一种兼容市电和金卤灯镇流器的LED灯驱动电路的制作方法

本实用新型涉及一种驱动电路，尤其是涉及一种兼容市电和金卤灯镇流器的LED灯驱动电路。

背景技术：

气体放电灯是由气体、金属蒸汽或气体与金属蒸汽混合放电而发光的灯。金卤灯是气体放电灯中的一种，其是在汞和稀有金属卤化物混合蒸汽中产生电弧放电而发光的灯。由于金卤灯需要高压启动产生电弧放电而发光，因此需要外接一个能够产生高压的电感镇流器，电感镇流器的电路原理图如图1所示。虽然金卤灯具有发光效率高、寿命长等优点，但是仍存在启动时间长、含汞污染等缺点。随着LED技术的快速发展，LED光效的不断提高以及LED节能、环保的优点，LED灯将逐渐取代金卤灯。为了节约替换成本，通常需要LED灯在金卤灯外接的电感镇流器的基础上进行直接替换。例如，中国公开的发明专利申请“一种大功率LED工矿灯”(申请号：201510898123.6，公开号：CN105333322A)，其包括灯头、中空的电源仓、驱动电源、灯罩、LED光源板和透镜，驱动电源内设置有驱动电路，驱动电路包括驱动单元和LED发光单元，驱动单元的输入端与镇流器的输出端电性连接，驱动单元的输出端与LED发光单元电性连接，特点是驱动电路还包括限压保护单元，限压保护单元的输入端与镇流器的输出端电性连接，限压保护单元的输出端与驱动单元的输入端电性连接。该大功率LED工矿灯在驱动电路中设置限压保护单元，通过该限压保护单元可有效防止该大功率LED工矿灯在开路的情况下出现打火、冒烟等不安全情况，使得该大功率LED工矿灯在能够有效替换高强度气体放电灯如金卤灯的前提下，能够安全稳定使用。但是，由于市电与金卤灯所使用的电感镇流器输出的电压和电流都不相同，因此该大功率LED工矿灯不能直接接入市电使用，限制了该大功率LED工矿灯的使用范围。因此，有必要研究一种能够兼容市电与金卤灯所使用的电感镇流器的驱动电路，使用来替换金卤灯的LED灯也能够直接接入市电使用。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种兼容市电和金卤灯镇流器的LED灯驱动电路，其结构简单，且使用该驱动电路的LED灯既能直接替换金卤灯，又能直接接入市电使用。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种兼容市电和金卤灯镇流器的LED灯驱动电路，其特征在于：包括用于吸收金卤灯所使用的电感镇流器产生的瞬时高压或吸收市电交流电中产生的电磁干扰的限压保护电路、用于将交流电转化成脉动的直流电的整流滤波电路、具有高阻抗能使所述的电感镇流器的输出电压升高且能对所述的整流滤波电路输出的脉动的直流电降压的BUCK电路，所述的限压保护电路的输入端与所述的电感镇流器的输出端或市电交流电的输出端连接，所述的限压保护电路的输出端与所述的整流滤波电路的输入端连接，所述的整流滤波电路的输出端与所述的BUCK电路的输入端连接，所述的BUCK电路的输出端与LED灯的LED负载连接。当使用该驱动电路的LED灯直接替换金卤灯时，金卤灯所使用的电感镇流器为恒流输出，输出电压随着电路中的阻抗或电阻而变，没有BUCK电路时，输出电压由LED负载的电阻或阻抗决定，当增加BUCK电路时，由于BUCK电路的阻抗大于LED负载，因此电感镇流器的输出电压取决于BUCK电路，电压升高，通过限压保护电路和整流滤波电路后输出直流电至BUCK电路，经过BUCK电路降压后输出LED负载的工作电压，使LED负载点亮；当使用该驱动电路的LED灯直接接入市电时，市电交流电输入至限压保护电路，由于直接接入市电不会产生瞬时高压，此时限压保护电路主要用于去除电路中的电磁干扰，然后经过整流滤波电路后输出直流电，再经过BUCK电路降压后输出LED负载的工作电压，使LED负载点亮。

