專利名稱：新型三線制大功率led驅(qū)動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種大功率LED驅(qū)動(dòng)器。主要用于大功率LED的驅(qū) 動(dòng)。屬電子產(chǎn)品技術(shù)領(lǐng)域。
(二)
背景技術(shù)：
在本實(shí)用新型作出以前，以往用于臺(tái)燈式的大功率LED的驅(qū)動(dòng)器的應(yīng) 用框圖如圖1所示?？蛻粼谀壳暗膽?yīng)用中，其"控制開關(guān)"與大功率LED 負(fù)載是串聯(lián)使用的，同時(shí)LED負(fù)載的個(gè)數(shù)又是不定的，可能是一個(gè)、兩個(gè)， 也可能是三個(gè)。其會(huì)產(chǎn)生以下問題-
LED負(fù)載不確定。當(dāng)點(diǎn)亮一顆LED時(shí)，驅(qū)動(dòng)器僅需輸出3.5V，當(dāng)需 要點(diǎn)亮3顆LED時(shí)，驅(qū)動(dòng)器則需要輸出10.5V (3.5V*3)，這樣需要驅(qū)動(dòng)器 能根據(jù)負(fù)載的個(gè)數(shù)自動(dòng)調(diào)整輸出電壓。為確保能有效驅(qū)動(dòng)3顆LED，驅(qū)動(dòng) 器的最大輸出電壓一般設(shè)計(jì)到12V。在圖1的應(yīng)用中，最大的問題是"控 制開關(guān)"(與負(fù)載是串聯(lián)的)接到了驅(qū)動(dòng)器的次級(jí)(輸出端)。由于驅(qū)動(dòng)器 一直是接在電網(wǎng)上，不管"控制開關(guān)"是否打開，驅(qū)動(dòng)器是一直工作的； 當(dāng)"控制開關(guān)"沒有閉合之前，驅(qū)動(dòng)器是不知道負(fù)載有幾顆LED的，但為 了能確保能驅(qū)動(dòng)3顆LED，其輸出只能工作在最大輸出電壓狀態(tài)，艮口12V 輸出。這樣當(dāng)負(fù)載為一顆LED時(shí)，"控制開關(guān)"閉合時(shí)驅(qū)動(dòng)器就存在一個(gè)"輸出由12V降低到3.5V"的轉(zhuǎn)換過程，盡管此過程很短，但對(duì)于LED 來說，每次"控制開關(guān)"的閉合，都存在一次由電壓轉(zhuǎn)換引起的大電流沖 擊(上述轉(zhuǎn)換過程)。
常規(guī)二線制驅(qū)動(dòng)器的工作原理如圖2所示，屬于隔離反激式電源。該 產(chǎn)品有兩根輸出線。其核心控制電路U1采用了 Power Integrations的功率 轉(zhuǎn)換控制芯片TNY276， U2為線性光耦，Dl為11V的穩(wěn)壓管，D6為肖特 基整流管，Rl為輸出電流取樣電阻。產(chǎn)品在實(shí)際應(yīng)用過程中存在著以下兩 種工作模式
1、 "恒壓"模式
當(dāng)輸出回路的電流低于"預(yù)定值"(如對(duì)于單顆1W的大功率LED 為350mA，對(duì)于單顆3W的LED則為700mA)包括當(dāng)開關(guān)"SI"斷開時(shí)， 本電路工作于"恒壓"模式。輸出電壓由"Dl"穩(wěn)壓值、"U2"正向壓降 (約為IV)及電阻"R8"上的壓降所確定， 一般情況下"R8"的阻值很 小，其壓降基本可忽略，因此本電路此時(shí)的輸出基本上為12V (因Dl為 IIV穩(wěn)壓管)。
2、 "恒流限壓"模式
