专利名称：一种大功率可控led负载电流的驱动电路的制作方法
技术领域：
本发明属于照明光源的电源，特别是一种大功率可控LED负载电流的驱动电路。
背景技术：
LED是一种固体光源，当它两端加上正向电压，半导体中的少数载流子和多数载流 子发生复合，放出的过剩能量将引起光子发射。采用不同的材料，可制成不同颜色的发光二 极管。作为一种新的光源，近年来各大公司和研究机构对LED的研究方兴未艾，使其光效得 以大大提高，Lumiled公司目前已研发并生产出光效达到90Lm/W的白色LED，已达到白炽灯 的水平。和白炽灯的相比较，LED在性能上具有很多优点 见下表
表1白炽灯与白色LED的性能比较
新的光源呼唤新的大功率LED驱动电路，与荧光灯的电子镇流器不同，LED驱动电路 的主要功能是将交流电压转换为恒流电源，并同时完成与LED的电压和电流的匹配。在实际运用中，负载常采用串并联LED构成阵列，这会使输出电流随输入电压和 环境温度等因素而发生的变化更加显著，并且阵列形式或LED个数变化，限流电阻也应相 应变化，所以采用这种简单结构的LED驱动电路一般只适合于驱动阵列形式固定的，并且 灯个数较少的LED陈列。LED伏安特性的数字模型可用下式表示 VF=Vturn-on+RsIF+ ( Δ VF/Δ Τ) (T_25°C) 其中，Vturn-on是LED的启动电压。Rs表示伏安曲线的斜率。T环境温度，Δ VF/ΔΤ是LED正向电压的温度系数，对 于多数LED而言典型值为_2V°C。从LED的伏安曲线及数字模型看，LED在正向导通后其正向电压的细小变动将引起LED电流的很大变化，并且，环境温度，LED老化时间等因素也将改变影响LED的电气性 能。而LED的光输出直接与LED电流相关，所以LED驱动电路在输入电压和环境温度等因 素发生变动的情况下，LED的光输出将随输入电压和温度等因素变化而变化，并且，若LED 电流失控，LED长期工作在大电流下将影响LED的可靠性和寿命，并有可能失效
发明内容
本发明的目的是提供一种功率大、可靠性高，随输入电压和温度等因素变化小的 大功率可控LED负载电流的驱动电路。本发明的目的这样实现的，一种大功率可控LED负载电流的驱动电路，至少包括 EMC和浪涌电流控制电路、一次整流和滤波电路、单端反激式DC/DC功率变换器、二次整流 和滤波电路及恒流、恒压输出电路，恒流、恒压输出电路与LED阵例的两电极电连接，其特 征是恒流、恒压输出电路和单端反激式DC/DC功率变换器之间串联电连接有信号采样电 路、光电耦合隔离电路和保护电路，信号采样电路将过流、过压、过热和欠压信号经放大处 理后经光电耦合隔离电路隔离控制过流、过压、过热和欠压保护电路，通过过流、过压、过热 和欠压保护电路调整单端反激式DC/DC功率变换器输出，使恒流、恒压输出电路输出稳定 的电压和电流。所述的单端反激式DC/DC功率变换器是宽动态范围隔离型，它包括稳压管 P6KE200A和二极管IN4007构成的稳压电路，变压器T2和T0P245及外围电路，由变压器T2 和T0P245及外围电路将变压器T2初级的高压低频转换成低压高频，变压器T2的次级包括 两组，一组经二次整流和滤波电路整流和滤波提供给负载LED阵列，另一组为电压采样输 出端，电压采样输出端与IN4148/ES1D、ZMM5243B-7及电容C9构成过流、过压、过热和欠压 信号采样电路。所述的电压采样输出端一端经IN4148/ES1D和电容C9到负电源，另一端直接到负 电源。所述的IN4148/ES1D的稳压输出端与电解电容C9的正极端连接，其连接端经 ZMM5243B-7和电阻后输入到T0P245的控制端C，通过电压采样线圈的输出端反馈到T0P245 的控制端C，由T0P245调节变压器T2的振荡频率。