一种led调光驱动电源电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种LED调光驱动电源电路，包括信号输入单元、LED调光控制单元和信号输出单元，LED连接至所述信号输出单元，其中所述信号输入单元包括交流信号接入端子和连接在交流信号接入端子上的整流滤波模块，所述LED调光控制单元由iw3609控制芯片构成，所述信号输出单元包括变压器T1、设置在变压器原边主绕组的尖峰吸收电路和设置在变压器副边绕组的变压输出滤波电路；其中iw3609控制芯片还连接至变压器T1的原边主绕组、原边辅助绕组。本实用新型提出的LED调光驱动电源电路具有驱动效率高、兼容性强、调光范围广和成本低的优势。
【专利说明】
一种LED调光驱动电源电路
技术领域
[0001]本实用新型涉及LED驱动技术领域，具体涉及一种用于调光的LED驱动电源电路。
【背景技术】
[0002]目前，随着节能减排的理念不断被提倡，作为绿色、环保、节能的LED逐渐占据了市场。LED是特性敏感的半导体器件，又具有负温度特性，因而在应用过程中需要对其进行稳定工作状态和保护，从而产生了驱动的概念。LED器件对驱动电源的要求近乎于苛刻，LED不像普通的白炽灯泡，可以直接连接220V的交流市电。应对这一需求，电子工程师们创造了各式各样的LED驱动电源电路，尤其是在应用了调光功能的LED驱动电路更是进一步使得节能减排的效果更加突出。尽管LED本身比白炽灯节能5倍之多以上，比荧光灯、节能灯也要节能一倍左右，还不像荧光灯、节能灯那样含汞，但如果利用有技术能够让LED更加节能，却是人们乃至社会所努力推从的。
[0003]其中，调光技术便是一种非常有用的节能手段。在LED灯驱动中加入调光器，可使得LED灯的光亮度得到控制。调光器主要分为前沿调光器和后沿调光器。其中，前沿调光器主要是采用可控硅电路，从交流相位O开始，输入电压斩波，直到可控硅导通时，才有电压输入，原理是调节交流电每个半波的导通角来改变正弦波形，从而改变交流电流的有效值，以此实现调光的目的。而后沿调光器主要采用三极管或是MOS管电路，其从一个相位开始关断，一直到180度时开始导通(即过零导通)。但不管针对哪种调光器对LED调光，均需要设计相应的驱动电路，连接在二者之间才能驱动LED。然而，现在的一些LED调光驱动电路对不同的调光器或不采用调光器情况下无法兼容，即在能用于前沿调光器的驱动电路有可能在后沿调光器中无法应用、或者说能够兼容两种调光器的驱动电路又无法在不使用调光器的情况下使用。再者，在追求微型电子产品的时代下，元件更少、效果更好的微型电路板越发受到追捧，即各种不同的集成驱动IC发挥着越来越重要的作用，这就使如何围绕集成驱动IC设计出性能优良、调光范围更广、驱动效率更高、成本更低、体积更小的LED驱动电路显得尤其重要。
【实用新型内容】
[0004]针对现有技术中所存在的不足，本实用新型提供了一种LED调光驱动电源电路，该电路不仅成本低、体积小，而且兼容性强，调光范围广、驱动效率高。
[0005]为实现上述目的，本实用新型采用了如下的技术方案:
[0006]一种LED调光驱动电源电路，包括信号输入单元、LED调光控制单元和信号输出单元，LED连接至所述信号输出单元;其中
[0007]所述信号输入单元包括交流信号接入端子和连接在交流信号接入端子上的整流滤波模块，所述整流滤波模块包括整流桥BDl、输出压敏电阻ZNRl和整流输出滤波电路，所述输出压敏电阻ZNRl并联在整流桥BDI的信号输出端，所述整流输出滤波电路连接在整流桥BDl的信号输出端以对整流桥BDl转换所得的直流信号进行滤波；
[0008]所述LED调光控制单元由iw3609控制芯片构成，其中，所述iw3609控制芯片的第一管脚与开关管Q2的栅极相连，所述开关管Q2的漏极经电阻R5连接至整流桥BDl的正极输出端，所述开关管Q2的源极经电阻RlO接地，所述iw3609控制芯片的第二管脚与MOS管Q3栅极相连、且经电容C7接地，所述MOS管Q3的栅极经电阻R13、电阻R12连接至整流输出滤波电路的信号输出端，所述MOS管Q3的漏极经电阻R15、电阻R14连接至整流输出滤波电路的信号输出端，所述iw3609控制芯片的第三管脚经电阻R8连接至电阻R4、电阻R7的串接点，电阻R4的另一端连接至整流桥BDl的负极输出端，电阻R7的另一端接地，电阻R7的两端还并联有电阻R7B，所述iw3609控制芯片的第五管脚经电阻R17连接至开关管Ql的发射极，所述开关管Ql的发射极还经电阻R18接地，所述iw3609控制芯片的第六管脚与开关管Ql的基极相连，所述iw3609控制芯片的第七管脚接地，所述iw3609控制芯片的第八管脚连接至MOS管Q3的源极，且经充电电容C6接地，在电容C6两端还并联有稳压管Zl;
