一种无需辅助绕组供电的led驱动电路的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种无需辅助绕组供电的LED驱动电路，通过检测功率开关MOS管漏极电压相对基准电压的变化，判断续流二极管的电流过零时刻，从而确定续流二极管的关断时间，检测到LED负载的平均电流，实现LED恒流驱动；省去辅助绕组的设计，可简化LED驱动电源设计，缩小LED驱动电源体积，降低LED驱动电源成本。
【专利说明】—种无需辅助绕组供电的1^0驱动电路
【技术领域】
[0001]本发明涉及[￡0驱动【技术领域】，特别是涉及一种无需辅助绕组供电的1^0驱动电路。
【背景技术】
[0002]图1是传统的无辅助绕组供电[￡0驱动电路的简化示意图。如图1所示，主要包括整流桥、恒流控制电路、电容器01、电容器02、电容器03、电阻81、电阻82、电阻83、电感[1、二极管01、二极管02。
[0003]图1所示恒流驱动电路供电工作原理如下:恒流驱动电路上电后，输入电压通过电阻81向电容02充电，充电至电容02上的电压大于恒流控制电路的开启电压后，恒流控制电路开始工作，当恒流驱动电路稳定工作后，当低压开关103晶体管12开通时，功率开关103晶体管11也导通，采样电阻以上的电压上升，当采样电阻以上的电压达到预设阈值时，开关控制逻辑电路输出信号使低压开关103晶体管12关闭，同时功率开关103晶体管II也关闭，馈流二极管02导通，使功率开关103晶体管11的源极电压被钳位至乂⑶，同时续流二极管01开始导通，开关管中的电流很快上升到峰值并开始下降，当续流二极管01的电流下降到零时，功率开关103晶体管11的漏极电压也开始下降，由于11的漏极和源极的电容耦合作用，功率开关103晶体管11的源极电压同时开始下降，通过比较功率开关103晶体管11的栅极和源极电压值，从而得到续流二极管01的关断时间，从而系统检测到[￡0负载的平均电流，在通过开关控制逻辑电路控制低压开关103晶体管12的开通时刻，从而实现[￡0恒流驱动的目的。
[0004]上述传统的无需辅助绕组供电的非隔离[￡0驱动电路中，存在如下两个缺点:
[0005]第一，采样源极驱动的功率103开关管(11)，因为与通路中的低压驱动103管
(12)叠加，所以需要更小的导通电阻，才能保证驱动电路较低的损耗和较高的效率。导通电阻越小，无疑成本会更高。
[0006]第二，因为检测续流二极管电流为零时刻的方法是通过比较功率103开关管(11)的栅极和源极电压，而这种方法很难准确检测到过零点，调试过程也非常困难和麻烦，因此会极大地影响广品的上市时间和成品率。
【发明内容】
[0007]本发明所要解决的技术问题是提供一种无需辅助绕组供电的120驱动电路，能够提高[￡0驱动电源的性能，简化[￡0驱动电源的设计，缩小1^0驱动电源体积，降低[￡0驱动电源成本。
[0008]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种无需辅助绕组供电的120驱动电路，包括:连接在输入直流电压与地之间的第一电容器，以及并联在所述第一电容器两端的串联连接的第一电阻和第二电容器，还包括电压采样网络、电压基准产生电路、电压比较器、功率开关103管、馈通二级管和馈通电容，所述馈通二级管的负极连接在所述第一电阻和第二电容器之间，正极与所述馈通电容的一端相连，所述馈通电容的另一端与所述功率开关103管的漏极相连；所述电压采样网络的输入端连接在所述馈通二极管02的正极和馈通电容之间，输出端连接在电压比较器的第一输入端，用于获取所述功率开关103晶体管的漏极电压；所述电压基准产生电路的输出端连接电压比较器的第二输入端，为判断功率开关103管漏极电压变化提供参考电压；所述电压比较器的输出端通过开关控制逻辑电路与所述功率开关103管的栅极相连，用于比较电压采样网络获取的功率开关103管的漏极电压和参考电压，当所述电压比较器的输出结果发生跳变时，得到续流二极管的电流关断时刻；所述功率开关103管的漏极连接到与负载连接的磁性耦合器件以及续流二极管的正极，源极连接到采样电阻的一端，所述采样电阻另一端接地。
[0009]所述电压采样网络由电阻与电阻，或者电容与电容，或者电阻与电容组合而成。
[0010]所述驱动电路还包括过压保护逻辑电路；所述过压保护逻辑电路的一个输入端连接所述电压比较器的输出端，另一个输入端连接最小续流时间计时电路，当所述过压保护逻辑电路检测到续流二极管的导通时间小于预设的最小导通时间时，所述过压保护逻辑电路被触发。
