TWM635512U - 返馳式ｌｅｄ恒流驅動電路 - Google Patents

Abstract

公開了一種返馳式發光二極體(Light Emitting Diode,LED)恒流驅動電路，包括交流輸入整流電路、控制電路、以及輸出濾波電路，其中：控制電路包括變壓器的一次繞組，輸出濾波電路包括變壓器的二次繞組，控制電路和輸出濾波電路通過變壓器的一次繞組和二次繞組相互耦合；並且控制電路還包括功率三極管和恒流驅動晶片，功率三極管的的導通與關斷由恒流驅動晶片控制，恒流驅動晶片的晶片供電引腳連接到交流輸入整流電路的輸出端。

Description

返馳式LED恒流驅動電路

本創作涉及電路領域，尤其涉及一種返馳式LED恒流驅動電路。

目前，發光二極體(LED)相關技術已日趨成熟，目前市場上由於金屬氧化物半導體電晶體(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET，簡稱MOS管)的成本上升且供貨持續緊缺，迫切需要一種相對供貨穩定、成本低廉、功能完備、且適應多場合應用的LED驅動方案。

根據本創作實施例的返馳式LED恒流驅動電路，包括交流輸入整流電路、控制電路、以及輸出濾波電路，其中：控制電路包括變壓器的一次繞組，輸出濾波電路包括變壓器的二次繞組，控制電路和輸出濾波電路通過變壓器的一次繞組和二次繞組相互耦合；並且控制電路還包括功率三極管和恒流驅動晶片，功率三極管的導通與關斷由恒流驅動晶片控制，恒流驅動晶片的晶片供電引腳連接到交流輸入整流電路的輸出端。

在根據本創作實施例的返馳式LED恒流驅動電路中，採用功率三極管來代替MOS管，解決了與MOS管有關的供貨和成本問題。同時，恒流驅動晶片的晶片供電引腳連接到交流輸入整流電路的輸出端(即，由交流輸入整流電路為恒流驅動晶片供電)，所以根據本創作實施例的返馳式LED恒流驅動電路可以應用在多種應用場合中。

100:返馳式LED恒流驅動電路

102:交流輸入整流電路

104:控制電路

106:輸出濾波電路

C:集極引腳

C1:輸入濾波電容

C2:供電電容

Co:輸出電容

CS:電流採樣引腳

D1、D2、D3、D4:整流二極體

D5:次級續流二極體

F1:保險絲

GND:晶片基準地引腳

Np:一次繞組

Ns:二次繞組

OVP:過壓保護引腳

R1:高壓啟動電阻

R2:過壓保護閾值設置電阻

R3:電流採樣電阻

R4:假負載

T1:變壓器

U1:恒流驅動晶片

Vc、Vcs:電壓值

VDD:晶片供電引腳/電壓值

VIN:輸入線電壓

從下面結合圖式對本創作的具體實施方式的描述中可以更好地理解本創作，其中：

圖1示出了根據本創作實施例的返馳式LED恒流驅動電路的示例電路圖。

圖2示出了圖1所示的恒流驅動晶片的示例內部框圖。

圖3示出了圖1所示的返馳式LED恒流驅動電路中的多個信號的工作波形圖。

下面將詳細描述本創作的各個方面的特徵和示例性實施例。在下面的詳細描述中，提出了許多具體細節，以便提供對本創作的全面理解。但是，對於本領域技術人員來說很明顯的是，本創作可以在不需要這些具體細節中的一些細節的情況下實施。下面對實施例的描述僅僅是為了通過示出本創作的示例來提供對本創作的更好的理解。本創作決不限於下面所提出的任何具體配置，而是在不脫離本創作的精神的前提下覆蓋了元素和部件的任何修改、替換和改進。在圖式和下面的描述中，沒有示出公知的結構和技術，以便避免對本創作造成不必要的模糊。另外，需要說明的是，這裡使用的用語“A與B連接”可以表示“A與B直接連接”也可以表示“A與B經由一個或多個其他元件間接連接”。

