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CN103889116A - 采用分立器件组成的led驱动电路 - Google Patents

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CN103889116A
CN103889116A CN201410096992.2A CN201410096992A CN103889116A CN 103889116 A CN103889116 A CN 103889116A CN 201410096992 A CN201410096992 A CN 201410096992A CN 103889116 A CN103889116 A CN 103889116A
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金昌洲
沈锦祥
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Abstract

本发明公开了一种采用分立器件组成的LED驱动电路，包括滤波单元、整流单元及一个或多个LED，交流电源输入经过滤波单元和整流单元后得到直流电压，LED驱动电路还包括：变压器，与整流单元连接；以及：第一开关管和第二开关管，所述第一和第二开关管均为场效应管，均包括栅极、漏极和源极，所述第一开关管的栅极与第二开关管的漏极连接，第一开关管的漏极与变压器连接，第一开关管的源极通过一检测电阻与第二开关管的源极连接，第二开关管的栅极通过一热敏电阻与第一开关管的源极连接。本发明无需复杂的控制线路，无需控制集成电路。并且，本发明的开关管为场效应管，控制开关管的同样是场效应管，温漂小，电流变化小。

Description

采用分立器件组成的LED驱动电路
技术领域
本发明涉及LED照明技术领域，特别涉及一种采用分立器件组成的LED驱动电路。
背景技术
LED由于具有节能、环保、可光控、固体化、长寿命等很多优点，在提倡低碳生活的今天已经广泛应用于各种照明领域。
在现有技术中，LED灯的灯头结构一般设计成与白炽灯、节能灯等原有照明灯相同的灯头结构，这样可以将LED灯直接替换原有照明灯，不仅便于安装，而且不改变原有照明系统的结构。但是，目前现有的LED驱动控制电路基本为集成电路，结构比较复杂。而一般分立器件组成的LED驱动控制电路，主开关管主要使用的是三极管，控制主开关管的也是普通的三极管，一般LED灯的工作温度比较高，这种控制方式的缺点是温漂大，LED输出电流不稳定，还有这种控制方式的效率比较低。
发明内容
本发明克服了上述现有技术中存在的不足，提供了一种采用分立器件组成的结构简单、温漂小以及输出电流稳定的LED驱动电路。
本发明的技术方案是这样实现的：
采用分立器件组成的LED驱动电路，包括滤波单元、整流单元及一个或多个LED，所述LED驱动电路接收交流电源输入，经过滤波单元和整流单元后得到直流电压，所述LED驱动电路还包括变压器，与整流单元连接；以及：第一开关管和第二开关管，所述第一和第二开关管均为场效应管，均包括栅极、漏极和源极，所述第一开关管的栅极与第二开关管的漏极连接，第一开关管的漏极与变压器连接，第一开关管的源极通过一检测电阻与第二开关管的源极连接，第二开关管的栅极通过一热敏电阻与第一开关管的源极连接。
作为优选，所述变压器包括主绕组、输出绕组及辅助绕组，主绕组与整流单元相连，输出绕组与LED连接，辅助绕组与第一、第二开关管相连。
作为优选，所述变压器包括主绕组及辅助绕组，主绕组与LED相连，辅助绕组与第一、第二开关管相连。
作为优选，所述第一、第二开关管均为Ｎ型场效应管。
作为优选，所述热敏电阻采用PTC正温度系数电阻或NTC负温度系数的电阻进行补偿。
作为优选，LED驱动电路还包括连接在整流单元和第一开关管栅极之间的第一电阻，整流后的电压经过第一电阻降压后给到第一开关管的栅极。
作为优选，所述LED驱动电路还包括防雷击的压敏电阻，所述的压敏电阻与滤波单元并联。
作为优选，所述LED驱动电路还包括当电网电压升高时可以减少因为电压升高而造成LED输出电流增加的线性补偿电阻，所述的线性补偿电阻的一端连接整流单元，另一端连接第二开关管的栅极。
