CN202005042U - 一种高功率因数的新型led驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种高功率因数的新型LED驱动电路，包括交流输入整流和电磁干扰滤波电路、功率因数校正电路、反激开关电路、控制电路、输出滤波电路、吸收电路以及驱动电路，其中交流输入整流和电磁干扰滤波电路的输入端与交流电源相连接，输出端与功率因数校正电路的第一输入端相连接，功率因数校正电路的第一输入端与交流输入整流和电磁干扰滤波电路的输出端相连接，第二输入端与驱动电路的输出端相连接，输出端与吸收电路的输入端相连接，吸收电路的输入端与功率因数校正电路的输出端相连接，输出端与反激开关电路的第一输入端相连接，反激开关电路的第一输入端与吸收电路的输出端相连接，第二输入端与驱动电路的输出端相连接。
Description
技术领域
本实用新型涉及电路领域，更具体地涉及一种新型LED(发光二极管)驱动电路。
背景技术
在全球能源短缺、环保意识不断提高的背景下，世界各国都在大力发展绿色节能照明。LED照明作为节能环保战略性新兴产业，受到国家和各级政府的高度重视，正在飞速发展。目前LED技术已趋成熟，由于其具有发光效率高、使用寿命长等特点，在照明领域上取代传统的白炽灯已刻不容缓。但在现有的灯杯、灯管等小功率LED用开关电源方案中，普遍存在功率因数低，电流精度低，印刷板尺寸大等缺点。低功率因数导致电网中的谐波能量大，能源利用率低，传输损耗大等问题，加重电网负担；另一方面，电流精度低会影响LED的使用寿命。
实用新型内容
鉴于以上所述的问题，本实用新型提供了一种新型的具有高功率因数和高电流精度的LED驱动电路。
该新型LED驱动电路包括交流输入整流和电磁干扰滤波电路、功率因数校正电路、反激开关电路、控制电路、输出滤波电路、吸收电路以及驱动电路，其中，交流输入整流和电磁干扰滤波电路的输入端与交流电源相连接，输出端与功率因数校正电路的第一输入端相连接，功率因数校正电路的第一输入端与交流输入整流和电磁干扰滤波电路的输出端相连接，第二输入端与驱动电路的输出端相连接，输出端与吸收电路的输入端相连接，吸收电路的输入端与功率因数校正电路的输出端相连接，输出端与反激开关电路的第一输入端相连接，反激开关电路的第一输入端与吸收电路的输出端相连接，第二输入端与驱动电路的输出端相连接，输出端与输出滤波电路的输入端相连接，控制电路的输入端与功率因数校正电路的输出端以及反激开关电路的输出端相连接，输出端与驱动电路的输入端相连接，输出滤波电路的输入端与反激开关电路的输出端相连接，输出端用作发光二极管驱动电路的输出，其中，交流输入整流和电磁干扰滤波电路对来自交流电源的信号进行输入整流和电磁干扰滤波，并将信号提供给功率因数校正电路，功率因数校正电路根据经由驱动电路、来自控制电路的驱动信号对从交流输入整流和电磁干扰滤波电路提供来的信号进行功率因数校正，并将结果通过吸收电路后提供给反激开关电路的第一输入端，反激开关电路对通过吸收电路的信号进行变压处理，并将变压后的信号提供给输出滤波电路，输出滤波电路对从反激开关电路输出的信号进行输出整流和滤波，从而得到作为发光二极管驱动电路的输出信号的驱动电流，控制电路通过驱动电路分别控制功率因数校正电路和反激开关电路。
本实用新型克服了现有技术的缺陷而提供了一种具备高功率因数、高电流精度、低成本等优点的LED驱动电路，该LED驱动电路能够符合各种安装规格标准。
附图说明
从下面结合附图对本实用新型的具体实施方式的描述中可以更好地理解本实用新型，其中：
图1示出了根据本实用新型的一个实施例的LED驱动电路的结构框图；
图2示出了根据本实用新型的一个实施例的LED驱动电路中吸收电路6的不同连接方式；
图3示出了根据本实用新型的一个实施例的LED驱动电路中驱动电路7的不同连接方式。
具体实施方式
下面将详细描述本实用新型各个方面的特征和示例性实施例。下面的描述涵盖了许多具体细节，以便提供对本实用新型的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本实用新型可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本实用新型的示例来提供对本实用新型更清楚的理解。本实用新型绝不限于下面所提出的任何具体配置，而是在不脱离本实用新型的精神的前提下覆盖了相关元素或部件的任何修改、替换和改进。