在LED驅動電路中採用功率三極管的LED驅動方案可以解決上述供貨和成本問題，但是又存在不能相容多場合應用的問題，所以迫切需要一種能解決上述問題的LED驅動方案。

圖1示出了根據本創作實施例的返馳式LED恒流驅動電路100的示例電路圖。如圖1所示，返馳式LED恒流驅動電路100包括交流輸入整流電路102、控制電路104、以及輸出濾波電路106，其中：控制電路104包括變壓器T1的一次繞組Np，輸出濾波電路 106包括變壓器T1的二次繞組Ns，控制電路104和輸出濾波電路106通過變壓器T1的一次繞組Np和二次繞組Ns相互耦合；控制電路104還包括功率三極管(圖中未示出)和恒流驅動晶片U1，功率三極管的導通與關斷由恒流驅動晶片U1控制，恒流驅動晶片U1的晶片供電引腳VDD連接到交流輸入整流電路102的輸出端。

在根據本創作實施例的返馳式LED恒流驅動電路中，採用功率三極管來代替MOS管，解決了與MOS管有關的供貨和成本問題。同時，恒流驅動晶片的晶片供電引腳連接到交流輸入整流電路的輸出端(即，由交流輸入整流電路為恒流驅動晶片供電)，所以根據本創作實施例的返馳式LED恒流驅動電路可以應用在多種應用場合中。

如圖1所示，在一些實施例中，交流輸入整流電路102包括保險絲F1，整流二極體D1、D2、D3、D4，以及輸入濾波電容C1。

如圖1所示，在一些實施例中，控制電路104除了包括變壓器T1的一次繞組Np、功率三極管、以及恒流驅動晶片U1外，還可以包括高壓啟動電阻R1、供電電容C2、過壓保護閾值設置電阻R2、電流採樣電阻R3、以及用於控制恒流驅動晶片U1的啟用與停用的開關控制模組ON/OFF中的至少一者，其中：恒流驅動晶片U1的晶片供電引腳VDD可以經由高壓啟動電阻R1連接到交流輸入整流電路102的輸出端或者直接連接到交流輸入整流電路102的輸出端，並且可以經由供電電容C2連接到電路內部基準地；恒流驅動晶片U1的過壓保護引腳OVP可以經由過壓保護閾值設置電阻R2連接到電路內部基準地；恒流驅動晶片U1的晶片基準地引腳GND可以經由電流採樣電阻R3連接到地，並且可以直接連接到電路內部基準地(在這種情況下，恒流驅動晶片U1還可以包括電流採樣引腳CS，該電流採樣引腳CS直接接地)；開關控制模組ON/OFF可以連接在 恒流驅動晶片U1的過壓保護引腳OVP和地之間。

如圖1所示，在一些實施例中，輸出濾波電路106除了包括變壓器T1的二次繞組Ns以外，還可以包括次級續流二極體D5，輸出電容Co，以及假負載R4，其中：輸出電容Co和假負載R4並聯連接在輸出濾波電路106的第一和第二輸出端子之間，次級續流二極體D5連接在變壓器T1的二次繞組Ns和輸出濾波電路106的第一輸出端子之間。

如圖1所示，在一些實施例中，功率三極管可以集成在恒流驅動晶片U1中，恒流驅動晶片U1還可以包括集極引腳C，功率三極管的集極經由恒流驅動晶片U1的集極引腳C連接到變壓器T1的一次繞組Np，並且功率三極管的發射極連接到恒流驅動晶片U1的晶片基準地引腳GND。

具體地，在返馳式LED恒流驅動電路100工作時，供電電容C2存儲的電能通過晶片供電引腳VDD提供恒流驅動晶片U1內部電路正常工作需要的電壓；通過調整過壓保護引腳OVP外接的過壓保護閾值設置電阻R2的阻值大小來設置過壓保護閾值，同時通過開關控制模組ON/OFF提供的開關控制信號來實現恒流驅動晶片U1的開關控制；通過電流採樣引腳CS對電流採樣電阻R3上的負電壓值進行採樣，來控制系統輸出電流；通過控制集成在恒流驅動晶片U1內部的功率三極管的導通與關斷來實現對於系統輸出電流的控制。

