专利名称：节能型大功率白光led驱动电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种照明电路，特别涉及一种节能型大功率白光LED驱动电路。
背景技术：
随着半导体技术的不断发展，大功率的白光LED已经研制成功。由于大功率的白光LED的发光特性具有亮度高、显色性好、不易发热、驱动电压低、发光效率高等优点，在二十一世纪有取代传统灯源的趋势，因此各种相关的驱动电路应运而生。但是，由于LED通常不是单个工作而是集群控制运用，而且驱动电流较大。所以目前还没有很好的驱动电路方案来解决大功率LED的工作，影响了大功率LED的工作效率，更成为半导体照明技术推广普及的障碍。由于LED是电流型器件，严格的控制其流过电流的大小显得尤为重要。一旦电流超过了LED所允许的最大电流值，就很容易烧毁LED。现在普遍使用的驱动方式是基于电阻的驱动，这种方式不能解决由于LED的属性不同和供电电压波动引起的光发射不一致的问题，不能提供稳定的工作电流，而且能量损耗也很大，不利于LED的散热，能量利用率低，不能实现节能的目的。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是如何克服现有技术的上述缺陷，提供一种控制方便、工作安全可靠、发光效率高、可以用于照明的节能型大功率白光LED驱动电路。
为解决上述技术问题，本实用新型节能型大功率白光LED驱动电路，包括直流供电电源、大功率白光LED组，其特征在于由直流供电电源、UC3842/3/4/5系列控芯片、采样电阻和N沟道的MOSFET组成主充电电路，为储能电感充电；而储能电感一方面用来抑制开通时的浪涌电流，起到保护白光LED的作用；另一方面可以在开关管关闭时为LED提供能量，大功率白光LED组与快速恢复二极管、储能电感组成一个放电回路，在UC3842/3/4/5系列控芯片的控制下，直流供电电源通过N沟道的MOSFET为大功率白光LED组和储能电感供电，当电流达到设定值时，N沟道的MOSFET关闭，由储能电感向大功率白光LED组放电。
如此设计，当N沟道的MOSFET关闭时，储能电感中的能量可以通过，快速恢复二极管和大功率白光LED组构成回路进行放电。由于快速恢复二极管的开关速度远远大于LED的响应速度，在能量释放完毕前，大功率白光LED组可以继续发光。因此可以保证在MOSFET关闭的一瞬间，LED来不及熄灭就再次从快速恢复二极管回路导通。
作为优化，所述UC3842/3/4/5系列控芯片的1脚和2脚之间脚并联一个电阻和电容；5脚接地，5脚和3脚之间除了上述采样电阻外还设有RC滤波装置；8脚和4脚之间串接一个电阻，并且在4脚接有一个对地电容；7脚接其供电电源；6脚接N沟道的MOSFET的栅极，用于输出电压控制信号。如此设计，结构简单、效果好！作为优化，所述直流供电电源上还接有一个上拉电阻和一个对地的滤波电容。如此设计，可以减小直流供电电源波动，造成的不利影响。
在上述方案中，LED是连续发光的，当然也可以是脉冲发光，如下述方案
本实用新型节能型大功率白光LED驱动电路，包括直流供电电源、大功率白光LED组，其特征在于直流供电电源、UC3842/3/4/5系列控芯片、采样电阻和N沟道的MOSFET组成充电电路，为储能电感充电；而储能电感一方面用来抑制开通时的浪涌电流，起到保护白光LED的作用；另一方面可以在开关管关闭时为LED提供能量，大功率白光LED组与储能电感组成一个放电回路，在UC3842/3/4/5系列控芯片的控制下，直流供电电源通过N沟道的MOSFET，向储能电感充电，当充电电流达到设定值时，N沟道的MOSFET关闭，由储能电感向大功率白光LED组放电。
如此设计，当N沟道的MOSFET导通时，电源电压通过储能电感充电，由于N沟道的MOSFET的导通损耗较小，大部分能量储存到了储能电感当中。当充电电流达到了我们的预设值时，N沟道的MOSFET截止，此时储能电感所积蓄的能量通过LED经行放电，直到下一个周期N沟道的MOSFET管再次导通为止。此种情况下LED是脉冲发光，由于LED本身物理结构的影响，在脉冲下可以承受比连续时更大的电流，而且脉冲工作时的平均电流和连续时的平均电流相等时，脉冲状态可以发出更大的亮度。由于UC3842/3/4/5系列控芯片的开关频率是52KHZ，远远超出了人眼的识别范围，因此人眼不会感到闪烁感，如同在持续电流下一样。但是消耗同等的能量，显然脉冲工作时，人眼获得的光强更大，因此更加的节能。
作为优化，所述UC3842/3/4/5系列控芯片的1脚和2脚之间脚并联一个电阻和电容；5脚接地，5脚和3脚之间除了上述采样电阻外还设有RC滤波装置；8脚和4脚之间串接一个电阻，并且在4脚接有一个对地电容；7脚接其供电电源；6脚接N沟道的MOSFET的栅极，用于输出电压控制信号。如此设计，结构简单、效果好！