所述的BUCK电路由第四滤波电容、降压控制芯片及芯片外围电路组成，所述的降压控制芯片内含有开关管，所述的开关管调节占空比实现降压和恒流输出，所述的芯片外围电路包括第五供电电容、第二电流检测电阻、第三电流检测电阻、第一电感、第一续流二极管、第一电阻、第六电解电容，所述的第四滤波电容的一端分别与所述的整流滤波电路的正极输出端和所述的LED负载的正极连接，所述的第四滤波电容的另一端与所述的整流滤波电路的负极输出端连接，即第四滤波电容并联连接于整流滤波电路的正极输出端与负极输出端之间，所述的降压控制芯片的第1脚通过所述的第五供电电容与所述的第四滤波电容的另一端连接，所述的降压控制芯片的第2脚通过并联连接的所述的第二电流检测电阻和所述的第三电流检测电阻与所述的第四滤波电容的另一端连接，所述的第四滤波电容、所述的第五供电电容、所述的第二电流检测电阻和所述的第三电流检测电阻的公共连接端接地，所述的降压控制芯片的第3脚通过所述的第一电感与所述的LED负载的负极连接，所述的降压控制芯片的第3脚与所述的第一续流二极管的正极连接，所述的第一续流二极管的负极与所述的LED负载的正极连接，所述的第一电感与所述的LED负载的负极的连接端通过所述的第一电阻与所述的LED负载的正极连接，所述的第一电感与所述的LED负载的负极的连接端与所述的第六电解电容的负极连接，所述的第六电解电容的正极与所述的LED负载的正极连接。在此，第五供电电容为降压控制芯片提供工作电压，维持降压控制芯片两端的电压；降压控制芯片内含有开关管，通过开关管调节占空比来实现降压和恒流输出；第二电流检测电阻和第三电流检测电阻检测BUCK电路中的电流大小并反馈给降压控制芯片，通过降压控制芯片控制开关管导通或断开；第一电感通过自身感抗为LED负载分压实现降压；第六电解电容进行滤波得到无纹波的直流电输出至LED负载。在此，经整流滤波电路后的脉动的直流电进入BUCK电路后先经过第四滤波电容进一步滤波，使脉动的直流电变成平稳的直流电，然后通过LED负载，再经过第一电感后输出至降压控制芯片，通过与降压控制芯片连接的第二电流检测电阻和第三电流检测电阻接地。当开关管导通时，电流流过第一电感，第一电感充电储能，当电流达到第一电感的峰值电流时，第二电流检测电阻和第三电流检测电阻检测到BUCK电路中的电流达到最大值，使开关管断开，此时第一电感通过第一续流二极管给LED负载供电，直至第一电感中的电流降低至谷值，第二电流检测电阻和第三电流检测电阻检测到BUCK电路中的电流达到最小值，使开关管导通，如此在开关管导通和断开的每个周期内，流过LED负载的电流都为第一电感的峰值电流和谷值电流之和的一半，可实现恒流输出。

所述的整流滤波电路由整流桥堆和第三滤波电容组成，所述的整流桥堆的正极输入端为所述的整流滤波电路的正极输入端，所述的整流桥堆的负极输入端为所述的整流滤波电路的负极输入端，所述的整流桥堆的正极输出端与所述的第三滤波电容的正极连接，且其公共连接端为所述的整流滤波电路的正极输出端，所述的整流桥堆的负极输出端与所述的第三滤波电容的负极连接，且其公共连接端为所述的整流滤波电路的负极输出端。

