一种具有自保护功能的LED灯恒流输出电路的制作方法

本实用新型属于led恒流输出电路技术领域，具体涉及一种具有自保护功能的led灯恒流输出电路。

背景技术：

家用电器，比如吸油烟机、蒸箱、烤箱等显示板上常设置有led氛围灯，还有日常所用的照明灯一般都采用恒流电源进行驱动；现有的恒流电路一般是基于开关电源的led恒流电路，其用于大功率场合，具有emi效果差，开关尖峰信号突出，电路成本高昂等缺点；还有一种是基于运算放大器和晶体管的led恒流电路，其用于小功率场合，但其运行效率低，不足50％。

并且，市场上关于矩阵led电流平衡性控制电路主要方法一般为：基于专用led恒流芯片进行电流控制，该方法从形式上看较为简单，仅需要一个恒流芯片即可；但该专用芯片价格昂贵，并且为了满足该芯片的功能，需要较多的外围电路及单元机，这样就导致了硬件成本高、检测端口过多，且led电流受温度影响大。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型提供具有自保护功能的led灯恒流输出电路，通过矩阵电阻、反馈环路以及自保护电路之间的相互配合，在实现恒流输出的同时，对led灯实现了过压保护低压自动恢复。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种具有自保护功能的led灯恒流输出电路，其包括至少一个矩阵led灯、数量与所述矩阵led灯相同的矩阵电阻、反馈环路以及自保护电路，所述矩阵电阻和矩阵led灯串联用于通过调节led灯的压降差控制矩阵led灯的电流平衡，所述反馈环路和矩阵led灯连接，所述自保护电路通过反馈环路与矩阵led灯连接用于对led灯进行过压保护以及低压自动恢复。

优选地，所述反馈环路包括第三三极管q3，所述第三三极管q3的集电极和矩阵电阻连接，所述第三三极管q3的发射极一路和第四电阻r4连接，另一路和第七三极管q7的基极连接，所述第四电阻r4与第十四电阻r14和第八电容c8并联后接地，所述第七三极管q7的发射极接地，所述第七三极管q7的基极一路通过第十电阻r10与第三三极管q3的基极连接，一路与自保护电路连接，另一路与分压电阻单元连接，分压电阻单元与矩阵led灯连接，所述第七三极管q7的基极还通过第七电容c7接地。

优选地，所述分压电阻单元包括串联的第六电阻r6和第七电阻r7，所述第六电阻r6和第七电阻r7分别与第八电阻r8和第九电阻r9并联。

优选地，所述自保护电路包括齐纳二极管d1，所述齐纳二极管d1的负极接输入电压vbat，阳极一路通过第一电阻r1接地，另一路通过第五电阻r5与第二三极管q2的基极连接，所述第一电阻r1与第四电容c4并联，所述第二三极管q2的发射极与第一电阻r1共接地，所述第二三极管q2的集电极与反馈环路连接。

优选地，所述矩阵led灯包括至少两个并联的led灯，两个所述led灯位于相同的环境温度下用于避免不同的温度影响电流的精度。

优选地，所述矩阵电阻包括至少两个电阻，所述电阻的数量与led灯的数量相同，每个所述电阻与一个led灯串联。

优选地，任意一个所述led灯均并联一用于对所述led灯进行滤波的电容。

优选地，所述电阻为贴片电阻。

优选地，所述环境温度为24℃-26℃。

有现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

(1)摒弃了传统的开关电源、运算放大器加bjt电路，减少了emi/开关电压尖峰/专用开关电源芯片/高频变压器等芯片的使用，因此降低了设计过程中的硬件成本；

(2)采用双三极管的负反馈线性led恒流，摒弃了单片机控制端口资源，实现led灯电流稳定自调节，降低了开发成本；

(3)通过给矩阵led灯串联一定阻值和精度的矩阵电阻，实现了控制led灯亮度、温度以及电流精度；通过简单的电阻就可以实现对电流平衡性的把控，元器件少，过程简单可靠，易于推广；

(4)采用自保护电路控制双三极管的负反馈线性led恒流电路的工作电压，实现过压保护功能及低压自恢复功能。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供一种具有自保护功能的led灯恒流输出电路的系统框图；

