一種直流供電的led照明燈具用升壓恆流驅動電路的製作方法

2023-10-04 13:15:39

專利名稱：一種直流供電的led照明燈具用升壓恆流驅動電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及--種電路，尤其涉及—種直流供電的LED照明燈具用升壓恆流驅 動電路。背彔技術目前，公知的LED照明燈具的電路， 一般是由DC-DC恆電壓輸出電源模塊、 單個或者多個串聯的照明LED再串聯上限流電阻構成。當有直流電源輸入時， DC-DC輸出電源模塊輸出恆定的驅動電BL驅動照明LED發光。但是，這種常用 的LED照明燈具電路存在如下問題燈具的工作電流受環境溫度的影響很大。這 是由於在恆壓驅動時，LED器件的熱特性表現為在高溫和低溫環境下其工作電流差 距很大。由於電流的變化，燈具的照度也相應地變化，即照度不恆定。同樣的原因， 由於LED器件和驅動電路及附屬電路在工作時要產生熱量，即使周圍環境溫度不 變，燈具的工作電流和照度也會受到自身發熱的影響，表現為燈具的自身溫度隨著 其持續工作時間的延長不斷升高，其工作電流和照度隨著工作時間的延長而不斷變 化。由於是恆壓驅動，所以燈具的照度受具體器件工作電壓參數的影響很大，採用 不同廠家的器件，燈具的工作電流差距也很大，器件的代換性很差。由於在技術上沒有很好地解決上述問題，導致不能保證所有的LED器件均工 作在最佳工作電流下，這也就不能保證LED器件的工作壽命。在電流高於最佳工 作電流時，即使是幾個毫安，LED器件的實際工作壽命也會遠遠低於其理論壽命。另外，在LED驅動電路的設計中，為保證其電源的使用效率和各LED的工作 狀態大致相同，必須綜合考慮每個LED的最佳電流參數及限流電阻的阻值大小， 直流驅動的電壓越低，電源的使用效率就越低。這是因為首先，降壓電路的轉換 效率一般來說要低於升壓電路的轉換效率其次，電壓越低，LED的串聯個數就越 少，離散的LED參數誤差無法採用多個串聯的方式累加抵消，在恆壓供電的條件 下，為保證各個LED的工作電流大致相同，就必須提高限流電阻的阻值，這也使 得電源的有效功率百分比變低，效率很低。發明內容為解決現有LED燈具的照度受環境溫度、工作時間、器件參數的影響，工作 電流不恆定，LED壽命無法保證及電源利用效率低的問題，本發明提供一種直流供 電的LED照明燈具用升壓恆流驅動電路，該電路保證了 LED燈具始終工作在恆定 的最佳工作電流狀態下，不受環境溫度、工作時間、器件參數的影響，保證了照度 恆定，保證了LED的使用壽命，而且提高了電源利用效率。本發明為實現上述目的所採用的技術方案是設計一種直流供電的LED照明 燈具用升壓恆流驅動電路，包括直流驅動電路、電感、開關二極體、濾波電容、 電流取樣電阻和負載，其中，所述電感連接在所述直流驅動電路的輸入電壓引腳與 開關引腳之間，所述開關二極體連接在所述直流驅動電路的開關引腳與所述濾波電 容的輸出引腳之間，所述濾波電容的另一個引腳接地，所述電路取樣電阻與所述負 載串聯後所組成的電路與所述濾波電容並聯，其中所述電流取樣電阻的一端接地、 另一端與所述直流驅動電路的電壓反饋引腳連接。根據所述的升壓恆流驅動電路，其中所述負載由多個串聯的LED再串聯上限 流電阻構成。根據所述的升壓恆流驅動電路，其中所述負載由以多個LED串聯再串聯限流 電阻為單元的多個所述單元並聯組成的陣列構成。根據所述的升壓恆流驅動電路，還包括紋波調整電容，連接在所述濾波電容的 輸出引腳與所述直流驅動電路的電壓反饋引腳之間。根據所述的升壓恆流驅動電路，還包括輸入濾波電容，連接在所述直流驅動電 路的輸入電壓引腳與地之間。根據所述的升壓恆流驅動電路，其中所述開關二極體為肖特基開關二極體。本發明的有益效果是，DC-DC驅動電路隨時取樣其電壓反饋引腳的電壓，在此 電路中由於取樣電流取樣電阻上的電壓，實際即是取樣負載的工作電流，所以 DC-DC驅動電路根據取樣情況調整其開關通斷的佔空比和通斷頻率，以保持負載工 作電流恆定。紋波調整電容用來降低紋波、提高效率。另外，由於電路採用升壓方 式，相比降壓方式的電路的電源電路部分的工作效率提高了 10%以上。保證了 LED 燈具始終工作在恆定的最佳工作電流狀態下，不受環境溫度、工作時間、器件參數 的影響，同時也就保證了照度恆定和LED的使用壽命，而且提高了電源利用效率。


