專利名稱：一種led恒流驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種驅(qū)動(dòng)電路，更具體地說(shuō)，涉及一種LED恒流驅(qū)動(dòng)電路。
背景技術(shù)：
如今，LED作為新一代光源，應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛。但LED通常需要恒定的驅(qū)動(dòng)電流，其兩端的電流稍微不穩(wěn)定就會(huì)引起LED發(fā)出的光的閃爍。目前，低電壓免隔離式大功率LED恒流驅(qū)動(dòng)電路一般采用以下兩種方式 —、采用降壓電路(buck)或升壓電路(boost)或降壓與升壓結(jié)合的脈寬調(diào)制控制(P麗，Pulse Width Modulator) LED恒流驅(qū)動(dòng)電路。這種方式將LED負(fù)載輸出的電信號(hào)反饋給主控單元(MCU， Micro Controller Unit)，然后利用MCU內(nèi)部程序算法進(jìn)行P麗調(diào)制，以達(dá)到調(diào)節(jié)電流和恒流的效果。參見(jiàn)圖l，其為現(xiàn)有技術(shù)中采用降壓電路的一種恒流電路，其采用L， C， D三器件構(gòu)成buck電路，由P麗控制開(kāi)關(guān)Q輸出的脈沖寬度，其電流控制原理為將電阻Rsense采集的LED負(fù)載輸出的電信號(hào)反饋給MCU，進(jìn)而進(jìn)行P麗控制buck電路，進(jìn)而進(jìn)行調(diào)節(jié)輸出恒流。但是其具有如下嚴(yán)重缺點(diǎn)恒流效果不理想，當(dāng)采樣頻率和P麗頻率出現(xiàn)倍率關(guān)系(或近于倍率關(guān)系)時(shí)輸出電流會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的抖動(dòng)現(xiàn)象，這時(shí)候還需要在信號(hào)采樣電路中增加一個(gè)RC濾波器。而R， C的參數(shù)選擇需要根據(jù)輸出電流大小，以及P麗頻率，Rsense大小等參數(shù)設(shè)定，當(dāng)電路系統(tǒng)出現(xiàn)一些調(diào)整或變化時(shí)，這些參數(shù)都需重新設(shè)定，這給調(diào)試工作增加了很大的難度，并且即使克服了燈光抖動(dòng)現(xiàn)象，整個(gè)電路也不能精確的控制恒流，該電路在剛開(kāi)始運(yùn)行時(shí)和工作一小時(shí)候后的恒流值會(huì)出現(xiàn)10%左右的誤差。 二 采用專用的LD0恒流模擬芯片進(jìn)行模擬調(diào)控。但是每種型號(hào)的專用芯片都有固定的輸入電壓范圍和輸出電流范圍，而且，其在出現(xiàn)短路和輸入電壓偏高情況下，芯片易發(fā)熱，甚至出現(xiàn)被燒毀現(xiàn)象，且電流大小是固定的，無(wú)法調(diào)節(jié)輸出的恒流電流值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述恒流電路的恒流效果不理想的缺陷，提供一種恒流精度高、恒流值可調(diào)、可靠性高、且電路簡(jiǎn)單、成本低的LED恒流驅(qū)動(dòng)電路。 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種LED恒流驅(qū)動(dòng)電路，包括LED負(fù)載及電源，還包括與LED負(fù)載相電連接的用于對(duì)LED負(fù)載進(jìn)行恒流調(diào)節(jié)的至少一個(gè)恒流芯片、與所述電源相連的用于根據(jù)恒流芯片的輸入信號(hào)進(jìn)行脈寬調(diào)制及輸出控制信號(hào)的主控電路、及電連接在所述主控電路的控制信號(hào)輸出端與LED負(fù)載之間的開(kāi)關(guān)電路。
在本發(fā)明所述的LED恒流驅(qū)動(dòng)電路中，所述主控電路包括主控單元MCU及與所述MCU相連的用于給MCU提供基準(zhǔn)電壓的電壓基準(zhǔn)源，且所述每個(gè)恒流芯片的輸入端與MCU的信號(hào)采樣端相連。 在本發(fā)明所述的LED恒流驅(qū)動(dòng)電路中，所述恒流芯片與所述LED負(fù)載串聯(lián)。
在本發(fā)明所述的LED恒流驅(qū)動(dòng)電路中，所述恒流芯片的輸入端與所述LED負(fù)載的 陰極相連，以將LED流出的電信號(hào)反饋給MCU，所述恒流芯片的電源端同時(shí)與所述開(kāi)關(guān)電路 的輸出端及LED負(fù)載的陽(yáng)極相連。 在本發(fā)明所述的LED恒流驅(qū)動(dòng)電路中，所述開(kāi)關(guān)電路包括開(kāi)關(guān)管，所述開(kāi)關(guān)管為 場(chǎng)效應(yīng)管或晶閘管或繼電器。 在本發(fā)明所述的LED恒流驅(qū)動(dòng)電路中，所述開(kāi)關(guān)管為場(chǎng)效應(yīng)管。