所述的T0P245的控制端C与负电源之间有小于10 Ω的电阻和串接的电解电容。所述的一次整流和滤波电路输出端与变压器Τ2的第一组线圈的同相端连接有电 容 C4, C4 选用 2. 2nF/lkV。本发明的优点是由于本发明引入了电压或电流反馈控制环节。用户可以根据需 要改变负载LED阵列形式和LED个数，得到不同的输出功率。同时该驱动电路也克服了因 输入电压、环境温度等因素而使LED灯光的颜色易变动等弊端，功率因数达到0. 9以上，THD 可做到20%以下，寿命可达到50000小时以上，同时还可完成从100%到1%的调光功能，并 且此系列产品还具备过压和过流保护功能。
下面结合实施例附图对本发明作进一步说明 图1是本发明实施例电路原理框图2是本发明实施例电路图； 图3是EMC和浪涌电流控制电路图。图中1、AC220V输入；2、EMC和浪涌电流控制电路；3、一次整流和滤波电路；4、单 端反激式DC/DC功率变换器；5、二次整流和滤波电路；6、恒流、恒压输出电路；7、LED阵列； 8、采样电路；9、光电耦合隔离电路；10、保护电路。
具体实施例方式如图1所示，一种大功率可控LED负载电流的驱动电路，其特征是一种大功率可 控LED负载电流的驱动电路，至少包括EMC和浪涌电流控制电路2、一次整流和滤波电路 3、单端反激式DC/DC功率变换器4、二次整流和滤波电路5及恒流、恒压输出电路6，恒流、 恒压输出电路6与LED阵列7的两电极电连接，其特征是恒流、恒压输出电路6和单端反 激式DC/DC功率变换器4之间连接有过流、过压、过热和欠压信号采样电路8、光电耦合隔离 电路9和过流、过压、过热和欠压保护电路10，过流、过压、过热和欠压信号采样电路8将过 流、过压、过热和欠压信号经放大处理后经光电耦合隔离电路9隔离控制过流、过压、过热 和欠压保护电路10，通过过流、过压、过热和欠压保护电路10调整单端反激式DC/DC功率变 换器4输出，使恒流、恒压输出电路6输出稳定的电压和电流。如图2所示，单端反激式DC/DC功率变换器4是宽动态范围隔离型，它包括稳压管 P6KE200A和二极管FR103、BYV29-400、限流电阻R5构成的稳压电路，以及高频耦合电路， 稳压电路的输出加载在变压器Tl的输入端。高频耦合电路由变压器Tl和T0P245及外围 电路构成，变压器Tl和T0P245及外围电路将变压器Tl前级的高压低频转换成低压高频， 变压器Tl的次级包括两组，一组经二次整流和滤波电路5整流和滤波提供给恒流、恒压输 出电路6，恒流、恒压输出电路6再供给负载LED阵列7。另一组同名端经IN4148/ES1D和 电容ClO到负电源，异名端到负电源。IN4148/ES1D的稳压输出端与电解电容ClO的正极 端连接，其连接端与光电耦合隔离电路9输出端连接，经光电耦合隔离电路9和IN4148到 T0P245的控制端C。T0P245的控制端C电压变化直接影响T0P243的D端振荡频率。因此， 由负载引起的电流、电压变化或环境引起的电流、电压变化通过电压采样线圈的输出端反 馈到T0P245的控制端C，控制端C的输入电压稳定，则D端振荡频率稳定。因此，光电耦合 隔离电路9的输入端电压同时也影响着D端振荡频率输出。过流、过压、过热和欠压信号采样电路8包括一个(PNP)三极管2N3906V2、二极管RF107和电阻电容，变压器Tl提供给负载LED的一组次级输出的同名端经二极管RF107分 两路，一路与三极管2N3906V2的发射极电连接，另一路经电阻R12、R13到三极管2N3906V2 的基极，电阻Rl2、Rl3电连接点经47 μ F的电解电容到负电源，三极管2N3906V2的集电极 通过限流电阻R14到光电耦合隔离电路9的输入正端，同时经一电阻R24到光电耦合隔离电路9的输入负端。
