TWM639246U

TWM639246U - Ｌｅｄ驅動電路

Info

Publication number: TWM639246U
Application number: TW111211648U
Authority: TW
Inventors: 凌學友; 丁煒; 周俊
Original assignee: 大陸商昂寶電子（上海）有限公司
Priority date: 2022-08-03
Filing date: 2022-10-25
Publication date: 2023-04-01
Also published as: CN218499311U

Abstract

本創作提供了一種LED驅動電路。該LED驅動電路包括交流輸入整流電路、自我調整升壓控制電路、以及線性恆流控制電路，其中：交流輸入整流電路的第一和第二端子用於連接交流電源的兩端，第三端子連接到自我調整升壓控制電路的第一端子，第四端子接地；自我調整升壓控制電路的第一端子連接到交流輸入整流電路的第三端子、第二端子連接到線性恆流控制電路的第一端子、第三端子用於連接LED負載的第一端子、第四端子接地；線性恆流控制電路的第一端子連接到自我調整升壓控制電路的第二端子並且用於連接LED負載的第二端子，第二端子接地。根據本創作的LED驅動電路，能夠根據LED負載來自我調整地調節輸出電壓，從而提高了電路的功率因數。

Description

LED驅動電路

本創作涉及電路領域，特別是，涉及一種LED驅動電路。

LED如今已廣泛應用於各種領域，相應地LED驅動電路也得到了廣泛應用。

通常LED驅動電路將其接收的外部電壓升壓為恆定電壓，然後使用該恆定電壓使用恆定電流來驅動LED負載。然而，這種LED驅動電路通常損耗溫升較高、效率較低，從而導致電路性能不佳。

因此，需要能夠提高電路性能的LED驅動電路。

根據本創作的示例性實施例提供了一種LED驅動電路，其特徵在於，包括交流輸入整流電路、自我調整升壓控制電路、以及線性恆流控制電路，其中：所述交流輸入整流電路的第一和第二端子用於連接交流電源的兩端，第三端子連接到所述自我調整升壓控制電路的第一端子，第四端子接地；所述自我調整升壓控制電路的第一端子連接到所述交流輸入整流電路的第三端子、第二端子連接到所述線性恆流控制電路的第一端子、第三端子用於連接LED負載的第一端子、第四端子接地；並且所述線性恆流控制電路的第一端子連接到所述自我調整升壓控制電路的第二端子並且用於連接所述LED負載的第二端子，第二端子接地。

根據本創作的示例性實施例的LED驅動電路，能夠根據LED負載的大小來自我調整地調節輸出電壓的大小，使得在LED驅動電路連接不同的LED負載時能夠實現恆定的電路損耗溫升和效率，從而提高了電路的工作性能。

110:交流輸入整流電路

111,121,131:第一端子

112,122,132:第二端子

113,123:第三端子

114,124:第四端子

120:自我調整升壓控制電路

130:線性恆流控制電路

AC:交流電源

B1,B21:電力單元

B2:SW檢測單元

B22:恆流控制單元

B3:OVP檢測單元

B4:邏輯控制單元

B5:電壓檢測單元

B6:驅動器

B7:電流檢測單元

C1:輸入濾波電容

C2,C3,C4,C5,Co:電容

CS:電流感測腳

D1,D2,D3.D4:整流二極體

D5,D6:二極體

DRAIN:內部功率開關管汲極腳

F1:保險絲

GATE:閘極輸出閘極信號

GND:晶片基準地腳

L1:電感

M1:第一開關

M2:第二開關

M21:第三開關

OVP:過壓保護腳

R1,R2,R3,R4,R5,R7,R8,RCS,RCC:電阻

REF:升壓電壓設置腳

ROVP:檢測單元

U1:升壓驅動晶片

U2:恆流控制晶片

SW,VC:電壓

VCC,VDD:晶片供電腳

VIN:輸入電壓

Vo:輸出電壓

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示出了根據本創作的一個示例性實施例的LED驅動電路的電路圖。

圖2示出了根據本創作的一個示例性實施例的LED驅動電路中的升壓驅動晶片的框圖。

圖3示出了根據本創作的一個示例性實施例的LED驅動電路中的恆流控制晶片的框圖。

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和演算法，而是在不脫離本創作的精神的前提下覆蓋了元素、部件和演算法的任何修改、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。

如圖1所示，根據本創作的實施例的LED驅動電路包括交流輸入整流電路110、自我調整升壓控制電路120、以及線性恆流控制電路130。

交流輸入整流電路110的第一端子111和第二端子112用於連接交流電源AC的兩端，交流輸入整流電路110的第三端子113連接到自我調整升壓控制電路120的第一端子121，交流輸入整流電路110的第四端子114接地。