图2是本实用新型实施例提供一种具有自保护功能的led灯恒流输出电路的电路图；

图3是本实用新型实施例提供一种具有自保护功能的led灯恒流输出电路中矩阵led灯和矩阵电阻的电路图；

图4是本实用新型实施例提供一种具有自保护功能的led灯恒流输出电路中led灯的温度曲线图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要明确的是，术语“垂直”、“横向”、“纵向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“水平”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅仅是为了便于描述本实用新型，而不是意味着所指的装置或元件必须具有特有的方位或位置，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型实施例提供一种具有自保护功能的led灯恒流输出电路，如图1所示，其包括至少一个矩阵led灯1、数量与所述矩阵led灯1相同的矩阵电阻2、反馈环路3以及自保护电路4，所述矩阵电阻2和矩阵led灯1串联用于通过调节led灯的压降差控制矩阵led灯1的电流平衡，所述反馈环路3和矩阵led灯1连接，所述自保护电路4通过反馈环路3与矩阵led灯1连接用于对led灯进行过压保护以及低压自动恢复；

这样，采用上述结构，通过反馈环路3实现了led灯的恒流输出；

通过给矩阵led灯1串联一定阻值和精度的矩阵电阻2，实现了控制led灯亮度、温度以及电流精度；

通过自保护电路4的设置实现了对led灯进行过压保护以及低压自动恢复。

具体地，如图2所示，所述反馈环路3包括第三三极管q3，所述第三三极管q3的集电极和矩阵电阻2连接，所述第三三极管q3的发射极一路和第四电阻r4连接，另一路和第七三极管q7的基极连接，所述第四电阻r4与第十四电阻r14和第八电容c8并联后接地，所述第七三极管q7的发射极接地，所述第七三极管q7的基极一路通过第十电阻r10与第三三极管q3的基极连接，一路与自保护电路4连接，另一路与分压电阻单元31连接，分压电阻单元31与矩阵led灯1连接，所述第七三极管q7的基极还通过第七电容c7接地；

所述矩阵led灯1包括至少两个并联的led灯11，两个所述led灯11位于相同的环境温度下用于避免不同的温度影响电流的精度；

所述环境温度为24℃-26℃，优选25摄氏度；

这样，根据led“温度-电压偏移”参数变化(如附图4所示)，环境温度变化会导致led灯11上电压变化；故为保证led灯11的电流不受温度影响过大，提高精确度，互相并联的led灯11应放置在相同热源位置地方；且其散热铜箔面积尽量大以使得最接近25℃的位置为最优解(如附图4的中的虚线部分)，通过这种方式避免了温度对电流精度的影响。

如图3所示，所述矩阵电阻2包括至少两个电阻21，所述电阻21的数量与led灯11的数量相同，每个所述电阻21与一个led灯11串联；

并且，组成所述矩阵led灯1的led灯11为同一型号；

所述电阻21为贴片电阻。

在该实施例中，矩阵led灯1设置两组，分别为由第四二极管d4和第六二极管d6并联形成的第一矩阵led灯，和由第三二极管d3和第五二极管d5并联形成的第二矩阵led灯；为了与矩阵led灯1匹配，该实施例中的矩阵电阻2亦设置两组，分别为有第十二电阻r12和第十六电阻r16并联形成的第一矩阵电阻，和由第十一电阻r11和第十三电阻r13并联形成的第二矩阵电阻，所述第四二极管d4和第十二电阻r12串联，所述第六二极管d6和第十六电阻r16串联，所述第三二极管d3和第十一电阻r11串联，所述第五二极管d5和第十三电阻r13串联。

任意一个所述led灯11均并联一用于对所述led灯11进行滤波的电容；

为了实现对led灯的滤波，在该实施例中，所述第四二极管d4与第六电容c6并联，所述第六二极管d6与第十电容c10并联，所述第三二极管d3与第五电容c5并联，所述第五二极管d5与第九电容c9并联。

反馈环路3实现负反馈线性led恒流输出的原理为：

所述分压电阻单元31包括串联的第六电阻r6和第七电阻r7，所述第六电阻r6和第七电阻r7分别与第八电阻r8和第九电阻r9并联。

当设定led灯11的电流经过第四电阻r4与第十四电阻r14并联电阻时所产生的电压使第七三极管q7导通处于放大状态；此时经过第七三极管q7的集电极电流经过r6、r7、r8和r9组成的分压电阻单元31分压后得到第七三极管q7集电极-发射极电压vce_q7经过第十电阻r10使得第三三极管q3导通；led灯d3、d4、d5以及d6的电流持续经过第三三极管q3，从而建立正常的负反馈线性led恒流输出电路。

