CN201781658U - 直流高压恒流源电路 - Google Patents
直流高压恒流源电路 Download PDFInfo
- Publication number
- CN201781658U CN201781658U CN2010202131974U CN201020213197U CN201781658U CN 201781658 U CN201781658 U CN 201781658U CN 2010202131974 U CN2010202131974 U CN 2010202131974U CN 201020213197 U CN201020213197 U CN 201020213197U CN 201781658 U CN201781658 U CN 201781658U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- voltage
- current
- constant
- direct
- field effect
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims abstract description 26
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 20
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims description 16
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 4
- 238000005070 sampling Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 230000002459 sustained effect Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种直流高压恒流源电路，提供一种成本低廉、能驱动较多LED的电路。包括稳压管、取样电阻、镇流电感、续流二极管、滞环驱动IC和MOSFET，滞环驱动IC的Vin管脚连接稳压管、LED串和取样电阻，取样电阻的另一端连接滞环驱动IC的Vs端和镇流电感，镇流电感的另一端连接续流二极管和MOSFET漏极，续流二极管连接VCC和LED串正端，MOSFET栅极连接滞环驱动IC的GATE端，源极和稳压管接地。采用上述方案可以任意选定驱动电压，串接的LED数不受滞环驱动IC的耐压限制，且高耐压MOSFET价格低廉。本实用新型适用于所有含LED的电路，尤其适用于含大量LED的电路。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种LED驱动电路，尤其是涉及一种直流高压恒流源电路。
背景技术
照明用LED光源，需要严格控制其驱动电流。在直流供电的情况下驱动LED的方式目前有两种，一是BUCK降压方式，另一种是BOOST升压方式，BOOST方式的效率较BUCK方式低一些，通常只是在直流供电电压较低的情况下才被采用。
BUCK降压方式，目前主要存在着两种电路拓扑：
1、峰值限流型
电路拓扑如图1所示。当电源上电后，PWM驱动IC通过GATE脚输出固定频率的驱动脉冲。
在驱动脉冲的高电平处，MOSFET(金属氧化物场效应管)Q1导通，由于电感L1的镇流作用，流过LED串的电流缓慢上升，取样电阻R2两端的电压也逐渐上升，当达到阈值后，Q1关断，电感L1上的电流经D1续流继续点亮LED。在下一个脉冲将周期重复上述动作。
由于限流电阻R1的存在，VCC可以做的较高，PWM驱动IC可以采用普通的低压半导体工艺制程。但PWM驱动IC往往频率较低，导致需要使用的镇流电感的感值较大。
另外由于电路拓扑只是限制流过LED串的最大电流，因此存在着恒流精度不高等问题，当LED负载变化时，流过电感L1上的电流波形会发生变化，导致恒流效果更加恶化。要想控制流过LED的平均电流，还需要电感L1的感量和LED串的匹配，给生产和实际应用带来诸多不便。并且由于PWM驱动IC本身也需要一定工作电流，当VCC较高时，消耗的功率也较可观，导致整体驱动效率下降。
2、电流滞环型
电路拓扑如图2所示。当电源上电后，驱动IC通过GATE脚驱动MOSFET。
在采样电阻R1两端的电压低于阀值Vh时，驱动IC的GATE引脚输出高电平，MOSFET Q1导通，由于电感L1的镇流作用，流过LED串的电流缓慢上升，R1两端的电压也逐渐升至阀值Vh，Q1关断，电感L1上的电流经D1续流继续点亮LED，此时电流逐渐减小至阀值Vl，Q1再次导通，重复上述动作。
一般此类驱动IC，驱动频率可高达1MHz以上，因此可以使用较小的镇流电感。同时，由于采用滞环控制方式，驱动频率可以根据LED负载和镇流电感L自动调整，恒流特性较好，效率也基本能做到96％以上。很多驱动IC还将MOSFET内置，成本较低，实际应用很方便。