[0011]所述开关控制逻辑电路的一个输入端连接所述电压比较器的输出端，另一个输入端连接所述功率开关103管的源极，输出端连接所述功率开关103管的栅极；当所述采样电阻上的电压达到预设阈值时，所述开关控制逻辑电路输出信号使得所述功率开关103晶体管关闭；当所述电压比较器的输出结果发生跳变，得到续流二极管的电流关断时刻时，根据负载的平均电流，所述开关控制逻辑电路输出信号控制所述功率开关103管的开通时刻。
[0012]所述负载两端还并联有第三电容。
[0013]所述磁性耦合器件为电感，所述电感与所述负载并联连接或者串联连接。
[0014]所述磁性耦合器件为变压器，所述变压器的副边经所述续流二极管与负载组成回路。
[0015]所述续流二极管并联在负载两端或与负载串联。
[0016]有益效果
[0017]由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果:
[0018]本发明相对于现有技术而言，对电压采样网络检测得到的功率开关皿)3晶体管的漏极电压和标准参考电压进行比较，根据比较结果得到续流二极管01的电流为零时刻，从而确定续流二极管01的关断时间，检测到[￡0负载的平均电流，实现[￡0恒流驱动；省去辅助绕组的设计，提高了 [￡0驱动电源的性能，简化了 1^0驱动电源的设计，缩小了 [￡0驱动电源体积，降低了 [￡0驱动电源成本。
[0019]本发明还设置有过压保护逻辑电路，通过简单的过压保护设计，可以在120驱动电路输出开路时，防止输出电压过闻。
[0020]本发明还通过馈通电容，从功率开关103晶体管的漏极获取电流通过馈流二极管给控制电路供电，可以得到降低供电通路上的电流，使得驱动电路的功耗降低。
[0021]另外，本发明中120负载连接的磁性耦合器件可以是电感，也可以是变压器，为120驱动电路提供隔离型、非隔离型降压或者升降压等多种连接方式，实现方式灵活。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是传统的无辅助绕组120恒流驱动电路示意图；
[0023]图2是根据本发明第一实施方式的无需辅助绕组的120驱动电路与120负载的非隔离型串联连接示意图；
[0024]图3是根据本发明第一实施方式的无需辅助绕组的120驱动电路与120负载的非隔离型并联连接示意图；
[0025]图4是根据本发明第一实施方式的无需辅助绕组的120驱动电路中采样网络示意图；
[0026]图5是根据本发明第一实施方式的无需辅助绕组的[￡0驱动电路中各信号点的电压或电流输出示意图。
[0027]
【具体实施方式】
[0028]下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0029]本发明的第一实施方式涉及一种无需辅助绕组供电的[￡0驱动电路，如图2所示，包括:连接在输入直流电压与地之间的第一电容器01，以及并联在所述第一电容器两端的串联连接的第一电阻町和第二电容器02，还包括电压采样网络202、电压基准产生电路203、电压比较器201、功率开关103管11、馈通二级管02和馈通电容04，所述馈通二级管02的负极连接在所述第一电阻町和第二电容器02之间，正极与所述馈通电容04的一端相连，所述馈通电容04的另一端与所述功率开关103管11的漏极相连；所述电压采样网络202的输入端连接在所述馈通二极管02的正极和馈通电容04之间，输出端连接在电压比较器201的第一输入端，用于获取所述功率开关103晶体管11的漏极电压；所述电压基准产生电路203的输出端连接电压比较器201的第二输入端，为判断功率开关103管11漏极电压变化提供参考电压；所述电压比较器201的输出端通过开关控制逻辑电路204与所述功率开关103管11的栅极相连，用于比较电压采样网络获取的功率开关103管11的漏极电压和参考电压，当所述电压比较器201的输出结果发生跳变时，得到续流二极管01的电流关断时刻；所述功率开关103管11的漏极连接到与负载连接的磁性耦合器件以及续流二极管01的正极，源极连接到采样电阻以的一端，所述采样电阻以另一端接地。其方法是通过电压采样网络202检测功率开关103晶体管的漏极电压；对检测到的漏极电压和标准参考电压进行比较，根据比较结果得到续流二极管01的电流关断时刻。
[0030]上述实施方式中采用馈通电容馈电的方式给恒流控制电路供电，使得恒流控制电路所需的供电电流较小，供电电路仅包括电阻和电容两个元器件，有利于降低成本并减小整机尺寸；而且供电电路中的电阻可以较大，电容可以较小，有利于提高驱动电路的效率。
