LED驱动器的制作方法

本实用新型涉及电力电子技术领域，更具体地说，涉及LED驱动器。

背景技术：

如图1所示，LED(Light Emitting Diode，发光续流二极管)驱动器包括开关电源转换电路和输出电容C_out，其中：开关电源转换电路用于将输入电源转换成LED灯需要的电参数以驱动LED灯发光；输出电容C_ou连接在开关电源转换电路的输出端，能够抑制纹波，并且输出电容C_out的容量越大，其纹波抑制效果就越好。但弊端在于增大输出电容C_out的容量会造成LED灯的余辉时间(LED灯的余辉时间，是指在LED驱动器关机后，输出电容C_out通过LED灯释放能量，造成LED灯还会隐隐发亮这一现象的持续时间)延长。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供了LED驱动器，以实现在保证纹波抑制效果的同时，缩短LED灯的余辉时间。

一种LED驱动器，包括开关电源转换电路、检测电路、放电电路和输出电容，其中：

所述开关电源转换电路用于将输入电源转换成LED灯需要的电参数以驱动所述LED灯发光；

所述输出电容连接在所述开关电源转换电路的输出端，用于抑制纹波；

所述检测电路连接所述开关电源转换电路与所述放电电路，用于在检测到所述开关电源转换电路断电时，向所述放电电路发出放电控制信号；

所述放电电路与所述输出电容并联，用于在接收到所述放电控制信号时，对所述输出电容上存储的能量进行释放，在未接收到所述放电控制信号时则不工作。

其中，所述开关电源转换电路为反激变换电路。

其中，所述反激变换电路为基于原边电流控制的反激变换电路。

其中，所述基于原边电流控制的反激变换电路包括变压器、第一开关管和续流二极管，具体的：

所述变压器的原边绕组的异名端连接输入电源的正极，同名端通过所述第一开关管连接到所述输入电源的负极；

所述变压器的副边绕组的同名端接所述续流二极管的阳极；

所述续流二极管的阴极和和所述LED灯的正极相连；

所述LED灯的负极和所述变压器的副边绕组的异名端相连。

其中，所述放电电路包括放电电阻和第二开关管，具体的：

所述放电电阻与所述第二开关管串联后再与所述输出电容并联；

所述第二开关管的控制端连接所述检测电路，用于接收所述检测电路发出的放电控制信号。

其中，所述检测电路包括可控开关电路和延时电路，所述可控开关电路包括第三开关管，具体的：

所述第三开关管的开关状态在所述基于原边电流控制的反激变换电路正常工作时随所述第一开关管开关状态的变化而变化；

所述第三开关管在所述基于原边电流控制的反激变换电路断电时进入第一状态，所述第一状态为开通状态或断开状态；

所述延时电路连接所述第二开关管的控制端和所述可控开关电路，用于在检测到所述第三开关管切换为所述第一状态后延时预设时间再向所述第二开关管的控制端发出放电控制信号；

所述预设时间大于所述第一开关管的开关周期，并且小于要求的余辉时间。

其中，所述可控开关电路还包括第一电阻和第二电阻；所述延时电路包括第三电阻和电容；

所述第三开关管为NPN三极管；

所述NPN三极管的基极经所述第一电阻接所述续流二极管的阳极；

所述NPN三极管的发射极接地；

所述第二电阻连接在所述NPN三极管的基极与发射极之间；

所述NPN三极管的集电极经所述电容接地，同时经所述第三电阻接所述续流二极管的阴极，同时接所述第二开关管的控制端。

可选地，所述可控开关电路还包括：与所述第二电阻并联的二极管，所述二极管的阴极连接所述NPN三极管的基极，所述二极管的阳极连接所述NPN三极管的发射极。

其中，所述第二开关管为NMOS管。

从上述的技术方案可以看出，本实用新型在输出电容C_out上并联工作状态可控的放电电路，放电电路的工作状态可控性体现在：放电电路在LED驱动器正常工作时不工作，以避免造成能量损耗；放电电路在LED驱动器关机后工作，对输出电容C_out上存储的能量进行快速释放，所述能量基本不需要LED灯释放，缩短了LED灯的余辉时间。基于此，输出电容C_out的容值仅需要根据纹波抑制需要进行选取，不受LED灯余辉时间的影响，从而实现了在保证纹波抑制效果的同时，缩短LED灯的余辉时间。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术公开的一种LED驱动器结构示意图；

图2为本实用新型实施例公开的一种LED驱动器结构示意图；

图3示出了图2所示LED驱动器中开关电源转换电路的拓扑结构；

图4为图3所示开关电源转换电路中变压器副边输出电压波形；

图5示出了图2所示LED驱动器中放电电路的拓扑结构；

图6示出了图2所示LED驱动器中检测电路的拓扑结构；

图7示出了图6所示检测电路中可控开关电路和延时电路的拓扑结构；

图8示出了图6所示检测电路中可控开关电路的又一拓扑结构。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图2，本实用新型实施例公开了一种LED驱动器，以实现在保证纹波抑制效果的同时，缩短LED灯的余辉时间。所述LED驱动器的组成部件包括开关电源转换电路100、检测电路200、放电电路300和输出电容C_out，其中：

