專(zhuān)利名稱(chēng)：一種帶自供電的無(wú)輔助級(jí)led驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及LED驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)是一種帶自供電的無(wú)輔助級(jí)LED驅(qū)動(dòng)電路。
背景技術(shù)：
LED照明因?yàn)槠涓咝剩L(zhǎng)壽命和綠色環(huán)保等特點(diǎn)，正在逐漸成為照明領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)。一般而言，如果LED照明電路的輸入電壓是采用市電交流輸入，那么為了人身安全考慮，有時(shí)需要將輸出級(jí)與輸入級(jí)用高頻變壓器隔離，使得輸出級(jí)的電壓不會(huì)對(duì)人身造成威脅。參照?qǐng)D1所示，在傳統(tǒng)的反激隔離式LED驅(qū)動(dòng)電路中，市電交流輸入經(jīng)過(guò)整流橋整流和電容器濾波C3后，得到高壓直流電源，然后經(jīng)過(guò)電阻Rl和電容Cl，將會(huì)產(chǎn)生低壓直流源，啟動(dòng)控制芯片。傳統(tǒng)的反激隔離式LED驅(qū)動(dòng)電路與LED負(fù)載電路通過(guò)變壓器連接，變壓器包括3個(gè)線圈:一個(gè)主級(jí)線圈LI，連接高壓直流電源和功率開(kāi)關(guān)管Ml的漏極；一個(gè)次級(jí)線圈L2，連接續(xù)流二極 管D2正極和輸出電容C2 ;—個(gè)輔助線圈L3，即輔助級(jí)，連接二極管Dl正極和電路地。當(dāng)傳統(tǒng)的反激隔離式LED驅(qū)動(dòng)電路啟動(dòng)后，輔助級(jí)L3不但供給控制芯片電源，同時(shí)還提供檢測(cè)續(xù)流二極管D2電流過(guò)零和檢測(cè)輸出電壓過(guò)壓的信息。上述傳統(tǒng)的反激隔離式LED驅(qū)動(dòng)電路，存在以下3個(gè)缺點(diǎn):I)在芯片工作時(shí)，啟動(dòng)電阻Rl的損耗一直都存在著，使控制芯片的待機(jī)功耗較聞;2)輔助級(jí)L3、整流二極管D1、限流電阻R2、分壓電阻R4和R5增加了系統(tǒng)的成本和體積；3)供電電路和柵極輸出驅(qū)動(dòng)電路損耗較高，造成系統(tǒng)效率低。顯然，在追求綠色環(huán)保高效的時(shí)代發(fā)展趨勢(shì)下，這種傳統(tǒng)的反激隔離式LED驅(qū)動(dòng)電路將會(huì)被慢慢淘汰。
發(fā)明內(nèi)容為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種帶自供電的無(wú)輔助級(jí)LED驅(qū)動(dòng)電路，其LED驅(qū)動(dòng)電源體積小、成本低，LED驅(qū)動(dòng)電路功耗小、效率高，并且具有自供電、無(wú)輔助級(jí)的特點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案為: 一種帶自供電的無(wú)輔助級(jí)LED驅(qū)動(dòng)電路，包括有整流電路、LED負(fù)載、與LED負(fù)載連接的磁性耦合元件以及控制芯片；其中，所述控制芯片包括有集成在芯片內(nèi)部的晶體管M3及其供電控制電路(101)、比較器(102)、連接比較器(102)輸出端的過(guò)壓保護(hù)電路(104)、連接過(guò)壓保護(hù)電路(104)的最小續(xù)流時(shí)間計(jì)時(shí)電路(103)、開(kāi)關(guān)控制電路(105)、以及一第一、第二開(kāi)關(guān)管電路Ml、M2，通過(guò)兩個(gè)開(kāi)關(guān)管Ml和M2來(lái)控制電路的工作，并且用兩個(gè)開(kāi)關(guān)管Ml和M2的連接點(diǎn)FB來(lái)感應(yīng)變壓器Tl的電壓變化，再利用比較器(102)來(lái)檢測(cè)續(xù)流二極管D2的電流過(guò)零時(shí)刻。進(jìn)一步地，所述開(kāi)關(guān)控制電路(105)分別與比較器(102)，采樣電阻R3反饋端CS以及過(guò)壓保護(hù)電路(104)連接；進(jìn)一步地，二極管Dl和電阻Rl串接在控制芯片的VCC引腳與FB引腳之間，電容Cl連接于控制芯片的VCC弓丨腳與GNDC弓丨腳之間，源極控制電路的三個(gè)弓I出端分別連接控制芯片的CS引腳、FB引腳與GNDC引腳，寄生電容C4連接于超高壓功率開(kāi)關(guān)管Ml的源極和漏極之間，超高壓場(chǎng)效應(yīng)管M3的源極、柵極和漏極分別連接控制芯片的VCC引腳、供電控制電路(101)與整流電路的輸出端，超高壓功率開(kāi)關(guān)管Ml的源極、柵極和漏極分別連接控制芯片的FB引腳、控制芯片的VCC引腳與整流電路的輸出端。