图1示出了根据本实用新型的一个实施例的LED驱动电路的结构框图。该实用新型电路是基于降压结构开关电路开发的。如图1所示，该LED驱动电路包括AC输入整流和EMI(电磁干扰)滤波电路1、功率因数校正电路2、反激开关电路3、控制电路4、输出滤波电路5、吸收电路6和驱动电路7。该LED驱动电路包括两个电源输入端(与交流电源AC连接)和一个电源输出端(输出提供给LED的电流)。
AC输入整流和EMI滤波电路1集成了AC输入整流和EMI滤波的功能。如图1所示，其一端连接到交流电源，另一端连接到功率因数校正电路2的输入端。功率因数校正电路2根据经由驱动电路7来自控制电路4的驱动信号进行功率因数校正操作，并通过吸收电路6提供给反激开关电路3。吸收电路6用于吸收功率因数校正电路2的输出信号中的上尖峰，保护其中的MOSFET，同时还有一定的EMI抑制作用。反激开关电路3通过反激式开关操作，将经过功率因数校正的信号经变压后提供给输出滤波电路5。输出滤波电路5对该信号进行输出整流和滤波，并将其输出作为LED驱动电流。
如图1所示，AC输入整流和EMI滤波电路1包括：保险丝FUSE，共模滤波电感L1，X电容CX1、CX2，整流桥BD1，滤波电容C1。电感L1通过保险丝(熔断电阻)FUSE连接交流电源，并且电感L1与X电容CX1、CX2形成Z型EMI抑制电路，其信号经过整流桥BD1整流并经滤波电容C1滤波后被提供给功率因数校正电路2。
功率因数校正电路2包括：升压电感2、开关MOSFET Q1、续流二极管D1、滤波电容C2等。功率因数校正电路2根据经由驱动电路7、来自控制电路4的驱动信号对从AC输入整流和EMI滤波电路1提供来的信号进行功率因数校正，并将结果通过吸收电路6提供给反激开关电路3。
反激开关电路3包括：变压器T1、开关MOSFET Q2、原边电流取样电阻R1。变压器T1的原边(又称为初级侧)接收通过吸收电路6的、来自功率因数校正电路2的信号，并通过变压器T1的变压在次级侧产生输出信号。输出信号被输出到输出滤波电路5，输出滤波电路5包括输出整流二极管D3、输出滤波电容C6等，用来对从反激开关电路3输出的信号进行整流和输出滤波，从而产生LED驱动电流。原边电流取样电阻R1对在变压器T1的原边侧的输入电流进行取样，从而通过控制电路4对功率因数校正电路2的输出产生作用，从而实现反激式开关操作。
控制电路4的主要器件由一颗PWM(脉宽调制)控制芯片U1和必要的外围辅助元件组成。该控制芯片总共包含6只功能脚，在图1中分别标为A-F。下面具体描述每个引脚。
引脚A：GND脚，用作芯片的基准地；
引脚B：GATE驱动脚，如图1所示，它经过驱动电路7(下面将描述)与功率因数校正电路2中的开关MOSFET Q1和反激开关电路3中的开关MOSFET Q2相连，用于驱动MOSFET；
引脚C：CS脚，它是原边电流取样输入脚，通过电流采样补偿电阻R6与反激开关电路3中的原边电流取样电阻R1、MOSFET Q2相连；
引脚D：INV脚，它是辅助绕组电压采样输入脚，通过辅助绕组分压电阻R4与反激开关电路3中的变压器T1相连，用于检测变压器T1的退磁时间；
引脚E：COMP脚，它是环路补偿设置脚；
引脚F：VDD供电脚，它与供电绕组整流二极管D2及滤波电容C3相连，用于芯片内部电路供电。
另外，如图1所示，控制电路4还包括：启动电阻R2、R3，供电绕组整流二极管D2，供电脚滤波电容C3，环路补偿电阻C4，辅助绕组电压采样分压电阻R4、R5，电流采样补偿电阻R6、R7，滤波电容C5等。
吸收电路6在电路中连接在A和B两点之间，而驱动电路7在电路中连接在C和D两点及E和F两点之间，吸收电路6和驱动电路7的连接方式根据不同的系统要求可以变化，如下面的图2和图3所示。
图2示出了根据本实用新型的一个实施例的LED驱动电路中吸收电路6的不同连接方式。
如图2所示，在从左侧起的第一种连接方式中，吸收电路6通过一电阻和一电容并联然后与一二极管串联连接在A和B之间，其中二极管的正极连接到B，负极连接到电阻电容并联电路的一端，而并联电路的另一端连接到A。