作为优选，所述LED驱动电路还包括连接在变压器辅助绕组和第一开关管栅极之间的第一电容、第二电阻和第三电阻，其中，第三电阻与第一电容串联，第二电阻与第一电容并联。
作为优选，所述LED驱动电路还包括连接在变压器输出绕组和LED之间的二极管和第二电容，所述的第二电容与LED并联，二极管的阳极连接变压器输出绕组，二极管的阴极连接LED。
作为优选，所述LED驱动电路还包括与整流单元并联的电容器。
相较于现有技术，本发明采用分立的电子器件组成LED驱动控制电路，因此无需复杂的控制线路，无需控制集成电路。并且，本发明的开关管为场效应管，控制开关管的同样是场效应管，温漂小，电流变化小。
另外，本发明的驱动电路也有温度补偿功能，弥补分立器件控制精度不高的缺点，从而使输出电流更精确。本发明无需改变当前布线、不需附加任何外围调光开关或设备，直接通过墙上调光器的即可实现调光的功能，成本低，使用方便。
附图说明
图1为本发明实施例1中LED驱动电路的结构框图；
图2为本发明实施例2中LED驱动电路的结构框图。
具体实施方式
本发明的具体实施方式如下：
实施例1：图1为本发明LED驱动电路的结构框图，在本实施例中，LED驱动电路为buck-boost电路，如图1所示，本发明LED驱动电路用于驱动LED照明装置，其中，交流电源1和调光器2是目前市场上已有的结构，本发明的LED驱动电路包括滤波单元4、整流单元5、变压器6以及第一、第二开关管7、8。调光器2与滤波单元4之间连接有保险丝3，与滤波单元4并联有防雷击的压敏电阻18。
所述变压器6包括与整流单元5的连接的主绕组a-c、与LED照明装置连接的输出绕组a-b以及辅助绕组d-e。在本实施例中，所述第一开关管7为Ｎ型场效应管，包括栅极、漏极和源极，所述第二开关管8也为Ｎ型场效应管，包括栅极、漏极和源极，第一开关管7的栅极与第二开关管8的漏极连接，第一开关管7的漏极与变压器6的主绕组a-c连接，第一开关管7的源极通过检测电阻9与第二开关管8的源极连接，第二开关管8的栅极通过热敏电阻10与第一开关管7的源极连接。
所述LED驱动电路还包括当电网电压升高时可以减少因为电压升高而造成LED输出电流增加的线性补偿电阻20、21，所述的线性补偿电阻20、21的一端连接整流单元，另一端连接第二开关管8的栅极。所述LED驱动电路还包括连接在变压器辅助绕组d-e和第一开关管7栅极之间的第一电容12、第二电阻13和第三电阻14，其中，第三电阻13与第一电容12串联，第二电阻13与第一电容12并联。LED驱动电路还包括连接在整流单元5和第一开关管7栅极之间的第一电阻11，整流后的电压经过第一电阻11降压后给到第一开关管7的栅极。所述LED驱动电路还包括连接在变压器输出绕组a-b和LED之间的二极管15和第二电容16，所述的第二电容16与LED并联，二极管15的阳极连接变压器输出绕组a-b，二极管15的阴极连接LED。
本发明的LED驱动电路的具体驱动过程如下：通电后，交流电压1经过调光器2和保险丝3，LED驱动电路将输入交流电压信号经过滤波电感4进行滤波后再经过整流单元5整流成直流信号，整流后的电压经过第一电阻11降压后给到第一开关管7的栅极，当电压达到场第一开关管7的栅极的开启电压后，第一开关管7的漏极和源极导通，此时变压器6的主绕组a-c到第一开关管7和检测电阻9上会有电流流过，电流呈斜率上升，根据法拉第电磁感应定律，此时会在变压器6的辅助绕组d-e上产生电压，且是e脚正电压d脚负电压，e脚正电压通过第一电容12和第二、第三电阻13、14使得第一开关管7的栅极电压继续上升，使得流过第一开关管7的导通阻抗更小，电流继续增加，同时流过检测电阻9上的电流一样在增加，流过检测电阻9上的电流会形成检测电压，此电压经过热敏电阻10后给到第二开关管8的栅极。
当流过变压器6主绕组a-c到第一开关管7和检测电阻9上电流大到一定幅值，且在检测电阻9上形成的电压使得能够达到第二开关管8的栅极的开启电压，这时第二开关管8的漏极和源极导通，使得流过变压器6主绕组a-c电流不再增加，根据法拉第电磁感应定律。此时变压器6各绕组将产生反电动势，变压器6的e脚产生负电压，第二开关管8将被关闭，变压器6输出绕组a-b将通过二极管15对第二电容16充电和对LED进行供电，当变压器6中的能量放完，此时变压器6各绕组又会产生反电势，LED的供电将通过第二电容16来维持。变压器6的辅助绕组d-e电压反向，e脚正电压d脚负电压，e脚正电压通过第一电容12和第二、第三电阻13、14使得第一开关管7的栅极电压继续上升从而重新打开第一开关管7。此电路会周而复始的重复上述工作过程。
