一種led驅動裝置製造方法
2023-06-06 19:24:01
一種led驅動裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型實施例公開一種LED驅動裝置，應用於LED領域，能夠解決現有的LED驅動裝置設計電源效率低的問題。該裝置包括：無源功率因素校正PFC單元、降壓穩壓單元、脈衝寬度調製PWM控制單元及擴流恆流單元；其中，PWM控制單元包括高壓降壓式晶片；PFC單元後串接降壓穩壓單元；降壓穩壓單元後串接擴流恆流單元，擴流恆流單元後接LED裝置；PWM控制單元與PFC單元和降壓穩壓單元並聯。本實用新型的實施例應用於驅動LED負載。
【專利說明】—種LED驅動裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及LED驅動領域，尤其涉及一種LED驅動裝置。
【背景技術】
[0002]LED (Light Emitting D1de,簡稱為LED)驅動裝置通常用來驅動LED負載(例如LED燈或者LED模塊組件)正常工作。在LED驅動裝置發展過程中，雖然已經取得了很大的進步，但目前所設計的LED驅動裝置仍然存在一些普遍問題，例如，當採用AC輸入(對LED驅動裝置通過AC輸入)，對LED負載分別做恆流控制這種設計時，電源效率低，成本較高；當採用DC或電池輸入(對LED驅動裝置通過DC或電池輸入)，對LED負載分別做恆流控制，雖然設計簡單、但是電源效率較低。
實用新型內容
[0003]本實用新型實施例提供一種LED驅動裝置，以解決現有的LED驅動裝置設計電源效率低的問題。
[0004]本實用新型的第一方面提供一種LED驅動裝置，包括:無源功率因素校正PFC單元、降壓穩壓單元、脈衝寬度調製PWM控制單元及擴流恆流單元；其中，所述PWM控制單元包括高壓降壓式晶片；所述PFC單元後串接所述降壓穩壓單元；所述降壓穩壓單元後串接所述擴流恆流單元，所述擴流恆流單元後接LED裝置；所述PWM控制單元與所述PFC單元和所述降壓穩壓單元並聯。
[0005]根據第一方面，在第一種可能的實現方式中，所述裝置還包括抗浪湧保護單元、濾波單元及全橋整流單元；其中，所述抗浪湧保護單元串接在外部電源之後，所述抗浪湧保護單元後串接所述濾波單元；所述全橋整流單元串接在所述濾波單元之後；所述PFC單元串接在所述全橋整流單元之後。
[0006]根據第一方面或第一方面的第一種可能的實現方式，在第二種可能的實現方式中，所述PWM控制單元還包括微調電路及電流採樣電路；其中，所述微調電路與所述高壓降壓式晶片相連；所述電流採樣電路與所述高壓降壓式晶片相連。
[0007]根據第一方面或第一方面的第一種可能的實現方式，在第三種可能的實現方式中，所述擴流恆流單元包括功率MOS管、鎮流功率電感及續流二極體；其中，所述功率MOS管的端與所述高壓降壓式晶片相連。
[0008]根據第一方面或第一方面的第一種可能的實現方式，在第四種可能的實現方式中，所述高壓降壓式晶片通過串接一電容與所述PFC單元並連。
[0009]根據第一方面的第一種可能的實現方式，在第五種可能的實現方式中，所述濾波單元包括電磁兼容性EMC濾波單元，其中，電磁兼容性EMC濾波單元包括第一電感、第二電感和電解電容；其中，所述第一電感和所述第二電感並聯，電解電容串接在所述第一電感和所述第二電感之間。
[0010]根據第一方面或第一方面的第一種可能的實現方式，在第六種可能的實現方式中，所述PFC單元包括第一電容、第二電容、第一電阻、第一二極體、第二二極體及第三二極體。
[0011]根據第一方面的第一種可能的實現方式，在第七種可能的實現方式中，所述降壓穩壓電路包括三極體、第四二極體、第四電容、第二電阻、第三電阻及第四電阻。
