专利名称：一种led恒流驱动器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电源电路领域，特别涉及一种发光二极管(light-emitting diode, LED)恒流驱动器。
背景技术：
目前，随着LED技术的发展，LED大屏幕、LED指示灯、LED投光灯、 LED路灯等LED产品应运而生；由于LED具有耗电量低、使用寿命长、高亮 度、可控性强等特点，LED被广泛地应用于照明领域。
图1为现有的LED恒流驱动器的接线示意图，当负载LED正常工作时， LED恒流驱动器将输入的交流电源转换为恒定的直流电流，输出至负载LED; 当负载LED处于短路、开路、反接或开路再接通等非正常工作状态时，输出负 载LED的电压或电流会发生突变，此时负载端形成的沖击电压或电流都会对 LED恒流驱动器内部电路及负载LED造成损坏。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种LED恒流驱动器，该
驱动器能够在负载LED非正常工作状态时保护自身内部电路及负载LED。 为达到上述目的，本实用新型的技术方案具体是这样实现的 一种LED恒流驱动器，该驱动器包括恒流驱动电路及检测保护电路； 所述恒流驱动电路将输入的交流电源变为恒定的直流电流输出至LED负
载；所述检测保护电路检测到负载LED开路或短路时，发送控制信号至所述恒
流驱动电路，将恒流驱动电路关断。
上述驱动器中，所述恒流驱动电路包括整流滤波电路、降压型直流变换电
路、电子开关、正反馈电路、峰值电流负反馈支路、脉宽调制PWM控制电路及启动维持电路；
所述整流滤波电路将输入的交流电源整流滤波成直流高压输出给所述降压
型直流变换电路，并输出接通突变电压及电流至所述启动维持电路；
所述启动维持电路将整流滤波电路输出的接通突变电压转换为启动电流输 出至所述脉宽调制PWM控制电路，并为所述脉宽调制PWM控制电路提供维 持电流，当负载LED短路时，所述启动维持电路接收所述检测保护电路输出的 控制信号关断，停止输出维持电流至所述脉宽调制PWM控制电路；
所述降压型直流变换电路将输入的直流高压降压后变换为锯齿波电流，并 将锯齿波电流滤波成直流电流输出给负载LED,该直流电流的值为锯齿波电流 峰值的二分之一；
所述电子开关根据所述脉宽调制PWM控制电路输出的启动电流而导通， 并在所述脉宽调制PWM控制电路输出的维持电流及所述正反馈电路的正反馈 作用下产生自激振荡，处于周期性的导通和截止状态，当所述电子开关导通时， 所述降压型直流变换电路将锯齿波电流输出至电子开关，当流经电子开关的锯 齿波电流达到设定峰值时，所述峰值电流负反馈电路输出取样值至所述脉宽调 制PWM控制电路，所述脉宽调制PWM控制电路控制所述电子开关截止；
所述峰值电流负反馈电路取样流经所述电子开关的电流峰值，并将该取样 值反馈给所述脉宽调制PWM控制电路；
在所述峰值电流负反馈电路的取样值发生改变时，所述脉宽调制PWM控 制电路通过控制所述电子开关的导通时间和正反馈电路的正反馈作用，改变输 出至所述电子开关的脉宽调制PWM占空比；所述脉宽调制PWM占空比为所 述电子开关的一个振荡周期内导通的时间与振荡周期的比值，当负载LED两端 电压出现异常时，接收所述检测保护电路输出的控制信号，削弱所述正反馈电 路的正反馈作用，所述脉宽调制PWM控制电路控制所述电子开关截止；当负 载LED短路时，所述脉宽调制PWM控制电路根据接收所述启动维持电路输出 的维持电流削弱所述正反馈电路的正反馈作用，控制所述电子开关截止。
上述驱动器中，所述检测保护电路包括电阻(R12)、电阻(R13)、电阻(R14)、电阻(R15)、电阻(R16)、电阻(R17)、电阻(R18 )及光电耦合器 (Pl)的一端(1)、光电耦合器(Pl)的一端(2)、光电耦合器(P2)、 二极 管(VW2)、 二极管(VW3)、 二极管(VD6)、可控硅(SCR);
所述电阻(R12) —端连接电阻(R13)的一端，另一端连接二极管(VW2) 的负极；所述电阻(R13)的另一端连接可控珪(SCR)的一端(T2);所述二 极管(VW2)的正极连接光电耦合器(Pl )的一端(1 ):光电耦合器(Pl )的 一端(2)连接可控硅(SCR)的一端(Tl);所述可控硅(SCR)的一端(G) 与二极管(VW3)的正极连接；所述二极管(VW3)的负极连接电阻(R16) 的一端；所述电阻(Rl6 )的另 一端连接电阻(Rl5 )的一端，并连接可控硅(SCR) 的一端(Tl);所述电阻(R15)的另一端连接二极管(VW3)的正极；所述二 极管(VD6)的正极连接二极管(VW2)的负极，二极管(VD6)的负极连接 可控硅(SCR)的一端(T2);所述光电耦合器(P2)的一端(1 )连接电阻(R12) 与电阻(R13)的连接的一端，光电耦合器(P2)的一端(2)连接电阻(R14) 的 一端，光电耦合器的一端(3 )连接所述脉宽调制PWM控制电路及峰值电流 负反馈电路，光电耦合器(P2)的一端(4)连接所述电子开关、所述启动维持 电路、所述正反馈电路及所述脉宽调制PWM控制电路；所述电阻(R14)的另 一端连接可控硅(SCR)的一端(T2);所述电阻(R17)的一端连接光电耦合 器(P2)的一端(1)，并连接负载LED的正极，另一端连接二极管(VW3) 的负极；所述电阻(R18)的一端连接光电耦合器(P2)的一端(1),并连接 负载LED的正极，另一端连接二极管(VW3)的负极；所述电阻(R12)与电 阻(R13)的连接端、所述光电耦合器(Pl)的一端(2)连接所述降压型直流 变换电路。
