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1、(10)申请公布号 CN 103442504 A (43)申请公布日 2013.12.11 CN 103442504 A *CN103442504A* (21)申请号 201310426972.2 (22)申请日 2013.09.18 H05B 37/02(2006.01) (71)申请人 湘潭大学 地址 411105 湖南省湘潭市雨湖区羊牯塘 (72)发明人 刘勇 彭秋波 林勇 向礼丹 盘宏斌 (74)专利代理机构 湘潭市汇智专利事务所 43108 代理人 颜昌伟 (54) 发明名称 基于 PWM 调光模式的 LED 恒流驱动电路 (57) 摘要 本发明公开了一种基于 PWM 调光模式的 L。
2、ED 恒流驱动电路， 包括输入保护电路、 取样电路， 输 入保护电路的输入端与交流市电相连， 输出端与 输入整流滤波电路的输入端相连， 输入整流滤波 电路的输出端与变压器的输入端相连， 变压器的 输出端与输出整流滤波电路的输入端相连， 输出 整流滤波电路的输出端与调光模块相连， 调光模 块、 LED 光源模块、 电流采样电路、 单片机依次相 连， 单片机分别与光耦反馈电路、 调光模块相连， 光耦反馈电路与控制电路的输入端相连， 控制电 路的输出端与变压器相连， 取样电路的输入端与 输出整流滤波电路的输出端相连， 取样电路的输 出端与光耦反馈电路相连。本发明采用恒流调压 来照明， 达到了降低损耗。
3、、 节约能源、 延长 LED 照 明寿命的目的。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 4 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书4页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103442504 A CN 103442504 A *CN103442504A* 1/2 页 2 1. 一种基于 PWM 调光模式的 LED 恒流驱动电路， 其特征在于 ： 包括输入保护电路、 输 入整流滤波电路、 变压器、 输出整流滤波电路、 调光模块、 LED 光源模块、 电流采样电路、 单 片机、 光耦反馈电路和取样电路， 所述输入保护电路的。
4、输入端与交流市电相连， 输出端与输 入整流滤波电路的输入端相连， 输入整流滤波电路的输出端与变压器的输入端相连， 变压 器的输出端与输出整流滤波电路的输入端相连， 输出整流滤波电路的输出端与调光模块相 连， 调光模块、 LED 光源模块、 电流采样电路、 单片机依次相连， 单片机分别与光耦反馈电路、 调光模块相连， 光耦反馈电路与控制电路的输入端相连， 控制电路的输出端与变压器相连， 取样电路的输入端与输出整流滤波电路的输出端相连， 取样电路的输出端与光耦反馈电路 相连。 2. 如权利要求 1 所述的基于 PWM 调光模式的 LED 恒流驱动电路， 其特征在于 ： 所述输 入保护电路与输入整流。
5、滤波电路之间设有 EMI 滤波电路， 所述 EMI 滤波电路包括第一电容 （C1） 、 第二电容 （C2） 、 第二电感 （L2） ， 所述第一电容 （C1） 与输入保护电路的输出端相连， 第 一电容 （C1） 、 第二电感 （L2） 、 第二电容 （C2） 依次相连， 所述第一电容 （C1） 与第二电感 （L2） 之间还设有第一电阻 （R1） 和第二电阻 （R2） ， 第一电阻 （R1） 和第二电阻 （R2） 串接后与第一 电容 （C1） 并联。 3. 如权利要求 2 所述的基于 PWM 调光模式的 LED 恒流驱动电路， 其特征在于 ： 所述输 入整流滤波电路与变压器之间设有箝位保护电路，。
6、 箝位保护电路的输入端与输入整流滤波 电路的输出端相连， 输出端与变压器的输入端相连。 4. 如权利要求 3 所述的基于 PWM 调光模式的 LED 恒流驱动电路， 其特征在于 ： 所述输 入保护电路包括熔丝管 （FU） 、 压敏电阻 （RV） 和热敏电阻 （RT） ， 所述熔丝管 （FU） 、 压敏电阻 （RV） 、 热敏电阻 （RT） 依次串接。 5. 如权利要求 4 所述的基于 PWM 调光模式的 LED 恒流驱动电路， 其特征在于 ： 所述箝 位保护电路包括第三电阻 （R3） 、 第四电容 （C4） 和第五二极管 （D5） ， 所述第三电阻 （R3） 的一 端分别与第三电容 （C3） 。