[0009]所述信号输出单元包括变压器Tl，所述变压器Tl的原边主绕组侧设置有由电阻R16、电容C4和二极管Dl构成的尖峰吸收电路，其中二极管Dl的阳极还与开关管Ql的集电极相连，所述变压器TI的副边绕组侧设置有变压输出滤波电路，所述LED连接至变压输出滤波电路;其中，所述iw3609控制芯片的第四管脚经取压电路连接至变压器Tl的原边辅助绕组，且变压器Tl的原边辅助绕组还连经二极管D3、电阻R21连接至iw3609控制芯片的第八管脚。
[0010]相比于现有技术，本实用新型具有如下有益效果:
[0011]本实用新型所述LED调光驱动电源电路基于iw3609控制芯片构成，其具有调光模式和无调光模式，不仅可以应用到前沿调光器中对LED进行调光驱动，还能应用到后沿调光器中，更可以在无调光器时对LED进行驱动应用，因此相对于传统的LED调光驱动而言兼容性较强;再者，该电源电路的输出功率可达到15W，调光范围广(I % -100 % )，快速启动，具有多重保护功能，如过流保护、过压保护、过温保护，以及LED开路、短路保护等。
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型所述LED调光驱动电源电路的原理图。
【具体实施方式】
[0013]为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与作用更加清楚及易于了解，下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步阐述:
[0014]结合图1，本实用新型提出了一种LED调光驱动电源电路，包括信号输入单元、LED调光控制单元和信号输出单元，LED连接至所述信号输出单元;其中
[0015]所述信号输入单元包括交流信号接入端子和连接在交流信号接入端子上的整流滤波模块，所述整流滤波模块包括整流桥BDl、输出压敏电阻ZNRl和整流输出滤波电路，所述输出压敏电阻ZNRl并联在整流桥BDI的信号输出端，所述整流输出滤波电路连接在整流桥BDl的信号输出端以对整流桥BDl转换所得的直流信号进行滤波；
[0016]所述LED调光控制单元由iw3609控制芯片Ul构成，其中，所述iw3609控制芯片Ul的第一管脚与开关管Q2的栅极相连，所述开关管Q2的漏极经电阻R5连接至整流桥BDl的正极输出端，所述开关管Q2的源极经电阻RlO接地，所述iw3609控制芯片Ul的第二管脚与MOS管Q3栅极相连、且经电容C7接地，所述MOS管Q3的栅极经电阻R13、电阻R12连接至整流输出滤波电路的信号输出端，所述MOS管Q3的漏极经电阻R15、电阻R14连接至整流输出滤波电路的信号输出端，所述iw3609控制芯片Ul的第三管脚经电阻R8连接至电阻R4、电阻R7的串接点，电阻R4的另一端连接至整流桥BDl的负极输出端，电阻R7的另一端接地，电阻R7的两端还并联有电阻R7B，所述iw3609控制芯片Ul的第五管脚经电阻R17连接至开关管Ql的发射极，所述开关管Ql的发射极还经电阻R18接地，所述iw3609控制芯片Ul的第六管脚与开关管Ql的基极相连，所述iw3609控制芯片Ul的第七管脚接地，所述iw3609控制芯片Ul的第八管脚连接至MOS管Q3的源极，且经充电电容C6接地，在电容C6两端还并联有稳压管Zl;
[0017]所述信号输出单元包括变压器Tl，所述变压器Tl的原边主绕组侧设置有由电阻R16、电容C4和二极管Dl构成的尖峰吸收电路，其中二极管Dl的阳极还与开关管Ql的集电极相连，所述变压器TI的副边绕组侧设置有变压输出滤波电路，所述LED连接至变压输出滤波电路;其中，所述iw3609控制芯片Ul的第四管脚经取压电路连接至变压器Tl的原边辅助绕组，且变压器Tl的原边辅助绕组还连经二极管D3、电阻R21连接至iw3609控制芯片Ul的第八管脚。