一般来说，我们希望VCC越高越好，这样串联的LED数可以增加，在接线时比较方便，同时也能降低每瓦的成本。但是由于半导体制造工艺方面的原因，此类IC耐压普遍在40V左右，支持串联的LED数受到很大限制，在大功率LED照明例如路灯上，接线非常麻烦，恒流驱动的成本也较高。少数几家国外厂商的IC可以做到75V的耐压，但价格很高，实际应用中会导致成本大幅提升。
发明内容
本实用新型主要是解决现有技术所存在的需要高耐压驱动芯片的技术问题，提供一种不需要高耐压驱动芯片，能够驱动较多串联的LED，成本低廉的直流高压恒流源电路。
本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种直流高压恒流源电路，包括稳压管、取样电阻、镇流电感、续流二极管、滞环驱动IC和金属氧化物场效应管，滞环驱动IC的Vin管脚连接稳压管的负端、LED串的负端和取样电阻的一端，取样电阻的另一端连接滞环驱动IC的Vs端和镇流电感的一端，镇流电感的另一端连接续流二极管的正端和场效应管的漏极，续流二极管的负端连接VCC和LED串的正端，场效应管的栅极连接滞环驱动IC的GATE端，场效应管的源极接地，稳压管的正端接地。采用上述方案可以任意选定驱动电压VCC，而不会受到滞环驱动IC的耐压限制，只受限于所选用的金属场效应管和续流二极管的耐压，这样可以串接的LED灯数不受滞环驱动IC的耐压限制。市面上高耐压的滞环驱动IC价格比大功率高耐压的MOSFET价格高很多，采用上述方案可以将整体物料成本降低1/2到2/3。采用外置MOSFET，可以具有良好的散热效果。同时由于滞环驱动IC工作电压较低，耗能较小，驱动效率较高，整体效率可以达到97％以上。
作为优选，镇流电感为峰值电流大于1.5倍Iled的镇流电感，Iled为LED的恒流驱动值。
作为优选，金属场效应管为最大工作电流为5至15倍Iled的N型金属场效应管。
作为优选，金属场效应管是耐压大于1.5倍VCC的金属场效应管。
作为优选，续流二极管为超快速恢复二极管。
作为优选，续流二极管为电流导通能力大于1.5倍Iled，耐压大于1.5倍VCC的续流二极管。
作为优选，稳压管是稳压值不大于滞环驱动IC最大工作电压的稳压管。以滞环驱动IC最大工作电压的2/3或者3/4，较合适。
作为优选，多串的所述LED串通过一条导线连接以后再接到VCC。采用这种共阳接法以后可以比传统模式减少N-1条接线，其中N为LED灯串的数量。
本实用新型的带来的有益效果是：
(1)可以任意选定驱动电压VCC。VCC将不受滞环驱动IC的耐压限制，只受限于所选用的MOSFET以及续流二极管的耐压。这样可以串接的LED灯数不受滞环驱动IC的耐压限制。
(2)成本低。市面上高耐压(大于40V)的滞环驱动IC价格很高，大于75V的基本没有IC厂商可以供货。使用本方案，可以选用市场上常见的低压滞环驱动IC，而大功率高耐压的MOSFET和超快恢复二极管经过多年发展已经很成熟，整体物料成本将比高压IC解决方案低1/2到2/3。同时VCC电压可以提到100V以上，串接的LED数可以大大增加，这样每瓦的成本也将急剧下降。
(3)驱动电流大，散热性能好，工作稳定。由于采用外置MOS管，相比较比一些内置MOS管的滞环驱动IC可实现更大的驱动电流，由于MOS管外置散热也较好。
(4)效率高。由于滞环驱动IC没有工作在很高的电压下，其工作电压只是比最低工作电压高几V，因此在相同的电流消耗下，滞环驱动IC耗能较低，驱动效率较高，整体效率可以做到97％以上。
(5)共阳极拓扑，接线简单。在需要多路恒流的情况下，由于LED串的阳极都是接在VCC上的，因此所有的LED串的阳极都可以连在一起，LED串的阴极单独接线。这样的接线方式，将比传统的模式省下N-1条接线，其中N为LED灯串的数量。
附图说明
图1是现有技术中的一种峰值限流型驱动电路示意图；
图2是现有技术中的一种电流滞环型电路示意图；
图3是本实用新型的一种电路示意图；
图4是本实用新型的一种电路接线方法；
图5是传统驱动电路的一种接线方法。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：本实施例的直流高压恒流源电路，如图3所示，包括稳压管D2、取样电阻R1、镇流电感L1、续流二极管D1、滞环驱动IC和金属氧化物场效应管Q1，滞环驱动IC的Vin管脚连接稳压管D2的负端、LED串的负端和取样电阻R1的一端，取样电阻R1的另一端连接滞环驱动IC的Vs端和镇流电感L1的一端，镇流电感L1的另一端连接续流二极管D1的正端和金属氧化物场效应管Q1的漏极，续流二极管D1的负端连接VCC和LED串的正端，金属氧化物场效应管Q1的栅极连接所述滞环驱动IC的GATE端，金属氧化物场效应管Q1的源极接地，稳压管D2的正端接地。电源上电后VCC经过LED灯串、稳压管D2稳压后给滞环驱动IC供电，当电源正常工作后稳压管D2不工作，IC的供电直接由LED灯串分压后提供。当取样电阻R1两端电压低于阈值Vh时，金属氧化物场效应管Q1导通，由于镇流电感L1的镇流作用，取样电阻R1两端的电压逐渐升至Vh，此时金属氧化物场效应管Q1关断，镇流电感L1中的电流经续流二极管D1续流继续点亮LED串，当取样电阻R1两端电压低至阀值Vl时金属氧化物场效应管Q1导通，依次重复。电路各部分说明如下：
