雙路輸出led電源驅(qū)動電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雙路輸出LED電源驅(qū)動電路，其包括EMI濾波電路、整流電路，以及主控電路，所述EMI濾波電路的輸入端與市電相連，其輸出端通過整流電路連接至主控電路，所述主控電路包括主MOS管Q1、主MOS管Q2、輸出控制三極管Q3、輸出控制三極管Q4、發(fā)光二極管LED1、發(fā)光二極管LED2、以及分壓電阻R3、采樣電阻R4、采樣電阻R9，采樣電阻R10、控制器U以及第一死區(qū)發(fā)生器和第二死區(qū)發(fā)生器。本發(fā)明結構簡單，能夠節(jié)約成本，并可有效提高電源的效率，功率因數(shù)等指標。
【專利說明】雙路輸出LED電源驅(qū)動電路
【技術領域】
[0001]本發(fā)明專利涉及一種雙路恒流輸出的LED電源驅(qū)動電路，尤其是指一種低成本，高效率，高功率因數(shù)的恒流控制電源驅(qū)動。
【背景技術】
[0002]LED開關電源以高效，環(huán)保，背光好等優(yōu)點正被用于各領域，成為技術發(fā)展的主流，然而現(xiàn)在LED領域還存在很多問題，功率因數(shù)較低，電源效率不高，成本高等。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明專利的目的在于提供一種結構簡單，效率高，功率因數(shù)高，可雙路輸出的恒流控制的LED電源驅(qū)動器。
[0004]為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采取了的技術方案是:
[0005]一種雙路輸出LED電源驅(qū)動電路，其包括EMI濾波電路、整流電路，以及主控電路，所述EMI濾波電路的輸入端與市電相連，其輸出端通過整流電路連接至主控電路，所述主控電路包括主MOS管Ql、主MOS管Q2、輸出控制三極管Q3、輸出控制三極管Q4、發(fā)光二極管LED1、發(fā)光二極管LED2、以及分壓電阻R3、采樣電阻R4、采樣電阻R9，采樣電阻R10、控制器U以及第一死區(qū)發(fā)生器和第二死區(qū)發(fā)生器；其中:
[0006]所述主MOS管Ql的柵極連接至整流電路的輸出端，其源極連接至輸出控制三極管Q3的發(fā)射極，所述輸出控制三極管Q3的集電極經(jīng)發(fā)光二極管LED1、采樣電阻R9后接地；所述主MOS管Q2的漏極連接于主MOS管Ql的源極和輸出控制三極管Q3的發(fā)射極之間，所述主MOS管Q2的源極接地；所述輸出控制三極管Q4的發(fā)射極連接于主MOS管Ql的源極和輸出控制三極管Q3的發(fā)射極之間，所述輸出控制三極管Q4的集電極經(jīng)發(fā)光二極管LED2、采樣電阻RlO后接地，所述分壓電阻R3、采樣電阻R4串聯(lián)后一端接地，另一端連接至主MOS管Ql的源極和輸出控制三極管Q3的發(fā)射極之間；
[0007]所述發(fā)光二極管LED1、采樣電阻R9之間設有第一采樣端子A，所述發(fā)光二極管LED2、采樣電阻RlO之間設有第二采樣端子B，所述分壓電阻R3、采樣電阻R4之間設有第三采樣端子C，所述第一采樣端子A處的電壓設為Va，所述第二采樣端子B處的電壓設置為Vb，所述第三采樣端子C處電壓設定為Vi ；
