專利名稱：一種led驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及LED驅(qū)動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種開關(guān)電源的LED驅(qū)動(dòng)電路。
背景技術(shù)：
開關(guān)電源由于體積小和效率高的優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越多的被應(yīng)用于各類設(shè)備中，用于提 供穩(wěn)定的能量輸出。LED照明因具有壽命長(zhǎng)、節(jié)能、色彩豐富、安全、環(huán)保特性，被譽(yù)為人類照明的第三 次革命。在同樣亮度下，LED照明耗電僅為普通白熾燈的1/10，使用壽命是白熾燈的80-100 倍。現(xiàn)在LED可以廣泛應(yīng)用于各種指示、顯示、裝飾、背光源、普通照明和城市夜景照明等領(lǐng) 域。LED屬于直流驅(qū)動(dòng)，擁有超低的功耗，單管可以達(dá)到0. 03 0. 06瓦。而照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員對(duì)每一種新的光源科技又都面臨調(diào)光的挑戰(zhàn)。調(diào)光在許多應(yīng) 用中是非常重要的，因?yàn)樗梢宰専艄獾牧炼确细鞣N環(huán)境的需求，同時(shí)可有效節(jié)能。最常 見的調(diào)光控制器是相位截?cái)嗾{(diào)光器，通常被稱為TRIAC調(diào)光器，是應(yīng)用于目前大量使用的 白熾燈或鹵素?zé)簟Ｒ獙⑾辔唤財(cái)嗾{(diào)光器與現(xiàn)今的發(fā)光二極管(LED)燈泡結(jié)合應(yīng)用，就意味 著需要面對(duì)顯著的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，且結(jié)果也非盡如人意。究其原因，就是傳統(tǒng)的TRIAC調(diào)光控 制器是用來(lái)調(diào)節(jié)電阻性的負(fù)載(例如是白熾燈或鹵素?zé)?，而目前市場(chǎng)上的LED驅(qū)動(dòng)器解決 方案，在作TRIAC調(diào)光控制的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生閃爍及/或不能實(shí)現(xiàn)100 1的對(duì)比度。例如以下設(shè)計(jì)方案，如圖1所示，采用被動(dòng)式(無(wú)源)功率因數(shù)校正器(PFC)，即， 整個(gè)驅(qū)動(dòng)電路包括依次連接的TRIAC調(diào)光器、被動(dòng)式PFC、和開關(guān)電源。具體的，如圖2A和 圖2B，是具體應(yīng)用兩種被動(dòng)式功率因數(shù)校正器的LED驅(qū)動(dòng)電路圖，其中圖2A是“電感補(bǔ)償 式”功率因數(shù)校正器的LED驅(qū)動(dòng)電路圖，包括TRIAC調(diào)光器10、電感補(bǔ)償式PFC12、和開關(guān)電 源14 ；圖2B是“填谷電路式”功率因數(shù)校正器的LED驅(qū)動(dòng)電路圖，包括TRIAC調(diào)光器10’、 填谷電路式PFC12’、和開關(guān)電源14’。這些設(shè)計(jì)方案雖然能夠驅(qū)動(dòng)LED，但是由于調(diào)光器的 負(fù)載不是電阻性負(fù)載，導(dǎo)致交流輸入電壓在triac調(diào)光器導(dǎo)通角附近時(shí)，調(diào)光器反復(fù)導(dǎo)通， 從而造成LED產(chǎn)生閃爍效果及/或不能實(shí)現(xiàn)100 1的對(duì)比度。因此，如何設(shè)計(jì)一種適應(yīng)現(xiàn)有的各種調(diào)光器的開關(guān)電源的LED驅(qū)動(dòng)電路，已成為 當(dāng)前急需解決的技術(shù)難題之一。