[0012]根據第一方面的第一種可能的實現方式，在第八種可能的實現方式中，所述微調電路包括第五電阻、第六電阻及滑動電阻；其中，所述第五電阻和第六電阻並聯，所述第五電阻上串接所述滑動電阻。
[0013]根據第一方面的第一種可能的實現方式，在第九種可能的實現方式中，所述電流採樣電路包括四個並聯的電阻，所述電流採樣電路與所述擴流恆流單元的功率MOS管的源極相連。
[0014]本實用新型實施例提供的LED驅動裝置，通過採用高壓降壓式晶片來組成PWM控制單元，使得LED驅動裝置輸入電壓範圍寬，適應性強，電源效率高，並且電路設計簡單。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。
[0016]圖1為本實用新型實施例提供的LED驅動裝置的結構示意圖；
[0017]圖2為本實用新型實施例提供的LED驅動裝置的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0018]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。
[0019]圖1為本實用新型實施例LED驅動裝置的結構示意圖。本實施例的裝置適用於驅動LED發光或者LED模塊組件正常工作。該裝置的輸入端為外接電源，可以為直流電源或交流電源。該裝置的輸出端為LED負載，例如LED燈或者LED模塊組件等。參考圖1該LED驅動裝置包括:無源功率因素校正PFC單元1、降壓穩壓單元2、脈衝寬度調製PWM控制單元3及擴流恆流單元4。
[0020]其中，PWM控制單元3包括高壓降壓式晶片31。可優選PT4107晶片，PT4107是一種高性能高壓降壓晶片，該晶片通過外部電阻和內部的齊納二極體，可以將經過整流的I1v或220V交流電壓箝位於20V。當Vin上的電壓超過欠壓閉鎖閾值18V後，晶片開始工作，按照峰值電流控制的模式來驅動外部的場效應管(M0SFET，簡稱M0S)。在外部MOS的源極和接地端之間接有電流採樣電路，該電流採樣電路上的電壓直接傳遞到PT4107晶片的CS端。當CS端電壓超過內部的電流採樣閾值電壓後，GATE端的驅動信號終止，外部MOSFET關斷。閾值電壓可以由內部設定，或者通過在LD端施加電壓來控制。如果要求軟啟動，可以在LD端並聯電容，以得到需要的電壓上升速度，並和LED電流上升速度相一致。PT4107晶片輸入電壓範圍寬，從18V到450V的寬電壓輸入範圍，恆流輸出；採用頻率抖動減少電磁幹擾。本實施例還可採用其他高壓降壓晶片，不限於晶片的類型或型號。
[0021]如圖1所示，PFC單元I後串接降壓穩壓單元2 ;降壓穩壓單元2後串接擴流恆流單元4，擴流恆流單元4後接LED負載；PWM控制單元3與PFC單元I和降壓穩壓單元2並聯。
[0022]PFC單元I通常為一塊體積較大的電感，內部由多塊矽鋼片組成，外部纏繞銅線，PFC單元I採用電感補償方法使交流輸入的基波電流與電壓之間相位差減小從而提高功率因數。降壓穩壓單元2主要是為高壓降壓式晶片31提供18-20V的穩定工作電壓，從而保證該晶片正常工作。擴流恆流單元4主要是為LED負載提供恆流電流，保證LED負載正常工作。PWM控制單元3主要是提供脈衝可調的PWM信號，用來控制後面恆流電流的大小，進而控制LED負載的功率。這三部分電路是相互依存的，首先，降壓穩壓單元3要為高壓降壓式晶片31提供穩定電壓，這樣高壓降壓式晶片31才能正常工作；高壓降壓式晶片31正常工作時，才能為擴流恆流單元4和PWM控制單元3提供驅動信號，保證上述高壓降壓式晶片正常工作。