7、、 变压器相连， 另一端与第五二极管 （D5） 的输出端相连， 第五二极 管 （D5） 的输入端与变压器的输入端相连， 所述第四电容 （C4） 并接在第三电阻 （R3） 的两端。 6. 如权利要求 5 所述的基于 PWM 调光模式的 LED 恒流驱动电路， 其特征在于 ： 所述输 出整流滤波电路包括第一电感 （L1） 、 第五电容 （C5） 、 第六电容 （C6） 、 第六二极管 （D6） ， 所述 第六二极管 （D6） 的输入端与变压器的输出端相连， 输出端分别与第一电感 （L1） 、 第五电容 （C5） 相连， 第一电感 （L1） 、 第五电容 （C5） 分别与第六电容 （C6） 相连。 。
8、7.如权利要求6所述的基于PWM调光模式的LED恒流驱动电路， 其特征在于 ： 所述输出 整流滤波电路还包括吸收电路， 所述吸收电路由第四电阻 （R4） 和第十一电容 （C11） 组成， 所述第四电阻 （R4） 和第十一电容 （C11） 串接后并接在第六二极管 （D6） 的两端。 8. 如权利要求 7 所述的基于 PWM 调光模式的 LED 恒流驱动电路， 其特征在于 ： 所述取 样电路包括第十四电阻 （R14） 、 第十三电阻 （R13） 和第十二电阻 （R12） ， 第十四电阻 （R14） 与 第六电容 （C6） 相连， 第十四电阻 （R14） 、 第十三电阻 （R13） 和第十二电阻 （。
9、R12） 依次串接。 9. 如权利要求 7 所述的基于 PWM 调光模式的 LED 恒流驱动电路， 其特征在于 ： 所述 LED 光源模块由多个相互串联或混联的 LED 组成。 10. 如权利要求 7 所述的基于 PWM 调光模式的 LED 恒流驱动电路， 其特征在于 ： 所述光 耦反馈电路包括一个光耦 （PC817） 和一个基准源 （TL431） ， 基准源 （TL431） 的输入端与取样 权 利 要 求 书 CN 103442504 A 2 2/2 页 3 电路相连， 输出端与光耦 （PC817） 的输入端相连， 光耦 （PC817） 的输出端与控制电路相连。 权 利 要 求 书 CN 1。
10、03442504 A 3 1/4 页 4 基于 PWM 调光模式的 LED 恒流驱动电路 技术领域 0001 本发明涉及照明电子技术领域， 特别涉及一种基于 PWM 调光模式的 LED 恒流驱动 电路。 背景技术 0002 近年来， 能源短缺现象越来越严重， 节能成为全世界共同关注的话题和衡量各项 技术的关键指标。 照明是人类消耗能源的重要方面， 在电能消耗中， 发达国家照明用电占发 电总量的比例是 19%， 我国也达到 10%。随着经济发展， 我国的照明用电比例将会有大幅度 的提高， 因此绿色节能照明的研究越来越受到重视。 0003 LED 具有高效、 长寿命、 低功耗、 安全等优点， 已被。
11、广泛应用于城市照明、 景观装饰 等公众设施。然而随着单晶单管 LED 的输出功率、 发光效率以及高功率封装技术的不断发 展， 使 LED 作为一般照明具有广泛的应用前景。如今的 LED 调光一般采用两种方式 ： 一种 是线性调光， 此种方法通过调节 LED 的工作电流来实现调光， 但采用这种方式调光， 会引起 LED 发光颜色的变化 ； 第二种是 PWM 调光， 目前市场上多采用恒压源加开关管的方式调节 LED 的亮度， 但此种方法不能保证 LED 工作电流恒定。 发明内容 0004 为了解决上述技术问题， 本发明提供一种结构简单、 成本低、 能节约能源并且延长 LED 照明寿命的基于 PWM。
12、 调光模式的 LED 恒流驱动电路。 0005 本发明解决上述问题的技术方案是 ： 一种基于PWM调光模式的LED恒流驱动电路， 包括输入保护电路、 输入整流滤波电路、 变压器、 输出整流滤波电路、 调光模块、 LED 光源模 块、 电流采样电路、 单片机、 光耦反馈电路和取样电路， 所述输入保护电路的输入端与交流 市电相连， 输出端与输入整流滤波电路的输入端相连， 输入整流滤波电路的输出端与变压 器的输入端相连， 变压器的输出端与输出整流滤波电路的输入端相连， 输出整流滤波电路 的输出端与调光模块相连， 调光模块、 LED 光源模块、 电流采样电路、 单片机依次相连， 单片 机分别与光耦反馈。
13、电路、 调光模块相连， 光耦反馈电路与控制电路的输入端相连， 控制电路 的输出端与变压器相连， 取样电路的输入端与输出整流滤波电路的输出端相连， 取样电路 的输出端与光耦反馈电路相连。 0006 所述输入保护电路与输入整流滤波电路之间设有 EMI 滤波电路， 所述 EMI 滤波电 路包括第一电容、 第二电容、 第二电感， 所述第一电容与输入保护电路的输出端相连， 第一 电容、 第二电感、 第二电容依次相连， 所述第一电容与第二电感之间还设有第一电阻和第二 电阻， 第一电阻和第二电阻串接后与第一电容并联。 0007 所述输入整流滤波电路与变压器之间设有箝位保护电路， 箝位保护电路的输入端 与输入。
