一种降压型大功率LED驱动模块的制作方法

本实用新型涉及LED驱动技术领域，尤其涉及一种降压型大功率LED恒流驱动模块。

背景技术：

近年来，LED灯以定向发光、功率消耗低、驱动特性好、响应速度快、抗震能力高、使用寿命长、绿色环保等优势逐渐走入人们的视野、成为目前世界上最具有替代传统光源优势的新一代节能光源。在众多领域对于LED功率提出了更高的要求，大功率LED驱动设计显得越来越重要。根据大功率LED特性,如果工作温度过高或者驱动电流过大,超过器件的极限值,易损坏LED。因此需要一个稳定恒流控制的,并且有完善、可靠的保护功能的LED驱动机制。

在船舶行业中，随着船体增大，甲板等面积不断增大，对于照明灯光照的要求日益提高，传统小功率LED灯已经无法满足大船照明的需求，必须设计一种大功率LED驱动电路；船上信号灯大多数需要调光，这就要求LED驱动电路在不同光照强度下响应快速、准确、稳定；在应急照明灯方面，当船上用电故障时，必须启用应急照明，应急电源输出直流电压固定且有限，也需要一款高效、宽范围输入电压的LED驱动电路。

技术实现要素：

鉴于上述的分析，本实用新型旨在提供一种LED恒流驱动模块，用以满足船舶行业对大功率、高效、宽范围输入电压的LED驱动电路的需要。

本实用新型的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本实用新型提供的降压型大功率LED驱动模块，包括内部电路与外部封装CC-2000H；所述内部电路包括主驱动电路、故障检测电路及电路接口；

所述主驱动电路由驱动芯片U1和外围电路组成；所述驱动芯片U1为LM3409HV；所述主驱动电路的信号输出端与故障检测电路的信号输入端相连；

所述电路接口包括电源接口、LED接口、故障检测接口和PWM调光接口；所述电源接口分别与主驱动电路和故障检测电路相连；所述主驱动电路的驱动输出端与LED接口相连，该LED接口用于连接待驱动的LED的正极和负极；所述故障检测接口与故障检测电路的信号输出端相连；所述PWM调光接口接入PWM调光控制信号。

进一步地，所述U1的外围电路包括电容器CIN1、CIN2、COFF、CF，电阻RU1、RU2、ROFF、RSNS，电感L1，二极管D1，MOS管Q1；

所述U1的引脚10与输入电源正极相连接，所述CIN1、CIN2连接在所述U1的引脚10与地之间；所述CF连接在所述引脚10与所述U1的引脚9之间；

所述电阻RU2连接在所述U1的引脚10与所述U1的引脚1之间，与连接在所述U1的引脚1与地之间的所述电阻RU1组成一个分压网络；

所述MOS管Q1的栅极G与所述U1的引脚6连接，所述MOS管Q1的源极D通过所述电阻RSNS与电源正极相连，所述MOS管Q1的漏极D与接地端之间；

所述RSNS作为电流采集电阻连接在所述U1的引脚7与引脚8之间；

所述二极管D1连接在所述Q1的漏极D与接地端之间；所述电感L1一端与所述Q1的漏极D相连接，另一端作为驱动输出连接到电路接口的LED+接口；

在所述U1引脚4与接地端5之间连接电容COFF，所述U1引脚4与所述驱动输出端之间连接所述电阻ROFF；所述电阻ROFF与所述电容COFF用来设定关断时间；

所述U1的引脚3与接口电路的PD接口相连接。

进一步地，所述故障检测电路由故障检测模块U2与外围电路组成；

所述U2为运算放大器OPA552；所述U2的引脚1、4、8为接地端，引脚2为反向输入端In-，引脚3为同相输入端In+，引脚5为标志位flag，引脚6为电源输入端V+，引脚7为输出端Out；

所述外围电路包括RU3、RU4、RU5、CU2；所述U2的引脚3为故障检测电路的信号输入端，通过电阻RU3与所述主驱动电路的驱动输出端相连；所述U2的引脚7输出的信号一路作为反馈信号接到所述运算放大器OPA552的引脚2，另一路经电阻RU4和电阻RU5的分压后输出信号SINGNAL作为故障检测信号，接入所述故障检测接口；所述电容器CU2一端接电源正极，另一端接地。

进一步地，所述电路接口由VD、GD、LED+、LED-、SIN和PD六个两针连接器组成；

所述电源接口包括VD、GD两个连接器；所述连接器VD的引脚1、2与所述主驱动电路的电源电压端VIN和所述故障检测电路的电源输入端V+相连接，用于连接电源正极，连接器GD的引脚1、2连接地线，用于连接电源负极；

所述LED接口包括LED+、LED-两个两针的连接器，所述连接器LED+的引脚1、2连接主驱动电路的驱动输出端，用于连接待驱动的LED正极；连接器LED-的引脚1、2接地，连接待驱动的LED负极；

