專利名稱：交流恒流源led驅動電路的制作方法
交流恒流源LED驅動電路
技術領域：
本發(fā)明涉及一種LED驅動電路，特別是涉及一種交流恒流源LED驅動電路。背景技術：
傳統(tǒng)的LED驅動電路一般都是恒壓輸入，經過PWM或者線性調整，驅動LED。沒有 基于恒流輸入的電路設計。而如何將恒定的大交流電流調整達到適合驅動LED的目的是一 個需要解決的問題。

發(fā)明內容基于此，有必要提供一種能將輸入的交流恒流源轉換為適合驅動LED的直流恒流 源。一種交流恒流源LED驅動電路，包括開關電路模塊、與開關電路模塊相連將交流 恒流源的交流電轉換成直流電的整流濾波模塊，檢測交流恒流源并根據檢測結果產生檢測 信號的檢測模塊、與所述檢測模塊相連接收所述檢測信號并根據所述檢測信號控制所述開 關電路模塊連通或斷開所述交流恒流源和整流濾波模塊的控制模塊。在優(yōu)選的實施例中，所述開關電路模塊包括第一開關及第二開關，所述控制模塊 控制第一開關與第二開關交替導通并調整第一開關與第二開關的交替導通時間以連通或 斷開所述交流恒流源和整流濾波模塊。在優(yōu)選的實施例中，所述開關電路還包括與第一開關、第二開關分別連接的第一 隔離驅動器件、第二隔離驅動器件，所述控制模塊通過第一隔離驅動器件、第二隔離驅動器 件分別控制第一開關、第二開關交替導通時間以連通或斷開所述交流恒流源和整流濾波模 塊。在優(yōu)選的實施例中，所述開關電路還包括三極管Ql及三極管Q4，所述三極管Q1、 三極管Q4的集電極分別與所述第一隔離驅動器件、第二隔離驅動器件對應連接，所述三極 管Q1、三極管Q4的基極分別接入所述控制模塊的不同控制端，所述三極管Ql與三極管Q4 的發(fā)射極分別接地。在優(yōu)選的實施例中，所述第一開關連接在交流恒流源與地之間，所述第二開關連 接在交流恒流源與所述整流濾波模塊的輸入端之間，所述控制模塊根據所述檢測信號調整 輸出脈沖寬度調制波的占空比并通過脈沖寬度調制波的占空比調整所述第一開關、第二開 關交替導通時間。在優(yōu)選的實施例中，所述控制模塊首先導通所述第一開關并斷開所述第二開關。在優(yōu)選的實施例中，所述檢測模塊包括與交流恒流源連接并檢測輸入電流大小的 電流互感器、與所述電流互感器的次級繞組輸出端連接并將經所述電流互感器檢測輸入的 電流轉換為電壓信號并將該電壓信號傳輸給所述控制模塊的電壓轉化單元，所述電壓轉化 單元包括正極一端接入到所述電流互感器的次級繞組輸出端一端的轉換二極管、與所述轉 換二極管的負極連接的并聯連接的轉換電容，所述轉換電容的另一端接地，所述轉換二極管的負極通過限流電阻R17接入到所述控制模塊中以提供所述檢測信號。在優(yōu)選的實施例中，還包括與檢測模塊及控制模塊連接并供電給所述控制模塊的 供電模塊。在優(yōu)選的實施例中，還包括與整流濾波模塊及控制模塊連接的過壓監(jiān)測模塊，所 述過壓監(jiān)測模塊檢測到負載開路或過壓產生過壓檢測信號反饋給所述控制模塊，所述控制 模塊根據所述過壓檢測信號控制所述開關電路模塊斷開所述交流恒流源和整流濾波模塊 之間的通路。