自我調整升壓控制電路120的第一端子121連接到交流輸入整流電路110的第三端子113，自我調整升壓控制電路120的第二端子122連接到線性恆流控制電路130的第一端子131，自我調整升壓控制電路120的第三端子123用於連接LED負載的第一端子(例如，LED負載的正極端子，例如，串聯連接的至少一個LED負載的正極端子)，自我調整升壓控制電路120的第四端子124接地。

線性恆流控制電路130的第一端子131連接到自我調整升壓控制電路120的第二端子122並且用於連接LED負載的第二端子(例如，串聯連接的至少一個LED的負極端子)，線性恆流控制電路130的第二端子132接地。

在一個實施例中，交流輸入整流電路110可以包括如圖1所示的保險絲F1和四個整流二極體D1-D4、以及輸入濾波電容C1。

在一個實施例中，自我調整升壓控制電路120的第一端子121經由升壓電感(圖1中的電感L1)和整流二極體(圖1中的二極體D6)連接到自我調整升壓控制電路120的第三端子123。自我調整升壓電路120的第一端子121還經由浪湧保護二極體(圖1中的二極體D5)連接到自我調整升壓控制電路120的第三端子123。自我調整升壓電路120的第三端子123經由輸出濾波電容(圖1中的電容Co)連接到自我調整升壓電路120的第四端子124。

在一個實施例中，自我調整升壓控制電路120可以包括升壓驅動晶片U1。

升壓驅動晶片U1可以包括晶片供電腳VDD、過壓保護腳OVP、內部功率開關管汲極腳DRAIN、電流感測腳CS、升壓電壓設置腳REF、以及晶片基準地腳GND。

在一個實施例中，升壓驅動晶片U1的晶片供電腳VDD經由高壓啟動電阻(圖1中的電阻R1和電阻R2)連接到自我調整升壓控制電路120的第一端子121並經由晶片供電電容(圖1中的電容C2)連接到自我調整升壓控制電路120的第四端子124。

升壓驅動晶片U1的晶片基準地腳GND連接到自我調整升壓控制電路120的第四端子124。

升壓驅動晶片U1的過壓保護腳OVP經由第一過壓保護設置電阻(圖1中的電阻R7和電阻R8)連接到自我調整升壓控制電路120的第三端子123並且經由第二過壓保護設置電阻(圖1中的電阻R5)和第一濾波電容(圖1中的電容C4)連接到自我調整升壓控制電路120的第四端子124。第二過壓保護設置電阻(電阻R5)和第一濾波電容(電容C4)並聯連接。

升壓驅動晶片U1的升壓電壓設置腳REF經由第一輸出升壓設置電阻(圖1中的電阻R3)連接到自我調整升壓控制電路120的第二端子122並且經由第二輸出升壓設置電阻(圖1中的電阻R4)和第二濾波電容(圖1中的電容C5)連接到自我調整升壓控制電路120的第四端子124。第二輸出升壓設置電阻(電阻R4)和第二濾波電容(電容C5)並聯連接。

升壓驅動晶片U1的內部功率開關管汲極腳DRAIN連接到升壓電感(電感L1)和整流二極體(二極體D6)之間的電路節點。

升壓驅動晶片U1的電流感測腳CS經由電流取樣電阻(圖1中的電阻RCS)連接到自我調整升壓控制電路120的第四端子124。

串聯連接的至少一個LED負載可以連接在自我調整升壓控制電路120第三端子123與線性恆流控制電路130的第一端子131之間。

線性恆流控制電路130可以包括恆流控制晶片U2。在一個實施例中，恆流控制晶片U2可以包括晶片供電腳VCC、內部功率開關管汲極腳DRAIN、電流感測腳CS、以及晶片基準地腳GND。

恆流控制晶片U2的內部功率開關管汲極腳DRAIN可以用作線性恆流控制電路130的第一端子131。

恆流控制晶片U2的電流感測腳CS經由恆流控制晶片電流取樣電阻(圖1中的電阻RCC)連接到恆流控制晶片U2的第二端子132。

恆流控制晶片U2的晶片供電腳VCC經由恆流控制晶片供電電容(圖1中的電容C3)連接到恆流控制晶片U2的第二端子132。

恆流控制晶片U2的晶片基準地腳GND連接到恆流控制晶片U2的第二端子132。

圖2示出了根據本創作的一個示例性實施例的LED驅動電路中的升壓驅動晶片U1的框圖。

如圖2所示，升壓驅動晶片U1可以包括作為第一內部功率開關管的第一開關M1、作為第二內部功率開關管的第二開關M2、電力單元B1、SW檢測單元B2、OVP檢測單元B3、邏輯控制單元B4、電壓檢測單元B5、驅動器B6、以及電流檢測單元B7。