(1)输入电压VCC。需要比滞环驱动IC的最低工作电压和LED灯串的压降之和高3V以上。
(2)LED灯。是驱动对象，其串联数N由VCC，滞环驱动IC的最低电压Vlow和LED灯串的压降Vf来确定。计算如下：
N＝(VCC-Vlow-3)/Vf (N需要取整)
(3)取样电阻R1。其值由电压阀值Vh，Vl(Vh为VCC-Vs之差，一般为100～200mV)，LED的恒流驱动值Iled，以及滞环驱动IC的工作电流Ivin决定。计算如下：
R1＝[(Vh+Vl)/2]/(Iled-Ivin)
(4)稳压管D2。为滞环驱动IC的VIN限压。其稳压值Vz由VCC，LED灯的Vf值来确定。同时需要保证Vz不大于滞环驱动IC的最大工作电压。计算如下：
Vz＝VCC-Vf*N+5
(6)镇流电感L1。其峰值电流应为Iled的1.5倍以上，电感量需要根据实际选用的驱动IC来决定，以使其振荡频率在合适范围内。
(7)MOSFET Q1。应选用大功率N型MOSFET，其Rds应越小越好，耐压Vds应为VCC的1.5倍以上。
(8)续流二极管D1。需选用超快恢复二极管，电流导通能力应为Iled的1.5倍以上，耐压应为VCC的1.5倍以上。
(9)滞环驱动IC。可采用市场上常见的滞环驱动IC型号，如QX5241。
本实施例的直流高压恒流源电路的共阳接线方法如图4所示，各LED串用一根线连接以后与VCC连接，相比图5的传统接线方法节省了N-1根导线，N为LED串的数量。
Claims (8)
1.一种直流高压恒流源电路，包括稳压管、取样电阻、镇流电感、续流二极管、滞环驱动芯片和金属氧化物场效应管，其特征在于，所述滞环驱动芯片的Vin管脚连接所述稳压管的负端、LED串的负端和所述取样电阻的一端，所述取样电阻的另一端连接所述滞环驱动芯片的Vs端和所述镇流电感的一端，所述镇流电感的另一端连接所述续流二极管的正端和所述场效应管的漏极，所述续流二极管的负端连接VCC和LED串的正端，所述场效应管的栅极连接所述滞环驱动芯片的GATE端，所述场效应管的源极接地，所述稳压管的正端接地。
2.根据权利要求1所述的直流高压恒流源电路，其特征在于，所述镇流电感为峰值电流大于1.5倍Iled的镇流电感，Iled为LED的恒流驱动值。
3.根据权利要求1所述的直流高压恒流源电路，其特征在于，所述金属氧化物场效应管为最大工作电流为5至15倍Iled的N型金属氧化物场效应管。
4.根据权利要求1或3所述的直流高压恒流源电路，其特征在于，所述金属氧化物场效应管是耐压大于1.5倍VCC的金属氧化物场效应管。
5.根据权利要求1所述的直流高压恒流源电路，其特征在于，所述续流二极管为超快速恢复二极管。
6.根据权利要求1或5所述的直流高压恒流源电路，其特征在于，所述续流二极管为电流导通能力大于1.5倍Iled，耐压大于1.5倍VCC的续流二极管。
7.根据权利要求1所述的直流高压恒流源电路，其特征在于，所述稳压管是稳压值不大于所述滞环驱动芯片最大工作电压的稳压管。
8.根据权利要求1所述的直流高压恒流源电路，其特征在于，多串的所述LED串通过一条导线连接以后再接到VCC。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2010202131974U CN201781658U (zh) | 2010-06-01 | 2010-06-01 | 直流高压恒流源电路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2010202131974U CN201781658U (zh) | 2010-06-01 | 2010-06-01 | 直流高压恒流源电路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN201781658U true CN201781658U (zh) | 2011-03-30 |
Family
ID=43794856
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2010202131974U Expired - Fee Related CN201781658U (zh) | 2010-06-01 | 2010-06-01 | 直流高压恒流源电路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN201781658U (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101868089A (zh) * | 2010-06-01 | 2010-10-20 | 浙江红剑集团有限公司 | 直流高压恒流源电路 |
| WO2012136030A1 (zh) * | 2011-04-02 | 2012-10-11 | 英飞特电子（杭州）有限公司 | 一种调整led电流的电路 |
