專利名稱：自激式led驅(qū)動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于LED (發(fā)光二極管)驅(qū)動技術(shù)領(lǐng)域，同時也屬于電源術(shù)領(lǐng)域。 疼尿玟不LED (發(fā)光二極管)的導(dǎo)電特性與與普通二極管相似，正向?qū)ǎ?相截止，正向?qū)〞r發(fā)光，其伏安特性呈現(xiàn)為施加在發(fā)光二極管上的驅(qū)動 電壓有輕微增加引起發(fā)光二極管電流快速增加，導(dǎo)致發(fā)光二極管損壞，為 保證發(fā)光二極管穩(wěn)定工作，通常采用恒流或恒功率驅(qū)動方式。目前已有的高效LED (發(fā)光二極管)驅(qū)動器大多采用大環(huán)路電流負反 饋方式為LED (發(fā)光二極管)提供穩(wěn)定工作電流，其電路復(fù)雜，成本過高， 不利于LED (發(fā)光二極管)照明的應(yīng)用推廣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種適用于交直流電源，尤其是適用于交流220伏或交流110 伏市電作電源的LED (發(fā)光二極管)驅(qū)動器，通過限定開關(guān)管最大電流的 自激式發(fā)光二極管(LED)驅(qū)動器，其工作效率高、性能穩(wěn)定，壽命長且 電路簡潔，成本低。本發(fā)明的一種方式為自激式LED (發(fā)光二極管)驅(qū)動器，其構(gòu)成框圖 見圖1所示。本發(fā)明的自激式LED (發(fā)光二極管)驅(qū)動器由晶體管自激式開關(guān)震蕩 器2，電流限定電路3構(gòu)成，同時具有直流電源輸入端及驅(qū)動輸出端，電 流限定電路3用于限定晶體管自激式開關(guān)震蕩器中開關(guān)晶體管飽和導(dǎo)通時 最大電流，從而達到恒定驅(qū)動輸出電流或恒定驅(qū)動輸出功率的目的，使所 驅(qū)動的LED (發(fā)光二極管)穩(wěn)定的發(fā)光。直流電源輸入端可連接諸如電池提供的直接直流電源，也可以連接交 流電源經(jīng)整流濾波后獲得的直流電源或交流電源經(jīng)整流后未經(jīng)濾波的脈動直流電源。驅(qū)動輸出端用于連接一串LED (發(fā)光二極管)或帶有電流分配電路的 多串LED。晶體管自激式開關(guān)震蕩器2包括至少一只具有放大及開關(guān)作用晶體管 Q21及至少一只高頻變壓器T21,高頻變壓器T21至少包括一個主繞組N21 及一個反饋繞組N22,主繞組N21連接于晶體管Q21的集電極一發(fā)射極電 流回路，反饋繞組N22連接于晶體管Q21基極發(fā)射極電流回路，其相位連 接構(gòu)成正反饋，形成自激震蕩。電流限定電路3連接于晶體管Q21基極及發(fā)射極，在晶體管Q21飽和 導(dǎo)通期間檢測晶體管Q21發(fā)射極電流，當晶體管Q21發(fā)射極電流增加到電 流限定裝置的設(shè)定值時，輸出反饋信號至晶體管Q21基極使晶體管Q21的 發(fā)射極電流不能繼續(xù)增加，由于高頻開關(guān)變壓器組N21繞組中的電流不能 繼續(xù)增加，次級繞組N22中使晶體管Q21飽和導(dǎo)通的感生電壓消失，迫使 晶體管Q21迅速轉(zhuǎn)入關(guān)斷狀態(tài)，從而限定了晶體管Q21飽和導(dǎo)通時的最大 電流，達到恒定驅(qū)動器輸出電流或輸出功率的目的。前述的晶體管Q21為雙結(jié)型晶體管，也可使用場效應(yīng)晶體管，雙結(jié)型 晶體管的集電極、發(fā)射極及基極分別對應(yīng)場效應(yīng)晶體管的漏極、源極及柵 極。