[0008]所述第一采樣端子A和第二采樣端子B分別連接至控制器U的兩個輸入端，用于將Va、Vb與設定電壓值Vrefa、設定電壓值Vrefb進行分別比較，分別輸出使能信號outa-en和使能信號outb-en，同時，比較后的結果并通過第二死區(qū)發(fā)生器輸出驅(qū)動信號s3和s4，所述驅(qū)動信號s3和s4分別連接于輸出控制三極管Q3和輸出控制三極管Q4的基極；所述第三采樣端子C連接于控制器U的另一輸入端，用于將Vi分別與波峰電壓值Vpeak和波谷電壓值Vvelly進行比較，比較后的結果通過第一死區(qū)發(fā)生器輸出驅(qū)動信號Si和s2，所述驅(qū)動信號Si和s2分別連接于主MOS管Ql和主MOS管Q2的柵極。
[0009]所述控制器U為AVR單片機。[0010]所述控制器U包括第一比較器、第二比較器、第三比較器、第四比較器以及RS觸發(fā)器、有限狀態(tài)機、過零檢測器，其中，所述第三采樣端子C與第一比較器的負輸入端和第二比較器的正輸入端分別相連，用于產(chǎn)生波谷電壓值Vvelly和波峰電壓值Vpeak的波谷電壓源和波峰電壓源分別連接至第一比較器的正輸入端和第二比較器的負輸入端；所述第一比較器的輸出端通過過零檢測器連接于第一死區(qū)發(fā)生器的其中一輸入端，所述第二比較器的輸出端連接至RS觸發(fā)器的R端，控制器U的時鐘信號連接至RS觸發(fā)器的S端，RS觸發(fā)器的Q端連接至第一死區(qū)發(fā)生器的另一輸入端，用于分別產(chǎn)生輸出驅(qū)動信號Si和s2的第一死區(qū)發(fā)生器的兩個輸出端分別連接至主MOS管Ql的柵極和主MOS管Q2的柵極；所述第一采樣端子A和第二采樣端子B分別連接至第三比較器和第四比較器的負輸入端，用于產(chǎn)生設定電壓值Vrefa和設定電壓值Vrefb的定值電壓源Urefa和定值電壓源Urefb分別連接至第三比較器和第四比較器的正輸入端，第三比較器和第四比較器的輸出端分別連接至有限狀態(tài)機的兩個輸入端，并結合有限狀態(tài)機的另一輸入端的時鐘信號產(chǎn)生一組輸出信號，該組輸出信號分別連接至第二死區(qū)發(fā)生器的兩個輸入端，用于分別產(chǎn)生輸出驅(qū)動信號s3和s4的第二死區(qū)發(fā)生器的兩個輸出端分別連接至輸出控制三極管Q3的基極和輸出控制三極管Q4的基極。
[0011]所述主控電路進一步包括一連接于主MOS管Ql的源極和輸出控制三極管Q3的發(fā)射極之間的濾波及相位補償電路，所述濾波及相位補償電路包括電阻R1、電阻R2、電容C2和電感L，串聯(lián)后的電阻Rl和電感L與串聯(lián)后的電阻R2和電感C2相并聯(lián)；所述主MOS管Q2的漏極連接于主MOS管Ql的源極和濾波及相位補償電路之間，所述輸出控制三極管Q4的發(fā)射極連接于輸出控制三極管Q3的發(fā)射極和濾波及相位補償電路之間，串聯(lián)后的電阻R3和電阻R4的一端連接于電阻R2和電感C2之間。
[0012]所述輸出控制三極管Q3的發(fā)射極和濾波及相位補償電路之間的電流值設為iL，所述iL的最大值定義為imax,其最小值定義為imin,所述波峰電壓值Vpeak為imax與電阻R4的阻值的乘積，所述波谷電壓值Vvelly為imin與電阻R4的阻值的乘積。
[0013]串聯(lián)的發(fā)光二極管LEDl和采樣電阻R9的兩端并接一由電阻R5和電容C3串聯(lián)組成的第一 RC濾波電路，串聯(lián)的發(fā)光二極管LED2和采樣電阻RlO的兩端并接一由電阻R6和電容C4串聯(lián)組成的第二 RC濾波電路。
[0014]所述整流電路為全波整流橋。
