一种LED自激驱动装置的制作方法

本发明涉及一种LED驱动装置，尤其指LED自激驱动装置。

背景技术：

RCC自激线路被广泛用于LED驱动装置，其优点在于结构简单，成本低廉，电路工作在电感电流临界方式，可以实现功率器件零电流开通，实现较高的转换效率。自激线路本质上属于一种自激驱动的控制方式，可以用在升压、降压、升降压等拓扑，其核心在于功率开关的驱动控制部分，通过合理的设计实现开关的自激振荡，完成功率转换。而功率开关以功率三极管为主，也可以用于场效应管，只是驱动控制部分略有不同，实现的原理是一样的。

请参照图1所示，LED自激驱动装置通常包括功率三极管Q0、连接功率三极管Q0的启动电阻R0、驱动绕组Ld0、主功率电感L0、二极管D0、输出电容C0，用于驱动功率三极管Q0的驱动电容Cd0、驱动电阻Rd0等。功率三极管Q0关断后，驱动绕组Ld0感应出上负下正的电压，这个电压通过二极管D0和驱动电阻Rd0给驱动电容Cd0放电并反向充电，驱动电容Cd0上面建立左负右正的电压，当驱动电容Cd0上面的电压和驱动绕组Ld电压接近时（相差一个二极管正向压降），驱动电容Cd0的反向充电结束。当主功率电感L0电流下降到零，主功率电感L0和电路寄生电容发生谐振，驱动绕组Ld0电压翻转，实现下次功率三极管Q0导通。但当功率三极管Q0关断后，驱动绕组Ld0通过二极管D0和驱动电阻Rd0对驱动电容Cd0反向充电，驱动电容Cd0的电压左负右正，由于驱动电阻Rd0和驱动电容Cd0的时间常数比较短，在功率三极管Q0关断期间，驱动电容Cd0反向充电很快结束，而高压母线通过启动电阻R0提供的电流一直存在，这个电流会在驱动电容Cd0左负右正的电压基础上进一步提高驱动电容Cd0电压，最终达到功率三极管Q0基极导通电压，之后功率三极管Q0基极对地电压被箝位，高压母线通过启动电阻R0提供的电流全部注入功率三极管Q0基极，通过功率三极管Q0的放大效应，在功率三极管Q0集电极产生一定的电流，由于此时功率三极管Q0集电极电压很高，该电流在功率三极管Q0产生较大的损耗，引起功率三极管Q0的温度升高，也降低电路转换效率。

因此，为了克服上述缺陷，有必要提供一种改进的LED自激驱动装置。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种LED自激驱动装置。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种LED自激驱动装置，包括为LED负载提供恒流驱动的自激电路、控制所述自激电路占空比的控制装置，所述自激电路具有驱动绕组，所述控制装置包括第一开关元件、第一开关元件的开关驱动装置、以及二极管，所述第一开关元件具有驱动端、连接自激电路的输出端以及不同于驱动端和输出端的公共端，所述开关驱动装置连接所述第一开关元件的驱动端，所述二极管的一端连接所述第一开关元件的驱动端，另一端连接所述驱动绕组的一端，所述控制装置还包括关断装置，所述关断装置至少具有连接于所述第一开关元件的驱动端与所述开关驱动装置之间的第一端、以及连接于所述开关驱动装置与所述驱动绕组之间的第二端，所述第一开关元件关断时，所述关断装置、驱动绕组、二极管形成回路，电流能够从所述关断装置的第一端流向第二端，使得第一开关元件关断时间内，没有能够使所述第一开关元件导通的电流流向第一开关元件的驱动端。

优选地，所述关断装置包括功率三极管以及电阻元件，所述功率三极管的发射极为所述关断装置的第一端连接所述第一开关元件的驱动端，基极连接所述电阻元件，所述电阻元件的一端连接所述功率三极管的基极，另一端为所述关断装置的第二端。

优选地，所述功率三极管的集电极连接所述驱动绕组，所述功率三极管的集电极形成所述关断装置的第三端，所述第一开关元件关断时，电流也由关断装置的第一端流向第三端。

优选地，所述关断装置还包括一二极管，所述二极管负极连接所述功率三极管的发射极，正极连接所述功率三极管的基极。

优选地，所述关断装置还包括电容元件，所述电容元件一端连接所述功率三极管的基极，另一端连接所述功率三极管的集电极。

优选地，所述关断装置包括二极管和电阻元件，所述二极管的正极连接所述第一开关元件的基极，负极连接所述电阻元件，所述电阻元件的一端连接所述第一开关元件，另一端为所述关断装置的第二端，所述二极管的正极为所述关断装置的第一端。