圖l為本發(fā)明的自激式LED驅(qū)動器構(gòu)成框圖。 圖2為本發(fā)明具體實施方式
1的電路圖。 圖3為本發(fā)明具體實施方式
2的電路圖。 圖4為本發(fā)明具體實施方式
3的電路圖。 圖5為本發(fā)明具體實施方式
4的電路圖。 圖6為本發(fā)明具體實施方式
5的電路圖。 圖7為本發(fā)明具體實施方式
6的電路圖。圖8為本發(fā)明具體實施方式
7的電路圖。圖9為本發(fā)明具體實施方式
8的電路圖。 圖10為本發(fā)明具體實施方式
9的電路圖。 圖11為本發(fā)明具體實施方式
10的電路圖。圖中l(wèi).直流電源，2.晶體管自激式開關(guān)震蕩器，3.電流限定電路。
具體實施方式
l:圖2示出本發(fā)明的單開關(guān)管應(yīng)用電路，直流電源l由交流市電UAC， 電容Cll， C12， C13，電感T2構(gòu)成，交流市電UAC經(jīng)電容Cll， C12，電 感T2構(gòu)成的高頻濾波電路濾波后，經(jīng)橋式整流器D11整流，電容C13濾 波后為驅(qū)動器提供直流電源，高頻濾波電路用于濾除電網(wǎng)瞬變電壓對驅(qū)動 器的干擾，同時也濾除驅(qū)動器高頻信號對電網(wǎng)污染，驅(qū)動輸出端連接LED 串，晶體管自激式開關(guān)振蕩器2由晶體管Q21，變壓器T21，電阻R21，R22 及二極管D21構(gòu)成。電流限定電路3由電阻R31與穩(wěn)壓二極管D31構(gòu)成。工作原理為電阻R22給晶體管Q21建立合適的初始偏置電流，使晶體 管Q21進入放大狀態(tài)，在接通電源的瞬間，晶體管Q21集電極，變壓器T21 的初級繞組N21電流由零開始增加，在變壓器T21的反饋繞組N22中產(chǎn)生 感生電壓，感生電流經(jīng)電容C21，電阻R21，流經(jīng)晶體管Q21基極，發(fā)射 極，使晶體管Q21集電極電流進一步增加，迫使晶體管Q21迅速飽和導(dǎo)通， 在晶體管Q21飽和導(dǎo)通期間，由于變壓器初級繞組N21存在電感，流經(jīng)變 壓器初級繞組N21，晶體管Q21集電極一發(fā)射極電流線性增加，電流限定 裝置3中電阻R31的的電壓線性增大，晶體管Q21發(fā)射極，基極電平線性 升高，當晶體管Q21基極電平升高至電流限定電路3中穩(wěn)壓二極管D31反 向?qū)妷簳r，穩(wěn)壓二極管D31反向?qū)?，使晶體管Q21基極電平不能繼 續(xù)升高，晶體管Q21發(fā)射極電平也不能繼續(xù)升高，變壓器初級繞組N21中 電流不能繼續(xù)增加，次級繞組N22中使晶體管Q31飽和導(dǎo)通的感生電壓消 失，晶體管Q21迅速轉(zhuǎn)入截止狀態(tài)，變壓器磁芯中儲存的能量通過初級繞 組N21及續(xù)流二極管D22及LED串放電，變壓器初級繞組N21中電流線性減小，次級繞組N22中產(chǎn)生與晶體管Q21飽和導(dǎo)通時反向的感生電壓，使 晶體管Q21完全關(guān)斷，穩(wěn)壓二極管D21正向?qū)?，電容器C21放電并反向 充電，當變壓器磁芯中儲存的能量通過初級繞組N21及續(xù)流二極管D21及 LED串放電結(jié)束時，電容器C21儲存的電荷通過電阻R21，晶體官Q(mào)21基極， 發(fā)射極，電阻R31放電，迫使晶體管Q21再次轉(zhuǎn)入飽和導(dǎo)通狀態(tài)，如此周 而復(fù)始形成震蕩。電流限定裝置3限定了晶體管Q21飽和導(dǎo)通時的發(fā)射極 最大電流，流過LED串的平均電流是晶體管Q21飽和導(dǎo)通時發(fā)射極最大電 流的函數(shù)，從而在LED串上獲得穩(wěn)定的平均電流，輸出電流經(jīng)電容器C22 濾波后在LED串上獲得平滑穩(wěn)定的直流電流使LED串穩(wěn)定可靠的發(fā)光。