在从左侧起的第二种连接方式中，吸收电路6通过一瞬态抑制二极管(TVS)和一普通二极管的串联连接在A和B之间，其中该TVS的负极和该普通二极管的负极相连。
在从左侧起的第三种连接方式中，吸收电路6通过TVS、电阻和电容的并联，然后与二极管的串联连接在A和B之间，其中该TVS的负极和该二极管的负极相连，TVS的正极连接到A，二极管的正极连接到B。
在从左侧起的第四种连接方式中，与第三种连接方式的不同之处在于省去了其中的电容，即，仅采用TVS和电阻的并联，其余相同。
在从左侧起的第五种连接方式中，与第三种连接方式的不同之处在于省去了其中的电阻，即，仅采用TVS和电容的并联，其余相同。
在从左侧起的第六种连接方式中，吸收电路6通过一电阻和电容的并联、然后与另一电阻和一二极管串联而连接在A和B之间，其中二极管的正极连接到B。
在从左侧起的第七种连接方式中，与第六种连接方式的不同之处在于串联的二极管和电阻的位置被交换，即，二极管的正极通过电阻连接到B。
图3示出了根据本实用新型的一个实施例的LED驱动电路中驱动电路7的不同连接方式。
在从上侧起的第一种连接方式中，驱动电路7以一电阻的形式连接在C和D以及E和F之间。
在从上测起的第二种连接方式中，驱动电路7以一二极管与一电阻的串联、然后与另一电阻的并联形式连接在C和D以及E和F之间，其中二极管的负极连接到C、E，正极通过串联的电阻连接到D、F。
在从上侧起的第三种连接方式中，与第二种连接方式的不同之处仅在于串联的二极管和电阻的位置被交换，即二极管的负极通过串联的电阻连接到C、E，正极连接到D、F。
在从上测起的第四种连接方式中，驱动电路7以一二极管与电阻的并联形式连接在C和D以及E和F之间，其中二极管的正极连接到D、F，负极连接到C、E。
综上所述，根据本实用新型的实施例的LED驱动电路克服了现有技术的缺陷，而具有高功率因数、高电流精度、低成本等优点，并且能够符合各种安装规格标准。
以上已经参考本实用新型的具体实施例来描述了本实用新型，但是本领域技术人员均了解，可以对这些具体实施例进行各种修改、组合和变更，而不会脱离由权利要求或其等同物限定的本实用新型的精神和范围。此外，附图中的任何信号箭头应当被认为仅是示例性的，而不是限制性的，除非另有具体指示。当术语被预见为使分离或组合的能力不清楚时，组件或者步骤的组合也将被认为是已经记载了的。
Claims (5)
1.一种发光二极管驱动电路，包括交流输入整流和电磁干扰滤波电路、功率因数校正电路、反激开关电路、控制电路、输出滤波电路、吸收电路以及驱动电路，其中：
所述交流输入整流和电磁干扰滤波电路的输入端与交流电源相连接，输出端与所述功率因数校正电路的第一输入端相连接；
所述功率因数校正电路的第一输入端与所述交流输入整流和电磁干扰滤波电路的输出端相连接，第二输入端与驱动电路的输出端相连接，输出端与所述吸收电路的输入端相连接；
所述吸收电路的输入端与所述功率因数校正电路的输出端相连接，输出端与所述反激开关电路的第一输入端相连接；
所述反激开关电路的第一输入端与所述吸收电路的输出端相连接，第二输入端与驱动电路的输出端相连接，输出端与所述输出滤波电路的输入端相连接；
所述控制电路的输入端与所述功率因数校正电路的输出端以及所述反激开关电路的输出端相连接，输出端与所述驱动电路的输入端相连接，
所述输出滤波电路的输入端与所述反激开关电路的输出端相连接，输出端用作所述发光二极管驱动电路的输出，
其中，所述交流输入整流和电磁干扰滤波电路对来自交流电源的信号进行输入整流和电磁干扰滤波，并将信号提供给所述功率因数校正电路，
所述功率因数校正电路根据经由所述驱动电路、来自所述控制电路的驱动信号对从所述交流输入整流和电磁干扰滤波电路提供来的信号进行功率因数校正，并将结果通过所述吸收电路后提供给所述反激开关电路的第一输入端，
所述反激开关电路对通过所述吸收电路的信号进行变压处理，并将变压后的信号提供给所述输出滤波电路，
所述输出滤波电路对从所述反激开关电路输出的信号进行输出整流和滤波，从而得到作为所述发光二极管驱动电路的输出信号的驱动电流，
所述控制电路通过所述驱动电路分别控制所述功率因数校正电路和所述反激开关电路。
