CN202425146U

CN202425146U - 一种led照明装置驱动电路

Info

Publication number: CN202425146U
Application number: CN 201220007395
Authority: CN
Inventors: 郑钦贤
Original assignee: GUANGZHOU LONGDO ELECTRONICS CO Ltd
Current assignee: Dongguan Changda Traffic Technology Co. Ltd.
Priority date: 2012-01-06
Filing date: 2012-01-06
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2022-01-06

Abstract

本实用新型涉及一种LED照明装置驱动电路，其输入端与交流电源相连，输出端连接至LED照明装置，包括整流滤波电路、PFC控制电路、采样电路，所述整流滤波电路的输入端与交流电源相连，整流滤波电路的输出端与LED照明装置和PFC控制电路的输入端分别相连，采样电路的输入端连接至LED照明装置，采样电路的输出端与PFC控制电路的反馈端相连，PFC控制电路的输出端连接至LED照明装置。本实用新型省去传统模式的降压变换电路；从而简化了电路、减少了元器件数量、降低了相关产品的组成成本，并提高了产品的可靠性和电源转换效率（可达98%），可使相关节能产品更加节能、更加便宜，推动了相关节能产品的推广与普及。

Description

一种LED照明装置驱动电路

技术领域

本实用新型涉及一种照明驱动电路，具体涉及一种LED照明装置驱动电路。

背景技术

由于单体LED光源的工作电压较低，之前的LED照明或指示装置的驱动，是采用低电压大电流的方式。具体实施方式是：用多颗单体LED光源串联后再并联或混联的方式组合成工作电压在3-200V之间的LED组合光源，再使用隔离或非隔离的降压型电压变换器驱动。

现有LED光源的工作电压降（VF）都会随着器件的温度升高而降低，且VF值会有一定的个体差异。在之前的驱动方案中，有大量并联或串联后再并联的LED单体，由于VF值的高低和散热条件的个体差异，导致个体或被并联的LED串之间的电流偏差比较大，在并联电路中，每个器件上的电压是相同的；由于电压不会变化，VF值的高低和散热条件的个体差异，会导致压降偏低的个体电流变大，而它的电流变大了，功率也会变大；功率变大了，个体的温度就会升高，VF值会降的更低，电流会变得更大；如此的恶性循环，必然会降低LED光源组件的工作寿命。另外，电流的不均衡还会降低LED照明装置的发光效率！

传统的低电压光源组件驱动器，包括采用非隔离降压驱动器，和采用隔离的PFC（Power Factor Correction 功率因数校正）+PWM（Pulse Width Modulation 脉冲宽度调制）、PFC+LLC（谐振电路）及隔离单级PFC等降压驱动器在内；它们通常都有至少两部分功能，即功率因数校正功能和降压限流功能组成，而其包含的功率因数校正电路不具备精确的输出电流限定能力。这种普遍使用的降压驱动模式的不足之处在于：元器件数量多，实施电路复杂，这势必导致相关产品成本高、可靠性低和电源转换效率低（通常只有60%-90%）等不良后果，阻碍了相关节能产品的推广普及。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型的目的旨在于提供一种低成本、高效率、高可靠性的LED照明装置驱动电路。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种LED照明装置驱动电路，其输入端与交流电源相连，输出端连接至LED照明装置，包括整流滤波电路、PFC控制电路、采样电路，所述整流滤波电路的输入端与交流电源相连，整流滤波电路的输出端与LED照明装置和PFC控制电路的输入端分别相连，采样电路的输入端连接至LED照明装置，采样电路的输出端与PFC控制电路的反馈端相连，PFC控制电路的输出端连接至LED照明装置。

所述LED照明装置包括串接的第一LED照明组件和第二LED照明组件，所述第一LED照明组件和第二LED照明组件均由多个串接的LED光源组成。

所述整流滤波电路包括EMI滤波电路、整流电路、高频滤波电路，EMI滤波电路、整流电路、高频滤波电路依次相连，EMI滤波电路的输入端与交流电源相连，高频滤波电路的输出端与LED照明装置和PFC控制电路的输入端分别相连。

LED照明装置驱动电路进一步包括安规及保险电路，所述安规及保险电路连接于交流电源与EMI滤波电路之间。

LED照明装置驱动电路进一步包括旁路二极管D1，所述旁路二极管D1的阳极连接至高频滤波电路的输出端，旁路二极管D1的阴极连接至LED照明装置。

所述PFC控制电路包括PFC控制芯片，所述PFC控制芯片的输入端与高频滤波电路的输出端相连，PFC控制芯片的反馈端与采样电路的输出端相连，PFC控制芯片的输出端连接至LED照明装置。