优选地，所述自激电路还包括输出电容、功率电感以及功率二极管，所述驱动绕组与所述功率电感耦合，所述输出电容的两端分别对应的连接LED负载的两端，所述功率二极管和所述输出电容分别连接所述功率电感的两端。

优选地，所述开关驱动装置包括驱动电容和驱动电阻，所述驱动电容和驱动电阻串联后与第一开关元件的驱动端连接。

相较于现有技术，本发明LED自激驱动装置有以下优点：在第一开关元件关断时，能够有效的保证持续关断第一开关元件，且结构简单且效果很好。

【附图说明】

图1为现有技术中LED自激驱动装置的电路图。

图2为本发明LED自激驱动装置的示意图。

图3为本发明LED自激驱动装置的第一较佳实施例的电路图。

图4为本发明LED自激驱动装置的第二较佳实施例的电路图。

【具体实施方式】

请参照图2所示，本发明一种LED自激驱动装置2，包括为LED负载提供恒流驱动的自激电路（未标号）、控制自激电路占空比的控制装置20，自激电路具有驱动绕组，控制装置20包括第一开关元件Q、第一开关元件Q的开关驱动装置、以及二极管Dd。第一开关元件Q具有驱动端（未标号）、连接自激电路的输出端（未标号）以及不同于驱动端和输出端的公共端（未标号）。开关驱动装置连接第一开关元件Q的驱动端。二极管Dd的一端连接第一开关元件Q的驱动端，另一端连接驱动绕组的一端。控制装置20还包括关断装置，关断装置至少具有连接于第一开关元件Q的驱动端与开关驱动装置20之间的第一端A1、以及连接于开关驱动装置20与驱动绕组之间的第二端A2。第一开关元件Q关断时，关断装置、驱动绕组、二极管Dd形成回路，电流能够从关断装置的第一端A流向第二端A2，使得第一开关元件Q关断时间内，没有能够使第一开关元件Q导通的电流流向第一开关元件Q的驱动端。从而保证第一开关元件Q可靠关断，功率开关的损耗较少。

请参照图3所示，本发明LED自激驱动装置第一较佳实施例中，一种LED自激驱动装置3，包括为LED负载提供恒流驱动的自激电路（未标号）、控制自激电路占空比的控制装置30，自激电路具有驱动绕组L3，控制装置30包括第一开关元件Q、第一开关元件Q的开关驱动装置31、以及二极管Dd，第一开关元件Q具有驱动端（未标号）、连接自激电路的输出端（未标号）以及不同于驱动端和输出端的公共端（未标号）。开关驱动装置31连接第一开关元件Q的驱动端。二极管Dd的一端连接第一开关元件Q的驱动端。另一端连接驱动绕组L3的一端，控制装置30还包括关断装置32，关断装置32至少具有连接于第一开关元件Q的驱动端与开关驱动装置31之间的第一端A、以及连接于开关驱动装置31与驱动绕组L3之间的第二端A2。第一开关元件Q关断时，关断装置32、驱动绕组L3、二极管Dd形成回路，电流能够从关断装置32的第一端A流向第二端A2，使得第一开关元件Q关断时间内，没有能够使第一开关元件Q导通的电流流向第一开关元件Q的驱动端。本实施例中，第一开关元件Q为功率三极管，驱动端为基极，输出端为集电极，公共端为发射极。其他实施例中，第一开关元件Q也可以为其他功率开关元件而不是功率三极管。

本实施例中，自激电路还包括输出电容C、功率电感L、功率二极管D、启动电阻R。驱动绕组L3与功率电感L耦合，启动电阻R的一端连接第一开关元件Q的驱动端，另一端引入高压母线电压V3。输出电容C的两端分别对应的连接LED负载的两端，功率二极管D和输出电容C分别连接功率电感L的两端。功率二极管D一端连接第一开关元件Q的输出端，另一端引入高压母线电压V3。其他实施例中，自激电路也可以是其他拓扑结构。

开关驱动装置31包括驱动电容Cd和驱动电阻Rd，驱动电容Cd和驱动电阻Rd串联后与第一开关元件Q的驱动端连接。

本实施例中，关断装置32包括功率三极管Qr3以及电阻元件Rr3，功率三极管Qr3的发射极为关断装置32的第一端A1连接第一开关元件Q的驱动端，基极连接电阻元件Rr3，电阻元件Rr3的一端连接功率三极管Qr3的基极，另一端为关断装置32的第二端A2。功率三极管Rr3的集电极连接驱动绕组L3，功率三极管Qr3的集电极形成关断装置32的第三端A3。第一开关元件Q关断时，电流也由关断装置32的第一端A1流向第三端A3。