| CN102752898A (zh) * | 2011-04-01 | 2012-10-24 | 英飞特电子（杭州）股份有限公司 | 一种负载驱动电路 |
| WO2013078669A1 (zh) * | 2011-12-02 | 2013-06-06 | Ye Jun | Led驱动电路和led驱动芯片 |
| CN111883068A (zh) * | 2020-06-18 | 2020-11-03 | 惠州市德赛西威汽车电子股份有限公司 | 一种lcd屏背光恒流驱动电路 |
-
2010
- 2010-06-01 CN CN2010202131974U patent/CN201781658U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101868089A (zh) * | 2010-06-01 | 2010-10-20 | 浙江红剑集团有限公司 | 直流高压恒流源电路 |
| CN101868089B (zh) * | 2010-06-01 | 2013-04-24 | 浙江红剑集团有限公司 | 直流高压恒流源电路 |
| CN102752898A (zh) * | 2011-04-01 | 2012-10-24 | 英飞特电子（杭州）股份有限公司 | 一种负载驱动电路 |
| WO2012136030A1 (zh) * | 2011-04-02 | 2012-10-11 | 英飞特电子（杭州）有限公司 | 一种调整led电流的电路 |
| US9018845B2 (en) | 2011-04-02 | 2015-04-28 | Inventronics (Hangzhou), Inc. | Circuit for adjusting LED current |
| WO2013078669A1 (zh) * | 2011-12-02 | 2013-06-06 | Ye Jun | Led驱动电路和led驱动芯片 |
| CN111883068A (zh) * | 2020-06-18 | 2020-11-03 | 惠州市德赛西威汽车电子股份有限公司 | 一种lcd屏背光恒流驱动电路 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101227778B (zh) | 一种自激振荡式大功率led恒流驱动电路 | |
| CN101389168B (zh) | 高压大功率led恒流驱动装置 | |
| CN102105007B (zh) | 带升压功能的led恒流驱动器 | |
| US8872434B2 (en) | Constant-current-drive LED module device | |
| CN201781658U (zh) | 直流高压恒流源电路 | |
| CN101765273A (zh) | 一种无级调光led驱动电路 | |
| CN102290030A (zh) | Led背光驱动电路 | |
| CN202127536U (zh) | 一种发光二极管驱动器的恒流电路 | |
| CN102548104A (zh) | Led驱动电路 | |
| CN110149747B (zh) | 用电源适配器直接供电给led灯管的驱动电路及设计方法 | |
| CN102196643A (zh) | 线性恒流控制器、芯片及驱动装置 | |
| US20100237784A1 (en) | Portable lighting device and method thereof | |
| CN105813285A (zh) | 一种led恒流驱动装置 | |
| CN201550315U (zh) | Led驱动电路 | |
| CN102026435B (zh) | 发光二极管驱动电路 | |
| CN102510605B (zh) | 一种新型的led脉冲驱动照明电路及驱动方法 | |
| CN103152894A (zh) | 一种基于ac电源的分段式led驱动电路 | |
| CN103929845B (zh) | 适用线性高压led驱动器的调光电路 | |
| CN101868089B (zh) | 直流高压恒流源电路 | |
| CN104023445A (zh) | 一种led驱动电路 | |
| CN203289699U (zh) | Led大功率驱动电路 | |
| CN102843816A (zh) | 大功率led电源电路 | |
| CN201226608Y (zh) | 宽电压大功率led驱动电路 | |
| CN205124081U (zh) | 阻容式泄放电路及led驱动电路 | |
| CN201805598U (zh) | 一种led恒流驱动控制电路 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110330 Termination date: 20140601 |