一種led驅(qū)動裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明實施例公開一種LED驅(qū)動裝置，應(yīng)用于LED領(lǐng)域，能夠解決現(xiàn)有的LED驅(qū)動裝置設(shè)計電源效率低的問題。該裝置包括：無源功率因素校正PFC單元、降壓穩(wěn)壓單元、脈沖寬度調(diào)制PWM控制單元及擴流恒流單元；其中，PWM控制單元包括高壓降壓式芯片；PFC單元后串接降壓穩(wěn)壓單元；降壓穩(wěn)壓單元后串接擴流恒流單元，擴流恒流單元后接LED裝置；PWM控制單元與PFC單元和降壓穩(wěn)壓單元并聯(lián)。本發(fā)明的實施例應(yīng)用于驅(qū)動LED負載。
【專利說明】-種LED驅(qū)動裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及LED驅(qū)動領(lǐng)域，尤其涉及一種LED驅(qū)動裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] LED (Light Emitting Diode，簡稱為LED)驅(qū)動裝置通常用來驅(qū)動LED負載（例如 LED燈或者LED模塊組件）正常工作。在LED驅(qū)動裝置發(fā)展過程中，雖然已經(jīng)取得了很大的 進步，但目前所設(shè)計的LED驅(qū)動裝置仍然存在一些普遍問題，例如，當采用AC輸入（對LED 驅(qū)動裝置通過AC輸入），對LED負載分別做恒流控制這種設(shè)計時，電源效率低，成本較高； 當采用DC或電池輸入（對LED驅(qū)動裝置通過DC或電池輸入），對LED負載分別做恒流控 制，雖然設(shè)計簡單、但是電源效率較低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明實施例提供一種LED驅(qū)動裝置，以解決現(xiàn)有的LED驅(qū)動裝置設(shè)計電源效率 低的問題。
[0004] 本發(fā)明的第一方面提供一種LED驅(qū)動裝置，包括：無源功率因素校正PFC單元、降 壓穩(wěn)壓單元、脈沖寬度調(diào)制PWM控制單元及擴流恒流單元；其中，所述PWM控制單元包括高 壓降壓式芯片；所述PFC單元后串接所述降壓穩(wěn)壓單元；所述降壓穩(wěn)壓單元后串接所述擴 流恒流單元，所述擴流恒流單元后接LED裝置；所述PWM控制單元與所述PFC單元和所述降 壓穩(wěn)壓單元并聯(lián)。
[0005] 根據(jù)第一方面，在第一種可能的實現(xiàn)方式中，所述裝置還包括抗浪涌保護單元、濾 波單元及全橋整流單元；其中，所述抗浪涌保護單元串接在外部電源之后，所述抗浪涌保護 單元后串接所述濾波單元；所述全橋整流單元串接在所述濾波單元之后；所述PFC單元串 接在所述全橋整流單元之后。
[0006] 根據(jù)第一方面或第一方面的第一種可能的實現(xiàn)方式，在第二種可能的實現(xiàn)方式 中，所述PWM控制單元還包括微調(diào)電路及電流采樣電路；其中，所述微調(diào)電路與所述高壓降 壓式芯片相連；所述電流采樣電路與所述高壓降壓式芯片相連。
[0007] 根據(jù)第一方面或第一方面的第一種可能的實現(xiàn)方式，在第三種可能的實現(xiàn)方式 中，所述擴流恒流單元包括功率M0S管、鎮(zhèn)流功率電感及續(xù)流二極管；其中，所述功率M0S管 的端與所述高壓降壓式芯片相連。
[0008] 根據(jù)第一方面或第一方面的第一種可能的實現(xiàn)方式，在第四種可能的實現(xiàn)方式 中，所述高壓降壓式芯片通過串接一電容與所述PFC單元并連。
[0009] 根據(jù)第一方面的第一種可能的實現(xiàn)方式，在第五種可能的實現(xiàn)方式中，所述濾波 單元包括電磁兼容性EMC濾波單元，其中，電磁兼容性EMC濾波單元包括第一電感、第二電 感和電解電容；其中，所述第一電感和所述第二電感并聯(lián)，電解電容串接在所述第一電感和 所述第二電感之間。
[0010] 根據(jù)第一方面或第一方面的第一種可能的實現(xiàn)方式，在第六種可能的實現(xiàn)方式 中，所述PFC單元包括第一電容、第二電容、第一電阻、第一二極管、第二二極管及第三二極 管。