上述驱动器中，所述整流滤波电路包括熔断电阻(R0)、电阻(Rt)、单 相桥式整流电路(VD1-VD4)、电容(Cl )及电阻(Rl)、电阻(R2);
所述单相桥式整流电路(VD1-VD4)的一端(4)接电阻(Rt)的一端，电 阻(Rt)的另一端接零线；所迷单相桥式整流电路(VD1-VD4)的一端(2) 接熔断电阻(R0)的一端，熔断电阻(R0)的另一端接火线；所述单相桥式整流电路(VD1-VD4)的一端(1 )接电容(Cl )的正极，电容(C1)的负极接地 线；所述单相桥式整流电路(VD1-VD4)的一端(3)接地线；电阻(Rl ) — 端连接电容(Cl)的正极，并连接所述检测保护电路的光电耦合器(P2)的一 端(1)，电阻(Rl)的另一端连接电阻(R2)的一端，并连接所述启动维持电 路；电阻(R2)的另一端与地线连接；所述电容(Cl)的正极连接所述降压型 直流变换电路，并连接所述启动维持电路。
上述驱动器中，所述降压型直流变换电路包括二极管(VD5)、电容(C5) 和电感(L);
所述二极管(VD5)的正极连接电感(L)的一端，并连接所述电子开关、 所述正反馈电路，二极管(VD5)的负极连接所述整流滤波电路的电容(Cl) 的正极；所述电感(L)的另一端连接电容(C5)的负极，并连接所述检测保 护电路光电耦合器(Pl)的一端(2);所述电容(C5)的正极连接所述二极管
(VD5)的负极，并连接所述检测保护电路电阻(R12)与电阻(R13)的连接
二山 祸。
上述驱动器中，所述电子开关为V型金属氧化物半导体场效应VMOS管； 所述V型金属氧化物半导体场效应VMOS管的源极(S )连接所述峰值电 流负反馈电路；所述V型金属氧化物半导体场效应VMOS管的栅极(G)连接 所述检测保护电路的光电耦合器(P2)的一端(4),并连接所述启动维持电路、 所述脉宽调制PWM控制电路及所述正反馈电路；所述V型金属氧化物半导体 场效应VMOS管的漏极(D)连接所述降压型直流变换电路的二极管(VD5) 的正极，并连接所述正反馈电路。
上述驱动器中，所述峰值电流负反馈电路包括电阻(R9)、电阻(RIO) 和电阻(R11 )，所述电阻(R9) —端连接电子开关的V型金属氧化物半导体场 效应VMOS管的源极(S )，另 一端连接地线；所述电阻(R10 )并联在所述电 阻(R9)两端；所述电阻(R11)的一端连接所述电子开关的V型金属氧化物 半导体场效应VMOS管的源极(S ),另一端连接所述^r测保护电路的光电耦合 器(P2)的一端(3),并连接所述脉宽调制PWM控制电路。上述驱动器中，所述正反馈电路包括高频变压器(TH)、电容(C4)、电容 (C3)和电阻(R4);
所述高频变压器(TH)包括一次线圏(Nl)、 二次线圈(N2);
所述高频变压器(TH) —次线圈(Nl)的感应端连接所述电子开关的V 型金属氧化物半导体场效应VMOS管的漏极(D)，非感应端连接电容(C4) 的正极；所述电容(C4)的负极接地线；所述高频变压器(TH)二次线圈(N2) 的感应端连接地线，非感应端连接电容(C3)的一端；所述电容(C3)的另一 端连接电阻(R4)的一端；所述电阻(R4)的另一端连接所述电子开关的V型 金属氧化物半导体场效应VMOS管的栅极(G),并连接所述检测保护电路的 光电耦合器(P2)的一端(4)，并连接所述脉宽调制PWM控制电路。
上述驱动器中，所述脉宽调制PWM控制电^各包括电阻(R5 )、电阻(R6 )、 电阻(R7)、电阻(R8)、 二极管(VW1)及NPN型三极管、PNP型三极管；
所述电阻(R5) —端连接地线，另一端连接所述检测保护电路的光电耦合 器(P2)的一端(3)，并连接NPN型三极管的基极；所述NPN型三极管的发 射极连接地线，集电极连接电阻(R6)的一端；所述电阻(R6)的另一端连接 所述电子开关的V型金属氧化物半导体场效应VMOS管的栅极(G),并连接 所述启动维持电路；电阻(R7)的一端连接所述电子开关的V型金属氧化物半 导体场效应VMOS管的栅极(G)，并连接所述启动维持电路，电阻(R7)的 另一端连接PNP型三极管的发射极；所述PNP型三极管的集电极连接地线， 基极连接NPN型三极管的集电极；所述二极管(VW1)的负极连接所述电子 开关的V型金属氧化物半导体场效应VMOS管的栅极(G)，正极连接地线； 所述电阻(R8)的一端连接所述电子开关的V型金属氧化物半导体场效应 VMOS管的栅极(G),另 一端连接地线。
上述驱动器中，所述启动维持电路包括电容(C2)、电阻(R3)、光电耦合 器(Pl)的一端(3)及光电耦合器(Pl)的一端(4);
所述电容(C2) —端连接所述整流滤波电路电容(Cl )的正极，另一端连 接所述电阻(R3);所述电阻(R3)的另一端连接所述电子开关的V型金属氧化物半导体场效应VMOS管栅极(G),并连接所述脉宽调制PWM控制电路的 电阻(R7)的一端；所述光电耦合器(Pl)的一端(4)连接整流滤波电路的 电阻(Rl)与电阻(R2)的连接端，所述光电耦合器(Pl)的一端(3)连接 所述电子开关的V型金属氧化物半导体场效应VMOS管的栅极(G)，并连接 所述脉宽调制PWM控制电路的电阻(R6 )的一端。