在優(yōu)選的實施例中，所述過壓監(jiān)測模塊包括過壓檢測穩(wěn)壓管、分壓電阻R15、三極 管Q5、與所述控制模塊連接的光耦隔離器件，所述光耦隔離器件包括發(fā)光單元和光敏單元， 所述過壓檢測穩(wěn)壓管與所述分壓電阻R15串聯后接入在整流濾波模塊的輸出端與地之間， 所述三極管Q5的基極連接在所述過壓檢測穩(wěn)壓管和分壓電阻R15之間，所述分壓電阻R15 另一端接入到所述三極管Q5的發(fā)射極，同時所述三極管Q5的發(fā)射極接地，所述三極管Q5 的集電極接入到所述光耦隔離器件的發(fā)光單元，所述光敏單元與所述控制模塊相連，所述 整流濾波模塊的輸出端過壓時驅動所述發(fā)光單元并由所述發(fā)光單元導通所述光敏單元觸 發(fā)所述控制模塊控制所述開關電路模塊斷開所述交流恒流源和整流濾波模塊之間的通路。上述交流恒流源LED驅動電路，通過控制模塊檢測輸入電流信號并根據輸入電流 信號通過控制開關電路模塊對輸入電流大小進行調節(jié)以輸出恒定的電流，再通過整流濾波 模塊將輸入的交流電轉換為直流電，為負載提供直流恒流源達到驅動負載LED的目的。

圖1為本發(fā)明一實施例的交流恒流源LED驅動電路的功能框圖；圖2為本發(fā)明一實施例的交流恒流源LED驅動電路的具體電路圖。
具體實施方式下面結合附圖對本發(fā)明一實施例進行具體說明。如圖1至圖2所示，本實施例的交流恒流源LED驅動電路包括開關電路模塊300、 與開關電路模塊300相連將交流恒流源200的交流電轉換成直流電的整流濾波模塊600，檢 測交流恒流源200并根據檢測結果產生檢測信號的檢測模塊700、與檢測模塊700相連接收 檢測信號的控制模塊500。控制模塊500同時進一步根據檢測信號控制開關電路模塊300 連通或斷開交流恒流源200和整流濾波模塊600之間通路。交流恒流源200為LED負載提供恒定電流。交流恒流源200的主電流通路依次流 向開關電路模塊300及整流濾波模塊600，并通過整流濾波模塊600整流濾波后輸出給負載。檢測模塊700包括與交流恒流源200連接并檢測輸入電流大小的電流互感器Tl、 與電流互感器Tl連接的電壓轉化單元。電壓轉換電路單元包括轉換二極管D3、及電壓轉換 電容。電壓轉換電容包括并聯連接的電容C8、C2。電壓轉化單元為調光器提供調節(jié)信號；調光器通過判斷電壓轉換單元輸出的電壓 的高低調節(jié)輸出電流，實現調光的目的。本實施例的調光器選用五級調光器。單片機U2與電壓轉換電路單元連接，檢測電壓轉換電路單元輸出的電壓大小，并通過檢測到的電壓大小判斷輸出的電流大小并對輸出的電流大小控制調節(jié)。D3、C8、C2是見檢測的交流信號轉化為單片機可以識別的直流電平信號，做為調光 信號，單片機根據電平的高低，調節(jié)outl和out2的PWM波占空比調節(jié)，從而調節(jié)Q2、Q3開 關的時間，從而調整輸出電壓的大小，輸出電壓的大小變化轉化為LED的電流大小的調整， 進而實現調光的目的。電流互感器Tl的初級繞組的第一端1通過連接器CN2的端子2接入到交流恒流 源200中。電流互感器Tl的初級繞組的第一端2接入到開關電路模塊300中。
電流互感器Tl的次級繞組輸出端4接入到轉換二極管D3的正極，轉換二極管D3 的負極接入到電壓轉換電容C8的正極，電壓轉換電容C8的另一極接地。電壓轉換電容C8、 C2并聯連接。轉換二極管D3的負極另通過限流電阻R17接入到控制模塊500并提供檢測 信號給控制模塊500?？刂颇K500輸出脈寬調制(Pulse Width Modulation簡稱PWM)控制信號給開 關電路模塊300。本實施例中控制模塊500包括控制芯片。本實施例中控制芯片特別采用單片機 U2。單片機U2通過編程，檢測輸入電流及過壓保護信號，并根據檢測到的信號輸出PWM信 號控制開關電路模塊300中的開關器件。