开关电源转换电路100用于将输入电源转换成LED灯需要的电参数以驱动所述LED灯发光；

输出电容C_out连接在开关电源转换电路100的输出端，用于抑制纹波；

检测电路200连接开关电源转换电路100与放电电路300，用于在检测到开关电源转换电路100断电时，向放电电路300发出放电控制信号；

放电电路300与输出电容C_out并联，用于在接收到所述放电控制信号时，对输出电容C_out上存储的能量进行释放，在未接收到所述放电控制信号时则不工作。

需要指出的是，本申请中提到的“放电电路300不工作”，是指放电电路两端虽与输出电容C_out并联，但放电电路300本身处于断路状态，不与输出电容C_out形成通路也不为其放电。

本实施例在输出电容C_out上并联工作状态可控的放电电路300，放电电路300的工作状态可控性体现在：放电电路300在LED驱动器正常工作时不工作，以避免造成能量损耗；放电电路300在LED驱动器关机后工作，对输出电容C_out上存储的能量进行快速释放，所述能量基本不需要LED灯释放，缩短了LED灯的余辉时间。基于此，输出电容C_out的容值仅需要根据纹波抑制需要进行选取，不受LED灯余辉时间的影响，从而实现了在保证纹波抑制效果的同时，缩短LED灯的余辉时间。

反激变换电路是一种常见的开关电源转换电路，其输出控制方式多采用原边电流控制。基于原边电流控制的反激变换电路利用原边电流模拟负载电流，通过对原边电流的控制来实现负载的稳流控制，在图1所示LED驱动器中广泛应用。但是，基于原边电流控制的反激变换电路输出纹波较大，在图1中应用时必须匹配很大容量的输出电容C_out才能达到纹波抑制要求，造成LED的余辉时间非常长，缺陷明显，而本实施例通过增加检测电路200和放电电路300克服了这一缺陷。下面本实施例就以开关电源转换电路100采用基于原边电流控制的反激变换电路为例，对本实施例公开的LED驱动器中各组成部件的拓扑结构及工作原理进行详述。

1)基于原边电流控制的反激变换电路

基于原边电流控制的反激变换电路的拓扑结构如图3所示，包括变压器T1、第一开关管K1和续流二极管D1，具体的：变压器T1的原边绕组S1的异名端连接输入电源Vin的正极，同名端通过第一开关管K1连接到输入电源Vin的负极；变压器T1的副边绕组S2的同名端接续流二极管D1的阳极；续流二极管D1的阴极和LED灯的正极相连；LED灯的负极和变压器T1的副边绕组S2的异名端相连。

图4为反激变换电路中变压器T1的副边绕组输出电压V1的波形：在第一开关管K1导通时(图4中，T_on表示第一开关管K1在一个开关周期中处于导通状态的时间)，V1＝-Vin/n(Vin为输入电源电压，n为变压器T的原、副边绕组的匝比)；在第一开关管K1关断时(图4中，T_off表示第一开关管K1在一个开关周期中处于断开状态的时间)，V1＝Vo(忽略续流二极管D1的导通压降，Vo为LED灯两端电压)；也就是说，在基于原边电流控制的反激变换电路正常工作期间，V1为交流脉冲信号。在基于原边电流控制的反激变换电路断电时，V1＝0V(V1＝0V是理论值，在实际电路中也可能是一个接近0V的值，比如0.1V)。

2)放电电路300

放电电路300可采用如图5所示拓扑结构，但并不局限。图5所示放电电路300包括放电电阻R0和第二开关管K2，具体的：放电电阻R0与第二开关管K2串联后再与输出电容C_out并联；第二开关管K2的控制端连接检测电路200，用于接收所述检测电路200发出的放电控制信号；所述放电控制信号即为控制第二开关管K2导通的导通信号。

对应图5所示拓扑结构，检测电路200在检测到开关电源转换电路100断电时，发出放电控制信号，也就是导通信号给第二开关管K2的控制端，第二开关管K2导通后，输出电容C_out、放电电阻R0和第二开关管K2组成通路，输出电容C_out通过放电电阻R0放电。

3)检测电路200

检测电路200可采用如图6所示拓扑结构，但并不局限。图6所示检测电路200包括可控开关电路和延时电路201，所述可控开关电路包括第三开关管K3，具体的：

第三开关管K3在所述基于原边电流控制的反激变换电路正常工作时第三开关管K3的工作状态随着第一开关管K1工作状态的切换而切换，具体为：第三开关管K3随着第一开关管K1的导通而导通、截止而截止或者随着第一开关管K1的导通而截止、截止而导通，具体是哪种随动方式由电路设计决定；