[0015]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有如下優(yōu)點:本發(fā)明雙路輸出變換中，每一路均通過負反饋形式對其占空比進行調(diào)節(jié)，實現(xiàn)較高功率因數(shù)，從而提高了整個電路的功率因數(shù)，同時，將變換器結構進行簡化，將之前用電路實現(xiàn)的功能現(xiàn)在轉(zhuǎn)用程序控制也能實現(xiàn)所要求的功能，減少在電路上的消耗，即整體消耗減少，提高效率。且結構簡單，節(jié)約成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明實施例的雙路輸出LED電源驅(qū)動電路原理圖；
[0017]圖2為本發(fā)明驅(qū)動信號si和s2的產(chǎn)生原理圖；
[0018]圖3為本發(fā)明驅(qū)動信號s3和s4的產(chǎn)生原理圖。
【具體實施方式】[0019]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明的內(nèi)容做進一步詳細說明。
[0020]實施例
[0021 ] 請參照圖1所示，一種雙路輸出LED電源驅(qū)動電路，其包括EMI濾波電路、整流電路，以及主控電路，EMI濾波電路的輸入端與市電相連，其輸出端通過整流電路連接至主控電路，主控電路包括主MOS管Q1、主MOS管Q2、輸出控制三極管Q3、輸出控制三極管Q4、發(fā)光二極管LED1、發(fā)光二極管LED2、以及分壓電阻R3、采樣電阻R4、采樣電阻R9，采樣電阻R10、控制器U以及第一死區(qū)發(fā)生器和第二死區(qū)發(fā)生器；其中:
[0022]主MOS管Ql的柵極連接至整流電路的輸出端，其源極連接至輸出控制三極管Q3的發(fā)射極，輸出控制三極管Q3的集電極經(jīng)發(fā)光二極管LED1、采樣電阻R9后接地；主MOS管Q2的漏極連接于主MOS管Ql的源極和輸出控制三極管Q3的發(fā)射極之間，主MOS管Q2的源極接地；輸出控制三極管Q4的發(fā)射極連接于主MOS管Ql的源極和輸出控制三極管Q3的發(fā)射極之間，輸出控制三極管Q4的集電極經(jīng)發(fā)光二極管LED2、采樣電阻RlO后接地，分壓電阻R3、采樣電阻R4串聯(lián)后一端接地，另一端連接至主MOS管Ql的源極和輸出控制三極管Q3的發(fā)射極之間；
[0023]發(fā)光二極管LED1、采樣電阻R9之間設有采樣端子A，發(fā)光二極管LED2、采樣電阻RlO之間設有采樣端子B，分壓電阻R3、采樣電阻R4之間設有采樣端子C，采樣端子A處的電壓設為Va，采樣端子B處的電壓設置為Vb，采樣端子C處電壓設定為Vi ；
[0024]采樣端子A和采樣端子B分別連接至控制器U的兩個輸入端，用于將Va、Vb與設定電壓值Vrefa、設定電壓值Vrefb進行分別比較,結合系統(tǒng)時鐘sustem clock,分別輸出使能信號outa-en和使能信號outb_en,同時，比較后的結果并通過第二死區(qū)發(fā)生器輸出驅(qū)動信號s3和s4，驅(qū)動信號s3和s4分別連接于輸出控制三極管Q3和輸出控制三極管Q4的基極；采樣端子C連接于控制器U的另一輸入端，用于將Vi分別與波峰電壓值Vpeak和波谷電壓值Vvelly進行比較，比較后的結果通過第一死區(qū)發(fā)生器輸出驅(qū)動信號Si和s2，驅(qū)動信號Si和s2分別連接于主MOS管Ql和主MOS管Q2的柵極。