14、整流滤波电路的输出端相连， 输出端与变压器的输入端相连。 0008 所述输入保护电路包括熔丝管、 压敏电阻和热敏电阻， 所述熔丝管、 压敏电阻、 热 敏电阻依次串接。 说 明 书 CN 103442504 A 4 2/4 页 5 0009 所述箝位保护电路包括第三电阻、 第四电容和第五二极管， 所述第三电阻的一端 分别与第三电容、 变压器相连， 另一端与第五二极管的输出端相连， 第五二极管的输入端与 变压器的输入端相连， 所述第四电容并接在第三电阻的两端。 0010 所述输出整流滤波电路包括第一电感、 第五电容、 第六电容、 第六二极管， 所述第 六二极管的输入端与变压器的输出端相连， 输出端。
15、分别与第一电感、 第五电容相连， 第一电 感、 第五电容分别与第六电容相连。 0011 所述输出整流滤波电路还包括吸收电路， 所述吸收电路由第四电阻和第十一电容 组成， 所述第四电阻和第十一电容串接后并接在第六二极管的两端。 0012 所述取样电路包括第十四电阻、 第十三电阻和第十二电阻， 第十四电阻与第六电 容相连， 第十四电阻、 第十三电阻和第十二电阻依次串接。 0013 所述 LED 光源模块由多个相互串联或混联的 LED 组成。 0014 所述光耦反馈电路包括一个光耦和一个基准源， 基准源的输入端与取样电路相 连， 输出端与光耦的输入端相连， 光耦的输出端与控制电路相连。 0015 本。
16、发明的有益效果在于 ： 本发明采用单片机控制调光模块， 不仅可以根据外部调 光命令， 通过调节给调光模块的PWM波的占空比调节LED光源模块的亮度， 而且可以根据电 流采样电路的采样电流确定给光耦反馈电路的 PWM 占空比， 进而控制 LED 光源模块工作电 流恒定， 达到了降低损耗、 节约能源、 延长 LED 照明寿命的目的。 附图说明 0016 图 1 为本发明的整体结构框图。 0017 图 2 为本发明的电路原理图。 具体实施方式 0018 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。 0019 如图 1 所示， 图中包括输入保护电路 1、 EMI 滤波电路 2、 输入整流滤波电路 3、。
17、 箝位 保护电路 4、 变压器 5、 输出整流滤波电路 6、 调光模块 7、 LED 光源模块 8、 电流采样电路 9、 单片机 10、 控制电路 11、 光耦反馈电路 12 和取样电路 13， 所述变压器 5 为高频变压器， 所 述输入保护电路 1 的输入端与交流市电相连， 输出端与 EMI 滤波电路 2 的输入端相连， EMI 滤波电路 2 的输出端与输入整流滤波电路 3 的输入端相连， 输入整流滤波电路 3 的输出端 与箝位保护电路 4 的输入端相连， 箝位保护电路 4 的输出端与变压器 5 的输入端相连， 变压 器 5 的输出端与输出整流滤波电路 6 的输入端相连， 输出整流滤波电路 。
18、6 的输出端分别与 取样电路 13 的输入端、 调光模块 7 相连， 取样电路 13 的输出端与光耦反馈电路 12 相连， 所 述调光模块 7、 LED 光源模块 8、 电流采样电路 9、 单片机 10 依次串接， 单片机 10 分别与光耦 反馈电路 12、 调光模块 7 相连， 光耦反馈电路 12 与控制电路 11 的输入端相连， 控制电路 11 的输出端与变压器 5 相连。 0020 如图 2 所示， 输入保护电路 1 是由熔丝管 FU、 压敏电阻 RV 和负温度系数热敏电阻 RT组成的， 熔丝管FU、 压敏电阻RV、 负温度系数热敏电阻RT依次串接， 主要是起过流、 限流、 吸收浪涌电压。
19、的作用， 保证输入电压稳定输入。 0021 EMI 滤波电路 2 包括第一电容 C1、 第二电容 C2、 第二电感 L2， 所述第一电容 C1 并 说 明 书 CN 103442504 A 5 3/4 页 6 接在压敏电阻 RV 的两端， 第一电容 C1、 第二电感 L2、 第二电容 C2 依次相连， 所述第一电容 C1 与第二电感 L2 之间还设有第一电阻 R1 和第二电阻 R2， 第一电阻 R1 和第二电阻 R2 串接 后与第一电容 C1 并联， 第一电阻 R1、 第二电阻 R2 为泄放电阻， EMI 滤波电路 2 用于滤除共 模和串模干扰， 同时也保证使用的安全性。 0022 输入整流滤。