單片機U2包括復位端即腳1、輸入電路檢測端即腳2、選擇端即腳3、接地端即腳 4、過壓信號檢測端即腳5、第一控制信號輸出端即腳7、第二控制信號輸出端即腳6、電源輸 入端即腳8。復位端即腳1通過限流電阻Rll接入到供電電源VCC中。電源輸入端即腳8接入 到供電電源VCC中。單片機U2的輸入電路檢測端即腳2通過限流電阻R17與電壓轉換電路單元連接， 檢測輸入的電壓轉換電路單元輸出的電壓大小，同時單片機U2的輸入電路檢測端即腳2通 過限流電阻R18接地。單片機U2的選擇端即腳3通過限流電阻R19接地。單片機U2的接 地端即腳4接地。單片機U2的第一控制信號輸出端即腳7、第二控制信號輸出端即腳6分別接入到 開關電路模塊300的不同開關器件中。開關電路模塊300，PWM(Pulse Width Modulation，脈寬調制)的執(zhí)行部分。開關 電路模塊300包括第一開關單元及第二開關單元。第一開關單元包括第一開關Q2。第二開關單元包括第二開關Q3。本實施例中第 一開關Q2、第二開關Q3采用雙向可控硅開關。第一開關Q2連接在交流恒流源200與地之間。第二開關Q3連接在交流恒流源 200與整流濾波模塊600的輸入端之間?？刂颇K500控制第一開關Q2、第二開關Q3交替導通，并根據檢測信號調整輸出 脈沖寬度調制波的占空比、通過脈沖寬度調制波的占空比調整第一開關Q2與第二開關Q3 的交替導通時間以連通或斷開交流恒流源200和整流濾波模塊600之間的通路，實現對輸 出給負載的電流的調整。第一開關單元還包括與第一開關Q2電連接的第一隔離驅動器件DPI。第二開關單 元還包括以第二開關Q3電連接的第二隔離驅動器件DP2。第一隔離驅動器件DPI、第二隔離驅動器件DP2分別驅動第一開關Q2、第二開關Q3的導通與關閉。第一開關單元還包括限流電阻R1、限流電阻R2、限流電阻R3、限流電阻R4、限流電 阻R8、限流電阻R10、三極管Q1、穩(wěn)壓管ZD1、穩(wěn)壓管ZD2。第二開關單元還包括限流電阻R5、限流電阻R6、限流電阻R7、 限流電阻R12、三極 管Q4。第一開關單元的具體電路如下第一隔離驅動器件DPl的發(fā)光單元的陽極通過限 流電阻R2接入到供電電源VCC中。三極管Ql的基極通過限流電阻Rl接入到單片機U2的 第一控制信號輸出端即腳7中，三極管Ql的發(fā)射極通過限流電阻R8與基極連接，同時三極 管Ql的發(fā)射極接地，三極管Ql集電極接入到第一隔離驅動器件DPl的發(fā)光單元的陰極。第一隔離驅動器件DPl的光敏單元的一端6通過限流電阻R3接入到電流互感器 Tl的初級繞組中并通過電流互感器Tl接入到連接器CN2的端子2以接入到交流恒流源200 中。第一隔離驅動器件DPl的光敏單元的另一端4接入到第一開關Q2的控制極。第 一隔離驅動器件DPl與第一開關Q2的控制極連接的公共端分別接入到第一穩(wěn)壓電路及第
二穩(wěn)壓電路。第一穩(wěn)壓電路包括串聯連接的穩(wěn)壓管ZDl及限流電阻R4。第二穩(wěn)壓電路包括串聯 連接的穩(wěn)壓管ZD2及限流電阻R10。第二穩(wěn)壓電路與第一開關Q2第一極連接并接地。第一 穩(wěn)壓電路通過電流互感器Tl的初級繞組接入到連接器CN2的端子2以接入到交流恒流源 200。第二開關單元的具體電路如下第二隔離驅動器件DP2的發(fā)光單元的陽極通過限 流電阻R6接入到供電電源VCC中。