圖2示出了圖1所示的恒流驅動晶片U1的示例內部框圖。如圖2所示，在一些實施例中，恒流驅動晶片U1包括過壓保護模組、開關控制模組、電流檢測模組、退磁檢測模組、邏輯控制模組、驅動模組、以及功率三極管，其中，邏輯控制模組基於來自過壓保護模組、開關控制模組、電流檢測模組、以及退磁檢測模組的輸出信號來生成用於控制功率三極管的導通與關斷的導通/關斷控制信號，驅動模組基於邏輯控制模組生成的導通/關斷控制信號來生成用於驅 動功率三極管的導通與關斷的驅動電流。

如圖2所示，在一些實施例中，恒流驅動晶片U1還可以包括供電模組、內置啟動模組、以及保護模組，其中，供電模組用於為恒流驅動晶片U1的內部電路供電，內置啟動模組用於在系統啟動時控制功率三極管從導通狀態變為關斷狀態，保護模組用於實現各種保護功能。

圖3示出了圖1所示的返馳式LED恒流驅動電路100中的多個信號的工作波形圖，其中，VDD表示恒流驅動晶片U1的VDD供電引腳處的電壓值，Vcs表示恒流驅動晶片U1的電流採樣引腳CS處的電壓值，Vc表示恒流驅動晶片U1的集極引腳C處的電壓值。如圖3所示，返馳式LED恒流驅動電路100的工作狀態可以分四個階段：

第一階段：通過對交流輸入電壓進行整流濾波得到的輸入線電壓VIN經由高壓啟動電阻R1給供電電容C2充電或者經由恒流驅動晶片U1內部集成的啟動電路給供電電容C2充電，當供電電容C2上的電壓值(即，恒流驅動晶片U1的VDD供電引腳處的電壓值)達到恒流驅動晶片U1的開啟閾值後，恒流驅動晶片U1開始工作，即系統進入第二階段工作。

第二階段：恒流驅動晶片U1控制內部集成的功率三極管從關斷狀態變為導通狀態，電流通過C1+->Np(T1)->C(U1)->GND(U1)->R3->C1回路給變壓器T1充磁儲能，恒流驅動晶片U1經由電流採樣引腳CS檢測電流採樣電阻R3兩端的電壓值Vcs，當電流採樣電阻R3兩端的電壓值Vcs達到恒流驅動晶片U1內部設定的閾值時，恒流驅動晶片U1控制內部集成的功率三極管從導通狀態變為關斷狀態，系統進入第三階段工作。由於恒流驅動晶片U1逐週期地控制功率三極管的導通與關斷，可以實現無工頻紋波輸出。恒流驅動晶片U1在此期間檢測VDD供電引腳處的電壓值，當VDD供電 引腳處的電壓值低於內部設置的供電電壓閾值時，恒流驅動晶片U1控制內部充電電路對晶片供電引腳VDD外接的供電電容C2進行自供電充電處理。恒流驅動晶片U1即時檢測和響應來自過壓保護引腳OVP外接的開關控制模組ON/OFF的開關控制信號，實現返馳式LED恒流驅動電路100整個系統的開關控制。

第三階段：恒流驅動晶片U1內部集成的功率三極管從導通狀態變為關斷狀態後，變壓器T1存儲的能量通過一次繞組Np與二次繞組Ns兩個繞組的耦合，通過回路Ns(T1)->D5->Co->Ns(T1)給輸出電容Co充電，同時輸出電容Co給LED負載供電。恒流驅動晶片U1內部即時檢測變壓器T1的二次繞組Ns的退磁開始到結束的時間，該退磁時間小於過壓保護引腳OVP外接的過壓保護閾值設置電阻R2設置的時間時，恒流驅動晶片U1觸發過壓保護使得系統進入第四階段工作，否則恒流驅動晶片U1控制系統進入第一階段工作，恒流驅動晶片U1控制退磁時間與系統工作週期的比例固定，結合第二階段中電流採樣電阻R3實現的恒流控制，可以實現系統輸出電流恒定。恒流驅動晶片U1即時檢測和響應來自過壓保護引腳OVP外接的開關控制模組ON/OFF的開關控制信號，實現返馳式LED恒流驅動電路100整個系統的開關控制。

