一种LED自激驱动装置的制作方法

本发明涉及一种LED驱动装置，尤其指LED自激驱动装置。

背景技术：

RCC自激线路被广泛用于LED驱动装置，其优点在于结构简单，成本低廉，电路工作在电感电流临界方式，可以实现功率器件零电流开通，实现较高的转换效率。自激线路本质上属于一种自激驱动的控制方式，可以用在升压、降压、升降压等拓扑，其核心在于功率开关的驱动控制部分，通过合理的设计实现开关的自激振荡，完成功率转换。而功率开关以功率三极管为主，也可以用于场效应管，只是驱动控制部分略有不同，实现的原理是一样的。

请参照图1所示，LED自激驱动装置通常包括功率三极管Q0、连接功率三极管Q0的启动电阻R0、驱动绕组Ld、主功率电感L0、二极管D0、用于驱动功率三极管Q0的驱动电容Cd、驱动电阻Rd等。功率三极管Q0关断后，驱动绕组Ld感应出上负下正的电压，这个电压通过二极管D0和驱动电阻Rd给驱动电容Cd放电并反向充电，驱动电容Cd上面建立左负右正的电压，当驱动电容Cd上面的电压和驱动绕组Ld电压接近时（相差一个二极管正向压降），驱动电容Cd的反向充电结束。当主功率电感L0电流下降到零，主功率电感L0和电路寄生电容发生谐振，驱动绕组Ld电压翻转，实现下次功率三极管Q0导通。但当功率三极管Q0关断后，驱动绕组Ld通过二极管D0和驱动电阻Rd对驱动电容Cd反向充电，驱动电容Cd的电压左负右正，由于驱动电阻Rd和驱动电容Cd的时间常数比较短，在功率三极管Q0关断期间，驱动电容Cd反向充电很快结束，而高压母线通过启动电阻R0提供的电流一直存在，这个电流会在驱动电容Cd左负右正的电压基础上进一步提高驱动电容Cd电压，最终达到功率三极管Q0基极导通电压，之后功率三极管Q0基极对地电压被箝位，高压母线通过启动电阻R0提供的电流全部注入功率三极管Q0基极，通过功率三极管Q0的放大效应，在功率三极管Q0集电极产生一定的电流，由于此时功率三极管Q0集电极电压很高，该电流在功率三极管Q0产生较大的损耗，引起功率三极管Q0的温度升高，也降低电路转换效率。

因此，为了克服上述缺陷，有必要提供一种改进的LED自激驱动装置。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种LED自激驱动装置。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种LED自激驱动装置，包括为LED负载提供恒流驱动的自激驱动电路、控制所述自激驱动电路占空比的控制装置，所述控制装置包括第一开关元件、以及第一开关元件的开关驱动装置，所述第一开关元件具有驱动端、连接自激驱动电路的输出端以及公共端，所述开关驱动装置连接所述第一开关元件的驱动端，所述控制装置还包括关断装置，所述关断装置包括延迟装置、电压检测装置以及开关装置，所述开关装置具有第一端连接所述第一开关元件的驱动端，所述延迟装置和所述电压检测装置控制所述开关装置的导通和关断，所述第一开关元件关断时，所述关断装置导通，从而使得第一开关元件关断时间内，没有能够使所述第一开关元件导通的电流流向第一开关元件的驱动端。

优选地，所述延迟装置包括电容元件和二极管，所述电容元件和所述二极管并联。

优选地，所述延迟装置还包括分压电阻，所述电容元件和所述二极管并联后连接所述分压电阻。

优选地，所述电压检测装置包括比较器，所述比较器的输入端的负极与所述延迟装置连接，所述比较器的输出端连接所述开关装置。

优选地，所述开关装置为场效应管，所述开关装置包括连接所述电压检测装置的输出端的第一端，连接所述第一开关元件的驱动端的第二端，以及直接或间接连接所述第一开关元件的公共端的第三端。