三極管Q4的基極通過限流電阻R5接入到單片機U2的 第二控制信號輸出端即腳6中，同時通過限流電阻R8接入到發(fā)射極，同時發(fā)射極接地。三 極管Q4的集電極接入到第二隔離驅動器件DP2的發(fā)光單元的陰極。第二隔離驅動器件DP2的光敏單元的一端4接入到第二開關Q3的控制極。第二 隔離驅動器件DP2的光敏單元的另一端6接入到限流電阻R3后與第二開關Q3的第一極的 共同端通過接入連接器CN2的端子2接入到交流恒流源200中。第二開關Q3的第二極接 到整流濾波模塊600的輸入端。整流濾波模塊600將開關電路模塊300過來的交流電流轉換為直流電流，并輸出 供給給負載。整流濾波模塊600包括整流橋D1、及濾波電路。濾波電路包括電感Li、電感L2，并 聯連接的濾波電容C9、ClO及C11，及并聯在濾波電容兩端的電容放電電阻R14。并聯連接 的濾波電容C9、ClO及Cll接入到電感Li、電感L2的公共連接端。整流橋Dl包括兩個輸入端及兩個輸出端，其中一個輸入端1接入到第二開關Q3 的第二電極，另一個輸入端3接地。整流橋Dl的其中一個輸出端4接地，另一個輸出端依 次接入電感Li、電感L2。本實施例的交流恒流源LED驅動電路還包括過壓監(jiān)測模塊800。過壓監(jiān)測模塊800 與整流濾波模塊600及控制模塊500連接。過壓監(jiān)測模塊800檢測到負載開路或過壓時產 生過壓檢測信號，并提供過壓檢測信號給控制模塊500，控制模塊500根據過壓檢測信號控 制開關電路模塊300斷開交流恒流源200和整流濾波模塊600之間的通路。
過壓監(jiān)測模塊800包括過壓檢測穩(wěn)壓管、分壓電阻R15、三極管Q5、與控制模塊500 連接的光耦隔離器件U3。光耦隔離器件U3包括發(fā)光單元光U3A和光敏單元U3B。過壓檢測穩(wěn)壓管包括依次串聯連接的穩(wěn)壓管ZD3、穩(wěn)壓管ZD4。過壓檢測穩(wěn)壓管與 負載LED并聯后接入到整流濾波模塊600的輸出端即電感L2的輸出端。同時過壓檢測穩(wěn)壓管(本實施例的過壓檢測穩(wěn)壓管包括串聯的穩(wěn)壓管ZD3和穩(wěn)壓 管ZD4)與分壓電阻R15串聯后接入在整流濾波模塊600的輸出端與地之間，且過壓檢測穩(wěn) 壓管的負極接入到整流濾波模塊600的輸出端，正極與分壓電阻R15連接。分壓電阻R15 兩端并聯有濾波電容C12。三極管Q5的基極連接在穩(wěn)壓管ZD4和分壓電阻R15之間，分壓電阻R15另一端接 入到三極管Q5的發(fā)射極，同時三極管Q5的發(fā)射極接地，三極管Q5的集電極接入到光耦隔 離器件U3的發(fā)光單元光U3A的陰極。光耦隔離器件U3的發(fā)光單元光U3A的陽極通過限流 電阻R16接入過壓檢測穩(wěn)壓管與負載LED之間而接入到整流濾波模塊600的輸出端。光耦 隔離器件U3的光敏單元U3B與控制模塊500相連。光耦隔離器件U3的光敏單元U3B的一端4通過分流電阻R13接入到單片機U2的 電源輸入端即腳8中。光耦隔離器件U3的光敏單元U3B的另一端3接入到單片機U2的過 壓信號檢測端即腳5中，也即單片機U2的PBO端。負載過壓或開路時，整流濾波模塊600的輸出端的輸出電壓升高，依次驅動穩(wěn)壓 管ZD3、穩(wěn)壓管ZD4導通，分壓電阻R15電壓升高，三極管Q5導通，光耦隔離器件U3導通，光 耦隔離器件U3的光敏單元U3B觸發(fā)控制模塊500的單片機U2的PBO端由低電平變?yōu)楦唠?