LED驱动电路的制作方法

文档序号:11086593
LED驱动电路的制造方法与工艺

本实用新型涉及LED技术领域,尤其是一种LED驱动电路。



背景技术:

LED自进入照明时代后,由于其具有发光效率高、节能效果明显、寿命长、无污染、抗震动等显著优点,日益受到业界的重视。再加上太阳能电池与蓄电池的广泛应用,直流LED驱动需求量日益增加。

目前常用的LED驱动方式有1)恒压驱动:如申请号为201610357571.X的中国专利公开的一种白光LED用恒压驱动电源,主要由二极管整流器U,变压器T,控制芯片U1,放大器P1,电阻R4,电阻R3,电阻R5,稳压二极管D4,输入抗干扰电路,栅极驱动电路以及恒压输出电路组成,可以对输入电压进行调节,使其输出电压保持在恒定的范围内;2)恒流驱动:如申请号为200510034449.0的中国专利公开的一种用于LED的恒流驱动电路,包括电源输入端和LED负载单元,在电源输入端和LED负载单元之间串联一用于控制稳定自电源输入端输入并流经LED负载单元的工作电流的预恒流单元,用于LED的恒流驱动电路还包括一LED过流分流单元,其与LED负载单元并联,当经预恒流单元预恒流后的工作电流高于LED负载单元的额定工作电流时,LED过流分流单元分流部分工作电流以使流经LED负载单元的工作电流稳定于额定工作电流。

但由于LED自身特点,其驱动较白炽灯有一定技术挑战,主要有如下难点:

一:LED的非线性使得微小的驱动电压变化即可引起巨大的驱动电流变化,而且LED具有较高的负电压/温度系数,因此恒压驱动的方式不能保证LED稳定工作;而恒流驱动虽能使LED灯具稳定工作,但由于受温度影响,LED两端的工作电压会不断变化,LED灯具的功率也就随之发生变化。

二:LED灯具一般采用单颗LED串并的方式来增加功率,但不同厂家不同型号的LED灯具串并方式并不相同,同样的标称功率额定工作电压不一致,这就要求LED驱动电路具有自适应能力,即不管LED灯具额定工作电压多少,都能工作在标称功率上。



技术实现要素:

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的问题,提供一种高精度自适应恒功率的LED驱动电路。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种LED驱动电路,包括供电模块、用于为LED灯负载供电的升压电路、单片机模块和驱动模块,所述供电模块分别与单片机模块和驱动模块连接,从而为所述单片机模块和驱动模块供电;其特征在于:所述驱动电路还包括用于采样所述升压电路输出的电压信号和电流信号、并将采样到的信号反馈给所述单片机模块的输出功率采样模块;所述驱动模块与所述单片机模块连接、从而能接收所述单片机模块根据输出功率采样模块的反馈信号生成的控制信号;所述升压电路也与驱动模块连接、从而能接收所述驱动模块根据控制信号生成的驱动信号,以调节提供给LED灯负载的输出电压。

优选的,所述输出功率采样模块为电阻取样电路。

优选的,为便于采样电压和电流信号,所述电阻取样电路包括电压取样电路和电流取样电路,所述升压电路包括分别连接在LED灯负载正、负极的第一输出端和第二输出端;所述电压取样电路包括串联的第一电阻和第二电阻,所述电压取样电路并联在升压电路的第一输出端和接地端之间、并在第一电阻和第二电阻之间输出反馈的电压信号;所述电流取样电路包括第三电阻,所述第三电阻串联在升压电路的第二输出端和接地端之间、并在与第二输出端连接的一端输出反馈的电流信号。

优选的,为便于调节电压,所述驱动模块为固定频率电流模式的PWM控制器。

优选的,所述升压电路为boost型DC-DC升压电路,由公式D=(Vo-Vi)/Vo调节升压电路的输出电压,其中D为所述驱动模块输出的驱动信号的占空比,Vo为所述升压电路的输出电压,Vi为所述升压电路的输入电压。

