一種應用於大功率led驅動電路中的恆流反饋電路的製作方法
2023-06-19 18:25:16
專利名稱：一種應用於大功率led驅動電路中的恆流反饋電路的製作方法
技術領域：
本發明屬於LED驅動領域，尤其涉及一種應用於大功率LED驅動電路中的恆流反 饋電路。
背景技術：
現有的LED驅動電路中，通常包括依次串聯的驅動控制晶片及其外圍電路，半橋 驅動電路、變壓器、連接在變壓器副邊的功率輸出電路、以及連接在變壓器副邊的穩壓電 路；穩壓電路負責從變壓器的副邊獲取一定的電壓，為其他晶片的工作提供穩定的工作電 壓VCC。目前LED是採用恆流驅動工作的，所以在LED驅動電路中均存在恆流反饋電路， 恆流反饋電路用於採集LED光源兩端的電流信號，並將採集的信號反饋至上述驅動控制芯 片，然後由驅動控制晶片進行判斷輸出用於實現恆流驅動的控制信號至半橋驅動電路。通常在恆流反饋電路中均直接將基準電壓與採樣電阻的電壓進行比較獲得輸入 至上述驅動控制晶片的採樣信號，而當電流輸出較高時，若直接將基準電壓與採樣電阻的 電壓進行比較，則採樣電阻的電壓勢必較高；這樣會導致採樣電阻的損耗也隨之增大。
發明內容
本發明實施例的目的在於提供一種應用於大功率LED驅動電路中的恆流反饋電 路，旨在解決現有的反饋電路中功率損耗大的問題。本發明實施例是這樣實現的，一種應用於大功率LED驅動電路中的恆流反饋電 路，包括光電耦合器、濾波電路、比較電路、採樣電阻R1、分壓電阻R2、分壓電阻R3、分壓電 阻R9、電阻R4、電阻R5 ；所述採樣電阻Rl串聯在LED驅動電路的功率輸出迴路中，所述採 樣電阻Ri與LED光源相連的一端通過所述分壓電阻R2連接所述濾波電路的一端和所述比 較電路的第一輸入端，所述濾波電路的另一端連接所述光電耦合器中二極體的陰極和所述 比較電路的輸出端；所述光電耦合器中二極體的陽極通過電阻R5連接一供電電壓的輸出 和所述比較電路的電源端；所述光電耦合器的三極體側輸出採樣信號至LED驅動電路的驅 動控制晶片；一額定基準電壓的輸出端通過依次串聯連接的分壓電阻R3和分壓電阻R9接 地；所述分壓電阻R3和所述分壓電阻R9的串聯連接端連接至所述比較電路的第二輸入端， 且此額定基準電壓的輸出端還通過電阻R4連接所述供電電壓的輸出。更進一步地，所述濾波電路包括電阻R6、電容C3和電容C4 ；所述電容C4的一端 作為所述濾波電路的一端連接所述分壓電阻R2，所述電容C4的另一端作為所述濾波電路 的另一端連接所述光電耦合器中二極體的陰極和所述比較電路的輸出端，所述電容C4的 一端通過依次串聯的所述電阻R6和所述電容C3連接至所述電容C4的另一端。更進一步地，所述供電電壓是通過變壓器副邊線圈從LED驅動電路的功率輸出回 路中獲得一分支電流信號，並通過一電壓檢測電路將該電流信號轉換為電壓信號而獲得 的。更進一步地，所述恆流反饋電路還包括補償電阻R10，所述電阻R4與所述額定基準電壓相連的一端通過所述補償電阻RlO連接至所述比較電路的第一輸入端。更進一步地，所述電壓檢測電路包括三極體Ql、二極體ZDl，電阻R7、電容C5和 電容C6 ；所述三極體Ql的集電極連接至所述變壓器的副邊線圈，所述三極體Ql的發射極 通過所述電容C5接地，所述三極體Ql的發射極還連接至所述比較電路的電源端；所述二 極管ZDl的陰極通過所述電阻R7連接至所述變壓器的副邊線圈，所述二極體ZDl的陽極接 地，所述二極體ZDl與所述電阻R7的連接端連接至所述三極體Ql的基極；所述電容C6的 一端連接至所述三極體Ql的集電極，所述電容C6的另一端接地。