[0023]本實施例提供的LED驅動裝置，通過採用高壓降壓式晶片來組成PWM控制單元，使得LED驅動裝置輸入電壓範圍寬，適應性強，電源效率高，並且電路設計簡單。
[0024]在上述實施例基礎上,為使LED驅動裝置更加完備,參考圖2所示，圖2為本實用新型實施例提供的LED驅動裝置的電路原理圖，裝置還包括:抗浪湧保護單元5、濾波單元6及全橋整流單元7。
[0025]其中，抗浪湧保護單元5串接在外部電源之後，抗浪湧保護單元5後串接濾波單元6 ;全橋整流單元7串接在濾波單元6之後；PFC單元I串接在全橋整流單元7之後。
[0026]進一步地，在上述實施例基礎上，PWM控制單元3還包括微調電路32及電流採樣電路33。其中，微調電路32與高壓降壓式晶片31相連；電流採樣電路33與高壓降壓式晶片31相連。微調電路32主要用來微調高壓降壓式晶片31的輸出電流，該輸出電流用於驅動擴流恆流單元4 ;微調電路32還用來微調高壓降壓式晶片31輸出的PWM信號的頻率。通過上述微調電路對電流及電壓的微調的作用驅動LED負載，使LED負載達到額定功率，正常工作。
[0027]擴流恆流單元4可以優選包括功率MOS管Ql、鎮流功率電感L3及續流二極體D5。其中，功率MOS管Ql的漏極與高壓降壓式晶片31的GATE輸出端相連。擴流恆流單元4主要是通過控制功率MOS管Ql的導通，從而控制續流二極體D5上的電壓，並與鎮流功率電感L3配合，為LED負載提供恆定的電流信號，使LED負載達到額定功率，正常工作。
[0028]高壓降壓式晶片31採集電流採樣電路33的峰值電流，用高壓降壓式晶片31內部邏輯在單周期控制GATE管腳信號的脈衝佔空比進行恆流控制。該恆流與擴流恆流單元4中的續流電路(由鎮流功率電感L3及續流二極體D5組成)輸出的電流合併向LED負載恆流供電。改變電流採樣電路33的峰值電流可以改變整個電路的輸出電流，鎮流功率電感L3及續流二極體D5也要隨之改變。
[0029]參考圖2所示，高壓降壓式晶片31通過串接一電容C3與PFC單元I並聯。
[0030]可選的，抗浪湧保護單元5包括保險絲FSl及抗浪湧負溫度係數熱敏電阻NTC，其中保險絲FSl與抗浪湧負溫度係數熱敏電阻NTC並聯。抗浪湧保護單元5用於保護被保護的設備或系統(即LED驅動裝置)不受衝擊而損壞，常稱為「避雷器」或「過電壓保護器」。
[0031]可選的，濾波單元6可以包括電磁兼容性EMC濾波單元，EMC濾波單元一般包括第一電感L1、第二電感L2和電解電容CXl ;其中，第一電感LI和第二電感L2並聯，電解電容CXl串接在第一電感LI和第二電感L2之間。
[0032]全橋整流單元7通常包括四個電容，全橋整流單元7可以把方向和大小都變化的交流電變換為方向不變但大小仍有脈動的直流電。
[0033]可選的，PFC單兀I包括第一電容Cl、第二電容C2、第一電阻R1、第一二極體Dl、
第二二極體D2及第三二極體D3。
[0034]可選的，降壓穩壓單元2可以優選包括三極體Tl、第四二極體D4、第四電容C4、第二電阻R2、第三電阻R3及第四電阻R4。該電路作用相當於一電子濾波器，輸入阻抗高，輸出阻抗小用於，提供一穩定電壓，確保高壓降壓式晶片31在輸入電壓範圍內穩定工作。
[0035]在上述方案基礎上，微調電路32包括第五電阻R5、第六電阻R6及滑動電阻R7 ;其中，第五電阻R5和第六電阻R6並聯，第五電阻R5上串接滑動電阻R7。第六電阻R6與高壓降壓式晶片31相連，用於調節高壓降壓式晶片31的震蕩頻率，從而微調擴流恆流電路4的電流，使LED驅動裝置達到所要設計的功率。
[0036]可選的，電流採樣電路33包括四個並聯的電阻，參考圖2中的電阻R8?R11。電流採樣電路33與擴流恆流單元4的功率MOS管的源極相連。電阻R8?Rll並聯，這樣可以減小電阻精度和溫度對輸出電流的影響，並且可以方便地改變其中一個或幾個電阻的阻值，達到修改高壓降壓式晶片8號引腳輸出電流的目的。