第二開關M2的汲極連接到升壓驅動晶片U1的內部功率開關管汲極腳DRAIN。圖2中僅示出一個內部功率開關管汲極腳DRAIN作為示例。應該理解，升壓驅動晶片U1可以如圖1所示具有兩個內部功率開關管汲極腳DRAIN，此時，升壓驅動晶片U1可包括兩個並聯連接的第二開關M2。

第二開關M2的源極連接到電力單元B1、第一開關M1的汲極、以及SW檢測單元B2，第二開關M2的閘極連接到電力單元B1。

第一開關M1的閘極連接到驅動器B6，第一開關M1的源極連接升壓驅動晶片U1的電流感測腳CS。

電流檢測單元B7連接到升壓驅動晶片U1的電流感測腳CS。電壓檢測單元B5連接到升壓驅動晶片U1的升壓電壓設置腳REF。OVP檢測單元B3連接到升壓驅動晶片U1的輸出過壓保護電壓設置腳OVP。

此外，升壓驅動晶片U1的晶片供電腳VDD、電力單元 B1、SW檢測單元B2、OVP檢測單元B3、電壓檢測單元B5、驅動器B6和電流檢測單元B7均連接到邏輯控制單元B4。

圖3示出了根據本創作的一個示例性實施例的LED驅動電路中的恆流控制晶片U2的框圖。

如圖3所示，恆流控制晶片U2可以包括作為內部功率開關管開關的第三開關M21、電力單元B21、以及恆流控制單元B22。

第三開關M21的汲極連接到恆流控制晶片U2的內部功率開關管汲極腳DRAIN和電力單元B21。第三開關M21的源極連接到恆流控制晶片U2的電流感測腳CS和恆流控制單元B22。第三開關M21的閘極連接到恆流控制單元B22。

電力單元B21和恆流控制單元B22連接到恆流控制晶片U2的晶片供電腳VCC。

以下參照圖1至圖3描述根據本創作的LED驅動電路對串聯連接的至少一個LED的驅動。

交流輸入整流電路110可對輸入的交流電源AC進行整流(例如，全波整流)，以獲得正電壓。該正電壓通過輸入濾波電容C1進行濾波，以產生從交流輸入整流電路110輸入到自我調整升壓控制電路120的輸入電壓VIN。

在供電的初始階段，輸入電壓VIN可以通過二極體D5對電容Co充電，從而實現防浪湧電壓保護。同時，輸入電壓VIN還通過電阻R1和電阻R2對電容C2充電。

當電容C2正極端的電壓值達到升壓驅動晶片U1的啟動電壓值時，電力單元B1可以檢測到晶片供電腳VDD處的電壓值大於該啟動電壓值，從而控制升壓驅動晶片U1啟動，並通過晶片供電腳VDD對升壓驅動晶片內的各個單元供電。此時，電力單元B1通過向第二開關的閘極輸出閘極信號GATE來控制第二開關M2導通。

升壓驅動晶片U1中的邏輯控制單元B4可以根據其接收的輸入信號來控制驅動器B6控制第一開關M1的接通或斷開。

在第一開關M1接通時，可以形成由升壓驅動晶片U1的內部功率開關管汲極腳DRAIN、電流感測腳CS、電阻RCS、輸入濾波電容C1、電感L1構成的回路，使得電感L1儲能。在第一開關M1斷開時，上述回路斷開，電感L1放電，以對電容Co充電。電容Co的正極電壓即為自我調整升壓控制電路120的輸出電壓Vo(也是至少一個LED負載的正極端子處的電壓)。

因此，升壓驅動晶片U1可以通過控制第一開關M1的接通時間，來控制電感L1的充電時間，進而控制電感L1對電容Co充電的電量，從而控制自我調整升壓控制電路120的輸出電壓Vo，使得輸出電壓Vo可以適應LED負載的大小(例如，LED的個數)。特別是，可以通過使LED負載的負極端子處的電壓VC保持恆定，來使得輸出電壓Vo適應LED負載的大小。

在一個實施例中，升壓驅動晶片U1的電壓檢測單元B5可以對電壓VC進行檢測，並將檢測電壓與預定閾值電壓進行比較。當檢測電壓小於預定閾值電壓時，電壓檢測單元B5可以使得邏輯控制單元B4控制驅動器B6增大第一開關M1的接通時間，增大電感L1的儲能時間，從而增大電感L1對電容Co的充電量，進而增大輸出電壓Vo。由此，電壓VC可相應增大。