由上述的技术方案可见，本实用新型LED恒流驱动器中，恒流驱动电 路将输入的交流电源转换为恒定的直流电流输出至负载LED。检测保护电路 检测到负载LED发生开路或短路等异常情况时，发送控制信号至恒流驱动 电路，关断恒流驱动电路，防止负载端的突变电压或电流对LED恒流驱动 器内部电路及负载LED的损害，起到了保护作用。
图1为现有技术中LED驱动器的接线示意图。
图2为本实用新型LED恒流驱动器的原理方框图。
图3为本实用新型LED恒流驱动器的电路图。
图4为本实用新型LED恒流驱动器流经电感L及VMOS管的电流示意图。
图5为本实用新型LED恒流驱动器的负载端LED的工作特性曲线图。 图6为本实用新型LED恒流驱动器的接线示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下参照附 图并举实施例，对本实用新型进一步详细说明。
在本实用新型中，为了解决现有技术的问题而提出了一种LED恒流驱动 器，该驱动器中恒流驱动电路将输入的交流电源转换为恒定的直流电流，输出 至负载LED。当检测保护电路检测到负载LED处于非正常工作状态时，检测 保护电路向恒流驱动电路发送控制信号，停止其工作，起到保护作用。下面结合图2及图3,对本实用新型一种LED恒流驱动器的结构进行 说明，具体如下
本实用新型LED恒流驱动器包括恒流驱动电路101和检测保护电路 102，其中，恒流驱动电路101包括整流滤波电路1011、降压型直流变换电 路1012、电子开关1013、正反馈电路1014、峰值电流负反馈电路1015、脉 宽调制(Pulse-Width Modulation， PWM )控制电路1016及启动维持电路 1017。
整流滤波电路1011将输入的交流电源整流滤波成直流高压输出至降压 型直流变换电路1012,并输出接通突变电压及电流至启动维持电路1017; 降压型直流变换电路1012将输入的直流高压降压后变换为锯齿波电流，并 将锯齿波电流变换为恒定的直流电流输出至检测保护电路102;检测保护电 路102将荻得的恒定的直流电流输出至负载LED,流经负载LED的直流电 流的恒流值为流经降压型直流变换电路1012的锯齿波电流设定峰值的二分 之一；启动维持电路1017输出启动电流及维持电流至PWM控制电路1016; 电子开关1013根据PWM控制电路1016输出的启动电流导通，在PWM控 制电路1016输出的维持电流及正反馈电路1014的正反馈作用下，处于自激 振荡状态，处于周期性的导通和截止状态；当电子开关1013导通时，流经 降压型直流变换电路1012的锯齿波电流输出至电子开关1013，当流经电子 开关1013的电流达到设定峰值时，峰值电流负反馈电路1015输出信号至 PWM控制电路1016, PWM控制电路1016根据获得的信号控制电子开关 1013截止；峰值电流负反馈电路1015取样流经电子开关1013的电流峰值 的大小，并将该取样值反馈至PWM控制电路1016; PWM控制电路1016 根据获得的取样值控制电子开关1013的导通时间及正反馈电路1014的正反 馈作用，改变电子开关1013的PWM占空比，根据电子开关1013本身的特 性，流经电子开关1013的电流峰值的大小由电子开关1013的PWM占空比 确定，实现流经负载LED的电流恒定。
检测保护电路102检测到负载LED两端电压异常升高时，输出控制信号至恒流驱动电路101的PWM控制电路1016, PWM控制电路1016根据 控制信号控制电子开关1013截止，削弱正反馈电路1014的正反馈作用，电 子开关1013受PWM控制电路1016控制截止且停止自激振荡，LED恒流驱 动器停止工作；检测保护电路检测到负载LED短路时，输出控制信号至恒 流驱动电路101的启动维持电路1017，启动维持电路1017停止输出维持电 流至PWM控制电路1016， PWM控制电路1016根据控制信号控制电子开 关1013截止，削弱正反馈电路1014的正反馈作用，电子开关1013受PWM 控制电路1016控制截止且停止自激振荡，LED恒流驱动器停止工作。
整流滤波电路1011包括熔断电阻RO、 NTC热敏电阻Rt、单相桥式整 流电路VD 1 - VD4 、电解电容C1及R1 、 R2;其中，单相桥式整流电路VD 1 -VD4 将输入的电源整流后输出，单相桥式整流电路VD1-VD4有四个接线端，分 别为1端、2端、3端和4端，其中1端和3端为^T出端，2端和4端为输 入端；单相桥式整流电路VD1-VD4的4端接NTC热敏电阻Rt的一端，热 敏电阻Rt的另一端接零线，Rt具有负的电阻温度特性，其阻值随着温度的 升高而减小。当LED恒流驱动器启动初期，Rt具有一定的常温电阻，抑制 合闸冲击电流，之后伴随着电流的流过，自身发热，从而降低自己的电阻值 以降低功耗；单相桥式整流电路VD1-VD4的2端接熔断电阻RO的一端， 熔断电阻RO的另一端接火线，当LED恒流驱动器内部发生短路时，熔断电 阻RO迅速熔断，以免驱动器大面积烧坏。单相桥式整流电路VD1-VD4的1 端接电解电容C1的正极，电解电容C1的负极接地，电解电容C1主要是利 用充放电过程对整流后的信号滤波；单相桥式整流电路VD1-VD4的3端接 地线；Rl—端连接电解电容Cl的正极，另一端连接R2的一端，R2的另一 端与地线连接。R1与R2组成分压电路。