進(jìn)一步地，所述的供電控制電路(101)以及與其連接的超高壓場(chǎng)效應(yīng)管M3可以集成在控制芯片內(nèi)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)控制電路的電源供給。進(jìn)一步地，所述的源極控制電路包括低壓開(kāi)關(guān)管M2以及與其源極串聯(lián)的采樣電阻R3，低壓開(kāi)關(guān)管M2的源極、柵極和漏極分別連接控制芯片的CS引腳、OUT引腳與FB引腳，采樣電阻R3連接于控制芯片的CS引腳與GNDC之間。進(jìn)一步地，所述控制芯片的GNDC引腳通過(guò)磁性耦合元件變壓器Tl與LED負(fù)載組成輸出回路，構(gòu)成隔離式連接方式。進(jìn)一步地，所述控制芯片的GNDC引腳通過(guò)磁性耦合元件電感LI與LED負(fù)載組成輸出回路，構(gòu)成非隔離式連接方式。進(jìn)一步地，所述的比較器(102)檢測(cè)高壓功率開(kāi)關(guān)管Ml的柵極電壓和源極電壓，并對(duì)檢測(cè)到的柵極電壓和源極電壓進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果得到續(xù)流二極管D2的電流過(guò)零時(shí)刻，確定LED負(fù)載的 平均電流，實(shí)現(xiàn)LED恒流驅(qū)動(dòng)。本實(shí)用新型帶自供電的無(wú)輔助級(jí)LED驅(qū)動(dòng)電路與傳統(tǒng)的反激LED驅(qū)動(dòng)電路相比，具有自供電、無(wú)輔助級(jí)的特點(diǎn)，大大簡(jiǎn)化LED驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)，提高了系統(tǒng)效率，縮小LED驅(qū)動(dòng)電源體積，降低LED驅(qū)動(dòng)電源成本，并且降低LED驅(qū)動(dòng)電路的功耗。

圖1傳統(tǒng)的反激隔離式LED驅(qū)動(dòng)電路示意圖。圖2為本實(shí)用新型的原理圖示。圖3系根據(jù)本實(shí)用新型第一實(shí)施方式的帶自供電的無(wú)輔助級(jí)隔離式LED驅(qū)動(dòng)電路示意圖。圖4系根據(jù)本實(shí)用新型第二實(shí)施方式的帶自供電的無(wú)輔助級(jí)非隔離式LED驅(qū)動(dòng)電路與LED負(fù)載并聯(lián)連接示意圖。圖5系根據(jù)本實(shí)用新型第二實(shí)施方式的帶自供電的無(wú)輔助級(jí)非隔離式LED驅(qū)動(dòng)電路與LED負(fù)載串聯(lián)連接示意圖。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。[0026]<第一實(shí)施例>請(qǐng)參照?qǐng)D2、3所示，一種帶自供電的無(wú)輔助級(jí)LED驅(qū)動(dòng)電路，包括有整流電路、LED負(fù)載、與LED負(fù)載連接的磁性耦合元件以及控制芯片；其中，所述控制芯片包括有集成在芯片內(nèi)部的晶體管M3及其供電控制電路(101)、比較器(102)、連接比較器(102)輸出端的過(guò)壓保護(hù)電路(104)、連接過(guò)壓保護(hù)電路(104)的最小續(xù)流時(shí)間計(jì)時(shí)電路(103)、開(kāi)關(guān)控制電路(105)、以及一第一、第二開(kāi)關(guān)管電路Ml、M2，通過(guò)兩個(gè)開(kāi)關(guān)管Ml和M2來(lái)控制電路的工作，并且用兩個(gè)開(kāi)關(guān)管Ml和M2的連接點(diǎn)FB來(lái)感應(yīng)變壓器Tl的電壓變化，再利用比較器(102)來(lái)檢測(cè)續(xù)流二極管D2的電流過(guò)零時(shí)刻。其中，所述開(kāi)關(guān)控制電路(105)分別與比較器(102)，采樣電阻R3反饋端CS以及過(guò)壓保護(hù)電路(104)連接；二極管Dl和電阻Rl串接在控制芯片的VCC引腳與FB引腳之間，電容Cl連接于控制芯片的VCC引腳與GNDC引腳之間，源極控制電路的三個(gè)引出端分別連接控制芯片的CS引腳、FB引腳與GNDC引腳，寄生電容C4連接于超高壓功率開(kāi)關(guān)管Ml的源極和漏極之間，超高壓場(chǎng)效應(yīng)管M3的源極、柵極和漏極分別連接控制芯片的VCC引腳、供電控制電路(101)與整流電路的輸出端，超高壓功率開(kāi)關(guān)管Ml的源極、柵極和漏極分別連接控制芯片的FB引腳、控制芯片的VCC引腳與整流電路的輸出端。