實(shí)用新型內(nèi)容有鑒于此，本實(shí)用新型的目的在于提供一種LED驅(qū)動(dòng)電路，能夠適應(yīng)現(xiàn)有的各種 調(diào)光器，且具有高性能。本實(shí)用新型所述LED驅(qū)動(dòng)電路，包括接收交流電輸入的調(diào)光器；與所述調(diào)光器的輸出連接并對(duì)其負(fù)載特性進(jìn)行阻抗變換、控制其輸出波形的阻抗 變換模塊；與所述調(diào)光器的輸出連接并產(chǎn)生調(diào)光控制信號(hào)的低通濾波器；[0012]連接于所述阻抗變換模塊的輸出與LED的輸入之間的恒流控制模塊，且所述恒流 控制模塊還與所述低通濾波器連接，接收所述調(diào)光控制信號(hào)，從而控制輸出電流大小并通 過(guò)所述恒流控制模塊最終驅(qū)動(dòng)LED。其中，所述調(diào)光器是相位截?cái)嗾{(diào)光器。其中，所述阻抗變換模塊為能夠控制其交流輸入信號(hào)為正弦信號(hào)的有源功率因數(shù) 校正器。其中，所述調(diào)光控制信號(hào)是所述有源功率因數(shù)校正器的正弦交流輸入信號(hào)通過(guò)低 通濾波器所產(chǎn)生的直流信號(hào)。其中，所述恒流控制模塊是原邊控制的開關(guān)電源。所述LED驅(qū)動(dòng)的具體實(shí)施例中，所述阻抗變換器可以是有源功率因數(shù)校正器；而 恒流控制模塊可以是原邊控制的開關(guān)電源。該電路通過(guò)在調(diào)光器后連接阻抗變換模塊，使 得其負(fù)載從非電阻性負(fù)載轉(zhuǎn)化為電阻性負(fù)載，從而解決了由于交流輸入后調(diào)光器進(jìn)行調(diào)光 時(shí)在導(dǎo)通角附近反復(fù)導(dǎo)通，從而產(chǎn)生閃爍的技術(shù)問(wèn)題，即，使得該LED驅(qū)動(dòng)電路能夠應(yīng)用現(xiàn) 有的調(diào)光器。另外，采用恒流控制模塊，特別是原邊控制的開關(guān)電源，使得其性能高，成本 低。

圖1，為現(xiàn)有的LED驅(qū)動(dòng)方案的框圖；圖2A，為圖1所示的具體應(yīng)用“電感補(bǔ)償式”功率因數(shù)校正器的LED驅(qū)動(dòng)電路圖；圖2B，為圖1所示的具體應(yīng)用“填谷電路式”功率因數(shù)校正器的LED驅(qū)動(dòng)電路圖；圖3，為本實(shí)用新型的開關(guān)電源的LED驅(qū)動(dòng)方案的框圖；圖4，為圖3所示的開關(guān)電源的LED驅(qū)動(dòng)電路的具體實(shí)施電路圖；圖5，是有源功率因數(shù)校正器在不同調(diào)光器類型(前切/后切)，不同導(dǎo)通角情況 下的輸入電壓信號(hào)；圖6，是本實(shí)用新型開關(guān)電源的LED驅(qū)動(dòng)電路導(dǎo)通角和LED輸出電流的關(guān)系圖。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，
以下結(jié)合附圖和具 體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。有鑒于此，本實(shí)用新型的目的在于提供一種開關(guān)電源的LED驅(qū)動(dòng)電路，能夠適應(yīng) 現(xiàn)有的各種調(diào)光器，且具有高性能。前面提到了，triac調(diào)光器是應(yīng)用于傳統(tǒng)的照明燈的調(diào)光，即其負(fù)載需是電阻性， 但是例如圖1的LED的驅(qū)動(dòng)電路，由于調(diào)光器的負(fù)載不是電阻性負(fù)載，導(dǎo)致交流輸入電壓在 triac調(diào)光器導(dǎo)通角附近時(shí)，調(diào)光器反復(fù)導(dǎo)通，從而造成LED產(chǎn)生閃爍效果。因此，為了保證調(diào)光器的正常工作，首先需要對(duì)調(diào)光器的負(fù)載進(jìn)行阻抗變換。請(qǐng)參 閱圖3，是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖，如圖所示，本實(shí)用新型的LED驅(qū)動(dòng)電路包括調(diào)光器、阻 抗變換模塊、低通濾波器、及恒流控制模塊，其中，所述調(diào)光器接收交流電輸入，其輸入連接 有阻抗變換器以及低通濾波器；所述阻抗變換器使得調(diào)光器的負(fù)載從電容性轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮栊?負(fù)載，其輸出連接有恒流控制模塊；所述恒流控制模塊的輸入包括阻抗變換模塊的輸出以及低通濾波器產(chǎn)生的調(diào)光控制信號(hào)，即恒流控制模塊也與所述低通濾波器的輸出連接。這樣，該LED驅(qū)動(dòng)電路能夠?qū)⑺稣{(diào)光器的負(fù)載由電容性負(fù)載轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮栊载?fù) 載，能夠解決上述閃爍的問(wèn)題。