作为优化，所述直流供电电源上还接有一个上拉电阻和一个对地的滤波电容。如此设计，可以减小直流供电电源波动，造成的不利影响。
本实用新型节能型大功率白光LED驱动电路采用德州仪器的IC芯片UC3842/3/4/5系列的电流型PWM控制器作为控制电路，具有响应速度快、灵敏度高、自动调节的特点。轻松实现一般电路中所采用的单片机控制的PI调节的功能，为大功率白光LED组提供合适的工作电流。采用电感作为储能元件，用N沟道的MOSFET作为开关对工作电流加以控制。几乎做到零损耗，因此是一种非常节能的电路设计方案，配合高亮度的白光LED，在白光照明领域更是有着无可比拟的优势，同时也符合了21世纪在照明领域对绿色环保节能的要求。
图1是本实用新型实施方式一的电路示意图；图2是本实用新型实施方式二的电路示意图。
图中+US为直流供电电源；D10、D11……Dn为大功率白光LED组；L1为储能电感；Q3为N沟道的MOSFET；R45为采样电阻；+EA为芯片的供电电源；UC3842为控制芯片；D为快速恢复二极管；R43为上拉电阻；R为电阻；C为电容。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型节能型大功率白光LED驱动电路作进一步说明实施方式一如图1所示，本实用新型节能型大功率白光LED驱动电路包括直流供电电源、大功率白光LED组，其特征在于直流供电电源、控制芯片UC3842、采样电阻R45和N沟道的MOSFET组成充电电路，为储能电感充电；大功率白光LED组与储能电感组成一个放电回路，在控制芯片UC3842的控制下，直流供电电源通过N沟道的MOSFET，向储能电感充电，当充电电流达到设定值时，N沟道的MOSFET关闭，由储能电感向大功率白光LED组放电。
所述UC3842/3/4/5系列控芯片的1脚和2脚之间脚并联一个电阻和电容；5脚接地，5脚和3脚之间除了上述采样电阻外还设有RC滤波装置；8脚和4脚之间串接一个电阻，并且在4脚接有一个对地电容；7脚接其供电电源；6脚接N沟道的MOSFET的栅极，用于输出电压控制信号。
实施方式二如图2所示本实用新型节能型大功率白光LED驱动电路包括直流供电电源、大功率白光LED组，其特征在于直流供电电源、控制芯片UC3842、采样电阻和N沟道的MOSFET组成充电电路，为储能电感充电；大功率白光LED组与快速恢复二极管、储能电感组成一个放电回路，在控制芯片UC3842的控制下，直流供电电源通过N沟道的MOSFET为大功率白光LED组和储能电感供电，当电流达到设定值时，N沟道的MOSFET关闭，由储能电感向大功率白光LED组放电。其余部分结构如实施方式一所述。(芯片的驱动电源接VCC处，当电压大于16V时芯片处于工作状态，当电压低于10V时芯片处于非工作状态。在此我们增加了一个上拉电阻和一个对地的滤波电容。Ground接地。在晶振部分，VREF和RT/CT之间串接一个电阻，并且在RT/CT部分接一个对地电容。在误差放大部分，COM和VFB之间并联一个电阻和电容。电流采样部分，在GROUND和ISENCE之间除了一个必要的采样电阻外还增加了一个RC滤波环节，连接方式见图3.电压输出部分，采取的是电阻分压后来控制N沟道的MOSFET管。)
控制芯片UC3842的OUT和IS接口，OUT端口用来输出电压脉冲，其周期是固定的52KHZ而脉宽是根据采样获得的数据自动进行调节的，响应速度快、灵敏度高。N沟道的MOSFET管子是电压型器件，开通不需要较大的电流，因此很容易被UC3842控制。为了给MOSFET提供合适的开通电压，在其源极和漏极之间跨接一个电阻经行分压。电流采样端，目的是对流过主电路的峰值电流经行严格的控制，避免过流造成的损坏主电路。满足以下公式ISMAX≈1.0VRs]]>根据主电路对峰值电流的不同要求，来计算后选取合适的电阻。
在接入电流采样端之前，又增加了一个RC滤波环节。当主电路的峰值电流达到了设定值后，采样端可以迅速捕捉这个信号，并且做出及时的响应关闭OUT口对外的发波。为了充分发挥LED的效率，要控制好电感的大小，使得主电路的峰值电流在单位周期内可以达到此值。
实施方式一的特点是当N沟道的MOSFET导通时，电源电压通过储能电感充电，由于N沟道的MOSFET的导通损耗较小，大部分能量储存到了电感当中。当充电电流达到了我们的预设值时，N沟道的MOSFET截止，此时储能电感所积蓄的能量通过LED经行放电，直到下一个周期开关管再次导通为止。当N沟道的MOSFET导通时，电源电流流过LED，经过储能电感电流缓慢增加，其充电电流满足以下公式充电电流il(t)=ER(1-e-RLt)]]>E为电源电压，根据所驱动的LED的个数不同而不同。R为充电回路的等效内阻，L为储能电感值。