所述PFC控制芯片的反馈端包括电压反馈端和电流反馈端，采样电路包括电流采样电阻R10、电压采样电阻R7、分流电阻R9和分压电阻R8，所述电压采样电阻R7的输入端连接至旁路二极管D1的阴极，电压采样电阻R7的输出端连接至电压反馈端，电流采样电阻R10的输入端连接至LED照明装置，电流采样电阻R10的输出端与电流反馈端相连，分流电阻R9的一端连接至电流采样电阻R10的输入端，另一端接地，分压电阻R8一端连接至电压采样电阻R7的输出端，另一端接地。

LED照明装置驱动电路进一步包括一输出滤波电路，所述输出滤波电路包括电容C7、开关管Q1、二极管D2，所述电容C7的正极连接至旁路二极管D1的阴极，电容C7的负极接地，开关管Q1的栅极连接至PFC控制芯片的输出端，开关管Q1的漏极连接至二极管D2的阳极，二极管D2的阴极连接至旁路二极管D1的阴极。

LED照明装置驱动电路进一步包括PFC升压电感L1，所述PFC升压电感L1的一端连接至高频滤波电路的输出端与PFC控制芯片的输入端之间，PFC升压电感L1的另一端连接于二极管D2的正极。

本实用新型所阐述的一种LED照明装置驱动电路，与现有技术相比，其有益效果在于：本实用新型驱动电路把LED照明装置的工作电压提高到PFC控制电路的合理输出电压范围内，并采用具有输出电压和输出电流限定功能的PFC控制电路直接驱动。省去传统模式的降压变换电路；从而简化了电路，减少了元器件数量，降低了相关产品的组成成本，并提高了产品的可靠性和电源转换效率（可达98%），可使相关节能产品更加节能，更加便宜；从而推动相关节能产品的推广普及，由于本发明提高了转换效率，发热量必然会降低，从而使其工作温升降低，电源的温升降低了，可靠性和工作寿命就会提高。另外，本发明改变了LED照明装置的连接方式，使LED光源个体在电路中的消耗功率与温升的关系由正相关变为负相关，抑制了LED照明装置的个体温差，提升了LED照明装置的工作寿命和发光效率。

附图说明

附图1为本实用新型一种LED照明装置驱动电路的结构框图；

附图2为图1的电路原理图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型的一种LED照明装置驱动电路做进一步描述，以便于更清楚的理解本实用新型所要求保护的技术思想。

如图1~2所示，一种LED照明装置驱动电路，驱动电路1的输入端与交流电源3相连，驱动电路1输出端连接至LED照明装置2。驱动电路1包括整流滤波电路、PFC控制电路15、采样电路16，整流滤波电路的输入端与交流电源3相连，整流滤波电路的输出端与LED照明装置2和PFC控制电路15的输入端分别相连，采样电路16的输入端连接至LED照明装置2，采样电路16的输出端与PFC控制电路15的反馈端相连，PFC控制电路15的输出端连接至LED照明装置2。

LED照明装置2包括串接的第一LED照明组件LED1和第二LED照明组件LED2，第一LED照明组件LED1和第二LED照明组件LED2均由多个串接的LED光源组成。其工作电压分为2种：其一、工作电压为DC190-220V，适用于AC85-135V的输入电压范围；其二、工作电压为DC380-440V，可用于AC170-265V或AC85-265V的输入电压范围。在本实用新型较佳的实施例中，第一LED照明组件LED1和第二LED照明组件LED2均是由64颗VF值为3.0-3.4V的高光效白光LED光源串联而成的光源组，其工作电压范围为DC380-440V，适用于AC170-265V或AC85-265V的输入电压范围；在串联电路中，每个器件上的电流是相同的，对于由VF值的高低和散热条件的个体差异，导致压降偏低的个体，由于电流不会变化，它的功耗会因为VF值低而变小，变成了与并联电路相反的良性循环，这必然会提高LED光源组件的整体工作寿命。

整流滤波电路包括EMI滤波电路12、整流电路13、高频滤波电路14，EMI滤波电路12、整流电路13、高频滤波电路14依次相连，EMI滤波电路12的输入端与交流电源3相连，高频滤波电路14的输出端与LED照明装置2和PFC控制电路15的输入端分别相连。

EMI滤波电路12由X电容C1和C2、共模电感L3组成，整流电路13采用整流桥BR1。X电容C1、C2和共模电感L3用于EMI滤波功能，整流桥BR1为全桥整流器，用于将交流市电转换成脉动直流电压，以上元件用以满足相关产品符合电磁兼容要求及完成整流功能。差模电感L2、小容量的CBB（聚乙烯）电容C3和C4构成高频滤波电路14，用以滤去高频电压电流，确保相关产品符合电磁兼容的要求。

