CN204377201U - 一种led恒流驱动电路及led汽车照明装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种LED恒流驱动电路及LED汽车照明装置，LED恒流驱动电路驱动LED照明模块，其电流采样电阻的一端接于电源模块的正极，另一端连接于降压恒流芯片的CSN引脚，LED照明模块的发光二极管的阳极连接于电流采样电阻的另一端，阴极连接于电感的一端，电感的另一端连接于降压恒流芯片的SW引脚，续流二极管的阴极与电流采样电阻的一端相连接，其阳极与降压恒流芯片的SW引脚相连接，旁路电容的一端与电流采样电阻的一端相连接，其另一端与电源模块的负极相连接。本实用新型可以有效减少因宽电压输入引起的LED白光颜色偏移及照明不稳定现象的发生，还具有照明效率高、电路简洁、产品体积小等特点。

Description

一种 LED 恒流驱动电路及 LED 汽车照明装置

技术领域

本实用新型涉及LED汽车照明领域，尤其涉及一种LED恒流驱动电路及包括该电路的LED汽车照明装置。本实用新型还包括一种使用该电路的LED汽车灯。

背景技术

当今社会，能源问题日益被世界所关注，其中电能的合理利用是节约能源的重要方面。而照明用电在全世界的电力消耗中占10-20%，我国照明用电在经济中仅次于电动机居第二位。随着半导体照明技术的发展，大功率LED由于其节能、高效、环保、高可靠性、长寿命等特点，作为符合绿色照明概念的一种新型的照明光源得到越来越广泛的应用。由于LED本身的电气特性存在离散性，光学特性对电流的敏感性高于电压，因此高质量的LED驱动器都采用恒流驱动控制。

目前的大功率LED恒流驱动的方式有电阻限流、线性控制调节、开关调节器控制等。电阻限流主要是根据LED的伏安特性曲线来确定预期的正向电流所需的电压，通过串联电阻来控制流经LED的电流大小。线性控制调节方式，是指把工作于线性方式的功率管等效为一个动态电阻，通过控制该动态采样电阻的阻值来控制通过LED的电流大小。开关调节器方式是一种基于开关电源的LED恒流驱动方式，在发光二极管串联应用时流经LED的电流，会受LED的数目影响，数目多了，电压会减小，导致电流每个LED上的电流也会相对减小，影响LED的照明效果。

但是，上述恒流驱动方式普遍具有在宽输入电压范围条件下难以做到恒流输出的问题。另外，存在这效率低、驱动器与LED工作特性难匹配、驱动器可靠性低、电路装置体积大的不足。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种宽电压输入、高效率、高调光比的LED恒流驱动电路。

本实用新型的目的可通过如下技术措施来实现：一种LED恒流驱动电路，所述LED恒流驱动电路驱动LED照明模块，所述LED恒流驱动电路包括电源模块、降压恒流芯片、电流采样电阻、电感、续流二极管和旁路电容，所述电流采样电阻的一端耦接于所述电源模块的正极，另一端连接于所述降压恒流芯片的CSN引脚，所述降压恒流芯片的VIN引脚连接于所述电流采样电阻的一端，所述降压恒流芯片的GND引脚与所述电源模块的负极相连接，所述LED照明模块由至少一个发光二极管组成，所述发光二极管的阳极连接于所述电流采样电阻的另一端，所述发光二极管的阴极连接于所述电感的一端，所述电感的另一端连接于所述降压恒流芯片的SW引脚，所述续流二极管的阴极与所述电流采样电阻的一端相连接，其阳极与所述降压恒流芯片的SW引脚相连接，所述旁路电容的一端与所述电流采样电阻的一端相连接，其另一端与所述电源模块的负极相连接。

本实用新型的目的还可通过如下技术措施来实现：

所述LED恒流驱动电路还包括肖特基二极管，所述肖特基二极管的正极连接于所述电源模块的正极，所述肖特基二极管的负极连接于所述电流采样电阻的一端。

所述LED恒流驱动电路还包括瞬态电压抑制二极管，所述瞬态电压抑制二极管的正极连接于所述电源模块的负极，所述瞬态电压抑制二极管的负极连接于所述电流采样电阻的一端。

所述电源模块采用直流电源，其电压为8-30V。

所述LED照明模块包括发光二极管阵列，所述发光二极管阵列结构为多支路并联或单支路串联形式。

本实用新型的目的还可通过如下技术措施来实现：一种LED汽车照明装置，所述LED汽车照明装置包括了上述LED恒流驱动电路。

本实用新型中的LED恒流驱动电路及LED装置，通过结合电流采样电阻、控制芯片、肖特基二极管、滤波电容等元器件，通过肖特基二极管可以防止电源反接，另外旁路电容将直流电源输出的脉冲电流转换为平滑的电流以减少电流冲击。工作电路中降压恒流模块、电感、续流二极管一起使通过照明模块中的LED的电流稳定平稳。使得在输入电压发生微小变化时，不会使流经LED的电流出现较大的起伏。另外，可以使电路在较宽的输入电压范围内实现恒流输出，从而避免LED灯光颜色偏移的问题。在迟滞电流控制模式下，具有结构简单、动态响应快、不需要补偿电路、照明效率高、电路简洁、产品体积小等优点。通过外部引脚，可以方便的进行LED开关、模拟调光和PWM调光。