隨著輸出電流的上升，電流取樣電阻"R1"上的壓降隨之上升，該壓 降通過電阻"R7"反饋到光耦"U2"的1腳(1腳為內(nèi)部二極管正端，2 腳為內(nèi)部二極管負(fù)端)，光耦"U2"中的1、2腳的電流增大，弓I起光耦"U2" 中的3、 4腳間的阻值下降，該阻值的下降又引起U1的l腳的"拉出電流" 增大，當(dāng)達(dá)到閾值時(shí)(115uA)， Ul中的MOSFET (金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管)將關(guān)閉，從而令輸出電壓下降。當(dāng)輸出電流上升到"預(yù)定值"時(shí)， 就達(dá)到了一個(gè)"動(dòng)態(tài)平衡"狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)"恒流"目的。此時(shí)的輸出電
壓與"D1"及光耦的正向壓降不再有關(guān)，產(chǎn)品此時(shí)的工作方式像個(gè)電流源， 處于"恒流限壓"模式，輸出電壓僅與輸出負(fù)載有關(guān)，若此時(shí)的負(fù)載為一 顆LED，輸出電壓為3.5V左右(單顆LED的正向?qū)▔航担煌瑥S家的 LED略有不同)，若負(fù)載為三顆LED，輸出則為10.5V左右。
控制開關(guān)"S1"斷開時(shí)，產(chǎn)品工作在"恒壓模式"，此時(shí)的輸出電壓為 12V;當(dāng)"S1"閉合時(shí)，產(chǎn)品將轉(zhuǎn)換到"恒流限壓模式"，在此過程中由于 存在著一個(gè)輸出電壓由"高電位向低電位"的轉(zhuǎn)換，而我們的負(fù)載LED， 其正向特性類似于一個(gè)正向?qū)ǖ腜N結(jié)，微小的電壓變化將引起劇烈的 電流變化，LED的"壽命"與其通過的過量"大"電流存在著緊密的聯(lián)系， 因此盡管這個(gè)"轉(zhuǎn)換過程"很短，每當(dāng)"S1"由斷開向閉合轉(zhuǎn)換時(shí)，都將 形成一次大電流"沖擊"，當(dāng)負(fù)載為一顆LED時(shí)，這種情況將最為惡劣！ 這些就是"問題"的由來。
以往的解決方案有以下幾種
第一種、采用信號(hào)檢測(cè)的方式解決。若能夠檢測(cè)到相關(guān)信號(hào)，說明"沖 擊"己經(jīng)發(fā)生，而且信號(hào)的檢測(cè)與輸出電壓的轉(zhuǎn)換都需要時(shí)間，因此該方 案是不可行的。
第二種、根據(jù)使用的LED的實(shí)際個(gè)數(shù)來確定驅(qū)動(dòng)器的輸出電壓，如 光源是一顆LED的驅(qū)動(dòng)器輸出就是3.5V;兩顆的，輸出為7V。 一款驅(qū)動(dòng) 器只能對(duì)應(yīng)一款光源負(fù)載，以降低沖擊強(qiáng)度。該方案只能減弱沖擊，不能完全避免。
(三) 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于克服上述不足，提供一種能有效避免控制開關(guān)
閉合時(shí)產(chǎn)生電流沖擊問題的新型三線制大功率LED驅(qū)動(dòng)器。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的 一種新型三線制大功率LED驅(qū)動(dòng) 器，包括LED驅(qū)動(dòng)器和大功率LED負(fù)載，其特征在于所述LED驅(qū)動(dòng)器有 三根輸出線，分別為輸出正端、輸出負(fù)端和信號(hào)控制線，大功率LED負(fù)載 連接于輸出正端與輸出負(fù)端之間，Sl為控制開關(guān)，Sl的一端連接到輸出正 端，Sl的另一端連接到信號(hào)控制線，該信號(hào)控制線通過一個(gè)限流電阻RIO 連接到所述LED驅(qū)動(dòng)器光耦U2的內(nèi)部二極管正端，所述控制開關(guān)S1、信 號(hào)控制線和限流電阻Rl0 —起構(gòu)成一個(gè)低電壓控制電路。