[0011] 根據(jù)第一方面的第一種可能的實現(xiàn)方式，在第七種可能的實現(xiàn)方式中，所述降壓 穩(wěn)壓電路包括三極管、第四二極管、第四電容、第二電阻、第三電阻及第四電阻。
[0012] 根據(jù)第一方面的第一種可能的實現(xiàn)方式，在第八種可能的實現(xiàn)方式中，所述微調(diào) 電路包括第五電阻、第六電阻及滑動電阻；其中，所述第五電阻和第六電阻并聯(lián)，所述第五 電阻上串接所述滑動電阻。
[0013] 根據(jù)第一方面的第一種可能的實現(xiàn)方式，在第九種可能的實現(xiàn)方式中，所述電流 采樣電路包括四個并聯(lián)的電阻，所述電流采樣電路與所述擴流恒流單元的功率M0S管的源 極相連。
[0014] 本發(fā)明實施例提供的LED驅(qū)動裝置，通過采用高壓降壓式芯片來組成PWM控制單 元，使得LED驅(qū)動裝置輸入電壓范圍寬，適應(yīng)性強，電源效率高，并且電路設(shè)計簡單。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。
[0016] 圖1為本發(fā)明實施例提供的LED驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017] 圖2為本發(fā)明實施例提供的LED驅(qū)動裝置的電路原理圖。

【具體實施方式】
[0018] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。
[0019] 圖1為本發(fā)明實施例LED驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。本實施例的裝置適用于驅(qū)動 LED發(fā)光或者LED模塊組件正常工作。該裝置的輸入端為外接電源，可以為直流電源或交流 電源。該裝置的輸出端為LED負載，例如LED燈或者LED模塊組件等。參考圖1該LED驅(qū) 動裝置包括：無源功率因素校正PFC單元1、降壓穩(wěn)壓單元2、脈沖寬度調(diào)制PWM控制單元3 及擴流恒流單元4。
[0020] 其中，PWM控制單元3包括高壓降壓式芯片31?？蓛?yōu)選PT4107芯片，PT4107是一種 高性能高壓降壓芯片，該芯片通過外部電阻和內(nèi)部的齊納二極管，可以將經(jīng)過整流的110V 或220V交流電壓箝位于20V。當Vin上的電壓超過欠壓閉鎖閾值18V后，芯片開始工作，按 照峰值電流控制的模式來驅(qū)動外部的場效應(yīng)管（M0SFET，簡稱M0S)。在外部M0S的源極和 接地端之間接有電流采樣電路，該電流采樣電路上的電壓直接傳遞到PT4107芯片的CS端。 當CS端電壓超過內(nèi)部的電流采樣閾值電壓后，GATE端的驅(qū)動信號終止，外部M0SFET關(guān)斷。 閾值電壓可以由內(nèi)部設(shè)定，或者通過在LD端施加電壓來控制。如果要求軟啟動，可以在LD 端并聯(lián)電容，以得到需要的電壓上升速度，并和LED電流上升速度相一致。PT4107芯片輸 入電壓范圍寬，從18V到450V的寬電壓輸入范圍，恒流輸出；采用頻率抖動減少電磁干擾。 本實施例還可采用其他高壓降壓芯片，不限于芯片的類型或型號。
[0021] 如圖1所示，PFC單元1后串接降壓穩(wěn)壓單元2 ;降壓穩(wěn)壓單元2后串接擴流恒流 單元4,擴流恒流單元4后接LED負載；PWM控制單元3與PFC單元1和降壓穩(wěn)壓單元2并 聯(lián)。
[0022] PFC單元1通常為一塊體積較大的電感，內(nèi)部由多塊硅鋼片組成，外部纏繞銅線， PFC單元1采用電感補償方法使交流輸入的基波電流與電壓之間相位差減小從而提高功率 因數(shù)。降壓穩(wěn)壓單元2主要是為高壓降壓式芯片31提供18-20V的穩(wěn)定工作電壓，從而保 證該芯片正常工作。擴流恒流單元4主要是為LED負載提供恒流電流，保證LED負載正常 工作。PWM控制單元3主要是提供脈沖可調(diào)的PWM信號，用來控制后面恒流電流的大小，進 而控制LED負載的功率。這三部分電路是相互依存的，首先，降壓穩(wěn)壓單元3要為高壓降壓 式芯片31提供穩(wěn)定電壓，這樣高壓降壓式芯片31才能正常工作；高壓降壓式芯片31正常 工作時，才能為擴流恒流單元4和PWM控制單元3提供驅(qū)動信號，保證上述高壓降壓式芯片 正常工作。
[0023] 本實施例提供的LED驅(qū)動裝置，通過采用高壓降壓式芯片來組成PWM控制單元，使 得LED驅(qū)動裝置輸入電壓范圍寬，適應(yīng)性強，電源效率高，并且電路設(shè)計簡單。