在本發(fā)明所述的LED恒流驅(qū)動(dòng)電路中，所述MCU為HT46R47 。 在本發(fā)明所述的LED恒流驅(qū)動(dòng)電路中，所述MCU的第7腳接LED負(fù)載的陰極，其第 5腳通過(guò)電阻R5接電壓基準(zhǔn)源的第3腳，其第8腳接電壓基準(zhǔn)源的第1腳，其第10腳接場(chǎng) 效應(yīng)管的柵極。 在本發(fā)明所述的LED恒流驅(qū)動(dòng)電路中，所述電壓基準(zhǔn)源為T(mén)L431芯片。 在本發(fā)明所述的LED恒流驅(qū)動(dòng)電路中，所述恒流芯片為QX7135。 實(shí)施本發(fā)明的一種LED恒流驅(qū)動(dòng)電路，具有以下有益效果其通過(guò)恒流芯片將LED
負(fù)載的電信號(hào)采集給MCU，由MCU的程序根據(jù)電信號(hào)進(jìn)行脈寬調(diào)制及控制開(kāi)關(guān)電路的通斷，
且恒流芯片及主控電路可以調(diào)節(jié)LED負(fù)載上的恒流值，使得本發(fā)明可以提供精度高的恒定
電流、且恒流值簡(jiǎn)單可調(diào)，另外，恒流芯片將LED負(fù)載的電信號(hào)送入主控電路可以進(jìn)行短
路、斷路、及過(guò)流保護(hù)，提高了電路的可靠性，而且，整個(gè)電路簡(jiǎn)單，成本低。


下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中 圖1是現(xiàn)有技術(shù)中采用降壓方式進(jìn)行恒流控制的電路原理圖； 圖2是本發(fā)明的電路原理框圖； 圖3是本發(fā)明采用一個(gè)恒流芯片的一優(yōu)選實(shí)施例的電路原理圖； 圖4是本發(fā)明采用一個(gè)恒流芯片的一優(yōu)選實(shí)施例的電路圖； 圖5是本發(fā)明采用多個(gè)恒流芯片的一實(shí)施例的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明利用恒流芯片將負(fù)載的輸出電信號(hào)采樣到MCU，再通過(guò)MCU控制恒流芯片， 進(jìn)行恒流精確控制和電路保護(hù)。 參見(jiàn)圖2，其表出了本發(fā)明的原理框圖。本發(fā)明提供的LED恒流驅(qū)動(dòng)電路包括電 源1、主控電路2、開(kāi)關(guān)電路3、LED負(fù)載4、及恒流芯片5。恒流芯片5與LED負(fù)載4串聯(lián)，恒 流芯片5的輸入端與LED負(fù)載4的陰極相連。主控電路2與電源1相連，主控電路2包括 MCU及與所述MCU相連的用于給MCU提供基準(zhǔn)電壓的電壓基準(zhǔn)源，MCU的信號(hào)采樣端與LED 負(fù)載的陰極相連，從而采樣到從LED負(fù)載流出的電信號(hào)。MCU再將該電信號(hào)與基準(zhǔn)電壓源提 供的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較以輸出控制信號(hào)對(duì)整個(gè)電路進(jìn)行處理，例如改變MCU輸出電信號(hào)的 高低電平的寬度比，輸出信號(hào)控制開(kāi)關(guān)的通斷。開(kāi)關(guān)電路3連接在主控電路2的控制信號(hào) 輸出端與LED負(fù)載4之間，開(kāi)關(guān)電路3根據(jù)MCU的輸出信號(hào)改變開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)與閉合的狀態(tài)。 開(kāi)關(guān)電路3可以為場(chǎng)效應(yīng)管或晶閘管或繼電器，或其它可以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通與斷開(kāi)的轉(zhuǎn)換的元器 件。由于此處優(yōu)選為開(kāi)關(guān)的響應(yīng)速度較快以保護(hù)電路，所以優(yōu)選地，開(kāi)關(guān)電路3中開(kāi)關(guān)為場(chǎng)效應(yīng)管。 圖4是本發(fā)明采用一個(gè)恒流芯片5的一優(yōu)選實(shí)施例的電路圖。在圖6中，主控電 路2包括MCU、與MCU相連的以提供固定的2. 5V電壓的電壓基準(zhǔn)源、及電阻Rl、 R2、 R5、電 容C1、C2、C3、開(kāi)關(guān)S1。 MCU可采用8位帶兩個(gè)以上A/D 口的單片機(jī)，例如HT46R47、 AVR的 atinyl8單片機(jī)等。單片機(jī)需要一個(gè)電壓基準(zhǔn)源以比較從LED負(fù)載采集到的電信號(hào)，優(yōu)選 地，電壓基準(zhǔn)源采用TL431。電壓基準(zhǔn)源的腳3通過(guò)限流電阻R5與MCU的腳5相連，其腳1 接MCU的腳8。 MCU的腳9接地，其腳11通過(guò)濾波電容C2接地，其腳12通過(guò)濾波電容Cl 接地、腳12與電容C2之間同時(shí)接電阻R1，其腳13通過(guò)限流電阻R2接地，其腳IO通過(guò)電 阻R4與開(kāi)關(guān)電路中場(chǎng)效應(yīng)管的柵極相連以輸出控制信號(hào)，其信號(hào)采樣端，即腳7接LED負(fù) 載的陰極，濾波電容C3與開(kāi)關(guān)Sl并聯(lián)后連接在MCU的腳2與地之間。