當(dāng)控制開關(guān)Sl閉合時(shí)通過一個(gè)限流電阻(取一個(gè)合適的阻值)可令輸 出電壓控制在2V以下，該電壓遠(yuǎn)低于一顆大功率LED的正向壓降，因此 能可靠關(guān)閉LED，當(dāng)需要點(diǎn)亮LED時(shí)，斷開控制開關(guān)S1，輸出電壓從2V 開始上升，當(dāng)達(dá)到設(shè)定的電流值(350mA)時(shí)穩(wěn)定輸出電壓，從而避免了 因輸出電壓的"高一低轉(zhuǎn)換"而引起的電流沖擊問題。當(dāng)LED熄滅時(shí)，輸 入功耗低于0.3W。因此本實(shí)用新型能有效避免因控制開關(guān)"動(dòng)作"所產(chǎn)生 的電流沖擊問題。


圖1為以往用于大功率LED的驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用框圖。 圖2為以往用于大功率LED的驅(qū)動(dòng)器電路圖。圖3為本實(shí)用新型新型三線制大功率LED驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用框圖。 圖4為本實(shí)用新型新型三線制大功率LED驅(qū)動(dòng)器電路圖。 具體實(shí)施方式參見圖3，本實(shí)用新型新型三線制大功率LED驅(qū)動(dòng)器的"電壓控制電 路"是個(gè)開關(guān)電路，同原有的兩根輸出線中的一根可形成一個(gè)閉合回路， 可控制電壓輸出的大小。"輸出接口"由原先的"兩芯線"，改為"三芯線"， 當(dāng)閉合回路形成時(shí)，將驅(qū)動(dòng)器的輸出設(shè)定到2V左右(以無法驅(qū)動(dòng)一顆LED 發(fā)光為準(zhǔn))，當(dāng)需要點(diǎn)亮光源時(shí)，將閉合回路設(shè)法斷開，輸出電壓由開始的 2V開始向上爬升，從而避免了驅(qū)動(dòng)器對(duì)LED的沖擊(沖擊由較高電壓向 低電壓轉(zhuǎn)換時(shí)產(chǎn)生)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)器的輸出電流達(dá)到設(shè)定值時(shí)，驅(qū)動(dòng)器的輸出電 壓達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。
參見圖3 4，本實(shí)用新型新型三線制大功率LED驅(qū)動(dòng)器有三根輸出線， 分別為"輸出正端"、"輸出負(fù)端"和"信號(hào)控制線"，"S1"為控制開關(guān)， "D2"、 "D3"和"D4"為輸出負(fù)載，"D2"、 "D3"禾tl "D4"串聯(lián)連接于 "輸出正端"與"輸出負(fù)端"之間，"S1"的一端連接到"輸出正端"，"S1" 的另一端連接到"信號(hào)控制線"，該"信號(hào)控制線"通過一個(gè)限流電阻RIO 連接到光耦U2的1腳(內(nèi)部二極管正端)，"輸出負(fù)端"通過電流取樣電 阻R1回到次級(jí)的"GND"(內(nèi)部電路"地"參考點(diǎn))。
本實(shí)用新型控制開關(guān)"S1"與常規(guī)的應(yīng)用正好相反，"S1"閉合時(shí)， 產(chǎn)品處于"恒壓模式"，但此時(shí)的輸出電壓不再由"D1"與光耦U2正向?qū)?通壓降所決定，而是由"R10"上的壓降與光耦U2的正向壓降所決定。一般情況下"R10"取值較小，此時(shí)的輸出電壓低于2V (通過"R10"取合 適的阻值，詳細(xì)工作方式與前面的敘述一致，都是由光耦的電流變化引起 輸出電壓的調(diào)整，以下不再累述)，此電壓遠(yuǎn)低于單顆大功率LED的正向 導(dǎo)通壓降，由于LED中沒有電流通過，因此LED無法發(fā)光，此時(shí)產(chǎn)品的 輸入功率低于0.3W。