本实施例中，关断装置32还包括一二极管Dr3，二极管Dr3负极连接功率三极管Qr3的发射极，正极连接功率三极管Qr3的基极。增加二极管Dr3为了避免在功率三极管Qr3导通期间，在功率三极管Qr3的基极和发射极产生过高电压而损坏功率三极管Qr3。

关断装置32还包括电容元件Cr3，电容元件Cr3一端连接功率三极管Qr3的基极，另一端连接功率三极管Qr3的集电极。电容元件Cr3用于滤除高频噪声干扰，并通过电阻元件Rr3和电容元件Cr3组成的延迟电路实现功率三极管Qr3集电极电压谷底开通。

工作时，关断电路32由功率三极管Qr3和电阻元件Rr3组成，在第一开关元件Q关断期间，驱动绕组L3感应出上负下正的电压，一方面驱动绕组L3经过二极管Dd和驱动电阻Rd对驱动电容Cd放电并反向充电；同时，高压母线电压V3经过启动电阻R从第一端A1流入，经过功率三极管Qr3的发射极、基极和电阻元件Rr3从第二端A2流出，回到驱动绕组L3，由于功率三极管Qr3的放大作用，电阻元件Rr3可以选择比较大的阻值，功率三极管Qr3依然实现饱和导通，高压母线电压V3产生的电流大部分流经功率三极管Qr3的发射极和集电极到参考地，使得第一开关元件Q的基极对参考地电压低于其开启阈值，确保第一开关元件Q可靠关断，第一开关元件Q的集电极并不会因此产生漏电流。

请参照图4所示，本发明LED自激驱动装置第二较佳实施例中，一种LED自激驱动装置4，包括为LED负载提供恒流驱动的自激电路（未标号）、控制自激电路占空比的控制装置40，自激电路具有驱动绕组L4，控制装置40包括第一开关元件Q、第一开关元件Q的开关驱动装置41、以及二极管Dd，第一开关元件Q具有驱动端（未标号）、连接自激电路的输出端（未标号）以及不同于驱动端和输出端的公共端（未标号）。开关驱动装置41连接第一开关元件Q的驱动端。二极管Dd的一端连接第一开关元件Q的驱动端。另一端连接驱动绕组L4的一端，控制装置40还包括关断装置42，关断装置42至少具有连接于第一开关元件Q的驱动端与开关驱动装置41之间的第一端A1、以及连接于开关驱动装置41与驱动绕组L4之间的第二端A2。第一开关元件Q关断时，关断装置42、驱动绕组L4、二极管Dd形成回路，电流能够从关断装置42的第一端A1流向第二端A2，使得第一开关元件Q关断时间内，没有能够使第一开关元件Q导通的电流流向第一开关元件Q的驱动端。本实施例中，第一开关元件Q为功率三极管，驱动端为基极，输出端为集电极，公共端为发射极。其他实施例中，第一开关元件Q也可以为其他功率开关元件而不是功率三极管。

本实施例中，自激电路还包括输出电容C、功率电感L、功率二极管D、启动电阻R。驱动绕组L3与功率电感L耦合，启动电阻R的一端连接第一开关元件Q的驱动端，另一端引入高压母线电压V4。输出电容C的两端分别对应的连接LED负载的两端，功率二极管D和输出电容C分别连接功率电感L的两端。功率二极管D一端连接第一开关元件Q的输出端，另一端引入高压母线电压V4。其他实施例中，自激电路也可以是其他拓扑结构。

开关驱动装置41包括驱动电容Cd和驱动电阻Rd，驱动电容Cd和驱动电阻Rd串联后与第一开关元件Q的驱动端连接。

本实施例中，关断装置42包括二极管Dr4和电阻元件Rr4。二极管Dr4的正极连接第一开关元件Q的基极，负极连接电阻元件Rr4。电阻元件Rr4的一端连接第一开关元件Q，另一端为关断装置42的第二端A2，二极管Dr4的正极为关断装置42的第一端A1。

工作时，关断装置42由二极管Dr4和电阻元件Rr4组成，在第一开关元件Q关断期间，驱动绕组L4感应出上负下正的电压，一方面驱动绕组L4经过驱动电容Dd和驱动电阻Rd对驱动电容Cd进行放电并反向充电。同时，高压母线电压V4经过启动电阻R从第一端A1流入，经过二极管Dr4和电阻元件Rr4从第二端A2流出，回到驱动绕组L4。选择合适的电阻元件Rr4和二极管Dr4，使得由高压母线V4、启动电阻R、二极管Dr4、电阻元件Rr4和驱动绕组L4组成的回路在第一开关元件Q基极产生的电压低于其开启阈值，确保第一开关元件Q可靠关断，第一开关元件Q的集电极并不会因此产生漏电流。

应当注意的是，本发明的实施例有较佳的实施性，且并非对本发明作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。