更進一步地，所述恆流反饋電路還包括二極體D2 ；所述二極體D2的陽極連接至 所述變壓器的副邊線圈，所述二極體D2的陰極連接至所述三極體Ql的集電極。更進一步地，所述恆流反饋電路還包括連接在所述額定基準電壓的輸出端與地 之間的電容C2。更進一步地，所述額定基準電壓由基準穩壓源提供。更進一步地，所述恆流反饋電路還包括電容Cl，所述比較電路的第一輸入端通 過所述電容Cl接地。本發明提供的恆流反饋電路通過分壓電阻將基準電壓進一步分壓，降低了採樣電 阻兩端的電壓，從而降低了功率損耗，節約了成本，提高了恆流控制精度。
圖1是本發明第一實施例提供的恆流反饋電路的電路圖；圖2是本發明第二實施例提供的恆流反饋電路的電路圖。
具體實施例方式為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對 本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並 不用於限定本發明。本發明實施例提供的恆流反饋電路通過分壓電阻將基準電壓進一步分壓，降低了 採樣電阻兩端的電壓，從而降低了功率損耗，節約了成本，提高了恆流控制精度。本發明實施例提供的恆流反饋電路主要應用於大功率LED驅動電路中，其具體電 路如圖1所示，為了便於說明，僅示出了與本發明實施例相關的部分，詳述如下。恆流反饋電路包括光電耦合器U1、濾波電路13、比較電路U2、採樣電阻R1、分壓 電阻R2、分壓電阻R3、分壓電阻R9、電阻R4、電阻R5 ；其中，採樣電阻Rl串聯在LED驅動電 路的功率輸出迴路11中，採樣電阻Rl與LED光源相連的一端通過分壓電阻R2連接濾波電 路13的一端和比較電路U2的第一輸入端，濾波電路13的另一端連接光電耦合器Ul中二 極管的陰極和比較電路U2的輸出端；光電耦合器Ul中二極體的陽極通過電阻R5連接一供 電電壓VCC的輸出和比較電路U2的電源端8 ；光電耦合器Ul的三極體側輸出採樣信號至 LED驅動電路的驅動控制晶片；一額定基準電壓Vref的輸出端通過依次串聯連接的分壓電 阻R3和分壓電阻R9接地；分壓電阻R3和分壓電阻R9的串聯連接端連接至比較電路U2的 第二輸入端，且此額定基準電壓的輸出端還通過電阻R4連接供電電壓VCC的輸出。在本發明實施例中，恆流輸出電路11包括變壓器Tl、二極體D1、電感L2、電阻R8、電容C7、電容C8、電容C9和電容ClO ；其中，二極體Dl的陽極連接至變壓器Tl副邊線 圈的一輸出端，二極體Dl陰極通過電感L2連接至LED光源14 ；電阻R8的一端連接至二極 管Dl的陰極，電阻R8的另一端通過電容C7連接至二極體Dl的陽極；電容C8連接在二極 管Dl的陰極與地之間，電容C9與電容C8並聯連接；電容ClO並聯連接在LED光源14的兩端。在本發明實施例中，比較電路U2包括運算放大器Al和運算放大器A2 ；其中運算 放大器Al的反向輸入端作為比較電路U2的第一輸入端，運算放大器Al的正向輸入端作為 比較電路U2的第二輸入端，運算放大器Al的輸出端作為比較電路U2的輸出端；運算放大 器A2的正相輸入端通過二極體接地，運算放大器A2的反相輸入端以及輸出端均懸空不接。 在這裡比較電路可以採用帶基準穩壓源的運放集成晶片構成，比如TSMlOl系列的晶片，其 中的基準穩壓源可以用以提供額定基準電壓Vref。