[0018]上述方案中，本实用新型所提供的LED调光驱动电源电路主要以iw3609控制芯片Ul构成，其中信号输入单元主要是对输入的交流信号进行整理滤波处理，信号输出单元主要是采用变压器尤指反激式变压器构成(其输出端在原边绕组断开电源时获得能量)。iw3609控制芯片Ul包含有两大功能块:
[0019]第一、调光器接口和调光模式控制;该部分中，芯片可通过整流后的交流波形检测出调光器类型，针对不同的调光模式在第一管脚中提供不同的bleeder电流；
[0020]第二、LED电流调节和调光控制；该部分中，芯片可以控制buck-boost跟反激式两种类型的转换拓扑(本实用新型属于后者)，同时芯片可通过控制三极管Ql的导通来给LED负载提供电流，电流调节由变压器的原边峰值电流、变压器磁通状态、输入电压波形决定。不接调光器，IC会工作在无调光器模式，接上调光器，IC会根据调光器类型工作在不同的调光模式下。由此可见，该驱动电源电路兼容性强。
[0021]上述提到的整流输出滤波电路为电感L3、电容Cl、电容C2构成的型滤波电路，其中在电感L3上还并联有滤波电阻R3，参见图1。在本实用新型的其中一种优选的实施例中，所述整流滤波模块还包括整流输入滤波电路;所述整流输入滤波电路由相互并联的电感L1、电阻Rl和相互并联的电感L2、电阻R2构成，其中，电感L1、电阻Rl并联后一端连接至整流桥的第一交流输入端，另一端经过保险电阻Fl连接至交流信号正极接入端子L，电感L2、电阻R2并联后一端连接至整流桥的第二交流输入端，另一端连接至交流信号负极接入端子N。即，在整流桥BDl的输入和输出均设置有滤波电路，利用滤波电路来减小信号的干扰程度。而本实用新型在整流桥BDl的输出端还并联了输出压敏电阻ZNRl，是为了阻止其输出电压过尚。
[0022]优选的实施方式是，所述整流输入滤波电路前端也设置压敏电阻ZNR2，所述热敏电阻ZNR2的一端与交流信号负极接入端子N相连，另一端连接至保险电阻Fl与电感LI的串接点。该压敏电阻ZNR2则可以阻止整流桥的输入电压偏高。与此同时，压敏电阻ZNR2和保险电阻Fl还能对电源电压升高有一定保护作用，当电压升高至一定值时，压敏电阻ZNR2击穿短路，使回路电流迅速增大，因保险丝Fl在电路中与压敏电阻ZNR2构成回路，电流增大使保险丝Fl烧断。
[0023]本实用新型工作时，主电路通过L2、R2和L2、R1滤波器后，经过BDl桥式整流转换为直流信号，然后经C1、L3、C2的型滤波电路进行滤波处理。滤波后的信号通过R14、R15经过MOS管Q3向C6进行充电，使得iw3609控制芯片Ul的第八管脚Vcc不断升高。当Vcc达到启动阈值13.5V时，iw3609控制芯片Ul开始正常工作，即控制逻辑被激活。正常工作后，iw3609控制芯片Ul的第二管脚VIN为高电平，MOS管Q3截止，降低启动后电路功耗。本实用新型中R14、R15可以用得比较小，有利于电路快速启动，比如二者均采用1K大小的阻值即可，常规电路启动电阻需要几百K?几M的阻值，待机功耗高。
[0024]当iw3609控制芯片Ul开始正常工作后，芯片进入调光器的检测阶段，以检测输入信号是否来自于调光器(即LED的驱动是否接入了调光器)、及调光器的调光类型是什么。其中，调光器的类型可以通过输入交流电压的斜率跟调光相位角来确定，当输入电压存在一个快速上升沿时，表示该调光器是前切调光器，反之为后切调光器或者没有接调光器。本实用新型中，通过电流回路中的R7、R7B可以准确检测出是否接入调光器，接入调光器的类型是什么。芯片在调光器检测期间不断地驱动I脚BLEEDER，使电流流经Q2。在前切调光阶段提供维持电流。
[0025]当iw3609控制芯片Ul通过R7、R7B检测出当前接入的调光器为前切调光器时，Bleeder控制进入全泄放模式和输入电流补偿模式。芯片Ul持续检测输入电压。Vin-a是芯片的内部信号，由输入电压下拉2.5K的Zin提供。当Vin-a低于0.3V时,Bleeder控制进入全泄放模式，在全泄放模式里，Q2完全导通，为调光器提供了一个低阻抗负载，当调光器关闭时为其内部的时序电路充电。当Vin-a达到0.3V时，Bleeder控制进入输入电流补偿模式，芯片Ul的3脚Iin检测输入电流，如果输入电流低于0.18V，Bleeder电路开启提供调光器的维持电流。