平，控制模塊500檢測到此信號、控制開關電路模塊300中的第二開關Q3關閉斷開交流恒 流源200和整流濾波模塊600之間的通路。本實施例的交流恒流源LED驅動電路還包括供電模塊400。供電模塊400包括供 電電路與穩(wěn)壓芯片U1。供電電路400與電流互感器Tl連接，將經電流互感器Tl檢測后輸 出的交流電整流轉換成直流電，并輸出給穩(wěn)壓芯片U1，穩(wěn)壓芯片Ul穩(wěn)壓處理后輸出穩(wěn)定的 供電電源VCC為單片機U2提供穩(wěn)定的工作電壓，同時提供給第一隔離驅動器件DPI、及第二 隔離驅動器件DP2。請參閱圖2所示，啟動本實施例的驅動電路時，首先開通第一開關Q2，以使回路開 通，便于檢測輸入電流，同時避免啟動時大電流直接流到負載LED中而對負載沖擊過大。當 單片機U2檢測到輸入電流信號時，通過此信號判斷輸出PWM波的占空比。當單片機U2通 過第一控制信號輸出端即腳7、第二控制信號輸出端即腳6分別輸出控制信號，分別通過第 一隔離驅動器件DPI、及第二隔離驅動器件DP2各自分別控制第一開關Q2關閉，第二開關 Q3導通，電流流入負載。單片機U2控制第一開關Q2、第二開關Q3互補導通，整流濾波模塊 600輸出電流Iout與交流恒流源200輸入電流Iin及第二開關Q3導通占空比D的關系為 lout = IinXD，故可以通過調整D來調整輸出電流的大小。當負載LED開路或過壓時，輸 出電壓升高，當升到使穩(wěn)壓管ZD3、穩(wěn)壓管ZD4導通時，同時三極管Q5導通，光耦隔離器件 U3導通，單片機U2的PBO端由低電平變?yōu)楦唠娖?，單片機U2檢測到此信號后，關閉第二開 關Q3、開通第二開關Q2，從保證輸出電壓在安全范圍內。以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并 不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這 些都屬于本發(fā)明的保 護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
權利要求
一種交流恒流源LED驅動電路，其特征在于，包括開關電路模塊、與開關電路模塊相連將交流恒流源的交流電轉換成直流電的整流濾波模塊，檢測交流恒流源并根據檢測結果產生檢測信號的檢測模塊、與所述檢測模塊相連接收所述檢測信號并根據所述檢測信號控制所述開關電路模塊連通或斷開所述交流恒流源和整流濾波模塊的控制模塊。
2.根據權利要求1所述的交流恒流源LED驅動電路，其特征在于，所述開關電路模塊包 括第一開關及第二開關，所述控制模塊控制第一開關與第二開關交替導通并調整第一開關 與第二開關的交替導通時間以連通或斷開所述交流恒流源和整流濾波模塊。
3.根據權利要求2所述的交流恒流源LED驅動電路，其特征在于，所述開關電路還包括 與第一開關、第二開關分別連接的第一隔離驅動器件、第二隔離驅動器件，所述控制模塊通 過第一隔離驅動器件、第二隔離驅動器件分別控制第一開關、第二開關交替導通時間以連 通或斷開所述交流恒流源和整流濾波模塊。
4.根據權利要求3所述的交流恒流源LED驅動電路，其特征在于，所述開關電路還包括 三極管Ql及三極管Q4，所述三極管Q1、三極管Q4的集電極分別與所述第一隔離驅動器件、 第二隔離驅動器件對應連接，所述三極管Q1、三極管Q4的基極分別接入所述控制模塊的不 同控制端，所述三極管Ql與三極管Q4的發(fā)射極分別接地。