[0024] 在上述實施例基礎(chǔ)上，為使LED驅(qū)動裝置更加完備，參考圖2所示，圖2為本發(fā)明 實施例提供的LED驅(qū)動裝置的電路原理圖，裝置還包括：抗浪涌保護單元5、濾波單元6及 全橋整流單元7。
[0025] 其中，抗浪涌保護單元5串接在外部電源之后，抗浪涌保護單元5后串接濾波單元 6 ;全橋整流單元7串接在濾波單元6之后；PFC單元1串接在全橋整流單元7之后。
[0026] 進一步地，在上述實施例基礎(chǔ)上，PWM控制單元3還包括微調(diào)電路32及電流采樣電 路33。其中，微調(diào)電路32與高壓降壓式芯片31相連；電流采樣電路33與高壓降壓式芯片 31相連。微調(diào)電路32主要用來微調(diào)高壓降壓式芯片31的輸出電流，該輸出電流用于驅(qū)動 擴流恒流單元4 ;微調(diào)電路32還用來微調(diào)高壓降壓式芯片31輸出的PWM信號的頻率。通 過上述微調(diào)電路對電流及電壓的微調(diào)的作用驅(qū)動LED負載，使LED負載達到額定功率，正常 工作。
[0027] 擴流恒流單元4可以優(yōu)選包括功率M0S管Q1、鎮(zhèn)流功率電感L3及續(xù)流二極管D5。 其中，功率M0S管Q1的漏極與高壓降壓式芯片31的GATE輸出端相連。擴流恒流單元4主 要是通過控制功率M0S管Q1的導通，從而控制續(xù)流二極管D5上的電壓，并與鎮(zhèn)流功率電感 L3配合，為LED負載提供恒定的電流信號，使LED負載達到額定功率，正常工作。
[0028] 高壓降壓式芯片31采集電流采樣電路33的峰值電流，用高壓降壓式芯片31內(nèi)部 邏輯在單周期控制GATE管腳信號的脈沖占空比進行恒流控制。該恒流與擴流恒流單元4 中的續(xù)流電路（由鎮(zhèn)流功率電感L3及續(xù)流二極管D5組成）輸出的電流合并向LED負載恒 流供電。改變電流采樣電路33的峰值電流可以改變整個電路的輸出電流，鎮(zhèn)流功率電感L3 及續(xù)流二極管D5也要隨之改變。
[0029] 參考圖2所示，高壓降壓式芯片31通過串接一電容C3與PFC單元1并聯(lián)。
[0030] 可選的，抗浪涌保護單元5包括保險絲FS1及抗浪涌負溫度系數(shù)熱敏電阻NTC，其 中保險絲FS1與抗浪涌負溫度系數(shù)熱敏電阻NTC并聯(lián)?？估擞勘Ｗo單元5用于保護被保護 的設(shè)備或系統(tǒng)（即LED驅(qū)動裝置）不受沖擊而損壞，常稱為"避雷器"或"過電壓保護器"。 [0031] 可選的，濾波單元6可以包括電磁兼容性EMC濾波單元，EMC濾波單元一般包括第 一電感L1、第二電感L2和電解電容CX1 ;其中，第一電感L1和第二電感L2并聯(lián)，電解電容 CX1串接在第一電感L1和第二電感L2之間。
[0032] 全橋整流單元7通常包括四個電容，全橋整流單元7可以把方向和大小都變化的 交流電變換為方向不變但大小仍有脈動的直流電。
[0033] 可選的，PFC單兀1包括第一電容C1、第二電容C2、第一電阻R1、第一二極管D1、 第二二極管D2及第三二極管D3。
[0034] 可選的，降壓穩(wěn)壓單元2可以優(yōu)選包括三極管T1、第四二極管D4、第四電容C4、第 二電阻R2、第三電阻R3及第四電阻R4。該電路作用相當于一電子濾波器，輸入阻抗高，輸 出阻抗小用于，提供一穩(wěn)定電壓，確保高壓降壓式芯片31在輸入電壓范圍內(nèi)穩(wěn)定工作。
[0035] 在上述方案基礎(chǔ)上，微調(diào)電路32包括第五電阻R5、第六電阻R6及滑動電阻R7 ;其 中，第五電阻R5和第六電阻R6并聯(lián)，第五電阻R5上串接滑動電阻R7。第六電阻R6與高壓 降壓式芯片31相連，用于調(diào)節(jié)高壓降壓式芯片31的震蕩頻率，從而微調(diào)擴流恒流電路4的 電流，使LED驅(qū)動裝置達到所要設(shè)計的功率。
[0036] 可選的，電流采樣電路33包括四個并聯(lián)的電阻，參考圖2中的電阻R8?R11。電 流采樣電路33與擴流恒流單元4的功率M0S管的源極相連。電阻R8?R11并聯(lián)，這樣可 以減小電阻精度和溫度對輸出電流的影響，并且可以方便地改變其中一個或幾個電阻的阻 值，達到修改高壓降壓式芯片8號引腳輸出電流的目的。