[0025]在本發(fā)明較佳的實施例中，整流橋采用全波整流電路，控制器U采用AVR單片機。
[0026]主控電路還包括一連接于主MOS管Ql的源極和輸出控制三極管Q3的發(fā)射極之間的濾波及相位補償電路，濾波及相位補償電路包括電阻R1、電阻R2、電容C2和電感L，串聯(lián)后的電阻Rl和電感L與串聯(lián)后的電阻R2和電感C2相并聯(lián)，其中，和電感L用于對整流橋輸出的直流信號進行再次濾波，電阻Rl起到限流作用，串聯(lián)后的電阻R2和電感C2起到相位補償作用；±M0S管Q2的漏極連接于主MOS管Ql的源極和濾波及相位補償電路之間，輸出控制三極管Q4的發(fā)射極連接于輸出控制三極管Q3的發(fā)射極和濾波及相位補償電路之間，串聯(lián)后的電阻R3和電阻R4的一端連接于電阻R2和電感C2之間。
[0027]輸出控制三極管Q3的發(fā)射極和濾波及相位補償電路之間的電流值設為iL，iL的最大值定義為imax,其最小值定義為imin,波峰電壓值Vpeak為imax與電阻R4的阻值的乘積，波谷電壓值Vvelly為imin與電阻R4的阻值的乘積。
[0028]驅(qū)動信號Si和s2的產(chǎn)生原理如圖2所示，控制器U包括比較器Al、比較器A2、RS觸發(fā)器和過零檢測器，采樣端子C與第一比較器的負輸入端和第二比較器的正輸入端分別相連，用于產(chǎn)生波谷電壓值Vvelly和波峰電壓值Vpeak的波谷電壓源和波峰電壓源(即將上述計算獲得的波峰電壓值Vpeak和波谷電壓值Vvelly分別通過波峰電壓源和波谷電壓源進行模擬)分別連接至比較器Al的正輸入端和比較器A2的負輸入端，使Vi分別與波峰電壓值Vpeak和波谷電壓值Vvelly進行比較，比較器Al的輸出端通過過零檢測器通過第一死區(qū)發(fā)生器后經(jīng)一放大器進行放大處理后獲得連接于主MOS管Q2柵極的驅(qū)動信號s2，t匕較器A2的輸出端連接至RS觸發(fā)器的R端,控制器U的時鐘信號system clock連接至RS觸發(fā)器的S端，RS觸發(fā)器的輸出端Q端通過第一死區(qū)發(fā)生器經(jīng)一放大器進行放大處理后獲得連接于主MOS管Ql柵極的驅(qū)動信號Si，通過第一死區(qū)發(fā)生器產(chǎn)生的驅(qū)動信號Si和s2不能同時處于打開狀態(tài)。
[0029]驅(qū)動信號S3和s4的產(chǎn)生原理如圖3所示，控制器U包括比較器A3、比較器A4和有限狀態(tài)機，采樣端子A和采樣端子B分別連接至比較器A3和比較器A4的負輸入端，用于產(chǎn)生設定電壓值Vrefa和設定電壓值Vrefb的定值電壓源Urefa和定值電壓源Urefb分別連接至比較器A3和比較器A4的正輸入端，比較器A3和比較器A4的輸出端(分別為輸出詢問量outa-req和outb-req)分別連接至有限狀態(tài)機的兩個輸入端，并結合有限狀態(tài)機的另一輸入端的時鐘信號systemclock產(chǎn)生一組使能信號和一組輸出信號，分別定義為使能信號outa-en和使能信號outb-en并通過有限狀態(tài)機輸出，一組輸出信號分別連接至第二死區(qū)發(fā)生器的兩個輸入端，通過第二死區(qū)發(fā)生器并分別經(jīng)相應的放大器進行放大處理后產(chǎn)生驅(qū)動信號s3和s4，該驅(qū)動信號s3和s4連接至輸出控制三極管Q3的基極和輸出控制三極管Q4的基極，通過第二死區(qū)發(fā)生器避免了驅(qū)動信號s3和s4之間產(chǎn)生交叉干擾的可能性。