在本發明實施例中，恆流反饋電路還包括電容Cl，比較電路U2的第一輸入端通 過電容Cl接地。在本發明實施例中，通過分壓電阻R3和分壓電阻R9的串聯，將比較電路U2的基 準電壓Vref進行分壓，得到Vrefl，而採樣電阻Rl兩端的電壓與Vrefl相等；與現有技術 相比，採樣電阻Rl兩端的電壓也隨之降低；採樣電阻Rl兩端電壓的降低使得功率損耗也降 低。在輸出電流相同的情況下，當Vrefl = 0. IV，採樣電阻Rl的損耗是現有技術中直接採 用2. 5V比較時的1/25。當Vrefl = 0. IV，輸出電流0. 7A時，採樣電阻Rl的損耗是0. 07W。 作為本發明的一個實施例，採樣電阻Rl可以用小功率的貼片電阻，從而減少PCB的面積。在本發明實施例中，濾波電路13包括電阻R6、電容C3和電容C4 ；其中電容C4的 一端作為濾波電路13的一端連接分壓電阻R2，電容C4的另一端作為濾波電路13的另一端 連接光電耦合器Ul中二極體的陰極和比較電路的輸出端，電容C4的一端通過依次串聯的 電阻R6和電容C3連接至電容C4的另一端。在本發明實施例中，供電電壓VCC是通過變壓器Tl副邊線圈從LED驅動電路的功 率輸出迴路中獲得一分支電流信號，並通過一電壓檢測電路12將該電流信號轉換為電壓 信號而獲得的。作為本發明的一個實施例，電壓檢測電路12包括三極體Q1、二極體ZD1，電阻 R7、電容C5和電容C6 ；其中三極體Ql的集電極連接至變壓器Tl的副邊線圈，三極體Ql的 發射極通過電容C5接地，三極體Ql的發射極還連接至比較電路U2的電源端8 ；二極體ZDl 的陰極通過電阻R7連接至變壓器Tl的副邊線圈，二極體ZDl的陽極接地，二極體ZDl與電 阻R7的連接端連接至三極體Ql的基極；電容C6的一端連接至三極體Ql的集電極，電容C6 的另一端接地。在本發明實施例中，恆流反饋電路還包括二極體D2 ；二極體D2的陽極連接至變 壓器Tl的副邊線圈，二極體D2的陰極連接至三極體Ql的集電極。在本發明實施例中，恆流反饋電路還包括連接在額定基準電壓Vref的輸出端與 地之間的電容C2 ；其中額定基準電壓Vref是由基準穩壓源提供。為了更進一步說明本發明實施例提供的恆流反饋電路能夠實現降低功率損耗的 目的，現舉例說明如下分壓電阻R2的阻值取0. 65ΚΩ，分壓電阻R3的阻值取2. 4ΚΩ，分壓電阻R9的阻值取IK Ω，恆流驅動電流I取1Α。將上述取值分別代入公式Vrefl = R9/(R3+R9)中得到 基準電壓Vref = 0. IV ；再根據公式Vrefl = R1*I = 0. IV，得到採樣電阻Rl = 0. 1 Ω ；進 一步得到採樣電阻Rl的功率PRl = I2R = 1X1X0. 1 = 0. Iff0本發明實施例提供的恆流反饋電路應用於大電流(可以達到2Α) LED恆流驅動，大 功率LED或多組LED並聯時，在不增加成本的情況下，利用常用的低成本的元件，降低採樣 電阻的功率損耗。因而提高了驅動電源效率，還可以減少散熱器件。從而實現節能的目的， 並且降低燈具的成本。圖2示出了本發明實施例提供的另一種恆流反饋電路的具體電路，為了便於說 明，僅示出了與本發明實施例相關的部分，詳述如下。與圖1所示的恆流反饋電路相比，本發明實施例提供的另一種恆流反饋電路增加 了補償補償電阻R10，補償補償電阻RlO連接在電阻R4與額定基準電壓Vref相連的一端與 比較電路U2的第一輸入端之間。其他部分在此不再贅述。