[0037]本實施例提供的LED驅動，通過採用高性能的高壓降壓式晶片以及如圖2所示的電路拓撲結構，使得輸入電壓範圍寬，適應性強，電源效率高。通過PWM控制單元，解決了分離電路效率低，成本高的問題。通過高性能的高壓降壓式晶片及微調電路實現了頻率抖動電路，減少了電磁幹擾，避免了電路中元器件存在的各種電子噪聲對LED驅動裝置的不良影響。通過高性能的高壓降壓式晶片、電流採集電路及場效應管實現了 PWM線性調光，可以驅動上百個0.06瓦的LED負載，工作頻率可達25kHz-300kHz。
[0038]以上所述，僅為本實用新型的【具體實施方式】，但本實用新型的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本實用新型揭露的技術範圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護範圍之內。因此，本實用新型的保護範圍應所述以權利要求的保護範圍為準。
【權利要求】
1.一種LED驅動裝置，其特徵在於，包括:無源功率因素校正PFC單元、降壓穩壓單元、脈衝寬度調製PWM控制單元及擴流恆流單元； 其中，所述PWM控制單元包括高壓降壓式晶片； 所述PFC單元後串接所述降壓穩壓單元； 所述降壓穩壓單元後串接所述擴流恆流單元，所述擴流恆流單元後接LED裝置； 所述PWM控制單元與所述PFC單元和所述降壓穩壓單元並聯。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述裝置還包括抗浪湧保護單元、濾波單元及全橋整流單元； 其中，所述抗浪湧保護單元串接在外部電源之後，所述抗浪湧保護單元後串接所述濾波單元；所述全橋整流單元串接在所述濾波單元之後；所述PFC單元串接在所述全橋整流單元之後。
3.根據權利要求1或2所述的裝置，其特徵在於，所述PWM控制單元還包括微調電路及電流採樣電路；其中，所述微調電路與所述高壓降壓式晶片相連；所述電流採樣電路與所述高壓降壓式晶片相連。
4.根據權利要求1或2所述的裝置，其特徵在於，所述擴流恆流單元包括功率MOS管、鎮流功率電感及續流二極體；其中，所述功率MOS管的端與所述高壓降壓式晶片相連。
5.根據權利要求1或2所述的裝置，其特徵在於，所述高壓降壓式晶片通過串接一電容與所述PFC單元並連。
6.根據權利要求2所述的裝置，所述濾波單元包括電磁兼容性EMC濾波單元，其中，電磁兼容性EMC濾波單元包括第一電感、第二電感和電解電容；其中，所述第一電感和所述第二電感並聯，電解電容串接在所述第一電感和所述第二電感之間。
7.根據權利要求1或2所述的裝置，所述PFC單元包括第一電容、第二電容、第一電阻、第一二極體、第二二極體及第三二極體。
8.根據權利要求2所述的裝置，所述降壓穩壓電路包括三極體、第四二極體、第四電容、第二電阻、第三電阻及第四電阻。
9.根據權利要求3所述的裝置，所述微調電路包括第五電阻、第六電阻及滑動電阻；其中，所述第五電阻和第六電阻並聯，所述第五電阻上串接所述滑動電阻。
10.根據權利要求3所述的裝置，所述電流採樣電路包括四個並聯的電阻，所述電流採樣電路與所述擴流恆流單元的功率MOS管的源極相連。
【文檔編號】H05B37/02GK204014191SQ201420376921
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月9日 優先權日:2014年7月9日
【發明者】陳萬裡, 柴遠波, 李偉, 鄭晶晶, 肜瑤, 王志剛, 劉超 申請人:黃河科技學院