降压型直流变换电路1012包括二极管VD5、电解电容C5及电感L， 其中二极管VD5的正极连接电子开关1013的V型金属氧化物半导体场效应 (VMOS)管的漏极D,负极连接整流滤波电路1011中Rl与电解电容C1 正极连接的一端，二极管VD5在降压型直流变换电路1012中起续流的作用，当电子开关1013截止时，二极管VD5导通提供一个续流通路，使流经电感 L的电流不致中断，该续流通路也是电感L能量放出到负载LED的通路； 电解电容C5的正极连接二极管VD5的负极，电解电容C5的负极连接电感 L的一端，电解电容C5 —直处于充电与放电交替的状态，用于对锯齿波电 流进行滤波；电感L的另一端连接二极管VD5的正极，本实用新型中主要 利用了电感L的储能作用，流经电感L的电流为流经降压型直流变换电路 1012的锯齿波电流，如图4所示，流经电感L的电流包括峰值Ik及平均但 Ip,并且Ip是IK的二分之一 ，IP为输出至负载LED的直流电流值，当流经 电感L的电流峰值IK为设定峰值且恒定时，输出至负载LED的直流电流的 恒流值为Ip, 二者之间的关系为现有技术的内容，具体的推导过程在此不再 赘述。
启动维持电路1017包括启动电^各和维持电路，其中，启动电路包括电 容C2和R3,电容C2的一端连"l妾整流滤波电^各1011的电解电容Cl的正极， 另一端连接R3; R3的另一端连接电子开关1013的VMOS管的栅极G;维 持电路为光电耦合器P2的3、 4端，4端连接整流滤波电路1011中Rl与 R2连接的一端，3端连接电子开关1013的VMOS管的栅极G;当整流滤波 电路1011外接交流电源接通时，整流滤波电路1011的电解电容C1产生的 正向跳变电压为启动维持电路1017的电容C2提供一个突变充电电流，该电 流通过电阻R3输入PWM控制电路1016，整流滤波电路1011的电阻Rl输 出电流至启动维持电路的光电耦合器P2的4端，光电耦合器P2的4端与3 端导通时，输出维持电流至PWM控制电^各1016。
电子开关1013为VMOS管；VMOS管有三个管脚，分别为栅极G、 源极S和漏极D,本实用新型的VMOS管用于开关，当整流滤波电^各1011 外接交流电源接通时，VMOS管根据PWM控制电路1016输出的启动电流 导通，并在PWM控制电^各1016输出的维持电流及正反馈电路1014的正反 馈作用下，处于自激振荡状态，处于周期性的导通和截止状态，其中，VMOS 管的源极S连接峰值电流负反馈电路1015的取样电阻R9、 Rl0;栅极G连接正反馈电路1014中的R4,并连接PWM控制电路1016的电阻R7、电阻 R6;漏极D连接正反馈电路1014中高频变压器TN—次绕组Nl的感应端。 当VMOS管导通时，流经降压型直流变换电路1012的电感L的锯齿波电流 输入VMOS管的漏极D,当VMOS管截止时，流经VMOS管的漏极D的 电流为零，如图4所示，因此，流经LED的恒流值是流经VMOS管漏极D 电流设定峰值的二分之一；根据VMOS管的转移特性曲线可知，流经漏极D 的电流峰值与VMOS管的PWM占空比有关，当PWM占空比增大时，流经 VMOS管的漏极D的电流峰值增大，反之，减小；VMOS管的PWM占空 比为VMOS管在一个振荡周期内导通的时间与振荡周期的比值，VMOS管 的振荡周期与正反馈电路1014的正反馈作用有关，VMOS管的导通时间与 VMOS管栅极G和源极S之间的电压有关。
正反馈电路1014包括高频变压器TH、电解电容C4、电容C3和R4; 其中，高频变压器TN包括一次绕组Nl、 二次绕组N2,其中， 一次绕组 Nl的非感应端接电解电容C4的正极；二次绕组N2的感应端接地线，非感 应端接电容C3的 一端，C3的另 一端连接R4的 一端，R4的另 一端连接PWM 控制电路1016的R6的一端，并连接电子开关1013的VMOS管的栅极G; 正反馈电路1014的正反馈作用及PWM控制电路1016的维持电流的作用使 电子开关1013中VMOS管的自激振荡，且正反馈作用与高频变压器TN两 端的电压有关，当正反馈电路1014的正反馈作用被削弱时，电子开关1013 的VMOS管的振荡周期变长，反之，振荡周期缩短。
峰值电流负反馈电路1015包括取样电阻R9、 R10及Rll,取样电阻R9 一端连接电子开关1013的VMOS管源极S，另一端连接地线；R10两端并 联于取样电阻R9两端；Rll的一端连接电子开关1013的VMOS管的源极S， 另一端连接PWM控制电路1016中NPN型三极管的基极；当流经电子开关 1013的VMOS管源极S电流峰值为设定峰值时，取样电阻R9的电位等于 PWM控制电路1016的NPN型三极管发射结电压Ube与Rll上的电压降之 和，当流经电子开关1013的VMOS管源极S的电流峰值发生改变时，取样
16电阻R9的电位发生改变，Rll中有电流流过，该电流值为峰值电流负反馈 电路1015输出至PWM控制电路1016的取样值，对PWM控制电路1016 输出的占空比起控制作用。