优选地，所述自激驱动电路包括驱动绕组、输出电容、功率电感以及功率二极管，所述驱动绕组与所述功率电感耦合，所述输出电容的两端分别对应的连接LED负载的两端，所述功率二极管和所述输出电容分别连接所述功率电感的两端。

优选地，所述开关驱动装置包括驱动电容和电阻，所述驱动电容和电阻串联后与第一开关元件的基极连接。

优选地，所述第一开关元件为功率三极管，包括基极、集电极和发射极，所述第一开关元件的驱动端为基极，所述开关驱动装置具有一端连接所述第一开关元件的基极，所述第一开关元件关断时，所述关断装置导通，从而使得第一开关元件的集电极不会因为基极误导通产生电流。

相较于现有技术，本发明LED自激驱动装置有以下优点：在第一开关元件关断时，能够有效的保证持续关断第一开关元件，且结构简单且效果很好。

【附图说明】

图1为现有技术中LED自激驱动装置的装置图。

图2为本发明LED自激驱动装置的示意图。

图3为本发明LED自激驱动装置的较佳实施例的装置图。

【具体实施方式】

请参照图2所示，本发明一种LED自激驱动装置2，包括为LED负载提供恒流驱动的自激驱动电路（未标号）、控制自激驱动电路占空比的控制装置20，控制装置20包括第一开关元件Q、以及第一开关元件Q的开关驱动装置，第一开关元件Q具有驱动端（未标号）、连接自激驱动电路的输出端（未标号）以及公共端（未标号），开关驱动装置连接第一开关元件Q的驱动端，控制装置20还包括关断装置21。关断装置21包括延迟装置、电压检测装置以及开关装置S。开关装置S具有第一端连接第一开关元件Q的驱动端，延迟装置和电压检测装置控制开关装置S的导通和关断，第一开关元件Q关断时，关断装置21导通，从而使得第一开关元件Q关断时间内，没有较大的电流流向第一开关元件Q的驱动端，从而保证持续关断第一开关元件Q。本发明的关断装置21结构简单且效果很好，能够有效的保证持续关断第一开关元件Q。

工作时，开关装置S的控制信号来自驱动绕组，通过延迟装置和电压检测装置控制开关装置S的导通或者关断。延迟装置用来实现其输出滞后于其输入，用来调整开关装置S的导通和关断延迟时间；电压检测装置提供一个电压阈值，根据其输入信号和设定阈值的大小输出合适电平，控制开关装置S的导通和关断。在第一开关元件Q关断期间，由于驱动绕组感应电压为上负下正，低于电压检测设定的阈值，开关装置S保持导通，一方面驱动绕组可以通过导通的开关装置S和开关驱动装置形成回路；另一方面，导通的开关装置S确保第一开关元件Q的驱动端和地之间低阻抗，从而使本来要直接流经第一开关元件Q的电流主要通过开关装置S流过，而使得没有足够的电流使第一开关元件Q导通，实现第一开关元件Q的可靠关断。

当自激驱动电路的电压开始翻转，只有当驱动绕组电压变为上正下负，并且经过延迟装置后的电压超过电压检测装置的阈值时，开关装置S才会关断，这时，驱动绕组的正向电压、开关驱动装置上面的残留电压以及来自高压母线的电流共同叠加，为第一开关元件Q的基极提供偏置电流，经过正反馈后把第一开关元件Q迅速从截至状态转化为导通状态。延迟装置可以设定为固定的延迟时间，或者可以根据实际电路参数进行调整，以确保在合适的时间断开开关装置S，再导通第一开关元件Q，从而降低第一开关元件Q开通损耗，提高转化效率。