第四階段：上述三階段工作中，當交流輸入電源關斷導致恒流驅動晶片U1的晶片供電引腳VDD處的供電不足或者恒流驅動晶片U1的保護功能被觸發時，恒流驅動晶片U1關閉自供電系統，VDD供電引腳處的電壓值跌落到內部設置的關閉閾值時，恒流驅動晶片U1進入掉電重啟狀態，系統迴圈進入第一階段工作。

本創作可以以其他的具體形式實現，而不脫離其精神和本質特徵。當前的實施例在所有方面都被看作是示例性的而非限定性的，本創作的範圍由所附請求項而非上述描述定義，並且落入請求項的含義和等同物的範圍內的全部改變都被包括在本創作的範圍中。

100:返馳式LED恒流驅動電路

102:交流輸入整流電路

104:控制電路

106:輸出濾波電路

C:集極引腳

C1:輸入濾波電容

C2:供電電容

Co:輸出電容

CS:電流採樣引腳

D1、D2、D3、D4:整流二極體

D5:次級續流二極體

F1:保險絲

GND:晶片基準地引腳

Np:一次繞組

Ns:二次繞組

OVP:過壓保護引腳

R1:高壓啟動電阻

R2:過壓保護閾值設置電阻

R3:電流採樣電阻

R4:假負載

T1:變壓器

U1:恒流驅動晶片

VDD:晶片供電引腳

VIN:輸入線電壓

Claims (10)

1. 一種返馳式LED恒流驅動電路，其特徵在於，包括交流輸入整流電路、控制電路、以及輸出濾波電路，其中：

   所述控制電路包括變壓器的一次繞組，所述輸出濾波電路包括所述變壓器的二次繞組，所述控制電路和所述輸出濾波電路通過所述變壓器的一次繞組和二次繞組相互耦合；並且

   所述控制電路還包括功率三極管和恒流驅動晶片，所述功率三極管的的導通與關斷由所述恒流驅動晶片控制，所述恒流驅動晶片的晶片供電引腳連接到所述交流輸入整流電路的輸出端。
2. 如請求項1所述的返馳式LED恒流驅動電路，其中，所述功率三極管集成在所述恒流驅動晶片中，所述功率三極管的集極經由所述恒流驅動晶片的集極引腳連接到所述變壓器的一次繞組。
3. 如請求項2所述的返馳式LED恒流驅動電路，其中，所述功率三極管的發射極連接到所述恒流驅動晶片的晶片基準地引腳。
4. 如請求項1所述的返馳式LED恒流驅動電路，其中，所述控制電路還包括供電電容，所述恒流驅動晶片的晶片供電引腳經由所述供電電容連接到電路內部基準地。
5. 如請求項1所述的返馳式LED恒流驅動電路，其中，所述控制電路還包括過壓保護閾值設置電阻，所述恒流驅動晶片的過壓保護引腳經由所述過壓保護閾值設置電阻連接到電路內部基準地。
6. 如請求項1所述的返馳式LED恒流驅動電路，其中，所述控制電路還包括電流採樣電阻，所述恒流驅動晶片的晶片基準地引腳經由所述電流採樣電阻連接到地。
7. 如請求項6所述的返馳式LED恒流驅動電路，其中，所述恒流驅動晶片的晶片基準地引腳還連接到電路內部基準地。
8. 如請求項1所述的返馳式LED恒流驅動電路，其中，所述控制電路還包括用於控制所述恒流驅動晶片的啟用與停用的開關控制模組，所述開關控制模組連接在所述恒流驅動晶片的過壓保護引腳和地之間。
9. 如請求項1所述的返馳式LED恒流驅動電路，其中，所述控制電路還包括高壓啟動電阻，所述恒流驅動晶片的晶片供電引腳經由所述高壓啟動電阻連接到所述交流輸入整流電路的輸出端。
10. 如請求項1所述的返馳式LED恒流驅動電路，其中，所述輸出濾波電路還包括次級續流二極體、輸出電容、以及假負載，其中，所述輸出電容和所述假負載並聯連接在所述輸出濾波電路的第一和第二輸出端子之間，所述次級續流二極體連接在所述變壓器的二次繞組和所述輸出濾波電路的第一輸出端子之間。

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