另外，通過(guò)恒流控制模塊對(duì)整個(gè)電路的輸出進(jìn)行有效控制， 使得輸出穩(wěn)定。需要說(shuō)明的是，上述阻抗變換模塊在進(jìn)行阻抗變換時(shí)，在LED負(fù)載變化的情況下， 阻抗變換模塊所變換出的電阻特性越好，越有利于Triac調(diào)光器的正常工作。采用有源功 率因數(shù)校正結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)這一阻抗變換，請(qǐng)參閱圖4，是本實(shí)用新型的LED驅(qū)動(dòng)電路的具體 實(shí)施例，如圖所示，將LED驅(qū)動(dòng)電路的電容性負(fù)載變換為電阻性負(fù)載后，在整流橋21后的電 壓波形與整流橋21前的電壓波形相同。阻抗變換模塊22 (本實(shí)施例中為有源功率因數(shù)校 正器)，將LED恒流控制模塊M與交流輸入電壓隔開，并且能夠控制交流輸入電流的形狀， 使之等于正弦，如圖5所示，顯示了有源功率因數(shù)校正器在不同調(diào)光器類型(前切/后切)， 不同導(dǎo)通角情況下的輸入電壓信號(hào)。有源功率因數(shù)校正器包括有源功率因數(shù)校正IC，用 于輸出功率的變壓器，功率MOS管，和輸出整流肖特基二極管。當(dāng)調(diào)光器20工作在不同的 導(dǎo)通角狀態(tài)時(shí)，整個(gè)電路的線電壓波形也是被切角的正弦電壓。而圖4中有源功率因數(shù)校 正器中應(yīng)用常用的APFC升壓電路，APFC的輸入電壓為交流輸入電壓，當(dāng)接入triac調(diào)光器 20后，APFC的輸入電壓為切角的正弦電壓，而整流橋21后的電壓波形仍然可以很好的跟隨 Triac的輸出電壓波形，不會(huì)產(chǎn)生畸變。通過(guò)這樣的負(fù)載特性變換，整流橋后面的負(fù)載在交 流輸入周期為IOOHz的頻率范圍左右，被視為純電阻性負(fù)載，保證了 Triac調(diào)光器20的正 常工作。同時(shí)，APFC的輸出電壓約為400V的高壓Bus信號(hào)。在不同輸入電壓的情況下，此 BUS電壓變化不大。對(duì)于后一級(jí)的恒流控制模塊M(該實(shí)施例中為原邊控制的開關(guān)電源) 來(lái)說(shuō)，相當(dāng)于一個(gè)固定不變的輸入電壓信號(hào)。對(duì)穩(wěn)定整個(gè)電路的輸出，也有幫助。阻抗變換模塊22的輸出端接一個(gè)恒流控制模塊24。本實(shí)施例中該模塊的工作方 式為原邊采樣和控制，所述原邊控制的恒流輸出模塊的輸入信號(hào)為有源功率因數(shù)校正模塊 的輸出，以及用以進(jìn)行LED調(diào)光的控制信號(hào)，調(diào)光信號(hào)為有源功率因數(shù)校正器的切角的正 弦信號(hào)通過(guò)低通濾波器23所產(chǎn)生的直流信號(hào)。采用原邊采樣和控制的恒流控制模塊M可 以在保證系統(tǒng)輸出電流精度的情況下大幅度的減小系統(tǒng)的元器件數(shù)量，降低了成本，同時(shí) 也提高了系統(tǒng)的可靠性，其包括功率管Ml、控制器對(duì)3、以及變壓器M5。原邊控制模塊恒 流輸出工作的基本原理為
Tonslout = Ipeak *-*-
y N2 T其中，N1/N2為變壓器245原副邊的匝比，Ipeak為原邊功率管241導(dǎo)通的峰值電 流，Tons為副邊肖特基二極管246導(dǎo)通的時(shí)間，T為控制器243工作的開關(guān)周期。本實(shí)施例中，調(diào)光器為相位截?cái)嗾{(diào)光器(Triac調(diào)光器)。整個(gè)電路需要在Triac 調(diào)光器工作在不同導(dǎo)通角的時(shí)候使LED燈具的亮度做出相應(yīng)的調(diào)整，例如減小LED亮度的 方法可以概括為兩種1.減小LED流過(guò)的DC電流。2.減小LED導(dǎo)通時(shí)間。在本實(shí)用新型 的一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)對(duì)Triac切角的正弦信號(hào)進(jìn)行低通濾波，得到一個(gè)與調(diào)光器導(dǎo)通角 對(duì)應(yīng)的一個(gè)直流電壓信號(hào)DIM。再通過(guò)DIM信號(hào)控制原邊恒流控制器中的電流采樣基準(zhǔn)信 號(hào)，從原邊控制器的工作原理可以看出，恒流控制線路的輸出直流電流將隨功率開關(guān)管的 峰值電流變化而變化。因此，達(dá)到減小恒流驅(qū)動(dòng)模塊的輸出電流，使LED的亮度減小。