第三开关管K3在基于原边电流控制的反激变换电路断电时进入第一状态，所述第一状态可以是导通状态，也可以是截止状态，具体由电路设计决定；

延时电路201连接第二开关管K2的控制端和所述可控开关电路，用于在检测到第三开关管K3切换为所述第一状态后延时预设时间再向第二开关管K2的控制端发出放电控制信号；

所述预设时间的长短由延时电路201决定，为保证所述基于原边电流控制的反激变换电路正常工作时，放电电路300不工作，所述预设时间大于第一开关管K1的开关周期(T_on+T_off)；为保证余晖时间满足设计要求，所述预设时间应当小于要求的余晖时间，以保证余晖时间内输出电容C_out已通过放电电路300完成能量释放。

图6所示检测电路200的工作原理如下：

为便于描述，首先设定基于原边电流控制的反激变换电路断电为工况1，基于原边电流控制的反激变换电路正常工作且第一开关管K1处于通态为工况2，基于原边电流控制的反激变换电路正常工作且第一开关管K1处于断态为工况3。

第三开关管K3随第一开关管K1的开关状态变化而切换开关状态，第三开关管K3在工况2或者工况3的情况下处于第一状态。如果仅以第三开关管K3切换为第一状态作为向第二开关管K2的控制端发放电控制信号的条件，则虽然可以实现在工况1时触发放电电路300工作，但也会出现在第三开关管K3进入工况2或工况3后触发放电电路300工作的情况，而在第三开关管K3未进入工况1时就触发放电电路300工作显然不满足设计要求。

对此，图6所示检测电路200中设计了延时电路201，延时电路201在检测到第三开关管K3切换为第一状态后延时预设时间再触发放电电路300工作，而且所述预设时间大于第一开关管K1的开关周期。从而，当第三开关管K3是在工况2或者工况3的情况下进入第一状态时，则延时预设时间后，第三开关管K3的工作状态已经从第一状态跳出，此时检测电路200不会发出放电控制信号给放电电路200，从而避免了在第三开关管K3进入工况2或工况3后触发放电电路300工作；当第三开关管K3是在工况1的情况下进入第一状态时，则延时预设时间后，检测电路201发送放电控制信号给第二开关管K2的控制端，使得输出电容C_out通过放电电路300放电。当然，延时的预设时间必然是不得超出要求的余晖时间的。

其中，所述可控开关电路和延时电路201可采用如图7所示拓扑结构。图7中，所述可控开关电路包括第三开关管K3、第一电阻R1和第二电阻R2；延时电路201包括第三电阻R3和电容C1；

第三开关管K3采用NPN三极管Q1；

NPN三极管Q1的基极经第一电阻R1接续流二极管D1的阳极；

NPN三极管Q1的发射极接地；

第二电阻R2连接在NPN三极管Q1的基极与发射极之间；

NPN三极管Q1的集电极经电容C1接地，同时经第三电阻R1接续流二极管D1的阴极，同时接第二开关管K2的控制端。

对应图7所示拓扑结构，第二开关管K2选择NMOS管。

基于图7，介绍所述LED驱动器的工作原理如下：

进入工况2后，V1＝-Vin/n，Q1的基极电压Vb<0，Q1关断，Vo通过R3对C1充电，但充电电压达到K3的驱动电压Vg的时间(也即是延时时间)大于K1的开关周期T_on+T_off，也就是说，在T_on时间内，C1上的电压不足以升高到大于K3的驱动电压Vg，因此这个阶段，K2关断，C_out不会通过R0放电。

进入工况3后，V1＝Vo，Q1的基极电压Vb＝Vo/(R1+R2)*R2，通过对R1、R2的阻值设定使得Vb<Q1的集电极电压Vc，此时，Q1闭合，C1通过Q1放电，C1上的电压降低，K2依旧关断。

进入工况1后，V1＝0V，Vb＝0V，Q1断开，Vo通过R3对C1快速充电，C1上的电压升高，当Vc≥Vg时，K2导通，C_out、R0和K2组成放电回路，C_out上存储的能量短时间内被R0快速释放，使得LED灯的余辉时间缩短。

可选地，可控开关电路还包括：与第二电阻R2并联的二极管D2，二极管D2的阴极连接NPN三极管Q1的基极，二极管D2的阳极连接NPN三极管Q1的发射极，如图7所示，以起到保护作用。

综上所述，本实用新型在输出电容C_out上并联工作状态可控的放电电路，放电电路的工作状态可控性体现在：放电电路在LED驱动器正常工作时不工作，以避免造成能量损耗；放电电路在LED驱动器关机后工作，对输出电容C_out上存储的能量进行快速释放，所述能量基本不需要LED灯释放，缩短了LED灯的余辉时间。基于此，输出电容C_out的容值仅需要根据纹波抑制需要进行选取，不受LED灯余辉时间的影响，从而实现了在保证纹波抑制效果的同时，缩短LED灯的余辉时间。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。