[0026]当iw3609控制芯片Ul通过R7、R7B检测出当前接入的调光器为后切调光器时，Bleeder控制进入全泄放模式和不泄放模式。当芯片检测到输入电压的相切边缘时，Bleeder控制进入全泄放模式，在全泄放模式里，开关管Q2完全导通，为调光器提供了一个低阻抗负载，当调光器关闭时为其内部的时序电路充电。当Vin-a达到0.2V时，Bleeder控制进入不泄放模式，此时开关管Q2完全关闭。
[0027]在调光类型确认好以后，芯片Ul通过检测4脚VSNS(辅助绕组电压检测)和5脚ISNS(初级侧电流检测)，以对变压器Tl的输出端所接的LED进行电流调节。其中iw3609控制芯片对LED的电流调节由变压器的原边峰值电流(Isense )、变压器磁通状态(Vsense )、输入电压波形(Vin)决定。其中，ISNS(初级侧电流检测)管脚连接至开关管Ql的发射极，开关管Ql的基极由芯片的6脚OUTPUT控制(OUTPUT管脚是主BJT开关基极驱动管脚)，开关管Ql的集电极接入变压器的原边主绕组(Pin2-pinl)。当开关管Ql打开时，变压器原边绕组电流线性增大且进行能量储存。当芯片Ul通过4脚VSNS检测到变压器的原边主绕组电流达到峰值电流时(即增大到一定程度)，便通过6脚OUTPUT控制开关管Ql关断。此时，变压器Tl保持磁通状态，以让变压器中储存的能量能在副边绕组侧产生二次绕组电流，该电流等于主绕组峰值电流与主、副匝数比的乘积。即印证了反激式变压器的原理(其输出端在原边绕组断开电源时获得能量)。然后副边绕组的电流开始线性下降，直至变压器的能量耗尽。当变压器Tl的能量放完后，iw3609控制芯片Ul便开始下一个开关周期。由图1可知，LED连接至变压器Tl的副边绕组侧(A、B)，当副边绕组侧电流发生变化时，流经LED的电流则相应发生变化，实现了对LED的电流调节。
[0028]本实用新型中，上述提到的原边主绕组设置有由电阻R16、电容C4和二极管Dl构成的尖峰吸收电路，由图1可以知道三者的电连接关系，为比较常见的连接方式。设置尖峰吸收电路，是为了防止变压器初级产生的反向脉冲电压损坏开关管Ql，对开关管Ql起到保护作用。开关管Ql流经的集电极电流即为变压器Tl的原边主绕组电流。
[0029]上述方案中提到，所述iw3609控制芯片的第四管脚(S卩VSNS管脚)经取压电路连接至变压器Tl的原边辅助绕组，且变压器Tl的原边辅助绕组还连经二极管D3、电阻R21连接至iw3609控制芯片的第八管脚(S卩VCC管脚)。所述取压电路包括相互串联的电阻R20和电阻R19，二者串联后并联至变压器Tl的原边辅助绕组(pin5-pin4);其中所述iw3609控制芯片的第四管脚连接至电阻R20和电阻R19的串接点。这里，将原边辅助绕组的电压反馈至iw3609控制芯片，可进行过压保护，当VSNS管脚获取的电压大小超过了相应阈值，芯片便会关闭I脚和6脚。同时，变压器Tl的原边辅助绕组还由二极管D3和电阻R21向芯片Ul提供VCC电压。原边辅助绕组(Pin5-pin4)也可称为变压器的反馈绕组。
[0030]在变压器的副边绕组侧(A、B)，还设置有变压输出滤波电路，参见图1，该电路包括设置在变压器Tl副边绕组的整流二极管D2、滤波电容C10、滤波电容C12、电阻R22和共模电感，所述滤波电容C10、滤波电容C12、电阻R22和共模电感并联在变压器Tl的副边绕组上，且连接至整流二极管D2的阴极，所述共模电感的信号输出端连接LED。其中，所述整流二极管D2上还并联有由电阻R24和电容C13构成的二极管保护电路，其作用是抑制反向峰值电压(浪涌电压)对整流二极管D2的影响，以保护整流二极管D2耐压不足不致引起可能的损坏。经过上述变压输出滤波电路能够降低输出信号的电磁干扰程度。
[0031]本实用新型所提供的LED调光驱动电源电路基于iw3609控制芯片实现，在优化了其外围电路设计的基础上，使得对LED调光驱动效率更高，调光范围更广，而且还具有很好的兼容性，成本更低。