[0030]另外，串聯(lián)的發(fā)光二極管LEDl和采樣電阻R9的兩端并接一由電阻R5和電容C3串聯(lián)組成的RC濾波電路，串聯(lián)的發(fā)光二極管LED2和采樣電阻RlO的兩端并接一由電阻R6和電容C4串聯(lián)組成的RC濾波電路，進一步對驅(qū)動電路進彳丁濾波，進而提聞LED的壽命。
[0031]雖然本發(fā)明是通過具體實施例進行說明的，本領域技術人員應當明白，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，還可以對本發(fā)明進行各種變換及等同替代。另外，針對特定情形或應用，可以對本發(fā)明做各種修改，而不脫離本發(fā)明的范圍。因此，本發(fā)明不局限于所公開的具體實施例，而應當包括落入本發(fā)明權利要求范圍內(nèi)的全部實施方式。
【權利要求】
1.一種雙路輸出LED電源驅(qū)動電路，其包括EMI濾波電路、整流電路，以及主控電路，所述EMI濾波電路的輸入端與市電相連，其輸出端通過整流電路連接至主控電路，其特征在于，所述主控電路包括主MOS管Ql、主MOS管Q2、輸出控制三極管Q3、輸出控制三極管Q4、發(fā)光二極管LED1、發(fā)光二極管LED2、以及分壓電阻R3、采樣電阻R4、采樣電阻R9，采樣電阻R10、控制器U以及第一死區(qū)發(fā)生器和第二死區(qū)發(fā)生器；其中: 所述主MOS管Ql的柵極連接至整流電路的輸出端，其源極連接至輸出控制三極管Q3的發(fā)射極，所述輸出控制三極管Q3的集電極經(jīng)發(fā)光二極管LED1、采樣電阻R9后接地；所述主MOS管Q2的漏極連接于主MOS管Ql的源極和輸出控制三極管Q3的發(fā)射極之間，所述主MOS管Q2的源極接地；所述輸出控制三極管Q4的發(fā)射極連接于主MOS管Ql的源極和輸出控制三極管Q3的發(fā)射極之間，所述輸出控制三極管Q4的集電極經(jīng)發(fā)光二極管LED2、采樣電阻RlO后接地，所述分壓電阻R3、采樣電阻R4串聯(lián)后一端接地，另一端連接至主MOS管Ql的源極和輸出控制三極管Q3的發(fā)射極之間； 所述發(fā)光二極管LEDl、采樣電阻R9之間設有第一采樣端子A，所述發(fā)光二極管LED2、采樣電阻RlO之間設有第二采樣端子B，所述分壓電阻R3、采樣電阻R4之間設有第三采樣端子C，所述第一采樣端子A處的電壓設為Va，所述第二采樣端子B處的電壓設置為Vb，所述第三采樣端子C處電壓設定為Vi ； 所述第一采樣端子A和第二采樣端子B分別連接至控制器U的兩個輸入端，用于將Va、Vb與設定電壓值Vrefa、設定電壓值Vrefb進行分別比較,分別輸出使能信號outa_en和使能信號outb-en，同時，比較后的結果并通過第二死區(qū)發(fā)生器輸出驅(qū)動信號s3和s4，所述驅(qū)動信號s3和s4分別連接于輸出控制三極管Q3和輸出控制三極管Q4的基極；所述第三采樣端子C連接于控制 器U的另一輸入端，用于將Vi分別與波峰電壓值Vpeak和波谷電壓值Vvelly進行比較，比較后的結果通過第一死區(qū)發(fā)生器輸出驅(qū)動信號si和s2，所述驅(qū)動信號Si和s2分別連接于主MOS管Ql和主MOS管Q2的柵極。