附图说明

图1 是本实用新型一种LED恒流驱动电路的一具体实施例的电路图；

图2 是本实用新型一种LED恒流驱动电路的另一具体实施例的电路图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的实施例仅用于解释本实用新型，而不限制本实用新型。

如图1所示，图1为本实用新型的LED恒流驱动电路的一具体实施例的电路图。该LED恒流驱动电路驱动LED照明模块，由电源模块、肖特基二极管D1、降压恒流芯片U1、电流采样电阻R1、电感L1、续流二极管D3 、旁路电容C1和瞬态电压抑制二极管D2 组成。电源模块的正极与肖特基二极管D1的阳极相连接。降压恒流芯片U1的CSN引脚通过电流采样电阻R1与肖特基二极管的阴极相连接，降压恒流芯片U1的VIN引脚与肖特基二极管的阴极相连接，降压恒流芯片U1的GND引脚与电源模块的负极相连接。所述LED照明模块由至少一个发光二极管组成，所述发光二极管的阳极通过电流采样电阻R1与肖特基二极管的阴极相连，所述LED照明模块通过电感L1与降压恒流芯片U1上的SW引脚相连接。续流二极管D3的阴极与肖特基二极管D1的阴极相连接，其阳极与降压恒流芯片U1的SW引脚相连接。旁路电容C1的一端与肖特基二极管D1的阴极相连接，其另一端与电源模块的负极相连接。瞬态电压抑制二极管D2的阴极与肖特基二极管D1的阴极相连接，其阳极与电源模块的负极相连。

在一实施例中，所述LED照明模块中的发光二极管阵列结构为多支路并联或单支路串联形式。

在一实施例中，所述电源模块采用直流电源，其电压为8-30V。

在一实施例中，降压恒流芯片U1为PT4115型芯片。

本实施例采用降压恒流芯片U1完成对电路的控制，在图1所示电路中U1是一款连续电感电流导通模式的降压恒流源，用于驱动一颗或多颗串联的发光二极管。U1输入电压范围从8 - 30V，输出电流可调，最大可达1.2A。根据不同的输入电压和外部器件，U1可以驱动高达数十瓦的LED灯珠。本实施例采用的U1集成芯片。U1芯片内置功率开关，采用高端电流采样来设置流经LED 的平均电流，通过DIM引脚可以接受模拟调光和很宽范围的PWM 调光。当DIM 的电压低于0.3V 时，功率开关关断，U1进入极低工作电流的待机状态。

本实用新型中降压恒流芯片U1和电感L1、电流采样电阻R1形成一个自振荡的连续电感电流模式的降压型恒流LED 控制器。当芯片上的VIN引脚上电时，电感L1和电流采样电阻R1初始电流为零，LED 输出电流也为零。这时候，CSN引脚的输出为高，内部功率开关导通，SW 的电位为低。电流通过电感L1、电流采样电阻R1、LED 和内部功率开关从VIN 经过电容C1后流到电源负极，电流上升的斜率由VIN引脚、电感L1和LED上的压降决定，在R1 上产生一个压差VCSN 。当（VIN − VCSN）大于115 mV 时，CSN 比较器的输出变低，内部功率开关关断，电流以另一种斜率流过电感L1、电流采样电阻R1、LED 和肖特基二极管D1。当（VIN − VCSN）小于 85 mV 时，功率开关重新打开，这样就可以计算出LED的平均电流大小。

如图1所示，LED照明模块以串联的发光二极管LED1、LED2、LED3和LED4的形式进行照明，所述发光二极管串的阳极通过采样电阻R1与肖特基二极管D1的阴极相连接，既可以使电流由电源正极流经肖特基二极管后再依次流过LED发光电路，又可以防止电源的反接。此外，发光二极管串的阴极一端与电感L1相连接，电感L1的另一端同时与续流二极管D3的阳极和U1的SW引脚相连接。由于续流二极管D3与电感L1的性能好坏将会影响恒流电流的数值和电路的稳定性，且电路的工作电压较大（20V左右），要求恒定的电流也较大。因此续流二极管D3应采用工作电压范围较大的型号，电感L1也应采用较粗线径，以承载较大的电流。