安规及保险电路11连接于交流电源3与EMI滤波电路12之间。安规及保险电路11由保险管F1、负温度系数热敏电阻RT1、压敏电阻R1、普通电阻R2组成，其中，保险管F1用于电路异常保护，负温度系数热敏电阻RT1用于减小上电瞬间的浪涌电流，压敏电阻R1用于防止线路浪涌电压（如雷电感应）损坏产品，普通电阻R2用于泄放断电后残留在X电容上的电压，以确保相关产品符合安全规范的要求。

旁路二极管D1的阳极连接至高频滤波电路的输出端，旁路二极管D1的阴极连接至LED照明装置2。旁路二极管D1用于为上电瞬间及异常状态下产生的浪涌电流提供旁路通道，以保护其他关键元件不被浪涌电流损坏。

PFC控制电路15包括PFC控制芯片IC1，PFC控制芯片IC1的输入端（PFC控制芯片IC1的第八管脚）与高频滤波电路14的输出端相连，PFC控制芯片IC1的反馈端与采样电路的输出端相连，PFC控制芯片的输出端（PFC控制芯片IC1的第七管脚）连接至LED照明装置2。PFC控制芯片IC1通过对开关管Q1的控制，以及其它关键元件（如PFC升压电感L1、二极管D2等）的配合，来完成启动、功率因数校正及输出电压/电流限定的功能。

PFC控制芯片IC1的反馈端包括电压反馈端（PFC控制芯片IC1的第二管脚）和电流反馈端（PFC控制芯片IC1的第一管脚），采样电路16包括电流采样电阻R10、电压采样电阻R7、分流电阻R9和分压电阻R8，电压采样电阻R7的输入端连接至旁路二极管D1的阴极，电压采样电阻R7的输出端连接至电压反馈端，电流采样电阻R10的输入端连接至LED照明装置，电流采样电阻R10的输出端与电流反馈端相连，分流电阻R9的一端连接至电流采样电阻R10的输入端，另一端接地，分压电阻R8一端连接至电压采样电阻R7的输出端，另一端接地。当然，采样电路16也可以根据PFC控制电路15所选用的PFC控制芯片IC1的要求，把采样到的输出电压和输出电流信号经一定的规则合成转换，并提供相关信号给PFC控制电路15；从而控制输出电压和输出电流，以确保高工作电压LED照明装置2能够正常工作。

驱动电路1还包括一输出滤波电路17，输出滤波电路17包括电容C7、开关管Q1、二极管D2，电容C7的正极连接至旁路二极管D1的阴极，电容C7的负极接地，开关管Q1的栅极连接至PFC控制芯片的输出端，开关管Q1的漏极连接至二极管D2的阳极，二极管D2的阴极连接至旁路二极管D1的阴极。其中开关管Q1为主开关管，可使用MOS、BJT、IGBT等类型的晶体管；其受控于PFC控制电路15做高频开关动作，使PFC升压电感L1产生电路需要的感生电压。二极管D2可使用快恢复、超快恢复、超快软恢复等高速二极管，用以PFC升压电感配合L1、开关管Q1等，完成电路的升压动作。电容C7是驱动电路1的主滤波电容，可使用高耐压大容量电解电容，完成电路的滤波和储能功能，使电路输出比较平稳的直流电压，满足LED照明装置的供电需求。

PFC升压电感L1的一端连接至高频滤波电路的输出端与PFC控制芯片的输入端之间，PFC升压电感L1的另一端连接于二极管D2的正极。PFC升压电感L1用于功率因数校正的自感升压，及为相关控制电路提供磁复位信号和辅助电源电压。

驱动电路1的工作原理：

（1）上电

上电后，交流电源3从L、N接口处输入，经由含保险管F1、热敏电阻RT1等元件组成的安规及保险电路11、EMI滤波电路12、整流电路13、高频滤波电路14后，被转换成脉动直流电压VD+，该电压VD+经二极管D1产生一个被热敏电阻RT1限制的起始电流给电容C7充电，产生直流电压VH+，此电压VH+将很快上升到接近输入电压的峰值，但还不足以驱动照明装置。

（2）启动

电压VD+经由电阻R3给电容C5充电产生辅助电压VCC；当电压VCC达到PFC控制芯片IC1的启动电压时，PFC控制芯片IC1启动，通过PFC控制芯片IC1的输出端控制开关管Q1做高频开关动作，从而产生脉冲电压VSW，此电压经二极管D2给电容C7充电，使电压VH+升高。脉冲电压VSW在PFC升压电感L1上产生的感生电压经由绕在它上面的辅助绕组产生电压VF，电压VF经电容C6、电阻R4及二极管D3、D4倍压整流给电容C5上的电压VCC提供补充，使电压VCC能够持续满足PFC控制芯片IC1的正常工作需要。