本實(shí)施例中，開(kāi)關(guān)電 路里開(kāi)關(guān)優(yōu)選P溝道場(chǎng)效應(yīng)管，例如Irml6401。恒流芯片可采用例如QX7135系列，本電路 采用sb42351a，其恒流常值為335mA。恒流芯片的信號(hào)輸入腳1將LED負(fù)載流出的電信號(hào) 反饋給控制電路里MCU的信號(hào)采樣端，所述電信號(hào)優(yōu)選為電壓信號(hào)，在主控電路中，電壓信 號(hào)比電流信號(hào)更容易實(shí)現(xiàn)控制，且控制的效果更好?？刂齐娐犯鶎⒉杉降碾妷盒盘?hào)與電 壓基準(zhǔn)源的電壓進(jìn)行比較，進(jìn)而可以判斷出整個(gè)電路是否有問(wèn)題，進(jìn)而進(jìn)行保護(hù)，具體電路 保護(hù)原理將在下面進(jìn)行描述。在主控電路中，由于MCU的控制信號(hào)輸出端與開(kāi)關(guān)電路相連， 關(guān)閉MCU的PDO 口的P麗功能，使其設(shè)為普通1/0 口，通過(guò)MCU內(nèi)置程序即可改變電平以實(shí) 現(xiàn)脈寬調(diào)制的作用，MCU的輸出進(jìn)而控制開(kāi)關(guān)電路里開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通與斷開(kāi)，因而可以控制輸出 不同的恒流值。在本實(shí)施例中，可以通過(guò)開(kāi)關(guān)S1選擇對(duì)應(yīng)不同的程序以控制輸出不同的恒 流值。 本發(fā)明的工作原理結(jié)合圖3及圖4進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明 假設(shè)恒流芯片的恒流常值是I，利用MCU輸出高低電平的寬度比，可直接控制開(kāi) 關(guān)管Q的開(kāi)通時(shí)間Ton和關(guān)斷時(shí)間Toff，則輸出電流為可調(diào)恒流輸出lout = IX [Ton/ (Ton+Toff)];因此LED能夠獲得可調(diào)恒流值以適應(yīng)人們對(duì)不同亮度的照明或裝飾需求，且 恒流精度高。 在圖3中，由于恒流芯片IC1為功耗式模擬芯片，一旦其工作壓降過(guò)高，則可能造 成發(fā)熱，甚至發(fā)生損壞的情況。本發(fā)明MCU從IC1的輸入端input對(duì)壓降信號(hào)進(jìn)行采樣，在 MCU內(nèi)部進(jìn)行程序算法，取多次采樣的平均值，在MCU內(nèi)部設(shè)定一壓降極限值Vlg，一旦MCU 檢測(cè)到壓降信號(hào)采樣平均值高于Vlg，則輸出控制信號(hào)以斷開(kāi)開(kāi)關(guān)Ql以切斷電路，或者縮 短Ton的時(shí)間以平衡有效壓降。 本發(fā)明恒流電路可靠性高，可以進(jìn)行短路、斷路、及過(guò)流保護(hù)，在假定開(kāi)關(guān)為P溝 道場(chǎng)效應(yīng)管時(shí)的原理如下 當(dāng)LED斷路時(shí)，MCU在恒流芯片5的輸入端采樣到的電壓信號(hào)為O，此時(shí)可設(shè)定MCU 輸出高電平控制開(kāi)關(guān)電路3中場(chǎng)效應(yīng)管斷開(kāi)，從而切斷電路以保護(hù)電路，如果產(chǎn)品中有故 障指示燈，還可以從MCU弓I出故障指示燈進(jìn)行故障提示。 當(dāng)LED短路時(shí)，MCU在恒流芯片5的輸入端采樣到的電壓信號(hào)為電源電壓Vin，若 此時(shí)不關(guān)閉電路，將造成恒流芯片5的燒毀，甚至損壞MCU，所以LED的短路保護(hù)十分重要， 其與斷路故障判斷原理相同，首先由MCU采樣到恒流芯片5的輸入端傳送來(lái)的輸入電壓信 號(hào)異常偏高，MCU輸出控制信號(hào)以控制開(kāi)關(guān)電路3切斷電路，進(jìn)而提高電路的可靠性。
5
當(dāng)LED過(guò)流時(shí)，由MCU采集到恒流芯片5的輸入端傳送來(lái)的輸入電壓信號(hào)Vout輸 出異常，MCU可以調(diào)整Ton的時(shí)間，以降低有效壓降Vreal = VoutX [Ton/(Ton+Toff)]。
由于LED通常是由低壓驅(qū)動(dòng)，且電壓的微小變化都會(huì)引起LED兩端電流非常大的 變化，所以本發(fā)明電源1采用低壓電，優(yōu)選地，本發(fā)明采用低壓直流，例如小電池，因此，本 發(fā)明的電路可以免隔離，這樣也可簡(jiǎn)化電路。 參見(jiàn)圖5，其為本發(fā)明采用多個(gè)恒流芯片的一實(shí)施例的電路原理圖。當(dāng)電路需要的 電流值超過(guò)單個(gè)恒流芯片5的最大恒流值時(shí)，可進(jìn)行如圖5的方式，將多個(gè)恒流芯片5并聯(lián) 后再與LED負(fù)載串聯(lián)以擴(kuò)大電流，控制原理與上述單個(gè)恒流芯片相同，在此不再贅述。