所述的限压保护电路由第一安规电容组成，所述的第一安规电容的一端与所述的电感镇流器的正极输出端或市电交流电的正极输出端连接，且与所述的整流滤波电路的正极输入端连接，所述的第一安规电容的另一端与所述的电感镇流器的负极输出端或市电交流电的负极输出端连接，且与所述的整流滤波电路的负极输入端连接。该限压保护电路结构简单，当与电感镇流器连接时，第一安规电容与电感镇流器形成通路，在LED灯开路的情况下第一安规电容用来吸收电感镇流器产生的瞬时高压，即通过第一安规电容将电感镇流器在LED灯开路的情况下可能出现的高压消除掉，只有第一安规电容两端的电压施加于LED灯上，从而有效地保证了LED灯的安全使用；当与市电交流电连接时，第一安规电容用来吸收市电交流电中产生的电磁干扰。在此，基于安全、EMC等方面的考虑，选择耐电压高的安规电容，且安规电容还具有滤波的作用，可以将高频杂波过滤掉。

所述的第一安规电容的一端通过保险丝与所述的电感镇流器的正极输出端或市电交流电的正极输出端连接，设置保险丝可防止电感镇流器或市电交流电开启瞬间产生较大的电流对后续元器件产生影响。

所述的限压保护电路由第一安规电容和第二安规电容组成，所述的第一安规电容和所述的第二安规电容并联连接，所述的第一安规电容和所述的第二安规电容的一个并联端与所述的电感镇流器的正极输出端或市电交流电的正极输出端连接，且与所述的整流滤波电路的正极输入端连接，所述的第一安规电容和所述的第二安规电容的另一个并联端与所述的电感镇流器的负极输出端或市电交流电的负极输出端连接，且与所述的整流滤波电路的负极输入端连接。该限压保护电路结构简单，当与电感镇流器连接时，第一安规电容和第二安规电容与电感镇流器形成通路，在LED灯开路的情况下第一安规电容和第二安规电容用来吸收电感镇流器产生的瞬时高压，即通过第一安规电容和第二安规电容将电感镇流器在LED灯开路的情况下可能出现的高压消除掉，只有第一安规电容和第二安规电容两端的电压施加于LED灯上，从而有效地保证了LED灯的安全使用；当与市电交流电连接时，第一安规电容和第二安规电容用来吸收市电交流电中产生的电磁干扰。在此，基于安全、EMC等方面的考虑，选择耐电压高的安规电容，且安规电容还具有滤波的作用，可以将高频杂波过滤掉。在此，使用两个安规电容，是出于保险考虑，一旦其中一个安规电容失效，则另一个安规电容可发挥同样的作用。

所述的第一安规电容和所述的第二安规电容的一个并联端通过保险丝与所述的电感镇流器的正极输出端或市电交流电的正极输出端连接，设置保险丝可防止电感镇流器或市电交流电开启瞬间产生较大的电流对后续元器件产生影响。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：通过增加一个BUCK电路，并设置于整流滤波电路与LED负载之间，BUCK电路具有高阻抗，能使金卤灯所使用的电感镇流器的输出电压升高，同时BUCK电路是一个降压电路，升高的电感镇流器的输出电压或者市电交流电经过BUCK电路降压后输出能使LED负载工作的电压，从而达到兼容传统的金卤灯的电感镇流器和市电的目的，使用该驱动电路的LED灯既能直接替换金卤灯，又能直接接入市电使用。