在本發明實施例提供的另一種恆流反饋電路中，通過分壓電阻R3和分壓電阻R9 的串聯，將比較電路U2的基準電壓Vref進行分壓，得到Vrefl，再利用補償電阻RlO和電阻 R2的分壓補償，保證Vrefl的反饋電壓；適當增大R2的阻值，使得Vrefl的壓值降低；與基 準Vrefl相比較的採樣電阻Rl的電壓也隨之降低；採樣電阻Rl電阻和兩端電壓的降低，可 降低採樣電阻Rl的損耗，同時實現輸出恆流驅動。本發明實施例提供的另一種恆流反饋電路與圖1所示的恆流反饋電路相比，採樣 電阻Rl的阻值和功耗更小，更有利於調節控制，反饋電路精度更高。因為電流控制精度受 基準電壓￥1~時、分壓電阻1 2、1 3、1 9、1 10和採樣電阻1 1的精度限制，而基準電壓Vref的精 度達0. 4 %，分壓電阻精度可用0.5%，而採樣電阻Rl的損耗變小可用高精度0. 5 %的貼片 電阻，所以電流控制精度提高。為了更進一步說明本發明實施例提供的另一種恆流反饋電路能夠實現降低功率 損耗的目的，現舉例說明如下當輸出恆流為2A，基準Vref = 2. 5V時，取分壓電阻R2 = 0. 6ΚΩ，補償電阻RlO = 24K Ω，分壓電阻R3 = 24Κ Ω，分壓電阻R9 = IK Ω，恆流驅動I = 2Α。此時根據公式Vrefl =R9/ (R3+R9) X Vref = 0. IV 以及公式{(Vref-Rl XI) X R2/ (R2+R10)} +Rl X I = Vrefl Rl 可得採樣電阻Rl為0. 02 Ω，採樣電阻Rl的功率損耗PRl = I2R = 2X2X0. 02 = 0. 08W, 電路的效率不受影響，實現電路的節能，同時還可減少採樣電阻Rl的封裝。另外，當分壓電阻R2 = 0. 65ΚΩ，補償電阻RlO = 24ΚΩ，分壓電阻R3 = 24ΚΩ， 分壓電阻R9 = IK Ω，恆流驅動電流I = 0. 7Α時，根據公式Vrefl = R9/ (R3+R9) *Vref = 0. IV 以及公式{(Vref-RlXI) X R2/(R2+R10)}+Rl X I = Vrefl Rl 可得採樣電阻 Rl 為 0. 05 Ω，採樣電阻Rl的功率損耗PRl = I2R = 0. 0245W。通過上述計算可以進一步驗證本 發明實施例提供的恆流反饋電路可以降低採樣電阻的功率損耗，從而降低恆流反饋電路的 功耗，節約了成本。本發明實施例提供的恆流反饋電路通過分壓電阻將基準電壓進一步分壓，降低了 採樣電阻兩端的電壓，從而降低了功率損耗，節約了成本，提高了恆流控制精度。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精 神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
一種應用於大功率LED驅動電路中的恆流反饋電路，其特徵在於，包括光電耦合器、濾波電路、比較電路、採樣電阻R1、分壓電阻R2、分壓電阻R3、分壓電阻R9、電阻R4、電阻R5；所述採樣電阻R1串聯在LED驅動電路的功率輸出迴路中，所述採樣電阻R1與LED光源相連的一端通過所述分壓電阻R2連接所述濾波電路的一端和所述比較電路的第一輸入端，所述濾波電路的另一端連接所述光電耦合器中二極體的陰極和所述比較電路的輸出端；所述光電耦合器中二極體的陽極通過電阻R5連接一供電電壓的輸出和所述比較電路的電源端；所述光電耦合器的三極體側輸出採樣信號至LED驅動電路的驅動控制晶片；一額定基準電壓的輸出端通過依次串聯連接的分壓電阻R3和分壓電阻R9接地；所述分壓電阻R3和所述分壓電阻R9的串聯連接端連接至所述比較電路的第二輸入端，且此額定基準電壓的輸出端還通過電阻R4連接所述供電電壓的輸出。