所述整流電路系統(tǒng)過(guò)一整流橋來(lái)進(jìn)行，其包括有二極管D3-D6 ;另外，與所述整流電路并聯(lián)連接有一濾波電容C3。所述的源極控制電路包括低壓開(kāi)關(guān)管M2以及與其源極串聯(lián)的采樣電阻R3，低壓開(kāi)關(guān)管M2的源極、柵極和漏極分別連接控制芯片的CS引腳、OUT引腳與FB引腳，采樣電阻R3連接于控制芯片的CS引腳與GNDC之 間；比較器(102)檢測(cè)高壓功率開(kāi)關(guān)管Ml的柵極電壓和源極電壓，并對(duì)檢測(cè)到的柵極電壓和源極電壓進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果得到續(xù)流二極管D2的電流過(guò)零時(shí)刻，確定LED負(fù)載的平均電流，實(shí)現(xiàn)LED恒流驅(qū)動(dòng)。在本實(shí)用新型一實(shí)施例中，所述與LED負(fù)載連接的磁性耦合元件為變壓器Tl，所述控制芯片的GNDC引腳通過(guò)磁性耦合元件變壓器Tl與LED負(fù)載連接，變壓器Tl的原邊與副邊的極性相反，原邊的一端連接控制芯片GNDC引腳，另一端連接電路地，副邊經(jīng)續(xù)流二極管D2，與LED負(fù)載組成輸出回路，構(gòu)成隔離式連接方式。本實(shí)用新型第一實(shí)施案例的帶自供電的無(wú)輔助級(jí)隔離式LED驅(qū)動(dòng)電路工作原理詳細(xì)敘述如下。當(dāng)系統(tǒng)上電時(shí)，超高壓場(chǎng)效應(yīng)管M3導(dǎo)通，為電容器Cl充電，控制芯片的VCC引腳與GNDC引腳之間的壓降開(kāi)始上升，達(dá)到一定的預(yù)設(shè)值時(shí)，整個(gè)控制電路開(kāi)始工作。工作過(guò)程中，整個(gè)控制電路的供電始終由超高壓場(chǎng)效應(yīng)管M3來(lái)控制。整個(gè)控制電路開(kāi)始工作后，當(dāng)?shù)蛪洪_(kāi)關(guān)管M2導(dǎo)通，超高壓功率開(kāi)關(guān)管Ml也隨之導(dǎo)通，變壓器Tl的原邊電流開(kāi)始上升，采樣電阻R3上的壓降開(kāi)始上升，當(dāng)采樣電阻R3上的壓降達(dá)到內(nèi)部的預(yù)設(shè)值時(shí)，開(kāi)關(guān)控制電路(105)發(fā)出信號(hào)，關(guān)閉低壓開(kāi)關(guān)管M2，此時(shí)，變壓器Tl原邊的電壓迅速下降，控制芯片VCC引腳與GNDC引腳的電壓也隨之迅速下降，由于寄生電容C4的存在，控制芯片的FB引腳電壓高于VCC引腳電壓，二極管Dl導(dǎo)通，從而使控制芯片的FB引腳電壓不會(huì)太高，超聞壓功率開(kāi)關(guān)管Ml也被關(guān)閉。當(dāng)超高壓功率開(kāi)關(guān)管Ml和低壓開(kāi)關(guān)管M2關(guān)閉后，變壓器Tl的能量?jī)?chǔ)存從原邊轉(zhuǎn)移到副邊，續(xù)流二極管D2導(dǎo)通，變壓器Tl副邊和續(xù)流二極管D2上的電流逐漸下降，當(dāng)續(xù)流二極管D2上的電流過(guò)零時(shí)，變壓器Tl副邊的電壓迅速下降，變壓器Tl原邊的電壓迅速上升，控制芯片VCC引腳與GNDC引腳的電壓迅速上升，使比較器(102)輸出結(jié)果發(fā)生跳變，檢測(cè)到續(xù)流二極管D2的電流過(guò)零時(shí)刻，同時(shí)檢測(cè)到LED負(fù)載的平均電流，此時(shí)，開(kāi)關(guān)控制電路
(105)根據(jù)續(xù)流二極管D2的電流過(guò)零時(shí)刻，延遲一段后重新打開(kāi)低壓開(kāi)關(guān)管M2和超高壓功率開(kāi)關(guān)管M1，重新進(jìn)入下一個(gè)周期的循環(huán)，從而實(shí)現(xiàn)了 LED的恒流驅(qū)動(dòng)。此外，所述帶自供電的無(wú)輔助級(jí)隔離式LED驅(qū)動(dòng)電路還有過(guò)壓保護(hù)的功能。