具體實施方式
2:具體實施方式
1的電路結(jié)構(gòu)為降壓工作模式，需要輸入電壓必須大于 LED串的導(dǎo)通電壓一定數(shù)值時才能使其正常工作，而交流市電經(jīng)整流后獲 得的電壓為零至最大值之間連續(xù)變化的電壓，當LED串的LED個數(shù)較多時， 需要使用容量較大的濾波電容C13，從而使得驅(qū)動器功率因素降低，將具 體實施方式1的電路輸出方式調(diào)整后構(gòu)成構(gòu)成圖5所示的可升壓也可降壓 的LED驅(qū)動器，由于不再需要輸入電壓必須大于LED串的導(dǎo)通電壓--定數(shù) 值才工作，其可使用較小的濾波電容C13從而獲得較高的功率因素。
具體實施方式
3:將具體實施方式
1的電路輸出方式調(diào)整后構(gòu)成圖4所示的升壓LED驅(qū) 動器，其LED串初始導(dǎo)通電壓必須大于輸入電壓最大值，其也可使用較小 的濾波電容C13而獲得較高的功率因素。
具體實施方式
4:圖5示出本發(fā)明的一種高精度恒流的應(yīng)用電路，其與具體實施方式
1 的區(qū)別在于使用獨立的儲能電感L21，變壓器T21僅用作反饋振蕩，在晶 體管Q21關(guān)斷期間變壓器T21的初級繞組N21經(jīng)電阻R23，續(xù)流二級管D22 放電，儲能電感L21經(jīng)續(xù)流二極管D21及LED串放電，適當選取電阻R23 的阻值，使變壓器T21的初級繞組N21的放電時間遠小于儲能電感L21的放電時間，當T21的初級繞組N21的放電結(jié)束時，晶體管Q21迅速轉(zhuǎn)入飽 和導(dǎo)通狀態(tài)，此時儲能電感L21經(jīng)續(xù)流二極管D21， LED串放電電流僅有 少量下降后又開始線性增大，驅(qū)動器輸出到LED串中的平均電流與電流限 定電路3設(shè)定的晶體管Q21最大發(fā)射極電流接近，使得流過LED串中的電 流恒定精度大幅提高。
具體實施方式
5:圖6示出將具體實施方式
5中晶體管Q21由雙結(jié)型晶體管改用場效應(yīng) 晶體管的應(yīng)用電路，其與具體實施方式
4的區(qū)別在于振蕩器啟動電路不同， 啟動電路由電阻R22，電容C23及雙向二極管D25構(gòu)成，接通電源的瞬間， 經(jīng)電阻R22的電流給電容C23充電，當電容C23上的電壓上升至雙向二極 管D25的導(dǎo)通電壓時，雙向二極管D25導(dǎo)通，場效應(yīng)晶體管Q21柵極獲得 瞬間上升電平，場效應(yīng)晶體管Q21導(dǎo)通，晶體管開關(guān)振蕩器2起震，電路 開始工作，同時給電容C21提供放電通路，其余工作原理與具體實施方式
4相同，由于使用了場效應(yīng)晶體管作開關(guān)管，可釆用更高的工作頻率，儲 能電感體積更小，適合制造小體積的LED驅(qū)動器。
具體實施方式
6:圖7示出本發(fā)明的一種適用于電池等低壓電源或需要較大電流的LED 驅(qū)動器電路，Udc為直流電源，其在電流限定電路3中使用一只晶體管Q31 作電壓放大用途，可將電阻R31上的最大電壓降至0.6伏特附近，減少電 阻R3上消耗的電能，進一步提高了驅(qū)動器效率。穩(wěn)壓二極管D23用于保 護晶體管Q31的柵極使其不致?lián)舸┩瑫r為電容C21提供放電通路。
具體實施方式