2.如權利要求1所述的恆流反饋電路，其特徵在於，所述濾波電路包括電阻R6、電容C3和電容C4 ；所述電容C4的一端作為所述濾波電路的一端連接所述分壓電阻R2，所述電容C4的另 一端作為所述濾波電路的另一端連接所述光電耦合器中二極體的陰極和所述比較電路的 輸出端，所述電容C4的一端通過依次串聯的所述電阻R6和所述電容C3連接至所述電容C4的另一端。
3.如權利要求1所述的恆流反饋電路，其特徵在於，所述供電電壓是通過變壓器副邊 線圈從LED驅動電路的功率輸出迴路中獲得一分支電流信號，並通過一電壓檢測電路將該 電流信號轉換為電壓信號而獲得的。
4.如權利要求3所述的恆流反饋電路，其特徵在於，所述恆流反饋電路還包括補償電阻R10，所述電阻R4與所述額定基準電壓相連的一端通過所述補償電阻RlO連 接至所述比較電路的第一輸入端。
5.如權利要求4所述的恆流反饋電路，其特徵在於，所述電壓檢測電路包括三極體 Q1、二極體ZD1，電阻R7、電容C5和電容C6 ；所述三極體Ql的集電極連接至所述變壓器的副邊線圈，所述三極體Ql的發射極通過 所述電容C5接地，所述三極體Ql的發射極還連接至所述比較電路的電源端；所述二極體ZDl的陰極通過所述電阻R7連接至所述變壓器的副邊線圈，所述二極體 ZDl的陽極接地，所述二極體ZDl與所述電阻R7的連接端連接至所述三極體Ql的基極；所述電容C6的一端連接至所述三極體Ql的集電極，所述電容C6的另一端接地。
6.如權利要求5所述的恆流反饋電路，其特徵在於，所述恆流反饋電路還包括二極體 D2 ；所述二極體D2的陽極連接至所述變壓器的副邊線圈，所述二極體D2的陰極連接至所述 三極體Ql的集電極。
7.如權利要求1或4所述的恆流反饋電路，其特徵在於，所述恆流反饋電路還包括連 接在所述額定基準電壓的輸出端與地之間的電容C2。
8.如權利要求1或4所述的恆流反饋電路，其特徵在於，所述額定基準電壓由基準穩壓 源提供。
9.如權利要求1或4所述的恆流反饋電路，其特徵在於，所述恆流反饋電路還包括電容Cl，所述比較電路的第一輸入端通過所述電容Cl接地。
全文摘要
本發明適用於LED驅動領域，提供了一種應用於大功率LED驅動電路中的恆流反饋電路；包括光電耦合器、濾波電路、比較電路、採樣電阻R1、分壓電阻R2、分壓電阻R3、分壓電阻R9、電阻R4、電阻R5；採樣電阻R1與LED光源相連的一端通過分壓電阻R2連接濾波電路的一端和比較電路的第一輸入端，濾波電路的另一端連接光電耦合器中二極體的陰極和比較電路的輸出端；一額定基準電壓的輸出端通過依次串聯連接的分壓電阻R3和分壓電阻R9接地；分壓電阻R3和分壓電阻R9的串聯連接端連接至比較電路的第二輸入端。本發明提供的恆流反饋電路通過分壓電阻將基準電壓進一步分壓，降低了採樣電阻兩端的電壓，從而降低了功率損耗，節約了成本，提高了恆流控制精度。
文檔編號H05B37/02GK101925225SQ20101004280
公開日2010年12月22日 申請日期2010年1月15日 優先權日2010年1月15日
發明者周明傑, 陳永倫 申請人:海洋王照明科技股份有限公司;深圳市海洋王照明工程有限公司