基本匹配，更重要的是，芯片内部自建有启动电路和供电电路，外部不需设置单独的电路，最大限度地简化电路，不再需要在电路中使用变压器等体积较大的部件，如果使用其它芯片，需要一只变压器，用变压器的辅助绕组为芯片供电，省去隔离变压器，不但可以降低成本，而且大大地缩小了驱动装置的高度和体积，可以使用散射角更大的灯架，使照明效果更理想；滤波电容7采用MLCC电容，SMD封装，耐压不低于630V；控制电容10采用钽电容，SMD封装，耐压不低于16V；整流电路2采用全波整流桥，将交流电变成直流电，由于不采用大容量电解电容滤波，整流桥的输出电压是脉动的直流电；升压电感5采用带磁罩的屏蔽电感，可以降低功耗，减小电磁辐射，与普通的工字电感相比，这种电感的磁路几乎是封闭的，这样可有效降低对外辐射水平；另外，线圈匝数少，直流电阻小，Q值高，功耗更低；隔离二极管I6和隔离二极管II 11采用快恢复二极管，耐压不低于1000V；EMI滤波电路包括电容和电感，具有双重作用，一是可有效阻止来自交流电网的高频干扰进入本电路，二是有效防止本电路产生的高频干扰污染电网。

本实用新型接通交流电源后，先经过EMI滤波电路1将叠加在工频交流电压上的高频干扰信号滤除，工频交流电被整流电路2整流后变成脉动的直流电，脉动直流电首先通过升压电感5、开关电源控制芯片4漏极及其内部电路对控制电容10进行充电，当控制电容10两端的电压达到5.7V时，开关电源控制芯片4的内部振荡器开始工作，开关电源控制芯片4内部的大功率开关管导通，漏极和源极短接，升压电感5被充电。与此同时，控制电容10开始放电，当控制电容10两端的电压低于4.7V时，开关电源控制芯片4内部的大功率开关管关闭，升压电感5通过隔离二极管I6放电，滤波电容7被充电，输出电压建立。升压电感5放电结束后，再次重复上述过程。

由于LED灯珠串8和恒流二极管9是串联关系，其两端的总电压就是升压电路的输出电压，恒流二极管9两端的电压反映了输出电压的高低，此电压作为输出电压的反馈信号，可以建立一种关联，即开关电源控制芯片4可以根据反馈信号的大小及时调整输出电压，保证恒流二极管9两端的电压保持恒定。无论是交流电源电压的波动，还是LED灯珠管芯温度的变化造成的单一灯珠压降的变化，都会对恒流二极管9两端的电压产生影响，然而通过上述的调整，恒流二极管99两端的电压基本被限定在范围内，变化的幅度微乎其微，恒流二极管9始终工作在耗散功率基本恒定的状态，即两端电压基本不变，流过的电流恒定，这对提高整机效率具有重要意义。

Claims (8)

1.一种长LED灯珠串恒流驱动器，包括EMI滤波电路(1)、整流电路(2)和Boost升压电路(3)，EMI滤波电路(1)输入端连接电源，输出端连接整流电路(2)，整流电路(2)输出端连接Boost升压电路(3)，其特征在于，所述Boost升压电路(3)包括开关电源控制芯片(4)及***电路，开关电源控制芯片(4)漏极与整流电路(2)正极之间设置升压电感(5)，开关电源控制芯片(4)源极连接整流电路(2)负极，开关电源控制芯片(4)漏极和源极之间设置顺次串联的隔离二极管I(6)和滤波电容(7)，滤波电容(7)与顺次串联的LED灯珠串(8)和恒流二极管(9)并联，开关电源控制芯片(4)控制极和源极之间连接控制电容(10)，控制电容(10)并联顺次串接的隔离二极管II(11)、限流电阻(12)和恒流二极管(9)。

2.根据权利要求1所述的长LED灯珠串恒流驱动器，其特征在于，所述LED灯珠串(8)包括顺次串联的110-140只LED灯珠。

3.根据权利要求1所述的长LED灯珠串恒流驱动器，其特征在于，所述开关电源控制芯片(4)采用TOPSwitch-Ⅱ系列芯片。

4.根据权利要求1所述的长LED灯珠串恒流驱动器，其特征在于，所述滤波电容(7)采用MLCC电容，SMD封装。

5.根据权利要求1所述的长LED灯珠串恒流驱动器，其特征在于，所述控制电容(10)采用钽电容，SMD封装。

6.根据权利要求1所述的长LED灯珠串恒流驱动器，其特征在于，所述整流电路(2)采用全波整流桥。

7.根据权利要求1所述的长LED灯珠串恒流驱动器，其特征在于，所述升压电感(5)采用带磁罩的屏蔽电感。

8.根据权利要求1所述的长LED灯珠串恒流驱动器，其特征在于，所述隔离二极管I(6)和隔离二极管II(11)采用快恢复二极管。