所述故障检测接口为连接器SIN，所述连接器SIN的引脚1、2与所述故障检测电路输出信号端相连，输出故障检测信号；

所述PWM调光接口为连接器PD，所述连接器PD的引脚1、2与所述主驱动电路驱动芯片U1的引脚3相连，用于接入PWM调光控制信号。

进一步地，所述外部封装CC-2000H外设置12个引脚；

所述模块CC-2000H的引脚1、2为接地端GND，与内部电路中所述接口GD的引脚1、2相连接；

所述模块CC-2000H的引脚11、12为电压正输入端﹢Vin；与内部电路中所述接口VD的引脚1、2相连接

所述模块CC-2000H的引脚5、6为电压正输出端﹢Vout，与内部电路中所述接口LED+的引脚1、2相连接，用于驱动LED的正极；

所述模块CC-2000H的引脚7、8为电压负输出端-Vout，与内部电路中所述接口LED-的引脚1、2相连接，用于驱动LED的负极；

所述模块CC-2000H的引脚3、4DIM与内部电路中所述接口PD的引脚1、2相连接，可用作开/关和PWM调光控制端，

所述模块CC-2000H的引脚9、10SINGSAL与内部电路中所述接口SIN的引脚1、2相连接，提供故障检测输出信号。

进一步地，所述外部封装CC-2000H的引脚3、4不可以悬空。

进一步地，所述外部封装CC-2000H选取导热系数在3.0以上的导热胶进行灌注。

进一步地，所述驱动模块的输出驱动电流最高可达2A。

进一步地，所述驱动模块数量为多个，并联使用。

进一步地，在并联使用时，将多块CC-2000H的引脚1、2，引脚3、4，引脚5、6，引脚7、8，引脚11、12分别并联，将各CC-2000H的引脚9、10输出故障检测信号的分别接入检测电路中；所述多块并联的CC-2000H引脚5、6，引脚7、8分别连接待驱动LED的正极和负极。

本实用新型有益效果如下：

所述驱动模块可接受6～75V的广泛输入电压，效率最高可达95％，恒定输出电流高达2A，电流输出精度在+5％以内；同时也具备了全方位的保护功能，启动过流保护，欠压锁定保护，过热保护，LED开路和短路保护；此外内建的过热保护机制以及封装选择的优良散热性提供了更好的系统可靠性；模块具有体积小巧，高可靠性等优点，并且内建了EMI滤波电路符合欧盟EN55015和美国FCC part15无需额外输入滤波器和电容器，符合IP67等级；支持并联使用使得设计上具备极大的灵活性，能够通过配置模块个数实现更大功率的输出。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本实用新型的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为CC-2000H模块内部电路结构图

图2为CC-2000H模块外部封装仰视图

图3为CC-2000H模块外部封装左视图

图4为CC-2000H模块外部封装前视图

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理。

本实用新型提供了一种降压型大功率LED恒流驱动模块，包括内部电路与外部封装CC-2000H。

如图1所示，所述内部电路包括主驱动电路、故障检测电路及电路接口。

所述主驱动电路由NS公司的LM3409HV驱动芯片U1与外围电路组成。所述驱动芯片U1作为P场效应管PFET的控制器来驱动LED负载，实现BUCK型电流调节器。所述U1的引脚说明：引脚1为输入欠压锁定端UVLO，引脚2为电流模拟调光端口IADJ，引脚3为使能端EN，引脚4为关断时间设置端COFF，引脚5为接地端，引脚6为PFET驱动端，引脚8CSP、引脚7CSN为电流采样的正、负两端，引脚10VIN为电源输入端、引脚9VCC为以VIN为参考的线性调节输出。

所述U1的外围电路包括电容器CIN1、CIN2、COFF、CF，电阻RU1、RU2、ROFF、RSNS，电感L1，二极管D1，MOS管Q1；

所述U1的引脚10与输入电源正极相连接，所述CIN1、CIN2连接在所述U1的引脚10与地之间；所述CF连接在所述引脚10与所述U1的引脚9之间；

所述电阻RU2连接在所述U1的引脚10与所述U1的引脚1之间与连接在所述U1的引脚1与地之间的所述电阻RU1组成一个分压网络，为所述U1的引脚1提供输入电压，所述RU1的电阻值为6.98K，所述RU2的电阻值为49.9K；

所述MOS管Q1为ZXMP10A18KTC，其栅极G与所述U1的引脚6连接，所述MOS管Q1的源极D通过所述电阻RSNS与电源正极相连，所述MOS管Q1的漏极D与接地端之间，所述RSNS的阻值为100mΩ，所述ROFF的电阻值为24.9K；

所述RSNS作为电流采集电阻连接在所述U1的引脚7与引脚8之间，采集电流的变化；

所述二极管D1为SS3H10-E3/57T连接在所述Q1的漏极D与接地端之间；所述电感L1一端与所述Q1的漏极D相连接，另一端作为驱动输出连接到电路接口的LED+接口，所述电感L1的电感值为15uH，可选型号为SLF12565T-150M4R2；