當(dāng)"S1"斷開時(shí)，輸出電壓就會(huì)上升，當(dāng)上升到負(fù)載 LED的正向?qū)▔航禃r(shí)，輸出電流開始增大，電流的增速遠(yuǎn)大于電壓的增 速，當(dāng)輸出電流達(dá)到"預(yù)定值"時(shí)，因電流取樣電路的"起控"，輸出電壓 不再上升，產(chǎn)品就工作于"恒流模式"。在此過程中僅存在一個(gè)輸出電壓由 "低電平向高電平轉(zhuǎn)變"的過程，大功率LED中不再存在"過量的沖擊電 流"，僅存在一個(gè)電流從"無"到"有"的過程，因此有效避免了實(shí)際應(yīng)用 中的"電流沖擊問題"，從而可大大延長大功率LED的使用壽命。在此電 路中存在著三種輸出電壓-
1、 產(chǎn)品關(guān)閉電壓由電阻"R10"決定("S1"閉合)。
2、 產(chǎn)品工作電壓由輸出負(fù)載LED決定。
3、 產(chǎn)品最大可輸出電壓由穩(wěn)壓管"D1"決定(負(fù)載LED開路，"S1" 斷開時(shí)的電壓)。
本電路與常規(guī)應(yīng)用電路相比，最大的區(qū)別在于引入了一個(gè)輸出電壓最 低的"產(chǎn)品關(guān)閉電壓"概念(相對(duì)于其它兩個(gè)電壓來說)，當(dāng)大功率LED 關(guān)閉時(shí)，產(chǎn)品即處于該狀態(tài)中。常規(guī)應(yīng)用中的產(chǎn)品僅有兩種輸出電壓"產(chǎn) 品工作電壓"與"產(chǎn)品最大可輸出電壓"，當(dāng)LED由"熄滅"向"點(diǎn)亮" 轉(zhuǎn)換時(shí)，產(chǎn)品輸出電壓則由"產(chǎn)品最大可輸出電壓"向"產(chǎn)品工作電壓"轉(zhuǎn)換，電流沖擊隨之產(chǎn)生。
此外本實(shí)用新型尚有其它一些不同的應(yīng)用如將該圖中的控制開關(guān)
"S1"更改為IOK左右的可調(diào)電阻即可實(shí)現(xiàn)"無電流沖擊"的大功率LED "無級(jí)調(diào)光"功能(通過調(diào)整可調(diào)電阻來調(diào)整輸出電壓，實(shí)際電路已得到 驗(yàn)證)。
下面針對(duì)圖4對(duì)本實(shí)用新型新型三線制大功率LED驅(qū)動(dòng)器電路作一詳 細(xì)描述
參見圖4，本實(shí)用新型所述新型三線制大功率LED驅(qū)動(dòng)器電路，主要 由電流保險(xiǎn)絲F1、安規(guī)電容CX1、壓敏電阻V1、整流橋堆B1、電阻R1、 電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電阻R7、電阻R8、電 阻RIO、電阻R14、電解電容C1、電解電容C2、電容C3、安規(guī)電容C4、 電容C5、電解電容C6、電解電容C7、電容C8、電感L1、電感L2、高頻 變壓器T1、 Ul (功率轉(zhuǎn)換控制芯片TNY276)、線性光耦U2、穩(wěn)壓二極管 Dl、快恢復(fù)二極管D5、整流二極管D6、控制開關(guān)S1以及LED負(fù)載D2、 LED負(fù)載D3和LED負(fù)載D4組成。所述電流保險(xiǎn)絲Fl的一端與驅(qū)動(dòng)器的 交流輸入端"火線"(L)相連，電流保險(xiǎn)絲Fl的另一端與安規(guī)電容CX1 的一端、壓敏電阻V1的一端和整流橋堆B1的交流輸入端(3腳)相連， 整流橋堆B1的交流輸入端(1腳)與安規(guī)電容CX1的另一端和壓敏電阻 VI的另一端及驅(qū)動(dòng)器的交流輸入端中的"零線"相連，整流橋堆B1的輸 出"正"端(2腳)與電解電容C1的正極、電解電容C2的正極、電阻R4 的一端、電阻R5的一端、電容C3的一端、高頻變壓器T1的初級(jí)線圈一端和安規(guī)電容C4的一端相連，整流橋堆B1的輸出"負(fù)"端(4腳)與電 