当充电电流达到了我们设定的预设值时，开关管自动截止。此时，主电路储能电感通过快速恢复二极管经行放电，把原来储存的能量通过LED的发光再释放出来。放电电流满足以下公式放电电流iL(t)=I0e-RLt]]>其中I0就是我们的预设值，通常不能超过LED要求的最大电流值。R为放电回路的等效内阻，L为储能电感值。此种情况下LED是脉冲发光，由于LED本身物理结构的影响，在脉冲下可以承受比连续时更大的电流，而且脉冲工作时的平均电流和连续时的平均电流相等时，脉冲状态可以发出更大的亮度。
由于控制芯片UC3842的开关频率是52KHZ，远远超出了人眼的识别范围，因此人眼不会感到闪烁感，如同在持续电流下一样。但是耗相同的能量显然脉冲工作时，人眼获得的光强更大，因此更加的节能。
实施方式二的特点是大功率白光LED组、快速恢复二极管、储能电感组成放电回路。充放电电流同样满足以上两个公式。
因为LED本身导通和关断的速度就是非常的快。我们必须选用一种器件可以在LED截止时，更快的时间内来导通放电回路，所以选用快速恢复二极管是必要的。
不同之处在于实施方式一中的LED是脉冲发光，实施方式二中的LED是连续发光。
上述实施方式中UC3842通过采样电阻对电流的检测大功率白光LED组的最大电流，然后通过OUT口，控制N沟道MOSFET的通断，来限制大功率白光LED组的最大电流。从而保证大功率白光LED组的安全工作。当供电电压有少许的电压波动时通过采样电阻的反馈，UC3842芯片可以及时地改变单位周期内的输出的导通时间，从来保证了在电源电压波动的情况下，同样可以保证大功率白光LED组的安全工作。
权利要求1.一种节能型大功率白光LED驱动电路，包括直流供电电源、大功率白光LED组，其特征在于由直流供电电源、UC3842/3/4/5系列控芯片、采样电阻与N沟道的MOSFET组成主充电电路，其中，所述UC3842/3/4/5系列控芯片的7脚接直流供电电源的输出端+EA；6脚接N沟道的MOSFET的栅极；3脚通过采样电阻与N沟道的MOSFET的源极相接；大功率白光LED组与快速恢复二极管、储能电感组成一个放电回路，快速恢复二极管的正、负极分别接通N沟道的MOSFET的漏极和直流供电电源的输出端+US。
2.根据权利要求1所述的节能型大功率白光LED驱动电路，其特征在于所述UC3842/3/4/5系列控芯片的1脚和2脚之间脚并联一个电阻和电容；5脚接地，5脚和3脚之间除了上述采样电阻外还设有RC滤波装置；8脚和4脚之间串接一个电阻，并且在4脚接有一个对地电容。
3.根据权利要求1或2所述的节能型大功率白光LED驱动电路，其特征在于所述直流供电电源上还接有一个上拉电阻和一个对地的滤波电容。
4.一种节能型大功率白光LED驱动电路，包括直流供电电源、大功率白光LED组，其特征在于由直流供电电源、UC3842/3/4/5系列控芯片、采样电阻和N沟道的MOSFET组成充电电路，其中，所述UC3842/3/4/5系列控芯片的7脚接直流供电电源的输出端+EA；6脚接N沟道的MOSFET的栅极；3脚通过采样电阻与N沟道的MOSFET的源极相接；大功率白光LED组与储能电感组成一个放电回路，大功率白光LED组的正、负极分别接通N沟道的MOSFET的漏极和直流供电电源的输出端+US。
5.根据权利要求4所述的节能型大功率白光LED驱动电路，其特征在于所述UC3842/3/4/5系列控芯片的1脚和2脚之间脚并联一个电阻和电容；5脚接地，5脚和3脚之间除了上述采样电阻外还设有RC滤波装置；8脚和4脚之间串接一个电阻，并且在4脚接有一个对地电容。
6.根据权利要求4或5所述的节能型大功率白光LED驱动电路，其特征在于所述直流供电电源上还接有一个上拉电阻和一个对地的滤波电容。
专利摘要本实用新型涉及一种照明电路，特别涉及一种节能型大功率白光LED驱动电路。现在LED驱动电路普遍是基于电阻驱动的，这种方式能耗大、不稳定。为解决上述技术问题，本实用新型节能型大功率白光LED驱动电路利用直流供电电源与UC3842/3/4/5系列控芯片、采样电阻和N沟道的MOSFET、储能电感组成直流脉冲电源，为大功率白光LED组供电。本实用新型具有响应速度快、灵敏度高、自动调节的优点，一种非常节能的LED驱动电路，配合高亮度的白光LED，在白光照明领域有着无可比拟的优势，同时也符合了21世纪在照明领域对绿色环保节能的要求。
文档编号H05B37/00GK2917167SQ200620053690
公开日2007年6月27日 申请日期2006年1月13日 优先权日2006年1月13日
发明者陈鸣, 傅诚, 周毅人, 陈健, 侯建国 申请人:中山大学