5[0035]請(qǐng)參閱圖6，是本實(shí)用新型開關(guān)電源的LED驅(qū)動(dòng)電路導(dǎo)通角和LED輸出電流的關(guān)系 圖，如圖所示，最終的LED的電流能夠得到有效調(diào)節(jié)，且不會(huì)產(chǎn)生閃爍等現(xiàn)象，使得現(xiàn)有的 調(diào)光器能夠應(yīng)用于LED的調(diào)節(jié)。以上對(duì)本實(shí)用新型所提供的一種開關(guān)電源的LED驅(qū)動(dòng)電路，進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本 文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本實(shí)用新型的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是 用于幫助理解本實(shí)用新型的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本 實(shí)用新型的思想，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處。綜上所述，本說(shuō)明書內(nèi)容 不應(yīng)理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。
權(quán)利要求1.一種LED驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，包括接收交流電輸入的調(diào)光器；與所述調(diào)光器的輸出連接并對(duì)其負(fù)載特性進(jìn)行阻抗變換、控制其輸出波形的阻抗變換 模塊；與所述調(diào)光器的輸出連接并產(chǎn)生調(diào)光控制信號(hào)的低通濾波器；連接于所述阻抗變換模塊的輸出與LED的輸入之間的恒流控制模塊，且所述恒流控制 模塊還與所述低通濾波器連接，接收所述調(diào)光控制信號(hào)，從而控制輸出電流大小并通過(guò)所 述恒流控制模塊最終驅(qū)動(dòng)LED。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述調(diào)光器是相位截?cái)嗾{(diào)光器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述阻抗變換模塊為能夠控制其 交流輸入信號(hào)為正弦信號(hào)的有源功率因數(shù)校正器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的LED驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述調(diào)光控制信號(hào)是所述有源功 率因數(shù)校正器的正弦交流輸入信號(hào)通過(guò)低通濾波器所產(chǎn)生的直流信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述恒流控制模塊是原邊控制的 開關(guān)電源。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種開關(guān)電源的LED驅(qū)動(dòng)電路，應(yīng)用于開關(guān)電源電路系統(tǒng)，包括接收交流電輸入的調(diào)光器；與所述調(diào)光器的輸出連接并對(duì)其負(fù)載特性進(jìn)行阻抗變換、控制其輸出波形的阻抗變換模塊；與所述調(diào)光器的輸出連接并產(chǎn)生調(diào)光控制信號(hào)的低通濾波器；連接于所述阻抗變換模塊的輸出與LED的輸入之間的恒流控制模塊，且所述恒流控制模塊還與所述低通濾波器連接，接收所述調(diào)光控制信號(hào)，從而控制輸出電流大小并通過(guò)所述恒流控制模塊最終驅(qū)動(dòng)LED。采用本實(shí)用新型所述電路，能夠適應(yīng)現(xiàn)有的各種調(diào)光器，且具有高性能。
文檔編號(hào)H05B37/02GK201869417SQ20102062948
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月18日
發(fā)明者任雪剛, 劉娜, 段建華, 陳澤強(qiáng) 申請(qǐng)人:Bcd半導(dǎo)體制造有限公司