感L1的一端、電阻R2的一端和電解電容C1的負(fù)極相連，電感L1的另一 端與芯片Ul源極"S"引腳(5、 6、 7、 8腳)、電容C5的一端和線性光 耦U2的發(fā)射極(3腳)、電阻R2的另一端和電解電容C2的負(fù)極相連，Ul 為功率轉(zhuǎn)換控制芯片TNY276，電阻R4與電阻R3串聯(lián)，電阻R3與快恢 復(fù)二極管D5的負(fù)極和電容C3的另一端相連，快恢復(fù)二極管D5的正極與 芯片U1的漏極"D"引腳(4腳)和高頻變壓器T1的初級(jí)線圈另一端相 連，電阻R5與電阻R6串聯(lián)，電阻R6與芯片U1的"EN/UV"腳(1腳， EN/UV—輸入使能與流限狀態(tài)調(diào)節(jié)器)、線性光耦U2的集電極(4腳)相 連，電容C4的另一端接地，線性光耦U2采用PC817A，芯片U1的BP/M 旁路/多功能引腳(2腳)與電容C5的另一端相連，高頻變壓器T1的次級(jí) 輸出端一端與電容C8的一端和整流二極管D6的正極相連，電容C8的另 一端與電阻R14的一端相連，電阻R14的另一端與整流二極管D6的負(fù)極、 電阻R8的一端、電解電容C6的正極和電感L2的一端相連，電解電容C6 的負(fù)極與高頻變壓器T1的次級(jí)輸出端另一端相連，電阻R8的另一端與穩(wěn) 壓二極管D1的負(fù)極相連，穩(wěn)壓二極管D1的正極與線性光耦U2的內(nèi)部二 極管正端(l腳)相連，電感L2的另一端與電解電容C7的正極、控制開 關(guān)S1的一端和驅(qū)動(dòng)器的輸出正端相連，控制開關(guān)S1的另一端連接到信號(hào) 控制線，該信號(hào)控制線通過一個(gè)限流電阻R10連接到線性光耦U2的內(nèi)部 二極管正端(1腳)和電阻R7的一端，電阻R7的另一端、電解電容C7 的負(fù)極和電阻R1的一端連接到驅(qū)動(dòng)器的輸出負(fù)端，電阻R1的另一端與線性光耦U2的內(nèi)部二極管負(fù)端(2腳)相連，LED負(fù)載D2、 LED負(fù)載D3 和LED負(fù)載D4串聯(lián)后連接在輸出正端與輸出負(fù)端之間。
權(quán)利要求1、一種新型三線制大功率LED驅(qū)動(dòng)器，包括LED驅(qū)動(dòng)器和大功率LED負(fù)載，其特征在于所述LED驅(qū)動(dòng)器有三根輸出線，分別為輸出正端、輸出負(fù)端和信號(hào)控制線，大功率LED負(fù)載連接于輸出正端與輸出負(fù)端之間，S1為控制開關(guān)，S1的一端連接到輸出正端，S1的另一端連接到信號(hào)控制線，該信號(hào)控制線通過一個(gè)限流電阻R10連接到所述LED驅(qū)動(dòng)器光耦U2的內(nèi)部二極管正端，所述控制開關(guān)S1、信號(hào)控制線和限流電阻R10一起構(gòu)成一個(gè)低電壓控制電路。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種新型三線制大功率LED驅(qū)動(dòng)器，其特征 在于所述驅(qū)動(dòng)器包括電流保險(xiǎn)絲F1、安規(guī)電容CX1、壓敏電阻V1、整流 橋堆B1、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電 阻R7、電阻R8、電阻RIO、電阻R14、電解電容C1、電解電容C2、電容 C3、安規(guī)電容C4、電容C5、電解電容C6、電解電容C7、電容C8、電感 Ll、電感L2、高頻變壓器T1、芯片U1、線性光耦U2、穩(wěn)壓二極管D1、 快恢復(fù)二極管D5、整流二極管D6和控制開關(guān)S1，所述電流保險(xiǎn)絲F1的 一端與驅(qū)動(dòng)器的交流輸入端"火線"相連，電流保險(xiǎn)絲Fl的另一端與安規(guī) 