圖l是本發明的電路原理圖, 其中附圖標記說明如下 IC1 DC-DC驅動電路Dl 開關二極體 Rl 電流取樣電阻 LED LAMP 負載 Vout 輸出引腳 .CMPR 電壓反饋引腳 GND 接地引腳LI 儲能電感E2 輸出濾波電容CI 紋波調整電容Rl 電流取樣電阻SWC 開關引腳VCC 輸入電壓引腳 Vin 輸入電壓具體實施方式
下面結合附圖對本發明作進一步說明。圖1是本發明的電路原理圖。如圖1所示本發明的直流供電的LED照明燈具 用升壓恆流驅動電路包括DC-DC驅動電路IC1、儲能電感L1、開關二極體D1、輸 入濾波電容E1、輸出濾波電容E2、電流取樣電阻Ri、紋波調整電容C1。所驅動 的負載LED LAMP是以多個照明LED串聯限流電阻為單元的多個單元並聯組成的 陣列(或者由由多個串聯的照明LED再串聯上限流電阻構成)。輸入濾波電容E1連接在DC-DC驅動電路IC1的輸入電壓引腳VCC與地之間， 作用是對輸入的直流電源進行濾波和儲能。儲能電感Ll連接在DC-DC驅動電路ICl的輸入電壓引腳VCC和開關引腳SWC 之間，作用是在DC-DC驅動電路IC1的開關導通時儲存能量，開關斷開時釋放能 量，同時通過開關斷開時電感L1的反激效應產生商於輸/.電壓值的輸出電壓。開關二極體D1 (優選為肖特基開關二極體)連接在DC-DC驅動電路IC1的開 關引腳SWC和輸出濾波電容的輸出引腳Vout之間，作用是在DC-DC驅動電路IC1 的開關導通時隔離輸出電路和控制電路，防止能量倒流，在開關斷開時導通，使能 量自儲能電感L1釋放至負載LEDLAMP，同時給輸出電容E2充電。輸出濾波電容E2連接在開關二極體D1和地之間，作用是儲存能量和濾波，在DC-DC驅動電路IC1的開關導通期間釋放能量，在開關斷開期間存儲能量，並且起 到保持輸出電壓不變，過濾紋波的作用。電流取樣電阻R1連接在DC-DC驅動電路IC1的電壓反饋引腳CMPR和地之間， 即將電流取樣電阻Rl與負載LED LAMP相串聯，將負載LED LAMP的工作電流 信號轉化為電壓信號，供DC-DC驅動電路IC1的電壓反饋引腳CMPR取樣。紋波調整電容CI連接在負載LED LAMP的兩端，起到加速將輸出電壓的紋波 反饋到DC-DC驅動電路IC1的電壓反饋引腳的作用，有利於減小紋波，提高效率。負載LED LAMP連接在輸出電容E2和電流取樣電阻Rl之間，在恆定電流的 驅動下發光，保持照度不變。負載LED LAMP是以多個照明LED串聯限流電阻為 單元的多個單元並聯組成的陣列，由於是升壓電路，LED的串聯數量可以很多，有 利於將多個離散的LED工作電壓參數的誤差累加抵消，所以每組LED兩端的電壓 非常接近，這也有利於減小限流電阻的取值，另外，在固定的工作電流下，串聯LED 的數量越多，限流電阻的值越小，電源的利用率也就越高。當輸入電壓Vin供電時，DC-DC驅動電路IC1開始工作，開關引腳SWC產生 脈衝通斷，在開關導通時，給儲能電感L1供電，同時濾波電容E2放電保持輸出電 壓不變:在開關斷開時，儲能電感L1通過開關二極體D1放電，供給負載LED LAMP 電流，同時輸出電容E2儲能。DC-DC驅動電路IC1隨時取樣其電壓反饋引腳CMPR 的電壓，在此電路中是通過取樣電阻R1上的電壓的方式取樣負載LED LAMP的工 作電流，紋波調整電容C1耦合紋波到電壓反饋引腳CMPR。 DC-DC驅動電路ICl ,根據取樣情況調整其開關通斷的佔空比和通斷頻率，以保持負載LED LAMP工作 電流恆定。
權利要求
1. 一種直流供電的LED照明燈具用升壓恆流驅動電路，其特徵在於，包括直流驅動電路、電感、開關二極體、濾波電容、電流取樣電阻和負載，其中，所述電感連接在所述直流驅動電路的輸入電壓引腳與開關引腳之間，所述開關二極體連接在所述直流驅動電路的開關引腳與所述濾波電容的輸出引腳之間，所述濾波電容的另一個引腳接地，所述電路取樣電阻與所述負載串聯後所組成的電路與所述濾波電容並聯，其中所述電流取樣電阻的一端接地、另一端與所述直流驅動電路的電壓反饋引腳連接。
2. 如權利要求1所述的升壓恆流驅動電路，其中所述負載由多個串聯的LED再串聯上 限流電阻構成。
3. 如權利要求1所述的升壓恆流驅動電路，其中所述負載由以多個LED串聯再串聯限 流電阻為單元的多個所述單元並聯組成的陣列構成。
4. 如權利要求l所述的升壓恆流驅動電路，還包括紋波調整電容，連接在所述濾波電容 的輸出引腳與所述直流驅動電路的電壓反饋引腳之間。
5. 如權利要求1所述的升壓恆流驅動電路，還包括輸入濾波電容，連接在所述直流驅動 電路的輸入電壓引腳和地之間。
6. 如權利要求1所述的升壓恆流驅動電路，其中所述開關二極體為肖特基開關二極體。
全文摘要
本發明提供一種直流供電的LED照明燈具用升壓恆流驅動電路，包括直流驅動電路、電感、開關二極體、濾波電容、電流取樣電阻和負載，其中，所述電感連接在所述直流驅動電路的輸入電壓引腳與開關引腳之間，所述開關二極體連接在所述直流驅動電路的開關引腳與所述濾波電容的輸出引腳之間，所述濾波電容的另一個引腳接地，所述電路取樣電阻與所述負載串聯後所組成的電路與所述濾波電容並聯，其中所述電流取樣電阻的一端接地、另一端與所述直流驅動電路的電壓反饋引腳連接。本發明的升壓恆流驅動電路具有升壓和恆流的技術特徵，解決了現有LED燈具的工作電流和照度受環境溫度、工作時間、器件參數的影響及電源利用效率低的問題。
文檔編號H05B33/02GK101267695SQ20071008651
公開日2008年9月17日 申請日期2007年3月12日 優先權日2007年3月12日
發明者奐 徐 申請人:奐 徐