7:圖8示出本發(fā)明的一種可調(diào)光的LED驅(qū)動器電路，在電流限定電路3 中使用了晶體管Q31作電流放大，并使用了調(diào)壓電路，調(diào)壓電路可用電位 器構(gòu)成旋鈕調(diào)壓，也可使用帶D/A轉(zhuǎn)換的微處理器構(gòu)成觸摸調(diào)壓或遠程控 制調(diào)壓，在晶體管飽Q21和導(dǎo)通期間，當電阻R31上電壓升至大于調(diào)壓電 路輸出電壓時，晶體管Q31導(dǎo)通，晶體管Q21的的發(fā)射極電流不能繼續(xù)增力口，迫使晶體管飽Q21迅速轉(zhuǎn)入關(guān)斷狀態(tài)，改變調(diào)壓電路的輸出電壓值即改變了LED串的工作電流，達到調(diào)光目的。二極管D25為電容C21提供放 電通路。
具體實施方式
8:圖9示出本發(fā)明的一種采用雙開關(guān)管輪流導(dǎo)通的LED驅(qū)動器電路，其 電流限定裝置3中電阻R31及穩(wěn)壓管D31用于限定晶體管Q21飽和導(dǎo)通時 最大電流，電阻R32及穩(wěn)壓管D32用于限定晶體管Q22飽和導(dǎo)通時最大電 流，反饋變壓器T21具有兩個反饋繞組N22及N23，用于使晶體管Q21及 Q22輪流導(dǎo)通，電阻R22及R24提供初始偏流以使電路起震，電阻R23及 電容C23作用與電阻R21及電容C21作用相同，電容C25及C26作輸出交 流耦合作用同時具有一定的整流后濾波作用，由于輸出高頻交流電，輸出 驅(qū)動端連接兩串相同數(shù)量及類型的LED串1及LED串2，兩串LED間為反 向并聯(lián)，也可在驅(qū)動輸出端加高頻全橋整流后驅(qū)動單串LED。
具體實施方式
9:圖10 ^^出本發(fā)明的一種隔離型恒功率LED驅(qū)動器電路，其電路振蕩 原理與具體實施方式
1相同，二極管D21與穩(wěn)壓管D25用于保護晶體管Q21 不致因過高的電壓而損壞，電路起震后，由于電流限定電路3的存在，晶 體管Q21每次飽和導(dǎo)通期間，流經(jīng)功率變壓器T21初級繞組N21的最大電 流是固定的，即晶體管Q21每次飽和導(dǎo)通期間送入變壓器T21磁芯的能量 是固定的，在晶體管Q21每次飽和導(dǎo)通期間變壓器T21磁芯中的能量經(jīng)次 級繞組N24， 二極管D23整流，電容C22濾波后向LED串放電，使LED串 發(fā)光，次級繞組N24放電結(jié)束后晶體管Q21再次轉(zhuǎn)入飽和導(dǎo)通狀態(tài)，晶體 管Q21的持續(xù)關(guān)斷時間取決于次級繞組N21與LED串導(dǎo)通電壓，與電源電 壓無關(guān)，而晶體管Q21的持續(xù)導(dǎo)通時間與電源電壓有關(guān)，電源電壓越高導(dǎo) 通時間越短，適當設(shè)置電路中元件參數(shù)使晶體管Q21的導(dǎo)通持續(xù)時間遠低 于關(guān)斷持續(xù)時間，使振蕩器2的振蕩周期主要取決于晶體管Q21的關(guān)斷持 續(xù)時間，從而使驅(qū)動器的輸出功率幾乎不依賴與電源電壓的變化，構(gòu)成恒功率的LED驅(qū)動器，在允許LED串脈沖工作時二極管D23及電容C22可不 用，次級繞組N24直接連接LED串。
具體實施方式
10-圖11示出本發(fā)明的一種采用雙開關(guān)管輪流導(dǎo)通，輸入輸出隔離的LED 驅(qū)動器電路，其用變壓器T22代替實施例8中的儲能電感L21,變壓器T22 輸出端連接兩串相同數(shù)量及類型的LED串1及LED串2，兩串LED間為反向 并聯(lián)，也可在驅(qū)動輸出端加高頻全橋整流后驅(qū)動單串LED,其可使用小容量 濾波電容C25， C26而獲得高功率因素。
權(quán)利要求