附图说明

图1为金卤灯所使用的电感镇流器的电路原理图；

图2为本实用新型的LED灯驱动电路的电路图；

图3为本实用新型的LED灯驱动电路中的BUCK电路的电路图。

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。

本实用新型提出的一种兼容市电和金卤灯镇流器的LED灯驱动电路，如图2所示，其包括用于吸收金卤灯所使用的电感镇流器产生的瞬时高压或吸收市电交流电中产生的电磁干扰的限压保护电路1、用于将交流电转化成脉动的直流电的整流滤波电路2、具有高阻抗能使电感镇流器的输出电压升高且能对整流滤波电路2输出的脉动的直流电降压的BUCK电路3，限压保护电路1的输入端与电感镇流器的输出端或市电交流电的输出端连接，限压保护电路1的输出端与整流滤波电路2的输入端连接，整流滤波电路2的输出端与BUCK电路3的输入端连接，BUCK电路3的输出端与LED灯的LED负载4连接。当使用该驱动电路的LED灯直接替换金卤灯时，金卤灯所使用的电感镇流器为恒流输出，输出电压随着电路中的阻抗或电阻而变，没有BUCK电路3时，输出电压由LED负载4的电阻或阻抗决定，当增加BUCK电路3时，由于BUCK电路3的阻抗大于LED负载4，因此电感镇流器的输出电压取决于BUCK电路3，电压升高，通过限压保护电路1和整流滤波电路2后输出直流电至BUCK电路3，经过BUCK电路3降压后输出LED负载4的工作电压，使LED负载4点亮；当使用该驱动电路的LED灯直接接入市电时，市电交流电输入至限压保护电路1，由于直接接入市电不会产生瞬时高压，此时限压保护电路1主要用于去除电路中的电磁干扰，然后经过整流滤波电路2后输出直流电，再经过BUCK电路3降压后输出LED负载4的工作电压，使LED负载4点亮。

在本实施例中，如图3所示，BUCK电路3由第四滤波电容C4、现有的降压控制芯片U1及芯片外围电路组成，降压控制芯片U1内含有开关管(图中未示出)，开关管调节占空比实现降压和恒流输出，芯片外围电路包括第五供电电容C5、第二电流检测电阻R2、第三电流检测电阻R3、第一电感L1、第一续流二极管D1、第一电阻R1、第六电解电容C6，第四滤波电容C4的一端分别与整流滤波电路2的正极输出端和LED负载4的正极连接，第四滤波电容C4的另一端与整流滤波电路2的负极输出端连接，即第四滤波电容C4并联连接于整流滤波电路2的正极输出端与负极输出端之间，降压控制芯片U1的第1脚(Vin脚)通过第五供电电容C5与第四滤波电容C4的另一端连接，降压控制芯片U1的第2脚(CS脚)通过并联连接的第二电流检测电阻R2和第三电流检测电阻R3与第四滤波电容C4的另一端连接，第四滤波电容C4、第五供电电容C5、第二电流检测电阻R2和第三电流检测电阻R3的公共连接端接地，降压控制芯片U1的第3脚(Vout脚)通过第一电感L1与LED负载4的负极连接，降压控制芯片U1的第3脚(Vout脚)与第一续流二极管D1的正极连接，第一续流二极管D1的负极与LED负载4的正极连接，第一电感L1与LED负载4的负极的连接端通过第一电阻R1与LED负载4的正极连接，第一电感L1与LED负载4的负极的连接端与第六电解电容C6的负极连接，第六电解电容C6的正极与LED负载4的正极连接。在此，第五供电电容C5为降压控制芯片U1提供工作电压，维持降压控制芯片U1两端的电压；降压控制芯片U1内含有开关管，通过开关管调节占空比来实现降压和恒流输出；第二电流检测电阻R2和第三电流检测电阻R3检测BUCK电路3中的电流大小并反馈给降压控制芯片U1，通过降压控制芯片U1控制开关管导通或断开；第一电感L1通过自身感抗为LED负载4分压实现降压；第六电解电容C6进行滤波得到无纹波的直流电输出至LED负载4。在此，经整流滤波电路2后的脉动的直流电进入BUCK电路3后先经过第四滤波电容C4进一步滤波，使脉动的直流电变成平稳的直流电，然后通过LED负载4，再经过第一电感L1后输出至降压控制芯片U1，通过与降压控制芯片U1连接的第二电流检测电阻R2和第三电流检测电阻R3接地。当开关管导通时，电流流过第一电感L1，第一电感L1充电储能，当电流达到第一电感L1的峰值电流时，第二电流检测电阻R2和第三电流检测电阻R3检测到BUCK电路3中的电流达到最大值，使开关管断开，此时第一电感L1通过第一续流二极管D1给LED负载4供电，直至第一电感L1中的电流降低至谷值，第二电流检测电阻R2和第三电流检测电阻R3检测到BUCK电路3中的电流达到最小值，使开关管导通，如此在开关管导通和断开的每个周期内，流过LED负载4的电流都为第一电感L1的峰值电流和谷值电流之和的一半，可实现恒流输出。