（3）稳压

本实例的输出电压控制，是由电压VH+经电阻R7、R8分压产生的输出电压采样信号电压OVS，电压OVS输入PFC控制芯片IC1的电压反馈端，经由PFC控制芯片IC1内部与其基准电压比较产生电压误差信号，控制开关管Q1的开关时间，从而达到控制并调整输出电压的目的。

（4）恒流

受控的电压VH+经LED照明装置、电阻R9、以及地线GND产生回路，此回路产生的电流流经电阻R9产生电流压降，此压降经电阻R10产生输出电流采样信号电压OCS，电压OCS输入PFC控制芯片IC1的电流反馈端，经由PFC控制芯片IC1内部与其基准电压比较产生电流误差信号，此信号参与控制开关管Q1的开关时间，控制并调整了输出电压VH+，由电压VH+产生的回路电流也得到了控制与调整，从而达到流经LED照明装置的电流恒定的效果。

（5）功率因数校正

流经开关管Q1在电阻R6上产生主回路电流信号电压CS，电压CS被输入到PFC控制芯片IC1第四管脚；另外PFC升压电感L1的辅助绕组产生的包含输入电压VD+信息及磁复位信息的电压VF，经电阻R5采样后输入PFC控制芯片IC1第五管脚，由PFC控制芯片IC1内部处理后产生功率因数校正信号，此信号参与控制开关管Q1的开关时间，通过对开关管Q1开关时间的控制，达到功率因数校正的目的。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims

1.一种LED照明装置驱动电路，其输入端与交流电源相连，输出端连接至LED照明装置，其特征在于，包括整流滤波电路、PFC控制电路、采样电路，所述整流滤波电路的输入端与交流电源相连，整流滤波电路的输出端与LED照明装置和PFC控制电路的输入端分别相连，采样电路的输入端连接至LED照明装置，采样电路的输出端与PFC控制电路的反馈端相连，PFC控制电路的输出端连接至LED照明装置。

2.如权利要求1所述的LED照明装置驱动电路，其特征在于，所述LED照明装置包括串接的第一LED照明组件和第二LED照明组件，所述第一LED照明组件和第二LED照明组件均由多个串接的LED光源组成。

3.如权利要求1所述的LED照明装置驱动电路，其特征在于，所述整流滤波电路包括EMI滤波电路、整流电路、高频滤波电路，EMI滤波电路、整流电路、高频滤波电路依次相连，EMI滤波电路的输入端与交流电源相连，高频滤波电路的输出端与LED照明装置和PFC控制电路的输入端分别相连。

4.如权利要求3所述的LED照明装置驱动电路，其特征在于，LED照明装置驱动电路进一步包括安规及保险电路，所述安规及保险电路连接于交流电源与EMI滤波电路之间。

5.如权利要求3所述的LED照明装置驱动电路，其特征在于，LED照明装置驱动电路进一步包括旁路二极管D1，所述旁路二极管D1的阳极连接至高频滤波电路的输出端，旁路二极管D1的阴极连接至LED照明装置。

6. 如权利要求5所述的LED照明装置驱动电路，其特征在于，所述PFC控制电路包括PFC控制芯片，所述PFC控制芯片的输入端与高频滤波电路的输出端相连，PFC控制芯片的反馈端与采样电路的输出端相连，PFC控制芯片的输出端连接至LED照明装置。

7.如权利要求6所述的LED照明装置驱动电路，其特征在于，所述PFC控制芯片的反馈端包括电压反馈端和电流反馈端，采样电路包括电流采样电阻R10、电压采样电阻R7、分流电阻R9和分压电阻R8，所述电压采样电阻R7的输入端连接至旁路二极管D1的阴极，电压采样电阻R7的输出端连接至电压反馈端，电流采样电阻R10的输入端连接至LED照明装置，电流采样电阻R10的输出端与电流反馈端相连，分流电阻R9的一端连接至电流采样电阻R10的输入端，另一端接地，分压电阻R8一端连接至电压采样电阻R7的输出端，另一端接地。

8.如权利要求7所述的LED照明装置驱动电路，其特征在于，LED照明装置驱动电路进一步包括一输出滤波电路，所述输出滤波电路包括电容C7、开关管Q1、二极管D2，所述电容C7的正极连接至旁路二极管D1的阴极，电容C7的负极接地，开关管Q1的栅极连接至PFC控制芯片的输出端，开关管Q1的漏极连接至二极管D2的阳极，二极管D2的阴极连接至旁路二极管D1的阴极。

9.如权利要求8所述的LED照明装置驱动电路，其特征在于，LED照明装置驱动电路进一步包括PFC升压电感L1，所述PFC升压电感L1的一端连接至高频滤波电路的输出端与PFC控制芯片的输入端之间，PFC升压电感L1的另一端连接于二极管D2的正极。