2.根據(jù)權利要求1所述的雙路輸出LED電源驅(qū)動電路，其特征在于，所述控制器U為AVR單片機。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的雙路輸出LED電源驅(qū)動電路，其特征在于，所述控制器U包括第一比較器、第二比較器、第三比較器、第四比較器以及RS觸發(fā)器、有限狀態(tài)機、過零檢測器，其中，所述第三采樣端子C與第一比較器的負輸入端和第二比較器的正輸入端分別相連，用于產(chǎn)生波谷電壓值Vvelly和波峰電壓值Vpeak的波谷電壓源和波峰電壓源分別連接至第一比較器的正輸入端和第二比較器的負輸入端；所述第一比較器的輸出端通過過零檢測器連接于第一死區(qū)發(fā)生器的其中一輸入端，所述第二比較器的輸出端連接至RS觸發(fā)器的R端，控制器U的時鐘信號連接至RS觸發(fā)器的S端，RS觸發(fā)器的Q端連接至第一死區(qū)發(fā)生器的另一輸入端，用于分別產(chǎn)生輸出驅(qū)動信號si和s2的第一死區(qū)發(fā)生器的兩個輸出端分別連接至主MOS管Ql的柵極和主MOS管Q2的柵極；所述第一采樣端子A和第二采樣端子B分別連接至第三比較器和第四比較器的負輸入端，用于產(chǎn)生設定電壓值Vrefa和設定電壓值Vrefb的定值電壓源Urefa和定值電壓源Urefb分別連接至第三比較器和第四比較器的正輸入端，第三比較器和第四比較器的輸出端分別連接至有限狀態(tài)機的兩個輸入端，并結合有限狀態(tài)機的另一輸入端的時鐘信號產(chǎn)生一組輸出信號，該組輸出信號分別連接至第二死區(qū)發(fā)生器的兩個輸入端，用于分別產(chǎn)生輸出驅(qū)動信號s3和s4的第二死區(qū)發(fā)生器的兩個輸出端分別連接至輸出控制三極管Q3的基極和輸出控制三極管Q4的基極。
4.根據(jù)權利要求3所述的雙路輸出LED電源驅(qū)動電路，其特征在于，所述主控電路進一步包括一連接于主MOS管Ql的源極和輸出控制三極管Q3的發(fā)射極之間的濾波及相位補償電路，所述濾波及相位補償電路包括電阻R1、電阻R2、電容C2和電感L，串聯(lián)后的電阻Rl和電感L與串聯(lián)后的電阻R2和電感C2相并聯(lián)；所述主MOS管Q2的漏極連接于主MOS管Ql的源極和濾波及相位補償電路之間，所述輸出控制三極管Q4的發(fā)射極連接于輸出控制三極管Q3的發(fā)射極和濾波及相位補償電路之間，串聯(lián)后的電阻R3和電阻R4的一端連接于電阻R2和電感C2之間。
5.根據(jù)權利要求4所述的雙路輸出LED電源驅(qū)動電路，其特征在于，所述輸出控制三極管Q3的發(fā)射極和濾波及相位補償電路之間的電流值設為iL，所述iL的最大值定義為imax,其最小值定義為imin,所述波峰電壓值Vpeak為imax與電阻R4的阻值的乘積,所述波谷電壓值Vvelly為imin與電阻R4的阻值的乘積。
6.根據(jù)權利要求1所述的雙路輸出LED電源驅(qū)動電路，其特征在于，串聯(lián)的發(fā)光二極管LEDl和采樣電阻R9的兩端并接一由電阻R5和電容C3串聯(lián)組成的第一 RC濾波電路，串聯(lián)的發(fā)光二極管LED2和采樣電阻RlO的兩端并接一由電阻R6和電容C4串聯(lián)組成的第二 RC濾波電路。
7.根據(jù)權利要求1所述的雙路輸出LED電源驅(qū)動電路，其特征在于，所述整流電路為全波整流橋。
【文檔編號】H05B37/02GK103945606SQ201410141212
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月9日 優(yōu)先權日:2014年4月9日
【發(fā)明者】宋香榮, 舒杰, 張先勇 申請人:中國科學院廣州能源研究所