所述自保护电路4包括齐纳二极管d1，所述齐纳二极管d1的负极接输入电压vbat，阳极一路通过第一电阻r1接地，另一路通过第五电阻r5与第二三极管q2的基极连接，所述第一电阻r1与第四电容c4并联，所述第二三极管q2的发射极与第一电阻r1共接地，所述第二三极管q2的集电极与反馈环路3连接；

这样，通过自保护电路4实现过压保护和低压自动恢复的原理为：

过压自保护原理：

当输入电压vbat过高时，齐纳二极管d1反向稳压导通；此时第一电阻r1电压为：

vr1＝vbat-vd1(1)

式中vbat为自保护电路4的输入电压；vr1为第一电阻r1的电压；vd1为齐纳二极管d1的反向导通压降；由此可知，齐纳二极管d1反向稳压导通时，第二三极管q2基极电压vbe_q2＝vr1而饱和导通；第二三极管q2的集电极-发射极电压vce_q2＝vbat≈0v，故第三三极管q3关闭，第四二极管d4关闭，实现过压自保护；

低压自恢复原理：

经过过压保护后，当输入电压vbat由高变低时，齐纳二极管d1反向截止；根据公式(1)可知vr1≈0v；第二三极管q2关闭；第三三极管q3重新开通，第四二极管d4开通，实现低压自动恢复。

在另外一个实施例中，当矩阵led灯1和矩阵电阻2均设置一个，且led灯11设置两个时，两个led灯11分别为第四二极管d4和第六二极管d6与所述第四二极管d4和第六二极管d6串联的分别为第十二电阻r12和第十六电阻r12，所述十二电阻r12和第十六电阻r16组成矩阵电阻2；

在相同型号的led灯11下，基于同样的led电流是的正向导通压降差δv＝|vd4-vd6|，其中，vd4和vd4分别为第四二极管d4和第六二极管d6处的电压；

第四二极管d4和第十二电阻r12串联，第六二极管d6与第十六电阻r16串联，之后d4&r12与d6&r16并联，故二者并联电压相等，矩阵led灯1的最大正向导通压降差δv等同与第十二电阻r12和第十六电阻r16上的电压；故得到以下公式：

vd4+id4×r12＝vd6+id6×r16

其中，id4和id6分别为第四二极管d4和第六二极管d6的电流；

故：矩阵led灯1的不平衡电流为δi＝δv/r，其中，δi为led灯11的不平衡电流，r为第十二电阻r12和第十六电阻r16的阻值大小。

本实施例摒弃了传统的开关电源、运算放大器加bjt电路，减少了emi/开关电压尖峰/专用开关电源芯片/高频变压器等芯片的使用，因此降低了设计过程中的硬件成本；采用双三极管的负反馈线性led恒流，摒弃了单片机控制端口资源，实现led灯电流稳定自调节，降低了开发成本；通过给矩阵led灯串联一定阻值和精度的矩阵电阻，实现了控制led灯亮度、温度以及电流精度；通过简单的电阻就可以实现对电流平衡性的把控，元器件少，过程简单可靠，易于推广；采用自保护电路控制双三极管的负反馈线性led恒流电路的工作电压，实现过压保护功能及低压自恢复功能。

影响电流平衡性的因素主要有两个：

第一个为温度，本实施例根据led“温度-电压偏移”参数变化，环境温度变化会导致led灯上电压变化；故为保证led灯的电流不受温度影响过大，提高精确度，互相并联的led灯应放置在相同热源位置地方；且其散热铜箔面积尽量大以使得最接近25℃的位置为最优解，通过这种方式避免了温度对电流精度的影响；

第二个为led灯自身的压降差，本实施例通过给矩阵led灯串联矩阵电阻，使得由矩阵led灯自身正向压降误差得到解决；

故，本实施例通过对led灯所述环境温度进行限制以及给矩阵led灯串联矩阵电阻解决了电流平衡性失控的问题。

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。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。