本发明中，变压器Tl的输出经二次整流和滤波电路5整流和滤波提供给恒流、恒 压输出电路6，恒流、恒压输出电路6直接供给负载LED阵列。而LED阵列的负载变化同样 会影响恒流、恒压输出电路6，因此，恒流、恒压输出电路6通过过流、过压、过热和欠压信号 采样电路8后，将其随负载变化的信号输入到光电耦合隔离电路9的输入端，然后经光电耦 合隔离电路9反馈到T0P245的控制端C实现对变压器Tl频率控制。最终达到提供给负载 LED的稳定电压和电流。恒流、恒压输出电路6包括二个(NPN)三极管2N3904、一个(PNP)三极管2N3906V3 和电阻电容，由一个三极管2N3904和电阻R15、R16构成集电极输出电路，电阻R15、R16串 联连接作为集电极输出电路的集电极负载电阻，集电极输出电路正端与负端分别接二次整 流和滤波电路5正端和负端输出，电阻R15、R16串联连接点与三极管2N3906 (PNP)V5的基 极电连接，2N3906 (PNP) V5的发射极通过电阻R20接二次整流和滤波电路5正端，2N3906 (PNP)的集电极分三路，其中一路通过电阻和一个稳压管接二次整流和滤波电路5正端，另 一路与光电耦合隔离电路9的输入端正端电连接。2N3906 (PNP)的集电极第三路通过电 阻R22分两路，一路通过电阻R23与集电极输出电路的基极电连接，另一路与另一个三极管 2N3904 (NPN) V4的基极电连接，V4的集电极与V3的基极电连接，V4的发射击极通过三个 并联连接的电阻接负电源。并联连接的电阻R17、R18、R19是0. 13/3W的电阻。本发明中光电耦合隔离电路9中的光电耦合电路采用LTV817A，LTV817A输出极三 极管的发射极和集电极分别与三极管2N390基极和集电极电连接，三极管2N390的发射极 通过二极管到T0P245的控制端C。一次整流和滤波电路3将AC220V输入1的220V交流变 为直流，为了防止AC220V输入1产生的EMC和浪涌电流，在一次整流和滤波电路3前加入 EMC和浪涌电流控制电路2。由于T0P245为集成电路，有着可靠的性能。因此，能有效保证供给负载LED阵列 的电流和电压稳定在需要的设定值上。图2中给出的电路其输出电流电压是24V/3A。电源指示灯通过LM358后驱动指 示灯。图3给出了 AC220V输入1、EMC和浪涌电流控制电路2的具体电路，EMC和浪涌电 流控制电路2的输出经一次整流和滤波电路3与单端反激式DC/DC功率变换器4的输入电 连接。由于EMC和浪涌电流控制电路2和一次整流和滤波电路3属于大多数电路采用的技 术，因此，过多的说明不作细化说明。
权利要求
一种大功率可控LED负载电流的驱动电路，至少包括EMC和浪涌电流控制电路(2)、一次整流和滤波电路(3)、单端反激式DC/DC功率变换器(4)、二次整流和滤波电路(5)及恒流、恒压输出电路(6)，恒流、恒压输出电路(6)与LED阵例(7)的两电极电连接，其特征是恒流、恒压输出电路(6)和单端反激式DC/DC功率变换器(4)之间串联电连接有过流、过压、过热和欠压信号采样电路(8)、光电耦合隔离电路(9)和保护电路(10)，信号采样电路(8)将过流、过压、过热和欠压信号经放大处理后经光电耦合隔离电路(9)隔离控制过流、过压、过热和欠压保护电路(10)，通过过流、过压、过热和欠压保护电路(10)调整单端反激式DC/DC功率变换器(4)输出，使恒流、恒压输出电路(6)输出稳定的电压和电流。