D3是续流二极管，在晶片内部MOS管处于截止状态时为储存在电感中的电流提供放电回路。R1是电流采样电阻，控制U1输出电流的大小，它决定恒流源的绝对精度。R1的阻值与负载电流大小有关。L1是整流电感，是这个电路中的关键元件，功能是把100KHz的脉冲电流变换成三角波电流，L1的电感量会影响工作电压范围内恒流源的稳定性。因为U1的设计最佳工作频率在1MHz 以下，电感量大了会影响其工作频率，本实施例的电感设计使得系统工作频率可以控制到1MHz 以下。电感量小了，工作频率趋高，由于U1内部电流检测电路响应速度限制，对内部电流正常检测出现影响，不能更好的实现对内部开关的导通/关断控制。另外电感量太小还会导致U1的SW引脚烧坏，而无输出。

旁路电容C1把脉冲直流转换成平滑的直流。该电容能承受较大的峰值电流，并能使电源的输入电流平均，减小对芯片U1的冲击。

D2为瞬态电压抑制二极管（TVS二极管），防止电压反向。

高亮度LED 有时需要提供温度补偿电流以保证可靠稳定的工作，这些LED 通常被设计在驱动板之外。U1的内部温度补偿电路已将输出电流达到尽可能的稳定。U1还可以通过DIM 管脚外接负温度系数热敏电阻（NTC）或者二极管（负温度系数）到LED 附近，检测LED 温度并动态调节流经LED的电流以保护LED。随着温度升高，DIM 端电压降低，从而降低流经LED 的电流，实现系统的温度补偿。

由于采用高端电流采样结构，使得外部元器件数量较少。因此采用1%精度的采样电阻时LED 输出电流控制在±5% 的精度。

此外，为了保证可靠性，降压恒流芯片U1内部包含过热保护功能（TSD），封装含有散热焊盘（PAD），以保证系统稳定可靠的工作。当降压恒流芯片U1温度超过160℃时，降压恒流芯片U1会自动进入过温保护状态并停止电流输出，而当温度低于140 时，降压恒流芯片U1会重新恢复至工作状态。过热保护功能在芯片过热（>160 ℃）时保护芯片和系统，外部的散热焊盘（PAD） 增强了芯片的工作稳定性。于是，U1能够安全地输出较大电流。U1还可以通过DIM 管脚外接负温度系数热敏电阻（NTC）到LED 附近，检测温度动态调节LED 电流保护LED。

另外，在应用本发明的另一实施例中，当LED恒流驱动电路需要驱动更多的LED时，LED装置可以采用图2所示的并联连接方式来增加LED的数量，理论上只要电路消耗的总功率在电源功率范围之内，就可以并联尽可能多的电路装置。

当然，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内做出的修改、等同替换均应包括在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种LED恒流驱动电路，其特征在于，所述LED恒流驱动电路驱动LED照明模块，所述LED恒流驱动电路包括电源模块、降压恒流芯片、电流采样电阻、电感、续流二极管和旁路电容，所述电流采样电阻的一端耦接于所述电源模块的正极，另一端连接于所述降压恒流芯片的CSN引脚，所述降压恒流芯片的VIN引脚连接于所述电流采样电阻的一端，所述降压恒流芯片的GND引脚与所述电源模块的负极相连接，所述LED照明模块由至少一个发光二极管组成，所述发光二极管的阳极连接于所述电流采样电阻的另一端，所述发光二极管的阴极连接于所述电感的一端，所述电感的另一端连接于所述降压恒流芯片的SW引脚，所述续流二极管的阴极与所述电流采样电阻的一端相连接，其阳极与所述降压恒流芯片的SW引脚相连接，所述旁路电容的一端与所述电流采样电阻的一端相连接，其另一端与所述电源模块的负极相连接。

2.如权利要求1所述的LED恒流驱动电路，其特征在于，所述LED恒流驱动电路还包括肖特基二极管，所述肖特基二极管的正极连接于所述电源模块的正极，所述肖特基二极管的负极连接于所述电流采样电阻的一端。

3.如权利要求1或2所述的LED恒流驱动电路，其特征在于，所述LED恒流驱动电路还包括瞬态电压抑制二极管，所述瞬态电压抑制二极管的正极连接于所述电源模块的负极，所述瞬态电压抑制二极管的负极连接于所述电流采样电阻的一端。

4.如权利要求1所述的LED恒流驱动电路，其特征在于，所述电源模块采用直流电源，其电压为8-30V。

5.如权利要求1或2或4所述的LED恒流驱动电路，其特征在于，所述LED照明模块包括发光二极管阵列，所述发光二极管阵列结构为多支路并联或单支路串联形式。

6.一种LED汽车照明装置，其特征在于，所述LED装置包括权利要求1-5中任一项所述的LED恒流驱动电路。