1、自激式LED驅(qū)動器，由晶體管自激式開關(guān)震蕩器2，電流限定電路3構(gòu)成，同時具有直流電源輸入端及驅(qū)動輸出端，電流限定電路3用于限定晶體管自激式開關(guān)震蕩器2中開關(guān)晶體管Q21飽和導(dǎo)通時最大電流，從而達到恒定驅(qū)動輸出電流或恒定驅(qū)動輸出功率的目的，使所驅(qū)動的LED(發(fā)光二極管)穩(wěn)定的發(fā)光。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自激式LED驅(qū)動器，晶體管Q21在飽和導(dǎo)通期 間發(fā)射極電流增加到電流限定電路3的設(shè)定值時，限定晶體管Q21的 發(fā)射極電流使其不能繼續(xù)增加，此時由于高頻開關(guān)變壓器T21主組中 N21的電流不能繼續(xù)增加，高頻開關(guān)變壓器反饋繞組N22中使晶體管 飽和導(dǎo)通的感生電壓消失，迫使晶體管Q21迅速轉(zhuǎn)入關(guān)斷狀態(tài)，從而 限定了晶體管Q21飽和導(dǎo)通時的最大電流。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自激式LED驅(qū)動器，其中晶體管自激式開關(guān)震 蕩器2含有至少一只晶體管Q21及至少一只高頻變壓器T21。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高頻變壓器T21具有至少一個主繞組N21及一 個反饋繞組N22。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高頻變壓器T21，其主繞組N21連接于晶體管 Q21的集電極一發(fā)射極電流回路，反饋繞組連接于晶體管Q21的基極 一發(fā)射極電流回路，其相位連接構(gòu)成正反饋，形成自激震蕩。
6、 根據(jù)權(quán)利要求2中所述的晶體管Q21為具有放大及開關(guān)作用的半導(dǎo)體 元件，可以是雙結(jié)型晶體管也可以是場效應(yīng)管。
7、 根據(jù)權(quán)利要求2中所述的晶體管Q21既作為振蕩器的放大元件，也作 為驅(qū)動輸出的開關(guān)元件。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自激式LED驅(qū)動器，其中驅(qū)動輸出端連接1串 LED或帶有電流分配電路的多串LED。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自激式LED驅(qū)動器，其直流電源輸入端可連接 諸如電池提供的直接直流電源，也可以連接交流電源經(jīng)整流濾波后獲 得的直流電源或交流電源經(jīng)整流后獲得的脈動直流電源。10、根據(jù)權(quán)利要求1所述的自激式LED驅(qū)動器，其中電流限定電路3至少包括一只電阻R31。
全文摘要
本發(fā)明的自激式LED(發(fā)光二極管)驅(qū)動器由晶體管自激式開關(guān)震蕩器2，電流限定電路3構(gòu)成，同時具有直流電源輸入端及驅(qū)動輸出端，電流限定電路3用于限定晶體管自激式開關(guān)震蕩器中開關(guān)晶體管飽和導(dǎo)通時最大電流，從而達到恒定驅(qū)動輸出電流或恒定驅(qū)動輸出功率的目的，使所驅(qū)動的LED(發(fā)光二極管)穩(wěn)定的發(fā)光。
文檔編號H05B37/02GK101222807SQ20081005804
公開日2008年7月16日 申請日期2008年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月21日
發(fā)明者戴清平 申請人:昆明摯興科技發(fā)展有限公司