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和 原則內(nèi)所作的任何修改、等同替換或改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種LED恒流驅(qū)動(dòng)電路，包括LED負(fù)載及電源，其特征在于，還包括與LED負(fù)載相電連接的用于對(duì)LED負(fù)載進(jìn)行恒流調(diào)節(jié)的至少一個(gè)恒流芯片、與所述電源相連的用于根據(jù)所述恒流芯片的輸入信號(hào)進(jìn)行脈寬調(diào)制及輸出控制信號(hào)的主控電路、及電連接在所述主控電路的控制信號(hào)輸出端與LED負(fù)載之間的開(kāi)關(guān)電路。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED恒流驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述主控電路包括主控單元MCU及與所述MCU相連的用于給MCU提供基準(zhǔn)電壓的電壓基準(zhǔn)源，且所述每個(gè)恒流芯片的輸入端與MCU的信號(hào)采樣端相連。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED恒流驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述恒流芯片與所述LED負(fù)載串聯(lián)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的LED恒流驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述恒流芯片的輸入端與所述LED負(fù)載的陰極相連，以將LED流出的電信號(hào)反饋給MCU，所述恒流芯片的電源端同時(shí)與所述開(kāi)關(guān)電路的輸出端及LED負(fù)載的陽(yáng)極相連。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED恒流驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述開(kāi)關(guān)電路包括開(kāi)關(guān)管，所述開(kāi)關(guān)管為場(chǎng)效應(yīng)管或晶閘管或繼電器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的LED恒流驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述開(kāi)關(guān)管為場(chǎng)效應(yīng)管。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED恒流驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述MCU為HT46R47。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的LED恒流驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述MCU的第(7)腳接LED負(fù)載的陰極，其第(5)腳通過(guò)電阻R5接電壓基準(zhǔn)源的第(3)腳，其第(8)腳接電壓基準(zhǔn)源的第(1)腳，其第(10)腳接場(chǎng)效應(yīng)管的柵極。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED恒流驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述電壓基準(zhǔn)源為T(mén)L431芯片。
10. 根據(jù)權(quán)利要求 所述的LED恒流驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述恒流芯片為QX7135。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種LED恒流驅(qū)動(dòng)電路，其包括LED負(fù)載及電源，還包括與LED負(fù)載相電連接的用于對(duì)LED負(fù)載進(jìn)行恒流調(diào)節(jié)的至少一個(gè)恒流芯片、與所述電源相連的用于根據(jù)恒流芯片的輸入信號(hào)進(jìn)行脈寬調(diào)制及輸出控制信號(hào)的主控電路、及電連接在所述主控電路的控制信號(hào)輸出端與LED負(fù)載之間的開(kāi)關(guān)電路。本發(fā)明具有可提供可調(diào)恒流值、恒流精度高、效率高、電路可靠性高、電路簡(jiǎn)單、且成本低的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F21V23/00GK101707826SQ200910106078
公開(kāi)日2010年5月12日 申請(qǐng)日期2009年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月19日
發(fā)明者周明杰, 張玉平 申請(qǐng)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