[0031]上述实施方式涉及一种无需辅助绕组的[￡0驱动电路是对如图1所示的现有驱动电路的驱动方式和控制方式作出了改进。与现有技术相似的是:在输入源直流侧与电路地之间并联第一电容器01，串联连接第一电阻町和第二电容器02，电感11的一端接于续流二极管正端与功率开关103晶体管11的漏极之间，电感另一端接于第三电容器和[￡0负载，第三电容器03为滤波电容，并联于…!)负载两端。
[0032]而与现有技术不同的是:本实施方式采用不同的采样网络获取功率开关顯3晶体管11漏极电压与标准电压进行比较，从而更易获得更为精确的续流二极管的电流过零检测点，另外采用馈通电容馈电的方式给控制电路供电。
[0033]其中，电压采样网络的输入端连接于功率开关103晶体管11的漏极，输出端连接电压误差比较器201的第一输入端，用于检测功率开关103晶体管11的漏极电压。
[0034]参考电压电路(即图2中的203参考电压电路)的输出端接于电压误差比较器201的第二输入端，用于作为判断续流二极管电流过零点的基准电压；
[0035]电压误差比较器201用于比较电压采样网络的采样值和标准参考电压值，当所述电压误差比较器的输出结果发生跳变时，得到续流二极管01的电流过零时刻。
[0036]此外，本领域技术人员可以理解，电压采样网络可以由电阻与电阻，或者电容与电容，或者电阻与电容组合构成，图4为所述电压采样网络。
[0037]由此可见，本发明实施方式相对于现有技术而言，对电压采样网络检测得到的功率开关103晶体管的漏极电压和标准参考电压进行比较，根据比较结果得到续流二极管01的电流为零时刻，从而确定续流二极管01的关断时间，检测到[￡0负载的平均电流，实现120恒流驱动；省去辅助绕组的设计，提高了 [￡0驱动电源的性能，简化了 [￡0驱动电源的设计，缩小了 [￡0驱动电源体积，降低了 [￡0驱动电源成本。
[0038]此外，本实施方式的[￡0驱动电路还包括开关控制逻辑电路，功率开关服)3晶体管11和采样电阻以，该功率开关103晶体管11的漏极接到续流二极管的正极，源极连接到采样电阻02的一端，米样电阻02的一端接地，功率开关103晶体管11的栅极受控于开关控制逻辑电路204 ；二开关控制逻辑电路204的一个输入端连接电压误差比较器201的输出端，一个熟人端连接采样电阻以和功率开关103晶体管11的源极，输出端连接功率开关103晶体管11的栅极。
[0039]下面结合图2和图5具体描述根据本实施方式的1^0驱动电路的工作过程:
[0040]当功率开关103晶体管11导通时，电感11上的电流上升，采样电阻以上的电压也上升(即图5中⑶所处的401时刻)，当采样电阻以上的电压达到预设阈值的时候(即图5中(:3所处402时刻)，开关控制逻辑电路204输出信号使功率开关103晶体管11关闭，续流二极管01导通，并很快上升到峰值且开始缓慢下降(即图5中⑶所处的402时刻)，当续流二极管01的电流下降到零时(即图5中1』1所处403时刻)，功率开关103晶体管II的漏极电压开始快速下降，当电压下降到低于标准参考电压时，电压误差比较器翻转，得到续流二极管01的关断时间，从而系统可以检测到[￡0负载的平均电流，再通过开关控制逻辑电路204控制功率开关厥)3晶体管11的开通时刻，从而实现[￡0恒流驱动的目的。
[0041]结合图2和图5可以看出，电压采样网络202的输出电压值为功率开关103晶体管11的漏极电压，参考电压电路的输出值为标准参考电压，当功率开关103晶体管11的漏极电压低于标准参考电压的时刻403即为续流二极管电流下降到零的时刻，因此可以采用本实施方式的电压采样网络和参考电压电路，以及电压误差比较器来检测该时刻，从而得到续流二极管01的关断时间。
[0042]此外，本实施方式的[￡0驱动电路还包括用于对1^0驱动电路进行过压保护的过压保护逻辑电路206，该过压保护逻辑电路205的一个输入端连接电压采样网络比较器201的输出端，另一个输入端连接最小续流时间计时电路206，当过压保护逻辑电路205检测到续流二极管01的导通时间小于一预设的最小续流时间时，过压保护逻辑电路被触发，其中，续流二极管01的导通时间根据电压误差比较器的输出结果得到。通过上述简单的过压保护设计，可以在120驱动电路输出开路时，防止输出电压过高。
[0043]在本实施方式中，续流二极管01与[￡0负载组成回路，并在[￡0负载两端并联第三电容器03，用于滤波。
[0044]在本实施方式中电感11是与120负载串联连接(如图2)所示，也可以并联连接(如图3所示)。