为便于向升压电路和供电模块供电,还包括直流电源,所述直流电源与所述供电模块和升压电路连接。

与现有技术相比,本实用新型的优点在于:通过采样升压电路输出到负载的电压信号和电流信号,单片机模块根据该电压和电流信号计算得到负载的功率,与设定功率相比来输出正反馈或负反馈,使得负载的功率稳定在设定功率附近,整个控制形成一个良性的反馈机制,使得能够有效保证在一定变化的负载内保证输出的一致性,进而达到高精度自适应恒功率驱动,通用性高可靠性好。

附图说明

图1为本实用新型的LED驱动电路的结构示意图;

图2为是本实用新型优选实施方式的供电模块的电路图;

图3为本实用新型优选实施方式的升压电路的电路图,包括输出功率采样模块;

图4为本实用新型优选实施方式的单片机模块的电路图;

图5为本实用新型优选实施方式的驱动模块的电路图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

参见图1,一种LED驱动电路,包括供电模块1、升压电路2、单片机模块3、驱动模块4和输出功率采样模块5。输出功率采样模块5连接到单片机模块3的输入端,驱动模块4的输入端连接到单片机模块3的输出端,升压电路2的输入端连接到驱动模块4的输出端。

直流电源6为升压电路2供电,并通过供电模块1为驱动模块4和单片机模块3供电。升压电路2的输出端连接到LED灯负载7,从而为LED灯负载7提供工作电压。输出功率采样模块5采集升压电路2和LED灯负载7之间的电压、电流信号,反馈到单片机模块3。

参见图2,供电模块1的输入端连接直流电源6,直流电源6的供电端Vin向供电模块1输入12V的电压,该供电端Vin通过防反接二极管D1连接到第一线性稳压管U1,由此通过第一线性稳压管U1将直流电源6输入的12V电压稳压到9V的电压,为驱动模块4供电。第一线性稳压管U1连接到第二线性稳压管U2,从而稳压到3.3V的电压,为单片机模块3供电。

参见图3,升压电路2采用boost型DC-DC升压电路,升压电路2包括分别连接在LED灯负载7正极的第一输出端Vout和连接在LED灯负载7负极的第二输出端Gout。直流电源6的供电端Vin经过升压后、通过升压电路2的第一输出端Vout,从而给LED灯负载7供电(连接LED灯负载7的正极)。升压电路2还具有驱动信号输入端和电流模式反馈输入端,驱动信号输入端通过电阻R4连接到MOS场效应管Q1的栅极,MOS场效应管Q1的漏极连接到二极管D2的正极,二极管D2的负极连接到升压电路2的第一输出端Vout,电流模式反馈输入端ISE通过电阻R5连接到MOS场效应管Q1的源极,并且电阻R5的两端通过电容C1和电阻R6接地。

输出功率采样模块5在本实施例中为电阻取样电路,包括电压取样电路和电流取样电路,电压取样电路包括第一电阻R1和第二电阻R2,第一电阻R1和第二电阻R2串联后并接在升压电路2的第一输出端Vout和接地端GND之间,将第一输出端Vout输出的电压Vo分压后的电压信号VO(从第一电阻R1和第二电阻R2之间取电压)传递到单片机模块3。电流取样电路包括第三电阻R3,第三电阻R3的一端连接接地端GND、另一端连接升压电路2的第二输出端Gout,第二输出端Gout连接到LED灯负载7负载,也就是说,第三电阻R3串联在LED灯负载7负极和接地端GND之间。取第三电阻R3与LED灯负载7一端的电压,通过欧姆定律,将电压信号转换为电流信号IO传递到单片机模块3。