在所述U1引脚4与接地端5之间连接电容COFF，所述U1引脚4与所述驱动输出端之间连接所述电阻ROFF；所述电阻ROFF与所述电容COFF用来设定关断时间；

所述U1的引脚3与接口电路的PD接口相连接。

所述故障检测电路由故障检测模块U2与外围电路组成；所述U2为运算放大器OPA552；所述U2的引脚1、4、8为接地端，引脚2为反向输入端In-，引脚3为同相输入端In+，引脚5为标志位flag，引脚6为电源输入端V+，引脚7为输出端Out；所述外围电路由RU3、RU4、RU5、CU8组成。所述故障检测电路可实现电路开、短路故障检测功能，信号隔离及阻抗匹配功能。所述运算放大器的电连接关系包括：

所述U2的引脚3为故障检测电路的信号输入端，通过电阻RU3与所述U1的开关输出端SW相连接；

所述U2的引脚7输出信号一路作为反馈信号接到所述运算放大器的引脚2反向输入端In-，另一路经电阻RU4和电阻RU5的分压后输出信号SINGNAL作为故障检测信号，所述电阻RU4、RU5起输出阻抗匹配作用；

故障检测模块U2还包括一端接电源正极，另一端接地的电容器CU2，布局时尽量靠近所述模块U2。

电路接口包括电源接口、LED接口、故障检测接口和PWM调光接口，由VD、GD、LED+、LED-、SIN和PD六个两针连接器组成；

所述电源接口包括VD、GD两个连接器；所述连接器VD的引脚1、2与所述主驱动电路的电源电压端VIN和所述故障检测电路的电源输入端V+相连接，用于连接电源正极，连接器GD的引脚1、2连接地线，用于连接电源负极；

所述LED接口包括LED+、LED-两个两针的连接器，所述连接器LED+的引脚1、2通过储能原件电感L1与作为PFET的MOS管Q1的源极相连接，作为驱动输出用于连接待驱动的LED正极；连接器LED-的引脚1、2接地，连接待驱动的LED负极；

所述故障检测接口为连接器SIN，所述连接器SIN的引脚1、2与所述故障检测电路输出信号端相连，输出故障检测信号；

所述PWM调光接口为连接器PD，所述连接器PD的引脚1、2与所述主驱动电路的引脚3相连，可接入-0.3～75伏、周期频率为100Hz～1KHz的PWM调光控制信号。

为了能够让驱动电路更好散热以及能够耐受GJB150A-2009规定的霉菌，盐雾，湿热的试验要求，设计了专门的封装，封装完成的模块名为CC-2000H，其封装结构如图2、3、4所示，封装后的CC-2000H模块的长度为43毫米，宽度为24毫米，厚度为12毫米，在封装的底部分为两排设置12个引脚，两排引脚之间的距离为19.4毫米，临近引脚之间的距离为2.54毫米。所述封装设计符合SMT封装标准。

如图2所示，所述模块CC-2000H的引脚1、2为接地端GND，与内部电路中所述接口GD的引脚1、2相连接；

所述模块CC-2000H的引脚11、12为电压正输入端﹢Vin；与内部电路中所述接口VD的引脚1、2相连接

所述模块CC-2000H的引脚5、6为电压正输出端﹢Vout，与内部电路中所述接口LED+的引脚1、2相连接，用于驱动LED的正极；

所述模块CC-2000H的引脚7、8为电压负输出端-Vout，与内部电路中所述接口LED-的引脚1、2相连接，用于驱动LED的负极；

所述模块CC-2000H的引脚3、4DIM与内部电路中所述接口PD的引脚1、2相连接，可用作开/关和PWM调光控制端，所述引脚3、4不可以悬空；

所述模块CC-2000H的引脚9、10SINGSAL与内部电路中所述接口SIN的引脚1、2相连接，提供故障检测输出信号。

本实施例设计的模块CC-2000H的输出驱动电流高达2A。

所述模块CC-2000H选取导热系数在3.0以上的导热胶进行灌注。

CC-2000H支持并连使用。在并联使用时，将多块CC-2000H的引脚1、2，引脚3、4，引脚5、6，引脚7、8，引脚11、12分别并联，将各CC-2000H的引脚9、10输出故障检测信号的分别接入检测电路中；所述多块并联的CC-2000H引脚5、6，引脚7、8连接待驱动LED的正极和负极，驱动LED发光。单片CC-2000H输出电流为2A，2片并联输出电流为4A，3片并联输出电流为6A，4片并联输出电流为8A，依次类推，通过简单的并联就可以得到更大的驱动电流，输出更大驱动功率，驱动更多LED发光。

综上所述，本实用新型实施例提供了一种LED恒流驱动模块，CC-2000H模块可接受6～75V的广泛输入电压，效率最高可达95％，恒定输出电流高达2A，电流输出精度在+5％以内；同时也具备了全方位的保护功能，启动过流保护，欠压锁定保护，过热保护，LED开路和短路保护。此外内建的过热保护机制以及封装选择的优良散热性提供了更好的系统可靠性。模块CC-2000H具有体积小巧，高可靠性等优点，并且内建了EMI滤波电路符合欧盟EN55015和美国FCC part15无需额外输入滤波器和电容器，符合IP67等级。支持并联使用使得设计上具备极大的灵活性，能够通过配置模块个数实现更大功率的输出。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。