20、波电路 3 包括第三电容 C3 和整流桥， 整流桥的输入端与第二电容 C2 相连， 整流桥的输出端与第三电容 C3 相连， 输入整流滤波电路 3 对输入进来的交流电压进 行整流、 滤波， 从而得到直流电压。 0023 箝位保护电路4包括第三电阻R3、 第四电容C4和第五二极管D5， 所述第三电阻R3 的一端分别与第三电容 C3、 变压器相连， 另一端与第五二极管 D5 的输出端相连， 第五二极 管D5的输入端与变压器的输入端相连， 所述第四电容C4并接在第三电阻R3的两端 ； 当MOS 管 Q1 关断时箝位保护电路 4 可将高频变压器 5 漏感产生的尖峰电压限制在安全范围内， 对 MOS 管 。
21、Q1 的漏极起到保护作用。 0024 控制电路 11 中主要用到的元件是控制芯片 NCP1200 和型号为 5N60 的 MOS 管 Q1， 电阻 R5、 二极管 D8 并联的电路， 能加速 Q1 的关断， 此外， 电阻 R7 和电阻 R8 构成电流环， 可 检测一次绕组的电流送至芯片 NCP1200 的 3 脚， 通过选择电阻 R8 的阻值可以设定一次绕组 允许流过最大电流值 ； 控制芯片是新型低功耗离线式电源控制芯片 NCP1200， 是 PWM 电流型 控制的开关电源专用芯片， 外围器件少， 体积小， 从而大大降低电源功耗。 0025 输出整流滤波电路 6 包括第一电感 L1、 第五电容。
22、 C5、 第六电容 C6、 第六二极管 D6， 所述第六二极管 D6 的输入端与变压器的输出端相连， 输出端分别与第一电感 L1、 第五电容 C5 相连， 第一电感 L1、 第五电容 C5 分别与第六电容 C6 相连， 输出整流滤波电路 6 采用超快 恢复二极管作为输出整流管， 以及由第一电感 L1、 第三电容 C3 和第二电容 C2 构成 型滤 波器， 由于高频变压器 5 漏感的存在， 导致次级整流也需要加吸收电路， 吸收电路由第四电 阻 R4 和第十一电容 C11 组成 ； 第四电阻 R4 和第十一电容 C11 串接后并接在第六二极管 D6 的两端。 0026 取样电路 13 包括第十二电。
23、阻 R12、 第十三电阻 R13、 第十四电阻 R14， 第十四电阻 R14 与第六电容 C6 相连， 第十四电阻 R14、 第十三电阻 R13 和第十二电阻 R12 依次串接 ； 光 耦反馈电路 12 以光耦 PC817 和基准源 TL431 为核心元件， 基准源 TL431 的输入端与取样电 路 13 相连， 输出端与光耦 PC817 的输入端相连， 光耦 PC817 的输出端与控制电路 11 相连 ； 当输出电压发生波动时， 经过第十二电阻R12、 第十三电阻R13、 第十四电阻R14分压后得到 的取样电压就与基准源 TL431 中的 2.5V 带隙基准电压进行比较， 在阴极上形成误差电。
24、压， 使得光耦合器中的 LED 工作电流产生相应变化， 再通过光耦合器去改变控制芯片 NCP1200 上 1 脚的电流大小， 进而调节控制芯片输出占空比， 使输出电压维持不变， 达到稳压目的 ； 电路中的电阻 R11、 电容 C9、 电容 C10 构成相位补偿电路， 二极管 D9、 二极管 D10、 电容 C8 构 成了软启动电路。 0027 所述 LED 光源模块 8 由多个相互串联或混联的 LED 组成。 0028 本发明的工作原理如下 ： 220V、 50HZ 的正弦交流电经过输入保护电路 1、 EMI 滤波 电路 2、 输入整流滤波电路 3、 箝位保护电路 4、 变压器 5 后由输出整。
25、流滤波电路 6 输出可调 范围为 100V-172V 的恒压直流电压， 此恒压直流电压为 LED 光源模块 8 提供所需的电压， 保 证 LED 光源模块 8 正常发光， 电流采样电路 9 将采集到的 LED 光源模块 8 上的电流信号转 说 明 书 CN 103442504 A 6 4/4 页 7 化为电压信号， 并将电压信号经放大送入单片机 10， 单片机 10 对采样回来的电压信号进行 处理， 若采样信号超出所设定的范围， 单片机 10 自主产生一个 PWM 波送入光耦反馈电路 12 的基准源 TL431 上， 通过光耦反馈电路 12 和控制电路 11 将直流输出电压调整并再次恒定 在一个值， 保证其 LED 光源模块 8 上的恒流效果。 说 明 书 CN 103442504 A 7 1/1 页 8 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103442504 A 8 。