[0045]本发明的第二实施方式涉及一种无需辅助绕组的1^0驱动电路。第二实施方式与第一实施方式大致相同，主要区别之处在于:在第一实施方式中，[￡0驱动电路与[￡0负载的连接方式是非隔离型的。而在本发明第二实施方式中，[￡0驱动电路与[￡0负载的连接方式是隔离型的。
[0046]具体的说，本实施方式的功率开关103晶体管的驱动、电压采样网络、驱动控制电路以及过于保护电路的设计都与第一实施方式相同，其工作过程也相同，在此不再赘述。所不同的是:在第一实施方式中与[￡0负载连接的磁性|禹合器件为电感11，而本实施方式中与120负载连接的磁性耦合器件为变压器丁1。
[0047]不难发现，本发明提供了一种无辅助绕组供电的恒流[￡0驱动电路，该驱动电路通过直接驱动功率开关顯3晶体管，和馈通电容供电的技术简化了电路，降低了成本，提高了电路的可实现性。
【权利要求】
1.一种无需辅助绕组供电的LED驱动电路，包括:连接在输入直流电压与地之间的第一电容器(Cl)，以及并联在所述第一电容器(Cl)两端的串联连接的第一电阻(Rl)和第二电容器(C2)，其特征在于，还包括电压采样网络(202)、电压基准产生电路(203)、电压比较器(201)、功率开关MOS管(Ml)、馈通二级管(D2)和馈通电容(C4)，所述馈通二级管(D2)的负极连接在所述第一电阻(Rl)和第二电容器(C2)之间，正极与所述馈通电容(C4)的一端相连，所述馈通电容(C4)的另一端与所述功率开关MOS管(Ml)的漏极相连；所述电压采样网络(202)的输入端连接在所述馈通二极管(D2)的正极和馈通电容(C4)之间，输出端连接在电压比较器(201)的第一输入端，用于获取所述功率开关MOS晶体管(Ml)的漏极电压；所述电压基准产生电路(203)的输出端连接电压比较器(201)的第二输入端，为判断功率开关MOS管(Ml)漏极电压变化提供参考电压；所述电压比较器(201)的输出端通过开关控制逻辑电路(204)与所述功率开关MOS管(Ml)的栅极相连，用于比较电压采样网络获取的功率开关MOS管(Ml)的漏极电压和参考电压，当所述电压比较器(201)的输出结果发生跳变时，得到续流二极管(Dl)的电流关断时刻；所述功率开关MOS管(Ml)的漏极连接到与负载连接的磁性耦合器件以及续流二极管(Dl)的正极，源极连接到采样电阻(R2)的一端，所述采样电阻(R2)另一端接地。
2.根据权利要求1所述的无需辅助绕组供电的LED驱动电路，其特征在于，所述电压采样网络(202)由电阻与电阻，或者电容与电容，或者电阻与电容组合而成。
3.根据权利要求1所述的无需辅助绕组供电的LED驱动电路，其特征在于，还包括过压保护逻辑电路(205);所述过压保护逻辑电路(205)的一个输入端连接所述电压比较器(201)的输出端，另一个输入端连接最小续流时间计时电路(206)，当所述过压保护逻辑电路(205)检测到续流二极管(D2)的导通时间小于预设的最小导通时间时，所述过压保护逻辑电路(205)被触发。
4.根据权利要求1所述的无需辅助绕组供电的LED驱动电路，其特征在于，所述开关控制逻辑电路(204)的一个输入端连接所述电压比较器(201)的输出端，另一个输入端连接所述功率开关MOS管(Ml)的源极，输出端连接所述功率开关MOS管(Ml)的栅极；当所述采样电阻(R2)上的电压达到预设阈值时，所述开关控制逻辑电路(204)输出信号使得所述功率开关MOS晶体管(Ml)关闭；当所述电压比较器(201)的输出结果发生跳变，得到续流二极管(Dl)的电流关断时刻时，根据负载的平均电流，所述开关控制逻辑电路(204)输出信号控制所述功率开关MOS管(Ml)的开通时刻。
5.根据权利要求1所述的无需辅助绕组供电的LED驱动电路，其特征在于，所述负载两端还并联有第三电容(C3)。
6.根据权利要求1所述的无需辅助绕组供电的LED驱动电路，其特征在于，所述磁性耦合器件为电感(LI)，所述电感(LI)与所述负载并联连接或者串联连接。
7.根据权利要求1所述的无需辅助绕组供电的LED驱动电路，其特征在于，所述磁性耦合器件为变压器(Tl)，所述变压器(Tl)的副边经所述续流二极管(Dl)与负载组成回路。
8.根据权利要求1所述的无需辅助绕组供电的LED驱动电路，其特征在于，所述续流二极管(Dl)并联在负载两端或与负载串联。
【文档编号】H05B37/02GK104411035SQ201410551217
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年10月16日 优先权日:2014年10月16日
【发明者】刘弘 申请人:宁波芯辰微电子有限公司