PWM控制电路1016包括R5、 R6、 R7、 R8、稳压二极管VW1及一个 NPN型三极管、 一个PNP型三极管；R5—端连接NPN型三极管的基极， 另一端连接地线，NPN型三极管的发射极连接地线，集电极连接R6的一端， R6的另一端连接启动维持电路1017的光电耦合器Pl的3端，并连4妾电子 开关1013的VMOS管的栅极G; PNP型三极管的基极与NPN型三极管的 集电极连接，PNP型三极管的集电极连接地线，发射极连接R7的一端，R7 的另一端连接电子开关1013的VMOS管的栅极G,并连接启动维持电路 1017的电阻R3的一端；稳压二极管VW1的正极接地线，负极接电子开关 1013的VMOS管的栅极G，稳压二极管VW1用于限制电子开关1013的 VMOS管的栅极G的电压，对VMOS管进行保护；R8的 一端接地线，另一 端与电子开关1013的VMOS管的栅极G连接，R8为电子开关1013的VMOS 管的栅极G提供正向偏置电压。
检测保护电路102包括多条与输出负载LED并联的支路，其中，第一 条并联支路包括R12、稳压二极管VW2和光电耦合器Pl的输入端，R12 — 端接降压型直流变换电路1012的电解电容C5的正极，另一端连接稳压二极 管VW2的负极，稳压二极管VW2的正极连接光电耦合器Pl的1端，光电 耦合器Pl的2端连接降压型直流变换电路1012的电解电容C5的负极，当 有电流通过光电耦合器Pl的1、 2端时，启动维持电路1017中的光电耦合 器Pl的3、 4端导通，当Pl的1、 2端无电流通过时，启动维持电3各1017 中的光电耦合器P1的3、 4端断开；第二条并联支路包括R13、光电耦合器 P2的1、 2端、R14、可控硅SCR， R13的一端与光电耦合器P2的1端连接， 并连接第一条并联支路中R12和电解电容C5连接的一端，R13的另一端连 接电阻R14的一端，R14的另一端连接光电耦合器P2的2端，可控硅SCR 的T2端连接R13和R14连接的一端，Tl端连接第一条并联支路中的光电耦合器P1的2端，可控硅SCR的G端与稳压二极管VW3的正极连接，光 电耦合器P2的3端连接PWM控制电路1016的NPN三极管的基极，4端连 接PWM控制电路1016中R6与电子开关1013的VMOS管栅极G连接的一 端，当光电耦合器P2的1端和2端有电流流过时，光电耦合器P2的3端和 4端导通，有电流经光电耦合器P2输入PWM控制电路1016的NPN型三极 管的基极；第二条并联支路中可控硅SCR的T2端连接二极管VD6的负极， 二极管VD6的正极连接第一条并联支路的稳压二极管VW2的负极；第三条 并联支路包括稳压二极管VW3和R15，稳压二极管VW3的正极连接可控 硅SCR的G端，并连接R15的一端，R15的另一端连接可控硅SCR的Tl 端，稳压二极管VW3的负极连接R16的一端，该支路并联在R16的两端； 第四条并联支路包括R16、 R17及R18, R16的一端连接可控硅SCR的Tl 端，另一端连接电阻R17的一端，R17的另一端与光电耦合器P2的1端连 接，在R17的两端并if关可调电阻R18。
下面简单介绍一下本实用新型LED恒流驱动器的工作原理 当整流滤波电路1011连接交流电源的一瞬间，电解电容Cl的正极会 产生一个正向跳变电压，该接通突变电压使启动维持电路1017的C2和R3 组成的支路有一个较大的充电电流通过，该电流输出至PWM控制电路 1016， PWM控制电路1016根据启动维持电路1017输出的较大的电流触发 电子开关1013的VMOS管导通，并开始工作，启动维持电路1017的光电 耦合器P2的3、 4端导通，输出维持电流至PWM控制电路1016，电子开关 1013在PWM控制电路1016输出的维持电流及正反馈电路1014的正反馈作 用下，处于自激振荡状态，处于周期性的导通和截止状态，也就是电子开关 1013根据PWM控制电3各1016输出的PWM占空比导通和截止，PWM占空 比为电子开关1013的VMOS管在一个振荡周期内导通时间与振荡周期的比 值，PWM控制电路1016通过改变电子开关1013的VMOS管栅极G的电压 控制电子开关1013的导通时间，通过改变正反馈电路1014的正反馈作用的 强弱控制电子开关1013的振荡周期。
18当LED恒流驱动器正常工作时，整流滤波电路1011将输入的交流电源 整流滤波成直流高压，并输出至降压型直流变换电路1012，降压型直流变 换电路1012将输入的直流高压降压后变为锯齿波电流，并将锯齿波电流整 流滤波为恒定的直流电流输出至负载LED,检测保护电路102检测负载LED 发生开路或短路等异常情况时，发送控制信号至恒流驱动电路101，关断恒 流驱动电路101,流经负载LED的直流恒流值为流经降压型直流变换电^各 1012的锯齿波电流设定峰值的二分之一；启动维持电路1017输出维持电流 至PWM控制电路1016，电子开关1013在PWM控制电路1016输出的维持 电流及正反馈电路1014的正反馈作用下，处于自激振荡状态，处于周期性 的导通与截止状态，且流经电子开关1013的VM 0 S管的电流峰值与其P WM 占空比变化一致，当电子开关1013导通时，流经降压型直流变换电路1012 的锯齿波电流输出至电子开关1013，当流经电子开关1013的锯齿波电流达 到设定峰值时，峰值电流负反馈电路1015输出信号至PWM控制电路1016, PWM控制电路1016根据获得的信号控制电子开关1013截止。