[0037] 本實施例提供的LED驅(qū)動，通過采用高性能的高壓降壓式芯片以及如圖2所示的 電路拓撲結(jié)構(gòu)，使得輸入電壓范圍寬，適應(yīng)性強，電源效率高。通過PWM控制單元，解決了分 離電路效率低，成本高的問題。通過高性能的高壓降壓式芯片及微調(diào)電路實現(xiàn)了頻率抖動 電路，減少了電磁干擾，避免了電路中元器件存在的各種電子噪聲對LED驅(qū)動裝置的不良 影響。通過高性能的高壓降壓式芯片、電流采集電路及場效應(yīng)管實現(xiàn)了 PWM線性調(diào)光，可以 驅(qū)動上百個0. 06瓦的LED負載，工作頻率可達25kHz-300kHz。
[0038] 以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何 熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵 蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護范圍為準。
【權(quán)利要求】
1. 一種LED驅(qū)動裝置，其特征在于，包括：無源功率因素校正PFC單元、降壓穩(wěn)壓單元、 脈沖寬度調(diào)制PWM控制單元及擴流恒流單元； 其中，所述PWM控制單元包括高壓降壓式芯片； 所述PFC單元后串接所述降壓穩(wěn)壓單元； 所述降壓穩(wěn)壓單元后串接所述擴流恒流單元，所述擴流恒流單元后接LED裝置； 所述PWM控制單元與所述PFC單元和所述降壓穩(wěn)壓單元并聯(lián)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括抗浪涌保護單元、濾波單 元及全橋整流單元； 其中，所述抗浪涌保護單元串接在外部電源之后，所述抗浪涌保護單元后串接所述濾 波單元；所述全橋整流單元串接在所述濾波單元之后；所述PFC單元串接在所述全橋整流 單元之后。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述PWM控制單元還包括微調(diào)電路及 電流采樣電路；其中，所述微調(diào)電路與所述高壓降壓式芯片相連；所述電流采樣電路與所 述高壓降壓式芯片相連。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述擴流恒流單元包括功率MOS管、 鎮(zhèn)流功率電感及續(xù)流二極管；其中，所述功率MOS管的端與所述高壓降壓式芯片相連。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述高壓降壓式芯片通過串接一電容 與所述PFC單元并連。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，所述濾波單元包括電磁兼容性EMC濾波單元，其中，電 磁兼容性EMC濾波單元包括第一電感、第二電感和電解電容；其中，所述第一電感和所述第 二電感并聯(lián)，電解電容串接在所述第一電感和所述第二電感之間。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，所述PFC單元包括第一電容、第二電容、第一電阻、 第一二極管、第二二極管及第三二極管。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，所述降壓穩(wěn)壓電路包括三極管、第四二極管、第四電 容、第二電阻、第三電阻及第四電阻。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，所述微調(diào)電路包括第五電阻、第六電阻及滑動電阻；其 中，所述第五電阻和第六電阻并聯(lián)，所述第五電阻上串接所述滑動電阻。
10. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，所述電流采樣電路包括四個并聯(lián)的電阻，所述電流采 樣電路與所述擴流恒流單元的功率MOS管的源極相連。
【文檔編號】H05B37/02GK104113967SQ201410325101
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年7月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月9日
【發(fā)明者】陳萬里, 柴遠波, 李偉, 鄭晶晶, 肜瑤, 王志剛, 劉超 申請人:黃河科技學院