5.根據權利要求2或3或4所述的交流恒流源LED驅動電路，其特征在于，所述第一開 關連接在交流恒流源與地之間，所述第二開關連接在交流恒流源與所述整流濾波模塊的輸 入端之間，所述控制模塊根據所述檢測信號調整輸出脈沖寬度調制波的占空比并通過脈沖 寬度調制波的占空比調整所述第一開關、第二開關交替導通時間。
6.根據權利要求5所述的交流恒流源LED驅動電路，其特征在于，所述控制模塊首先導 通所述第一開關并斷開所述第二開關。
7.根據權利要求1所述的交流恒流源LED驅動電路，其特征在于，所述檢測模塊包括與 交流恒流源連接并檢測輸入電流大小的電流互感器、與所述電流互感器的次級繞組輸出端 連接并將經所述電流互感器檢測輸入的電流轉換為電壓信號并將該電壓信號傳輸給所述 控制模塊的電壓轉化單元，所述電壓轉化單元包括正極一端接入到所述電流互感器的次級 繞組輸出端一端的轉換二極管、與所述轉換二極管的負極連接的并聯連接的轉換電容，所 述轉換電容的另一端接地，所述轉換二極管的負極通過限流電阻R17接入到所述控制模塊 中以提供所述檢測信號。
8.根據權利要求1所述的交流恒流源LED驅動電路，其特征在于，還包括與檢測模塊及 控制模塊連接并供電給所述控制模塊的供電模塊。
9.根據權利要求1所述的交流恒流源LED驅動電路，其特征在于，還包括與整流濾波模 塊及控制模塊連接的過壓監(jiān)測模塊，所述過壓監(jiān)測模塊檢測到負載開路或過壓產生過壓檢 測信號反饋給所述控制模塊，所述控制模塊根據所述過壓檢測信號控制所述開關電路模塊 斷開所述交流恒流源和整流濾波模塊之間的通路。
10.根據權利要求9所述的交流恒流源LED驅動電路，其特征在于，所述過壓監(jiān)測模塊 包括過壓檢測穩(wěn)壓管、分壓電阻、三極管Q5、與所述控制模塊連接的光耦隔離器件，所述光 耦隔離器件包括發(fā)光單元和光敏單元，所述過壓檢測穩(wěn)壓管與所述分壓電阻串聯后接入在 整流濾波模塊的輸出端與地之間，所述三極管Q5的基極連接在所述過壓檢測穩(wěn)壓管和分 壓電阻R15之間，所述R15的另一端接入到所述三極管Q5的發(fā)射極并同時接地，所述分壓電阻R15兩端并聯連接有濾波電容C12，所述三極管Q5的集電極接入到所述光耦隔離器件 的發(fā)光單元，所述光敏單元與所述控制模塊相連，所述整流濾波模塊的輸出端過壓時驅動 所述發(fā)光單元并由所述發(fā)光單元導通所述光敏單元觸發(fā)所述控制模塊控制所述開關電路 模塊斷開所述交流恒流源和整流濾波模塊之間的通路。
全文摘要
一種交流恒流源LED驅動電路，包括開關電路模塊、與開關電路模塊相連將交流恒流源的交流電轉換成直流電的整流濾波模塊，檢測交流恒流源并根據檢測結果產生檢測信號的檢測模塊、與所述檢測模塊相連接收所述檢測信號并根據所述檢測信號控制所述開關電路模塊連通或斷開所述交流恒流源和整流濾波模塊的控制模塊；上述交流恒流源LED驅動電路，通過控制模塊檢測輸入電流信號并根據輸入電流信號通過控制開關電路模塊對輸入電流大小進行調節(jié)以輸出恒定的電流，再通過整流濾波模塊將輸入的交流電轉換為直流電，為負載提供直流恒流源達到驅動負載LED的目的。
文檔編號G01R19/00GK101888730SQ20101021559
公開日2010年11月17日 申請日期2010年6月30日 優(yōu)先權日2010年6月30日
發(fā)明者周明杰, 譚威 申請人: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