當電壓檢測單元B5檢測到電壓VC的檢測電壓大於預定閾值電壓時，可以使得邏輯控制單元B4控制驅動器B6減小第一開關M1的接通時間，減小電感L1的儲能時間，從而減小電感L1對電容Co的充電量，進而減小輸出電壓Vo。由此，電壓VC可相應減小。

當電壓檢測單元B5檢測到電壓VC的檢測電壓等於預定閾值電壓時，可以使得邏輯控制單元B4控制驅動器B6維持第一開關M1的接通時間，從而維持輸出電壓Vo和電壓VC。即，此時輸出電壓Vo可以是適應於當前連接的至少一個LED負載的穩定(恆定)輸出電壓Vo。

這裡，如圖1所示，由於電壓檢測單元B5檢測到的檢測電壓是電壓VC的經電阻R3和R4分壓後的分壓，因此，該預定閾值電壓可以根據電阻R3和R4的阻值的不同而不同。

以上操作可以在每個電壓控制週期內重複，以最終使得自我調整升壓控制電路120輸出與當前連接的LED負載的大小對應的恆定輸出電壓Vo。

此外，為了提高輸出電壓Vo的穩定性，在一個實施例中，可以通過SW檢測單元B2檢測第二開關M2源極處的電壓SW，以使得邏輯控制單元B4可以控制驅動B6在每個電壓控制週期內的適當時間點接通或斷開第一開關M1。

此外，為了保障自我調整升壓控制電路120供電的安全性，升壓驅動晶片U1的OVP檢測單元B3可以檢測自我調整升壓控制電路120的輸出電壓Vo，並將檢測到的電壓值與電壓保護閾值進行比較。當該電壓值大於電壓保護閾值時，OVP檢測單元B3可以使得邏輯控制單元B4或電力單元B1關閉升壓驅動晶片U1，從而保障電路的安全性。

這裡，如圖1所示，由於OVP檢測單元B3檢測到的電壓值是電壓Vo的經電阻R5、R7和R8分壓後的分壓，因此，該電壓保護閾值可以根據電阻R5、R7和R8的阻值的不同而不同。

此外，為了保障在電感L1儲能過程中的電路安全性，在一個實施例中，在第一開關M1接通從而形成上述回路的狀態下，可以通過電流檢測單元B7檢測該回路的電流，進而獲得該回路的功率，並將該功率與功率保護閾值進行比較。當該功率大於功率保護閾值時，電流檢測單元B7可以使得邏輯控制單元B4或電力單元B1關閉升壓驅動晶片U1，從而保障電路的安全性。此外，應該理解，當交流電源AC斷開時，升壓驅動晶片U1也將被關閉。

通過如上控制自我調整升壓控制電路120的輸出電壓Vo可以使得輸出電壓Vo適應LED負載的大小，從而實現電路的高功率因數，實現無工頻紋波的輸出，保障電路損耗溫升和效率恆定以及電路的安全性。

以下介紹線性恆流控制電路130。在自我調整升壓控制電路120供電的初始階段，輸出電壓Vo逐漸增大，進而電壓VC逐漸增大。電壓VC經由恆流控制晶片U2的內部功率開關管汲極腳DRAIN、電力單元B21和晶片供電腳VCC對電容C3充電。

當電容C3正極端的電壓值達到恆流控制晶片U2的啟動電壓值時(此時，輸出電壓Vo已大於至少一個LED負載的最小供電電壓)，電力單元B21可以檢測到晶片供電腳VCC處的電壓值大於該啟動電壓值，從而控制恆流控制晶片U2啟動，恆流控制晶片U2內的各個單元被供電。此時，恆流控制單元B22控制第三開關M21導通。在這種情況下，恆流控制單元B22可以(在輸出電壓Vo達到穩定電壓值之後)通過設置電阻RCC的電阻值來設置流過至少一個LED負載的電流值。

應該理解，當輸出電壓Vo由於各種原因而降低到至少一個LED負載的最小供電電壓以下時，晶片供電腳VCC處的電壓值將降低到恆流控制晶片U2的啟動電壓值以下，此時，恆流控制晶片U2將被關閉。

通過重複以上過程，可以在根據本創作的LED驅動電路為不同大小的LED負載供電時，能夠自我調整地調節輸入到LED負載的輸出電壓Vo，從而以適於當前LED負載的輸出電壓Vo為LED負載供電，實現了電路的高功率因數，實現了無工頻紋波的輸出，並保障了電路損耗溫升和效率恆定以及電路的安全性。

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。例如，特定實施例中所描述的演算法可以被修改，而系統體系結構並不脫離本創作的基本精神。因此，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從而都被包括在本創作的範圍之中。