当负载LED正常工作时，输入电子开关1013的锯齿波电流的峰值为设 定值，该锯齿波电流i殳定峰值为流经负载LED的直流电流恒流值的2倍， PWM控制电路1016输出的PWM占空比不变，输出负载LED的直流电流 值恒定。当流经负载LED的电流值发生改变时，输入电子开关1013的锯齿 波电流峰值发生改变，此时锯齿波电流的峰值不为流经负载LED的直流电 流恒流值的2倍，峰值电流负反馈支路1015中有电流流过，PWM控制电路 1016根据获得的电流取样值，改变电子开关1013的VMOS管栅极G的电 位，改变VMOS管导通时间，调节正反馈电路1014的正反馈作用，进而改 变输出的PWM占空比，使流经电子开关1013的锯齿波电流的峰值变为流 经负载LED的直流电流恒流值的2倍，流经负载LED的直流电流恒定。
当负载LED发生开路、反接或开路再接通的情况时，输出电压急剧增 大，当该电压将检测保护电路102的稳压二极管VW3击穿时，可控硅SCR 的G端触发，可控硅SCR的T2端与Tl端导通，此时，有电流流过光电耦合器P2的l端和2端，由于光电耦合作用，光电耦合器P2的3端和4端导 通，有电流经光电耦合器P2的3端输出至PWM控制电路1016的NPN型 三极管的基极，PWM控制电路1016利用NPN型三极管及PNP型三极管的 两级放大作用，降低电子开关1013VMOS管的栅极G电压，削弱了正反馈 电路1014的正反馈作用，使电子开关1013的VMOS管停止自激振荡，并 且4吏电子开关1013的VMOS管截止，恒流驱动电^各101停止工作，此时 LED恒流驱动器停止工作，实现了对LED恒流驱动器内部电路和负载LED 的保护。
当负载LED发生短路时，流经检测保护电路102的光电耦合器Pl的1 端和2端的电流为零，由于光电耦合作用，光电耦合器Pl的输出端3端与 4端断开，此时，启动维持电^各1017停止输出维持电流至PWM控制电路 1016， PWM控制电路1016降低电子开关1013的VMOS管栅极G的电压， 控制电子开关1013的VMOS管截止，同时正反馈电路1014的二次绕组N2 两端的电压降低，削弱了正反馈作用；由于负载LED短路造成了正反馈电 路1014的一次绕組N1两端的电压降低，削弱了正反馈电路1014的正反馈 作用，使电子开关1013的VMOS管停止自激振荡，恒流驱动电路101停止 工作，此时LED恒流驱动器停止工作，实现了对LED恒流驱动器内部电路 的保护。
基于本实用新型的上述实施例提供的具体电路结构，还可以实现对负载 LED的过热保护，具体说明如下图5为LED的工作特性曲线图，LED自 身工作特性要求工作电流随着温度的升高而减小，此时如果仍旧保持负载 LED原有的恒流值不变，可能导致负载LED过热，负载LED的光效降低、 光衰加快，使用寿命缩短。针对负载LED这种工作特性的要求，本实用新 型LED恒流驱动器设置了相应地防过热保护电路，主要通过PWM控制电 路1016中的NPN型三极管的发射结电压Ube随温度变化来实现这种防过热 保护；NPN型三极管的发射结电压Ube的温度系数为-2mv/°C，温度每升 高rC， NPN型三极管的发射结的电压降低2mv;电子开关1013的VMOS管源极S的峰值电压为PWM控制电路1016的NPN型三极管的发射结正向 压降与电流负反馈电路1015的Rll的电压之和，当环境温度升高时，发射 结的正向压降变小，此时电流负反馈电路1015的Rll上的压降不变，电子 开关1013的VMOS管源极S的峰值电压降低，流经电子开关1013的VMOS 管的电流设定峰值减小，根据流经电子开关1013的VMOS管的电流设定峰 值为流经负载LED的恒流值的2倍的关系，流经负载LED的恒流值减小， 根据LED的工作特性曲线，此时，LED仍处于正常工作状态。
图6为本实用新型LED恒流驱动器的接线示意图，当本实用新型LED 恒流驱动器的负载LED采用如图6所示的串联的连接方式时，由于该驱动 器控制电路简单，最大限度减少控制电路功耗；本实用新型LED恒流驱动 器能够实现电源、LED模块和恒流驱动器三者的最佳匹配，使电路工作在高 效状态；流经驱动器内部的电流值较负载并联连接时的电流值小，相对于负 载LED消耗的功率，驱动器内部电路消耗的功率非常小，该LED恒流驱动 器能够实现93%的转换效率，而现有技术中的LED恒流驱动器的转换效率 远远低于本实用新型LED恒流驱动器，有效地利用了资源。
在本实施例中，电子开关1013利用VMOS管实现开关功能，也可利用 MOS管、三极管等其他具有开关功能的电子元件进行替换，也可实现流经 负载LED的电流恒定。
综上所述，以上为本实用新型的较佳实施例，并非用来限定本实用新型 的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替 换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1、一种LED恒流驱动器，其特征在于，该驱动器包括恒流驱动电路及检测保护电路；所述恒流驱动电路将输入的交流电源变为恒定的直流电流输出至LED负载；所述检测保护电路检测到负载LED开路或短路时，发送控制信号至所述恒流驱动电路，将恒流驱动电路关断。