當(dāng)超高壓功率開(kāi)關(guān)管Ml和低壓開(kāi)關(guān)管M2關(guān)閉時(shí)，最小續(xù)流時(shí)間計(jì)時(shí)電路(103)產(chǎn)生一個(gè)預(yù)設(shè)的時(shí)間，當(dāng)比較器(102)檢測(cè)到的續(xù)流二極管的續(xù)流時(shí)間小于這個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)間時(shí)，系統(tǒng)判定LED負(fù)載的輸出電壓過(guò)高，過(guò)壓保護(hù)電路(104)會(huì)發(fā)出信號(hào)，通過(guò)開(kāi)關(guān)控制電路(105)關(guān)閉LED驅(qū)動(dòng)電路的工作狀態(tài)，系統(tǒng)進(jìn)入過(guò)壓保護(hù)狀態(tài)。<第二實(shí)施例>所述與LED負(fù)載連接的磁性耦合元件為變壓器LI，所述帶自供電的無(wú)輔助級(jí)LED驅(qū)動(dòng)電路與LED負(fù)載電路通過(guò)電感LI連接時(shí)，電感LI與LED負(fù)載可以并聯(lián)連接或者串聯(lián)連接，構(gòu)成帶自供電的無(wú)輔助級(jí)非隔離式LED驅(qū)動(dòng)電路。請(qǐng)參照?qǐng)D4所示，帶自供電的無(wú)輔助級(jí)非隔離式LED驅(qū)動(dòng)電路與LED負(fù)載并聯(lián)連接，其與第一實(shí)施例的主要不同在于:所述電感LI串接于控制芯片GNDC引腳與電路地直接，電感LI與LED負(fù)載電路并聯(lián)。請(qǐng)參照?qǐng)D5所示，帶自供電的無(wú)輔助級(jí)非隔離式LED驅(qū)動(dòng)電路與LED負(fù)載串聯(lián)連接，其與第一實(shí)施例的主要不同在于:所述電感LI與LED負(fù)載電路串聯(lián)于控制芯片的GNDC引腳與電路地之間。當(dāng)整個(gè)控制電路開(kāi)始工作時(shí)，在超高壓功率開(kāi)關(guān)管Ml和低壓開(kāi)關(guān)管M2導(dǎo)通階段，當(dāng)采樣電阻R3上的電壓達(dá) 到一個(gè)預(yù)設(shè)電平時(shí)，開(kāi)關(guān)控制電路(105)關(guān)閉超高壓功率開(kāi)關(guān)管Ml和低壓開(kāi)關(guān)管M2 ;在超高壓功率開(kāi)關(guān)管Ml和低壓開(kāi)關(guān)管M2截至階段，當(dāng)控制芯片VCC引腳電壓從小于FB引腳電壓，變?yōu)榭刂菩酒琕CC引腳電壓大于FB引腳電壓，比較器(102)輸出結(jié)果發(fā)生跳變，檢測(cè)到續(xù)流二極管D2的電流過(guò)零時(shí)刻，確定LED負(fù)載的平均電流，開(kāi)關(guān)控制電路(105)根據(jù)這個(gè)電流過(guò)零時(shí)刻，確定超高壓功率開(kāi)關(guān)管Ml和低壓開(kāi)關(guān)管M2導(dǎo)通的時(shí)刻，從而實(shí)現(xiàn)了 LED驅(qū)動(dòng)電路的恒流驅(qū)動(dòng)。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種帶自供電的無(wú)輔助級(jí)LED驅(qū)動(dòng)電路，包括有整流電路、LED負(fù)載、與LED負(fù)載連接的磁性耦合元件以及控制芯片；其特征在于:所述控制芯片包括有集成在芯片內(nèi)部的晶體管M3及其供電控制電路(101)、比較器(102)、連接比較器(102)輸出端的過(guò)壓保護(hù)電路(104)、連接過(guò)壓保護(hù)電路(104)的最小續(xù)流時(shí)間計(jì)時(shí)電路(103)、開(kāi)關(guān)控制電路(105)、以及一第一、第二開(kāi)關(guān)管電路Ml、M2，通過(guò)兩個(gè)開(kāi)關(guān)管Ml和M2來(lái)控制電路的工作，并且用兩個(gè)開(kāi)關(guān)管Ml和M2的連接點(diǎn)FB來(lái)感應(yīng)變壓器Tl的電壓變化，再利用比較器(102)來(lái)檢測(cè)續(xù)流二極管D2的電流過(guò)零時(shí)刻。
2.如權(quán)利要求1所述的自供電的無(wú)輔助級(jí)LED驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:所述開(kāi)關(guān)控制電路(105)分別與比較器(102)，采樣電阻R3反饋端CS以及過(guò)壓保護(hù)電路(104)連接。