[0032]最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种LED调光驱动电源电路，其特征在于，包括信号输入单元、LED调光控制单元和信号输出单元，LED连接至所述信号输出单元;其中 所述信号输入单元包括交流信号接入端子和连接在交流信号接入端子上的整流滤波模块，所述整流滤波模块包括整流桥BDl、输出压敏电阻ZNRl和整流输出滤波电路，所述输出压敏电阻ZNRl并联在整流桥BDI的信号输出端，所述整流输出滤波电路连接在整流桥BDl的信号输出端以对整流桥BDl转换所得的直流信号进行滤波； 所述LED调光控制单元由iw3609控制芯片构成，其中，所述iw3609控制芯片的第一管脚与开关管Q2的栅极相连，所述开关管Q2的漏极经电阻R5连接至整流桥BDl的正极输出端，所述开关管Q2的源极经电阻RlO接地，所述iw3609控制芯片的第二管脚与MOS管Q3栅极相连、且经电容C7接地，所述MOS管Q3的栅极经电阻R13、电阻R12连接至整流输出滤波电路的信号输出端，所述MOS管Q3的漏极经电阻R15、电阻R14连接至整流输出滤波电路的信号输出端，所述iw3609控制芯片的第三管脚经电阻R8连接至电阻R4、电阻R7的串接点，电阻R4的另一端连接至整流桥BDl的负极输出端，电阻R7的另一端接地，电阻R7的两端还并联有电阻R7B，所述iw3609控制芯片的第五管脚经电阻R17连接至开关管Ql的发射极，所述开关管Ql的发射极还经电阻R18接地，所述iw3609控制芯片的第六管脚与开关管Ql的基极相连，所述iw3609控制芯片的第七管脚接地，所述iw3609控制芯片的第八管脚连接至MOS管Q3的源极，且经充电电容C6接地，在电容C6两端还并联有稳压管Zl; 所述信号输出单元包括变压器Tl，所述变压器Tl的原边主绕组侧设置有由电阻R16、电容C4和二极管Dl构成的尖峰吸收电路，其中二极管Dl的阳极还与开关管Ql的集电极相连，所述变压器TI的副边绕组侧设置有变压输出滤波电路，所述LED连接至变压输出滤波电路；其中，所述iw3609控制芯片的第四管脚经取压电路连接至变压器Tl的原边辅助绕组，且变压器Tl的原边辅助绕组还连经二极管D3、电阻R21连接至iw3609控制芯片的第八管脚。2.如权利要求1所述的LED调光驱动电源电路，其特征在于，所述整流滤波模块还包括整流输入滤波电路;所述整流输入滤波电路由相互并联的电感L1、电阻Rl和相互并联的电感L2、电阻R2构成，其中， 电感L1、电阻Rl并联后一端连接至整流桥的第一交流输入端，另一端经过保险电阻Fl连接至交流信号正极接入端子， 电感L2、电阻R2并联后一端连接至整流桥的第二交流输入端，另一端连接至交流信号负极接入端子。3.如权利要求2所述的LED调光驱动电源电路，其特征在于，所述整流输入滤波电路前端还设置有压敏电阻ZNR2，所述压敏电阻ZNR2的一端与交流信号负极接入端子相连，另一端连接至保险电阻Fl与电感LI的串接点。4.如权利要求3所述的LED调光驱动电源电路，其特征在于，所述整流输出滤波电路为电感L3、电容Cl、电容C2构成的型滤波电路，其中在电感L3上还并联有滤波电阻R3。5.如权利要求4所述的LED调光驱动电源电路，其特征在于，所述变压输出滤波电路包括设置在变压器Tl副边绕组的整流二极管D2、滤波电容C10、滤波电容C12、电阻R22和共模电感，所述滤波电容C10、滤波电容C12、电阻R22和共模电感并联在变压器Tl的副边绕组上，且连接至整流二极管D2的阴极，所述共模电感的信号输出端连接LED。6.如权利要求5所述的LED调光驱动电源电路，其特征在于，所述整流二极管D2上还并联有由电阻R24和电容Cl 3构成的二极管保护电路。7.如权利要求6所述的LED调光驱动电源电路，其特征在于，所述取压电路包括相互串联的电阻R20和电阻R19，二者串联后并联至变压器Tl的原边辅助绕组;其中所述iw3609控制芯片的第四管脚连接至电阻R20和电阻R19的串接点。
【文档编号】H05B33/08GK205622937SQ201620399036
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年5月5日
【发明人】李长建, 王科, 章兴建
【申请人】重庆灿源电子有限公司