在本实施例中，整流滤波电路2由整流桥堆BD和第三滤波电容C3组成，整流桥堆BD的正极输入端为整流滤波电路2的正极输入端，整流桥堆BD的负极输入端为整流滤波电路2的负极输入端，整流桥堆BD的正极输出端与第三滤波电容C3的正极连接，且其公共连接端为整流滤波电路2的正极输出端，整流桥堆BD的负极输出端与第三滤波电容C3的负极连接，且其公共连接端为整流滤波电路2的负极输出端。

在本实施例中，限压保护电路1由第一安规电容C1和第二安规电容C2组成，第一安规电容C1和第二安规电容C2并联连接，第一安规电容C1和第二安规电容C2的一个并联端与电感镇流器的正极输出端或市电交流电的正极输出端连接，且与整流滤波电路2的正极输入端连接，第一安规电容C1和第二安规电容C2的另一个并联端与电感镇流器的负极输出端或市电交流电的负极输出端连接，且与整流滤波电路2的负极输入端连接。该限压保护电路1结构简单，当与电感镇流器连接时，第一安规电容C1和第二安规电容C2与电感镇流器形成通路，在LED灯开路的情况下第一安规电容C1和第二安规电容C2用来吸收电感镇流器产生的瞬时高压，即通过第一安规电容C1和第二安规电容C2将电感镇流器在LED灯开路的情况下可能出现的高压消除掉，只有第一安规电容C1和第二安规电容C2两端的电压施加于LED灯上，从而有效地保证了LED灯的安全使用；当与市电交流电连接时，第一安规电容C1和第二安规电容C2用来吸收市电交流电中产生的电磁干扰。在此，基于安全、EMC等方面的考虑，选择耐电压高的安规电容，且安规电容还具有滤波的作用，可以将高频杂波过滤掉。在此，使用两个安规电容，是出于保险考虑，一旦其中一个安规电容失效，则另一个安规电容可发挥同样的作用。

在本实施例中，第一安规电容C1和第二安规电容C2的一个并联端通过保险丝FUSE与电感镇流器的正极输出端或市电交流电的正极输出端连接，设置保险丝FUSE可防止电感镇流器或市电交流电开启瞬间产生较大的电流对后续元器件产生影响。

在上述实施例中，在确保安规电容有效的前提下，限压保护电路1可仅由第一安规电容C1组成，第一安规电容C1的一端通过保险丝FUSE与电感镇流器的正极输出端或市电交流电的正极输出端连接，且与整流滤波电路2的正极输入端连接，第一安规电容C1的另一端与电感镇流器的负极输出端或市电交流电的负极输出端连接，且与整流滤波电路2的负极输入端连接。该限压保护电路1结构简单，当与电感镇流器连接时，第一安规电容C1与电感镇流器形成通路，在LED灯开路的情况下第一安规电容C1用来吸收电感镇流器产生的瞬时高压，即通过第一安规电容C1将电感镇流器在LED灯开路的情况下可能出现的高压消除掉，只有第一安规电容C1两端的电压施加于LED灯上，从而有效地保证了LED灯的安全使用；当与市电交流电连接时，第一安规电容C1用来吸收市电交流电中产生的电磁干扰。在此，基于安全、EMC等方面的考虑，选择耐电压高的安规电容，且安规电容还具有滤波的作用，可以将高频杂波过滤掉。设置保险丝FUSE可防止电感镇流器或市电交流电开启瞬间产生较大的电流对后续元器件产生影响。