2、 根据权利要求1所述的驱动器，其特征在于，所述恒流驱动电路包括整 流滤波电路、降压型直流变换电路、电子开关、正反馈电路、峰值电流负反馈 支路、脉宽调制PWM控制电路及启动维持电路；所述整流滤波电路将输入的交流电源整流滤波成直流高压输出给所述降压 型直流变换电路，并输出接通突变电压及电流至所述启动维持电路；所述启动维持电路将整流滤波电路输出的接通突变电压转换为启动电流输 出至所述脉宽调制PWM控制电路，并为所述脉宽调制PWM控制电路提供维 持电流，当负载LED短路时，所述启动维持电路接收所述检测保护电路输出的 控制信号关断，停止输出维持电流至所述脉宽调制PWM控制电路；所述降压型直流变换电路将输入的直流高压降压后变换为锯齿波电流，并 将锯齿波电流滤波成直流电流输出给负载LED，该直流电流的值为锯齿波电流 峰值的二分之一；所述电子开关根据所述脉宽调制PWM控制电路输出的启动电流而导通， 并在所述脉宽调制PWM控制电路输出的维持电流及所述正反馈电路的正反馈 作用下产生自激振荡，处于周期性的导通和截止状态，当所述电子开关导通时， 所述降压型直流变换电路将锯齿波电流输出至电子开关，当流经电子开关的锯 齿波电流达到设定峰值时，所述峰值电流负反馈电路输出取样值至所述脉宽调 制PWM控制电路，所述脉宽调制PWM控制电路控制所述电子开关截止；所述峰值电流负反馈电路取样流经所述电子开关的电流峰值，并将该取样 值反馈给所述脉宽调制PWM控制电路；在所述峰值电流负反馈电路的取样值发生改变时，所述脉宽调制PWM控 制电路通过控制所述电子开关的导通时间和正反馈电路的正反馈作用，改变输 出至所述电子开关的脉宽调制PWM占空比；所述脉宽调制PWM占空比为所 述电子开关的一个振荡周期内导通的时间与振荡周期的比值，当负载LED两端 电压出现异常时，接收所述检测保护电路输出的控制信号，削弱所述正反馈电 路的正反馈作用，所述脉宽调制PWM控制电路控制所述电子开关截止；当负 载LED短路时，所述脉宽调制PWM控制电路根据接收所述启动维持电路输出 的维持电流削弱所述正反^t电路的正反馈作用，控制所述电子开关截止。
3、根据权利要求2所述的驱动器，其特征在于，所述检测保护电路包括 电阻(R12)、电阻(RD)、电阻(R14)、电阻(R15)、电阻(R16)、电阻(R17)、 电阻(R18)及光电耦合器(Pl )的一端(1 )、光电耦合器(Pl )的一端(2)、 光电耦合器(P2)、 二极管(VW2)、 二极管(VW3)、 二极管(VD6)、可控硅 (SCR);所述电阻(R12) —端连接电阻(R13 )的一端，另一端连接二极管(VW2) 的负极；所述电阻(R13)的另一端连接可控硅(SCR)的一端(T2);所述二 极管(VW2)的正极连接光电耦合器(Pl )的一端(1 ):光电耦合器(Pl )的 一端(2)连接可控硅(SCR)的一端(Tl);所述可控硅(SCR)的一端(G) 与二极管(VW3)的正极连接；所述二极管(VW3)的负极连接电阻(R16) 的一端；所述电阻(R16)的另一端连接电阻(R15)的一端，并连接可控硅(SCR) 的一端(Tl);所述电阻(R15)的另一端连接二极管(VW3)的正极；所述二 极管(VD6)的正极连接二极管(VW2)的负极，二极管(VD6)的负极连接 可控硅(SCR)的一端(T2);所述光电耦合器(P2)的一端(1 )连接电阻(R12) 与电阻(R13)的连接的一端，光电耦合器(P2)的一端(2)连接电阻(R14) 的一端，光电耦合器的一端(3)连接所述脉宽调制PWM控制电^各及峰值电流 负反馈电路，光电耦合器(P2)的一端(4)连接所述电子开关、所述启动维持 电路、所述正反馈电路及所述脉宽调制PWM控制电路；所述电阻(R14)的另 一端连接可控硅(SCR)的一端(T2);所述电阻(R17)的一端连接光电耦合器(P2)的一端(1)，并连接负载LED的正极，另一端连接二极管(VW3) 的负极；所述电阻(R18)的一端连接光电耦合器(P2)的一端(1)，并连接 负载LED的正极，另一端连接二极管(VW3)的负极；所述电阻(R12)与电 阻(R13)的连接端、所述光电耦合器(Pl)的一端(2)连接所述降压型直流 变换电路。
4、 根据权利要求3所述的驱动器，其特征在于，所述整流滤波电路包括 熔断电阻(R0)、电阻(Rt)、单相桥式整流电路(VD1-VD4)、电容(Cl)及 电阻(Rl )、电阻(R2 );所述单相桥式整流电路(VD1-VD4)的一端(4)接电阻(Rt)的一端，电 阻(Rt)的另 一端接零线；所述单相桥式整流电路(VD1-VD4 )的一端(2 ) 接熔断电阻(R0)的一端，熔断电阻(R0)的另一端接火线；所述单相桥式整 流电路(VD1-VD4)的一端(1 )接电容(Cl )的正极，电容(C1)的负极接地 线；所述单相桥式整流电路(VD1-VD4)的一端(3)接地线；电阻(Rl ) — 端连接电容(Cl )的正极，并连接所述检测保护电路的光电耦合器(P2)的一 端(1),电阻(Rl)的另一端连接电阻(R2)的一端，并连接所述启动维持电 路；电阻(R2)的另一端与地线连接；所述电容(Cl)的正极连接所述降压型 直流变换电路，并连接所述启动维持电路。