3.如權(quán)利要求1所述的自供電的無(wú)輔助級(jí)LED驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:一二極管Dl和電阻Rl串接在控制芯片的VCC引腳與FB引腳之間；一電容Cl連接于控制芯片的VCC引腳與GNDC引腳之間，源極控制電路的三個(gè)引出端分別連接控制芯片的CS引腳、FB引腳與GNDC引腳，寄生電容C4連接于超高壓功率開(kāi)關(guān)管Ml的源極和漏極之間，超高壓場(chǎng)效應(yīng)管M3的源極、柵極和漏極分別連接控制芯片的VCC引腳、供電控制電路(101)與整流電路的輸出端，超高壓功率開(kāi)關(guān)管Ml的源極、柵極和漏極分別連接控制芯片的FB引腳、控制芯片的VCC引腳 與整流電路的輸出端。
4.如權(quán)利要求3所述的自供電的無(wú)輔助級(jí)LED驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:所述的供電控制電路(101)以及與其連接的超高壓場(chǎng)效應(yīng)管M3可以集成在控制芯片內(nèi)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)控制電路的電源供給。
5.如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的自供電的無(wú)輔助級(jí)LED驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:所述的源極控制電路包括低壓開(kāi)關(guān)管M2以及與其源極串聯(lián)的采樣電阻R3，低壓開(kāi)關(guān)管M2的源極、柵極和漏極分別連接控制芯片的CS引腳、OUT引腳與FB引腳，采樣電阻R3連接于控制芯片的CS引腳與GNDC之間。
6.如權(quán)利要求5所述的自供電的無(wú)輔助級(jí)LED驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:所述控制芯片的GNDC引腳通過(guò)磁性耦合元件變壓器Tl與LED負(fù)載組成輸出回路，構(gòu)成隔離式連接方式。
7.如權(quán)利要求4所述的自供電的無(wú)輔助級(jí)LED驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:所述控制芯片的GNDC引腳通過(guò)磁性耦合元件電感LI與LED負(fù)載組成輸出回路，構(gòu)成非隔離式連接方式。
8.如權(quán)利要求6所述的自供電的無(wú)輔助級(jí)LED驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:所述的比較器(102)檢測(cè)高壓功率開(kāi)關(guān)管Ml的柵極電壓和源極電壓，并對(duì)檢測(cè)到的柵極電壓和源極電壓進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果得到續(xù)流二極管D2的電流過(guò)零時(shí)刻，確定LED負(fù)載的平均電流，實(shí)現(xiàn)LED恒流驅(qū)動(dòng)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)一種帶自供電的無(wú)輔助級(jí)LED驅(qū)動(dòng)電路，包括有整流電路、LED負(fù)載、與LED負(fù)載連接的磁性耦合元件以及控制芯片；其中，所述控制芯片包括有集成在芯片內(nèi)部的晶體管M3及其供電控制電路(101)、比較器(102)、連接比較器(102)輸出端的過(guò)壓保護(hù)電路(104)、連接過(guò)壓保護(hù)電路(104)的最小續(xù)流時(shí)間計(jì)時(shí)電路(103)、開(kāi)關(guān)控制電路(105)、以及一第一、第二開(kāi)關(guān)管電路M1、M2。本實(shí)用新型大大簡(jiǎn)化LED驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)，提高了系統(tǒng)效率，縮小LED驅(qū)動(dòng)電源體積，降低LED驅(qū)動(dòng)電源成本，并且降低LED驅(qū)動(dòng)電路的功耗。
文檔編號(hào)H05B37/02GK203104893SQ20132004115
公開(kāi)日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2013年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月25日
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