2.根据权利要求1所述的一种大功率可控LED负载电流的驱动电路，其特征是所述 的单端反激式DC/DC功率变换器(4)是宽动态范围隔离型，它包括稳压管P6KE200A和二极 管FR103、BYV29-400、限流电阻R5构成的稳压电路，以及高频耦合电路，稳压电路的输出加 载在变压器T1的输入端，高频耦合电路由变压器T1和T0P245及外围电路构成，变压器T1 和T0P245及外围电路将变压器T1前级的高压低频转换成低压高频，变压器T1的次级包括 两组，一组经二次整流和滤波电路(5)整流和滤波提供给恒流、恒压输出电路(6)，恒流、恒 压输出电路(6)再供给负载LED阵列(7)，另一组同名端经IN4148/ES1D和电容C10到负电 源，异名端到负电源，IN4148/ES1D的稳压输出端与电解电容C10的正极端连接，其连接端 与光电耦合隔离电路(9)输出端连接，经光电耦合隔离电路(9)和IN4148到T0P245的控制端Co
3.根据权利要求1所述的一种大功率可控LED负载电流的驱动电路，其特征是所述 的过流、过压、过热和欠压信号采样电路(8)包括一个PNP三极管2N3906V2、二极管RF107 和电阻电容，变压器T1提供给负载LED的一组次级输出的同名端经二极管RF107分两路， 一路与三极管2N3906V2的发射极电连接，另一路经电阻R12、R13到三极管2N3906V2的基 极，电阻R12、R13电连接点经47ii F的电解电容到负电源，三极管2N3906V2的集电极通过 限流电阻R14到光电耦合隔离电路(9)的输入正端，同时经一电阻R24到光电耦合隔离电 路(9)的输入负端。
4.根据权利要求1所述的一种大功率可控LED负载电流的驱动电路，其特征是所述 的恒流、恒压输出电路(6)包括二个NPN三极管2N3904、一个PNP三极管2N3906V3和电阻 电容，由一个NPN三极管2N3904和电阻R15、R16构成集电极输出电路，电阻R15、R16串联 连接作为集电极输出电路的集电极负载电阻，集电极输出电路正端与负端分别接二次整流 和滤波电路(5)正端和负端输出，电阻R15、R16串联连接点与PNP三极管2N3906V5的基极 电连接，2N3906V5的发射极通过电阻R20接二次整流和滤波电路5正端，PNP三极管2N3906 的集电极分三路，其中一路通过电阻和一个稳压管接二次整流和滤波电路(5)正端，另一路 与光电耦合隔离电路(9)的输入端正端电连接；PNP三极管2N3906的集电极第三路通过电 阻R22分两路，一路通过电阻R23与集电极输出电路的基极电连接，另一路与另一个NPN三 极管2N3904V4的基极电连接，V4的集电极与V3的基极电连接，V4的发射击极通过三个并 联连接的电阻接负电源。
5.根据权利要求4所述的一种大功率可控LED负载电流的驱动电路，其特征是所述 的并联连接的电阻R17、R18、R19是0. 13/3W的电阻。
6.根据权利要求1所述的一种大功率可控LED负载电流的驱动电路，其特征是所述的光电耦合隔离电路(9)中的光电耦合电路采用LTV817A，LTV817A输出极三极管的发射极 和集电极分别与三极管2N390基极和集电极电连接，三极管2N390的发射极通过二极管到 T0P245的控制端C。
全文摘要
本发明属于照明光源的电源，特别是一种大功率可控LED负载电流的驱动电路，其特征是恒流、恒压输出电路和单端反激式DC/DC功率变换器之间串联电连接有信号采样电路、光电耦合隔离电路和保护电路，信号采样电路将过流、过压、过热和欠压信号经放大处理后经光电耦合隔离电路隔离控制过流、过压、过热和欠压保护电路，通过过流、过压、过热和欠压保护电路调整单端反激式DC/DC功率变换器输出，使恒流、恒压输出电路输出稳定的电压和电流。它提供了一种功率大、可靠性高，随输入电压和温度等因素变化小的大功率可控LED负载电流的驱动电路。
文档编号H05B37/02GK101841959SQ20101016438
公开日2010年9月22日 申请日期2010年5月6日 优先权日2010年5月6日
发明者俞才龙, 王水平 申请人:宁波市鄞州龙源照明电器有限公司