5、 根据权利要求4所述的驱动器，其特征在于，所述降压型直流变换电路 包括二极管(VD5)、电容(C5)和电感(L);所述二极管(VD5)的正极连接电感(L)的一端，并连接所述电子开关、 所述正反馈电路，二极管(VD5)的负极连接所述整流滤波电路的电容(Cl) 的正极；所述电感(L)的另一端连接电容(C5)的负极，并连接所述检测保 护电路光电耦合器(Pl)的一端(2);所述电容(C5)的正极连接所述二极管 (VD5 )的负极，并连接所述4全测保护电路电阻(R12 )与电阻(R13 )的连接 端。
6、 根据权利要求5所述的驱动器，其特征在于，所述电子开关为V型金 属氧化物半导体场效应VMOS管；所述V型金属氧化物半导体场效应VMOS管的源极(S)连接所述峰值电 流负反馈电路；所述V型金属氧化物半导体场效应VMOS管的栅极(G)连接 所述检测保护电路的光电耦合器(P2)的一端(4)，并连接所述启动维持电路、 所述脉宽调制PWM控制电路及所述正反馈电路；所述V型金属氧化物半导体 场效应VMOS管的漏极(D)连接所述降压型直流变换电路的二极管(VD5) 的正才及，并连接所述正反馈电路。
7、 根据权利要求6所述的驱动器，其特征在于，所述峰值电流负反馈电路 包括电阻(R9)、电阻(R10)和电阻(R11 ),所述电阻(R9 ) —端连接电 子开关的V型金属氧化物半导体场效应VMOS管的源极(S)，另一端连接地 线；所述电阻(R10)并联在所述电阻(R9)两端；所述电阻(R11)的一端连 接所述电子开关的V型金属氧化物半导体场效应VMOS管的源极(S),另一 端连接所述检测保护电路的光电耦合器(P2)的一端(3)，并连接所述脉宽调 制PWM4空制电i 各。
8、 根据权利要求7所述的驱动器，其特征在于，所述正反馈电路包括高频 变压器(TH)、电容(C4)、电容(C3)和电阻(R4);所述高频变压器(TH)包括一次线圈(Nl)、 二次线圈(N2);所述高频变压器(TH) —次线圈(Nl)的感应端连接所述电子开关的V 型金属氧化物半导体场效应VMOS管的漏极(D),非感应端连接电容(C4) 的正极；所述电容(C4)的负极接地线；所述高频变压器(TH)二次线圏(N2) 的感应端连接地线，非感应端连接电容(C3)的一端；所述电容(C3)的另一 端连接电阻(R4)的一端；所述电阻(R4)的另一端连接所述电子开关的V型 金属氧化物半导体场效应VMOS管的栅极(G),并连接所述检测保护电路的 光电耦合器(P2)的一端(4)，并连接所述脉宽调制PWM控制电路。
9、 根据权利要求8所述的驱动器，其特征在于，所述脉宽调制PWM控制 电路包括电阻(R5)、电阻(R6)、电阻(R7)、电阻(R8)、 二极管(VW1 ) 及NPN型三极管、PNP型三纟及管；所述电阻(R5) —端连接地线，另一端连接所述检测保护电路的光电耦合器(P2)的一端(3)，并连接NPN型三极管的基极；所述NPN型三极管的发 射极连接地线，集电极连接电阻(R6)的一端；所述电阻(R6)的另一端连接 所述电子开关的V型金属氧化物半导体场效应VMOS管的栅极(G)，并连接 所述启动维持电路；电阻(R7)的一端连接所述电子开关的V型金属氧化物半 导体场效应VMOS管的4册极(G),并连接所述启动维持电路，电阻(R7)的 另一端连接PNP型三极管的发射极；所述PNP型三极管的集电极连接地线， 基极连接NPN型三极管的集电极；所述二极管(VW1)的负极连接所述电子 开关的V型金属氧化物半导体场效应VMOS管的栅极(G),正极连接地线； 所述电阻(R8)的一端连接所述电子开关的V型金属氧化物半导体场效应 VMOS管的栅极(G),另一端连接地线。
10、根据权利要求9所述的驱动器，其特征在于，所述启动维持电路包括 电容(C2)、电阻(R3)、光电耦合器(Pl)的一端(3)及光电耦合器(Pl) 的一端(4);所述电容(C2) —端连接所述整流滤波电路电容(Cl)的正极，另一端连 接所述电阻(R3);所述电阻(R3)的另一端连接所述电子开关的V型金属氧 化物半导体场效应VMOS管4册极(G ),并连接所述脉宽调制PWM控制电路的 电阻(R7)的一端；所述光电耦合器(Pl)的一端(4)连接整流滤波电路的 电阻(Rl)与电阻(R2)的连接端，所述光电耦合器(Pl)的一端(3)连接 所述电子开关的V型金属氧化物半导体场效应VMOS管的栅极(G)，并连接 所述脉宽调制PWM控制电路的电阻(R6 )的 一端。
专利摘要本实用新型公开了一种LED恒流驱动器，该驱动器包括恒流驱动电路及检测保护电路；所述恒流驱动电路将输入的交流电源变为恒定的直流电流输出至LED负载；所述检测保护电路并联在LED负载两端，其功用是检测输出端电压的变化，当输出端发生短路、开路、反接等异常情况时，输出端电压也随之出现过低或过高的异常值，此时检测保护电路发出控制信号至恒流驱动电路，将恒流驱动电路关断。采用本实用新型LED恒流驱动器可在负载LED出现非正常工作状态时停止工作，保护了恒流驱动器及负载LED的使用安全。
文档编号F21V23/00GK201369862SQ20092010564
公开日2009年12月23日 申请日期2009年2月4日 优先权日2009年2月4日
发明者钟金元 申请人:北京朗波尔光电科技有限公司