由于LED灯工作温度比较高，热敏电阻10采用PTC正温度系数的电阻进行补偿，当温度升高时，第二开关管8的栅极的开启电压变低，导致流过变压器6的主绕组a-c到第一开关管7的电流减少，这样会导致LED的输出电流也一样会减少。但是当温度升高时热敏电阻10的阻值变大，这样会使到第二开关管8的栅极电压降低，为使电压达到的栅极开启电压，流过主绕组a-c到第一开关管7的电流需增加。这样可以使LED的输出电流增加，所以加入PTC正温度系数的热敏电阻10可以补偿因为第二开关管8的栅极的开启电压随温度升高而降低造成的LED的输出电流的减少。第二开关管8的栅极连接有电阻17，电阻17的另一端接地。
同样我们也可以将电阻17作为NTC负温度系数的热敏电阻，电阻10使用普通电阻，原理是一样的。电阻20、21是线性补偿电阻，用于当电网电压升高时可以减少因为电压升高而造成LED输出电流的增加。
在本实施例中，具体的利用调光器的调光过程如下：当外接调光器2时（主要是切相调光器），进行调光控制时，旋转调光器的旋钮，当调光器相位变小，与整流单元并联的电容器19上电压也会产生低频（一般100HZ或120HZ左右）切相，同时在变压器6的辅助绕组d-e上产生低频（一般100HZ或120HZ左右）的包络电压也会产生切相，变压器6的输出绕组a-b低频包络电压也会产生切相，所以输出能量变小，第二电容16会将输出切相的电流平均，切相后LED输出的平均电流随之减小。当调光器相位变大时，同理LED的输出电流将会增大。
实施例2：图2为本发明LED驱动电路实施例2的结构框图，与实施例1不同的是，在本实施例中，LED驱动电路为buck电路，如图2所示，本发明LED驱动电路用于驱动LED照明装置，其中，交流电源1和调光器2是目前市场上已有的结构，本发明的LED驱动电路包括滤波单元4、整流单元5、变压器6以及第一、第二开关管7、8。
所述变压器6包括与第一开关管7连接的主绕组a-c以及与第二开关管8连接的辅助绕组d-e。本实施例中，所述第一开关管7为Ｎ型场效应管，包括栅极、漏极和源极，所述第二开关管8也为Ｎ型场效应管，包括栅极、漏极和源极，第一开关管7的栅极与第二开关管8的漏极连接，第一开关管7的漏极与变压器6的主绕组a-c连接，第一开关管7的源极通过检测电阻9与第二开关管8的源极连接，第二开关管8的栅极通过热敏电阻10与第一开关管7的源极连接。
图2所示LED驱动电路与图1的工作原理相似：
具体驱动过程如下：通电后，交流电压1经过调光器2和保险丝3，LED驱动电路将输入交流电压信号经过滤波电感4进行滤波后再经过整流单元5整流成直流信号，整流后的电压经过第一电阻11降压后给到第一开关管7的栅极，当电压达到第一开关管7的栅极的开启电压后，第一开关管7的漏极和源极导通，此时LED和变压器6的主绕组a-c到第一开关管7和检测电阻9上会有电流流过，电流呈斜率上升，根据法拉第电磁感应定律，此时会在变压器6辅助绕组d-e上产生电压，且是e脚正电压d脚负电压。
e脚正电压通过第一电容12和第二、第三电阻13、14使得第一开关管7的栅极电压继续上升，使得流过第一开关管7的导通阻抗更小，电流继续增加，同时流过检测电阻9上的电流一样在增加，流过检测电阻9上的电流会形成检测电压，此电压经过热敏电阻10后给到第二开关管8的栅极。当流过变压器6主绕组a-c到第一开关管7和检测电阻9上电流大到一定幅值，且在检测电阻上形成的电压使得能够达到第二开关管8的栅极的开启电压，这时第二开关管8的漏极和源极导通，使得流过变压器6主绕组a-c电流不再增加，根据法拉第电磁感应定律，此时变压器6各绕组将产生反电动势，变压器6的e脚产生负电压，第二开关管8将被关闭，变压器6输出绕组a-c将通过二极管15对第二电容16充电和对LED进行供电，当变压器6中的能量放完，此时变压器6各绕组又会产生反电势，LED的供电将通过第二电容16来维持。变压器6的反馈绕组d-e电压反向，5脚正电压4脚负电压，5脚正电压通过第一电容12和第二、第三电阻13、14使得第一开关管7的栅极电压继续上升从而重新打开第一开关管7，此电路会周而复始的重复上述工作过程。