参见图4,单片机模块3包括单片机U3,上述的供电模块1的第二线性稳压管U2稳压后的3.3V电压为单片机U3供电。由输出功率采样模块5传来的电压信号VO、电流信号IO分别接到单片机U3的ADC(数模转换)脚。一般的,为了达到高精度的要求,单片机U3的ADC脚的精度推荐12位以上。在单片机U3的ADC脚采样到的代表LED灯负载7电压与电流的电压信号VO和电流信号IO后,计算出功率,再与存储在单片机U3中的预定功率相比较,相应经单片机U3的DAC(模数转换)脚输出控制信号VFB(电压信号)。一般的,为了达到高精度的要求,单片机U3的DAC脚精度推荐12位以上。如果所述计算出的功率大于所述预定功率,则DAC脚输出的控制信号VFB递增;如果所述计算出的功率小于所述预定功率,则DAC脚输出的控制信号VFB递减。

参见图5,包括主芯片U4,为固定频率电流模式PWM控制器,上述的第一线性稳压管U1稳压后的9V电压为主芯片U4供电,单片机U3的DAC脚连接到主芯片U4的输入端,从而单片机模块3的控制信号VFB可传递到驱动模块4。主芯片U4的驱动信号输出端OUT为PWM控制信号输出端,连接到升压电路2的驱动信号输入端向其输出驱动信号DRV,频率固定不变,占空比可改变。在不过流的情况下,驱动信号DRV占空比由控制信号VFB控制,控制信号VFB大于主芯片U4的内部基准电压Vref时,驱动信号DRV占空比会减少;控制信号VFB小于主芯片U4的内部基准电压Vref时,驱动信号DRV占空比会增加。

控制信号VFB占空比D、升压电路2的输入端的输入电压Vi、升压电路2第一输出端Vout的输出电压Vo关系符合如下公式:D=(Vo-Vi)/Vo,在Vi恒定时,通过调节控制信号可相应调节Vo电压。ISE端为电流模式反馈信号,直接连接到所述驱动模块电流反馈端。比如控制信号VFB占空比D为50%,则输入电压Vi为12V时,输出电压为24V。

本实施例的工作原理如下:

(1)上电

上电后,直流电源6所供直流电从Vin、GND接口处输入,经由防反接二极管D1后,形成略低于Vin的直流电,该直流电经过第一线性稳压管U1稳压后得到9V直流电,9V直流电给驱动模块4供电,此时驱动模块4的输入端电压比内部基准高,驱动模块4输出PWM控制信号占空比为0,Vo等于Vi,此时LED灯负载7因为Vo电压不够不会有电流。

(2)逐渐升压

第一线性稳压管U1所供9V直流电经第二线性稳压管U4稳压后得到3.3V直流电,3.3V直流电给单片机U3供电,单片机U3上电后开始运行相应程序,通过输出功率采样模块5采样电压信号VO与电流信号IO,因为上电时LED灯负载7没有电流,所以此时输出功率为0,必定小于设定功率,单片机U3通过DAC脚相应递减控制信号VFB直到控制信号VFB小于内部基准电压Vref,驱动模块4输出PMW信号占空比递增,升压电路2输出电压Vo递增。在这一过程中,无论LED灯负载7工作电压为多少,都可通过电压逐渐提升的方式而自适应。

(3)稳定

随着输出电压Vo递增,通过LED灯负载7的电流会逐渐上升,功率也会逐渐上升,在LED灯负载7功率达到单片机U3中所设定功率时,单片机U3通过电压信号VO和电流信号IO也可测得LED灯负载7的功率,因为设定功率与LED灯负载7的功率相等,单片机U3的DAC脚不再减少控制信号VFB的电压值。接下来如果因为其它原因LED灯负载7的功率再上升,则单片机U3的DAC脚将提升控制信号VFB的电压值,通过驱动模块4减少PWM信号占空比,再降低输出电压Vo,LED灯负载7的功率也会下降;接下来如果因为其它原因LED灯负载7的功率再下降,则单片机U3的DAC脚将降低控制信号VFB的电压值,通过驱动模块4增加PWM信号占空比,再提升输出电压Vo,LED灯负载7的功率也会增加。如此反复,可保证LED灯负载7功率最终在设定功率附近反复,达到了恒功率的目的。

再多了解一些
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