電容CX1的一端、壓敏電阻VI的一端和整流橋堆Bl的交流輸入端(3 腳)相連，整流橋堆B1的交流輸入端(1腳)與安規(guī)電容CX1的另一端 和壓敏電阻VI的另一端及驅(qū)動(dòng)器的交流輸入端中的"零線"相連，整流 橋堆B1的輸出"正"端(2腳)與電解電容C1的正極、電解電容C2的正極、電阻R4的一端、電阻R5的一端、電容C3的一端、高頻變壓器T1 的初級(jí)線圈一端和安規(guī)電容C4的一端相連，整流橋堆B1的輸出"負(fù)"端(4腳)與電感L1的一端、電阻R2的一端和電解電容C1的負(fù)極相連， 電感L1的另一端與芯片U1源極"S"引腳(5、 6、 7、 8腳)、電容C5的 一端和線性光耦U2的發(fā)射極(3腳)、電阻R2的另一端和電解電容C2的 負(fù)極相連，芯片Ul為功率轉(zhuǎn)換控制芯片TNY276，電阻R4與電阻R3串 聯(lián)，電阻R3與快恢復(fù)二極管D5的負(fù)極和電容C3的另一端相連，快恢復(fù) 二極管D5的正極與芯片Ul的漏極"D"弓|腳(4腳)和高頻變壓器Tl 的初級(jí)線圈另一端相連，電阻R5與電阻R6串聯(lián)，電阻R6與芯片U1的"EN/UV"腳(l腳)、線性光耦U2的集電極(4腳)相連，電容C4的另 一端接地，線性光耦U2采用PC817A，芯片U1的BP/M旁路/多功能引腳(2腳)與電容C5的另一端相連，高頻變壓器T1的次級(jí)輸出端一端與電 容C8的一端和整流二極管D6的正極相連，電容C8的另一端與電阻R14 的一端相連，電阻R14的另一端與整流二極管D6的負(fù)極、電阻R8的一端、 電解電容C6的正極和電感L2的一端相連，電解電容C6的負(fù)極與高頻變 壓器T1的次級(jí)輸出端另一端相連，電阻R8的另一端與穩(wěn)壓二極管D1的 負(fù)極相連，穩(wěn)壓二極管D1的正極與線性光耦U2的內(nèi)部二極管正端(l腳) 相連，電感L2的另一端與電解電容C7的正極、控制開關(guān)Sl的一端和驅(qū) 動(dòng)器的輸出正端相連，控制開關(guān)S1的另一端連接到信號(hào)控制線，該信號(hào)控 制線通過一個(gè)限流電阻R10連接到線性光耦U2的內(nèi)部二極管正端(1腳) 和電阻R7的一端，電阻R7的另一端、電解電容C7的負(fù)極和電阻R1的一端連接到驅(qū)動(dòng)器的輸出負(fù)端，電阻R1的另一端與線性光耦U2的內(nèi)部二 極管負(fù)端(2腳)相連。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種新型三線制大功率LED驅(qū)動(dòng)器，主要用于大功率LED的驅(qū)動(dòng)。包括LED驅(qū)動(dòng)器和大功率LED負(fù)載，其特征在于所述LED驅(qū)動(dòng)器有三根輸出線，分別為輸出正端、輸出負(fù)端和信號(hào)控制線，大功率LED負(fù)載連接于輸出正端與輸出負(fù)端之間，S1為控制開關(guān)，S1的一端連接到輸出正端，S1的另一端連接到信號(hào)控制線，該信號(hào)控制線通過一個(gè)限流電阻R10連接到所述LED驅(qū)動(dòng)器光耦U2的內(nèi)部二極管正端，所述控制開關(guān)S1、信號(hào)控制線和限流電阻R10一起構(gòu)成一個(gè)低電壓控制電路。本實(shí)用新型能有效避免控制開關(guān)閉合時(shí)產(chǎn)生電流沖擊問題。
文檔編號(hào)H05B37/00GK201282582SQ20082018621
公開日2009年7月29日 申請(qǐng)日期2008年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月15日
發(fā)明者廖鑫明, 劍 李, 趙建洪 申請(qǐng)人:江陰旺達(dá)電子有限公司