由于LED灯工作温度比较高，热敏电阻10采用PTC正温度系数的电阻进行补偿，当温度升高时场效应管8的栅极的开启电压变低，导致流过变压器6的主绕组a-c到场效应管7的电流减少，这样会导致LED的输出电流也一样会减少。但是当温度升高时热敏电阻10的阻值变大，这样会使到场效应管8的栅极电压降低，为使电压达到场效应管8的栅极开启电压，流过主绕组a-c到场效应管7的电流需增加，这样可以使LED的输出电流增加。所以加入PTC正温度系数的热敏电阻10可以补偿因为场效应管8的栅极的开启电压随温度升高而降低造成的LED的输出电流的减少。同样我们也可以将电阻17作为NTC负温度系数的热敏电阻，电阻10使用普通电阻。原理是一样的。电路中的压敏电阻18是压敏电阻，主要是防雷击作用，电阻20、21是线性补偿电阻，用于当电网电压升高时可以减少因为电压升高而造成LED输出电流的增加。
在本实施例中，具体的利用调光器的调光过程如下：
当外接调光器2时（主要是切相调光器），进行调光控制时，旋转调光器的旋钮，当调光器相位变小，电容器19上电压也会产生低频（一般100HZ或120HZ左右）切相，同时在变压器绕组d-e上产生低频（一般100HZ或120HZ左右）的包络电压也会产生切相。输出绕组a-c低频包络电压也会产生切相，所以输出能量变小，第二电容16会将输出切相的电流平均，切相后LED输出的平均电流随之减小。当调光器相位变大时，同理LED的输出电流将会增大。
本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。以上公开的仅为本申请的几个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。

Claims (11)

1.采用分立器件组成的LED驱动电路，包括滤波单元、整流单元及一个或多个LED，所述LED驱动电路接收交流电源输入，经过滤波单元和整流单元后得到直流电压，其特征是：所述LED驱动电路还包括：
变压器，与整流单元连接；以及：
第一开关管和第二开关管，所述第一和第二开关管均为场效应管，均包括栅极、漏极和源极，所述第一开关管的栅极与第二开关管的漏极连接，第一开关管的漏极与变压器连接，第一开关管的源极通过一检测电阻与第二开关管的源极连接，第二开关管的栅极通过一热敏电阻与第一开关管的源极连接。
2.根据权利要求1所述的采用分立器件组成的LED驱动电路，其特征是：所述变压器包括主绕组、输出绕组及辅助绕组，主绕组与整流单元相连，输出绕组与LED连接，辅助绕组与第一、第二开关管相连。
3.根据权利要求1所述的采用分立器件组成的LED驱动电路，其特征是：所述变压器包括主绕组及辅助绕组，主绕组与LED相连，辅助绕组与第一、第二开关管相连。
4.根据权利要求1所述的采用分立器件组成的LED驱动电路，其特征是：所述第一、第二开关管均为Ｎ型场效应管。
5.根据权利要求1所述的采用分立器件组成的LED驱动电路，其特征是：所述热敏电阻采用PTC正温度系数电阻或NTC负温度系数的电阻进行补偿。
6.根据权利要求1所述的采用分立器件组成的LED驱动电路，其特征是：LED驱动电路还包括连接在整流单元和第一开关管栅极之间的第一电阻，整流后的电压经过第一电阻降压后给到第一开关管的栅极。
7.根据权利要求1所述的采用分立器件组成的LED驱动电路，其特征是：所述LED驱动电路还包括防雷击的压敏电阻，所述的压敏电阻与滤波单元并联。
8.根据权利要求1所述的采用分立器件组成的LED驱动电路，其特征是：所述LED驱动电路还包括当电网电压升高时可以减少因为电压升高而造成LED输出电流增加的线性补偿电阻，所述的线性补偿电阻的一端连接整流单元，另一端连接第二开关管的栅极。
9.根据权利要求1所述的采用分立器件组成的LED驱动电路，其特征是：所述LED驱动电路还包括连接在变压器辅助绕组和第一开关管栅极之间的第一电容、第二电阻和第三电阻，其中，第三电阻与第一电容串联，第二电阻与第一电容并联。
10.根据权利要求1所述的采用分立器件组成的LED驱动电路，其特征是：所述LED驱动电路还包括连接在变压器输出绕组和LED之间的二极管和第二电容，所述的第二电容与LED并联，二极管的阳极连接变压器输出绕组，二极管的阴极连接LED。
11.根据权利要求1所述的采用分立器件组成的LED驱动电路，其特征是：所述LED驱动电路还包括与整流单元并联的电容器。
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