2.根据权利要求1所述的发光二极管驱动电路，其中，所述功率因数校正电路包括：
升压电感、开关金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET、续流二极管和滤波电容，
其中所述升压电感的一端连接到所述交流输入整流和电磁干扰滤波电路以用作所述功率因数校正电路的第一输入端，另一端连接到所述续流二极管的正极，
所述开关MOSFET的栅极连接到所述驱动电路的输出端以用作所述功率因数校正电路的第二输入端，漏极连接到所述续流二极管的正极，源极接地，
所述续流二极管的负极连接到所述吸收电路的输入端以用作所述功率因数校正电路的输出端，
所述滤波电容连接在所述续流二极管的负极和地之间。
3.根据权利要求1所述的发光二极管驱动电路，其中，所述控制电路包括：
接地脚，用作所述控制电路的基准地；
驱动脚，经过所述驱动电路与所述功率因数校正电路和所述反激开关电路相连接，用于驱动这两个电路中的金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET；
原边电流取样输入脚，与所述反激开关电路相连接，用于对所述反激开关电路中的变压器的原边电流进行取样；
辅助绕组电压采样输入脚，与所述反激开关电路相连接，用于检测所述反激开关电路中的变压器退磁时间；
环路补偿设置脚；
芯片供电脚，用于所述控制电路内部的供电。
4.根据权利要求1所述的发光二极管驱动电路，其中，
所述吸收电路连接在所述功率因数校正电路和所述反激开关电路之间，
并且所述吸收电路为下述形式中的任何一种：
(1)所述吸收电路由一电阻、一电容和一二极管形成，其中所述电阻和所述电容并联、然后与所述二极管串联，所述二极管的正极连接到所述反激开关电路；
(2)所述吸收电路由一瞬态抑制二极管和一二极管形成，其中所述瞬态抑制二极管和所述二极管串联，且所述瞬态抑制二极管的正极连接到所述功率因数校正电路，所述二极管的正极连接到所述反激开关电路；
(3)所述吸收电路由一瞬态抑制二极管、一电阻、一电容和一二极管形成，其中所述瞬态抑制二极管、所述电阻、所述电容三者并联，然后与所述二极管串联，且所述瞬态抑制二极管的正极连接到所述功率因数校正电路，所述二极管的正极连接到所述反激开关电路；
(4)所述吸收电路由一瞬态抑制二极管、一电阻和一二极管形成，其中所述瞬态抑制二极管和所述电阻并联，然后与所述二极管串联，且所述瞬态抑制二极管的正极连接到所述功率因数校正电路，所述二极管的正极连接到所述反激开关电路；
(5)所述吸收电路由一瞬态抑制二极管、一电容和一二极管形成，其中所述瞬态抑制二极管和所述电容并联，然后与所述二极管串联，且所述瞬态抑制二极管的正极连接到所述功率因数校正电路，所述二极管的正极连接到所述反激开关电路；
(6)所述吸收电路由第一电阻、一电容、第二电阻和一二极管形成，其中所述第一电阻和所述电容并联，然后与所述第二电阻和所述二极管串联，且所述二极管的正极连接到所述反激开关电路；
(7)所述吸收电路由第一电阻、一电容、第二电阻和一二极管形成，其中所述第一电阻和所述电容并联，然后与所述二极管和所述第二电阻串联，且所述二极管的正极通过所述第二电阻连接到所述反激开关电路。
5.根据权利要求1所述的发光二极管驱动电路，其中，
所述驱动电路连接在所述控制电路与所述功率因数校正电路和所述反激开关电路之间，
并且所述驱动电路为下述形式中的任何一种：
(1)所述驱动电路由一电阻形成；
(2)所述驱动电路由第一电阻、一二极管和第二电阻形成，其中所述第一电阻与所述二极管串联，然后与所述第二电阻并联，且所述二极管的负极连接到所述控制电路，正极连接到所述第一电阻；
(3)所述驱动电路由第一电阻、一二极管和第二电阻形成，其中所述第一电阻与所述二极管串联，然后与所述第二电阻并联，且所述二极管的负极连接到所述第一电阻，正极连接到所述功率因数校正电路和所述反激开关电路；
(4)所述驱动电路由一二极管和一电阻形成，其中所述二极管和所述电阻并联，且所述二极管的负极连接到所述控制电路，正极连接到所述功率因数校正电路和所述反激开关电路。
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