请参照图3所示，图3为本发明的较佳实施例。具体的，本实施例中，一种LED自激驱动装置3，包括为LED负载提供恒流驱动的自激驱动电路（未标号）、控制自激驱动电路占空比的控制装置30，控制装置30包括第一开关元件Q、以及第一开关元件Q的开关驱动装置32，第一开关元件Q具有驱动端（未标号），开关驱动装置32连接第一开关元件Q的驱动端，控制装置30还包括关断装置31。关断装置31包括延迟装置310、电压检测装置312以及开关装置S。开关装置S具有第一端连接第一开关元件Q的驱动端，延迟装置310和电压检测装置312控制开关装置S的导通和关断。延迟装置310包括电容元件C1、二极管D1和分压电阻R1，电容元件C1和二极管D1并联。电容元件C1和二极管D1并联后连接分压电阻R1。本实施例中，第一开关元件Q为功率三极管，包括基极（未标号）、集电极（未标号）和发射极（未标号），第一开关元件Q的驱动端为基极，开关驱动装置32具有一端连接第一开关元件Q的基极，第一开关元件Q关断时，关断装置31导通，从而使得第一开关元件Q的集电极不会因为基极误导通产生电流。他实施例中，第一开关元件Q也可以不是功率三极管，并且也可以不设置分压电阻R1。

自激驱动电路（未标号）包括驱动绕组L1、输出电容C、功率电感L以及功率二极管D，驱动绕组L1与功率电感L耦合，输出电容C的两端分别对应的连接LED负载的两端，功率二极管D和输出电容C分别连接功率电感L的两端。

本实施例中，电压检测装置312包括比较器U1，比较器U1的输入端的负极与延迟装置310连接，比较器U1的输出端连接开关装置S。开关装置S包括连接电压检测装置312的输出端的第一端（未标号），连接第一开关元件Q的驱动端的第二端（未标号），以及直接或间接连接第一开关元件Q的公共端的第三端（未标号）。本实施例中，开关装置S为场效应管，漏极连接在第一开关元件Q的基极，源极连接在参考地上。比较器U1的正端输入为参考电压Vref，负端输入为分压电阻R1和电容元件C1的连接点，输出直接连接开关装置S的门极。二极管D1为反向偏置二极管，在驱动绕组L1电压上负下正的时候导通，避免比较器U1的负端电压出现负电压，影响电路工作。

开关驱动装置32包括驱动电容Cd和驱动电阻Rd，驱动电容Cd和驱动电阻Rd串联后与第一开关元件Q的基极连接。LED自激驱动装置3还包括启动电阻R，启动电阻R连接第一开关元件Q的驱动端（基极）与开关驱动装置32之间，引入高压母线电压V1。其他实施例中，开关驱动装置32也可以是电容、电阻、二极管或者它们之间的组合。

工作时，在功率三极管Q关断期间，驱动绕组L1感应出上负下正的电压，分压电阻R1和电容元件C1之间的电压下降，最终二极管D1导通，在比较器U1的负端输入是低电平，低于其正端输入电压Vref，比较器U1输出高电平，使开关装置S导通，由于开关装置S的导通电阻非常小，驱动绕组L1通过开关装置S和驱动电阻Rd给驱动电容Cd放电并反向充电，当驱动电容Cd充电结束后，由于开关装置S保持导通，高压母线电压V1通过启动电阻R形成的电流主要流经开关装置S，并不会在第一开关元件Q的基极产生足够高的偏置电压，第一开关元件Q保持关断。

当功率电感L的电流下降到零后，驱动绕组L1电压翻转，开关装置S保持导通，当驱动绕组L1电压变为上正下负后，通过分压电阻R1对电容元件C1进行正向充电，电容元件C1的电压开始上升，选择合适的分压电阻R1和电容元件C1值，使得当功率电感L开始和寄生电容（未图示）发生谐振并经历谐振周期一半的时候，电容元件C1的电压刚好到达参考电压Vref的值，比较器U1输出开始翻转，开关装置S断开，第一开关元件Q的基极电压开始上升，经过正反馈促使第一开关元件Q从截止转向饱和导通，从而实现第一开关元件Q集电极电压谷值开通。

应当注意的是，本发明的实施例有较佳的实施性，且并非对本发明作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。