一种高精度大功率LED恒流源驱动电路制造技术

本发明专利技术为解决现有LED恒流驱动方式采用集成控制芯片驱动供电，受限集成控制芯片的功率等芯片指标，且无法满足高精度、大功率的需求的问题，而提供了一种高精度大功率LED恒流源驱动电路。该电路包括依次连接的电源转换器、电压比较器和功率输出电路，以及采样电路、运算放大滤波电路；所述功率输出电路的输出电流通路上串接有LED或LED阵列以及采样电路，所述采样电路的输出端连接运算放大滤波电路的输入端；运算放大滤波电路的输出电流反馈电压与电压比较器的第二输入端连接；该电路对LED实时驱动电流进行实时采样，使得闭环控制回路完成对驱动电流智能控制，使LED的负载电流能够在各种因素的影响下都能控制在预先设计的需求下，实现高精度驱动电流控制。实现高精度驱动电流控制。实现高精度驱动电流控制。

【技术实现步骤摘要】
一种高精度大功率LED恒流源驱动电路


[0001]本专利技术属于大功率LED驱动
，涉及一种高精度大功率LED恒流源驱动电路。

技术介绍

[0002]LED恒流驱动电源是针对LED的使用特点，把外置电源供应转换为特定电流以驱动LED发光的电源转换电路。恒流驱动电路的输出的电流是恒定的，而输出的直流电压随着负载大小不同在一定范围内变化。高精度LED驱动电路需求是在输入电压和环境温度等因素发生变化的情况下控制LED电流大小。
[0003]目前，市场上常见的LED恒流驱动方式是：采用集成控制芯片完成对LED或LED阵列完成驱动供电，因此设计受限于集成控制芯片功率，并且对LED驱动的稳流精度也受制于集成芯片的指标。因此，在需要高精度及大功率的需求条件下，LED或LED阵列驱动电路采用传统集成控制芯片是无法满足设计要求的。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是解决现有LED恒流驱动方式采用集成控制芯片驱动供电，受限集成控制芯片的功率等芯片指标，且无法满足高精度、大功率的需求的问题，而提供了一种高精度大功率LED恒流源驱动电路。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0006]一种高精度大功率LED恒流源驱动电路，其特殊之处在于：包括依次连接的电源转换器、电压比较器和功率输出电路，以及采样电路、运算放大滤波电路；
[0007]所述功率输出电路的输出电流通路上串接有LED或LED阵列以及采样电路，所述采样电路的输出端连接运算放大滤波电路的输入端；运算放大滤波电路的输出电流反馈电压与电压比较器的第二输入端连接；
[0008]所述电源转换器用于将外部输入的直流电源转化为功率电压、电流控制给定电压及模拟电压，功率电压为功率输出电路供电，电流控制给定电压连接电压比较器的第一输入端，模拟电压为电压比较器、采样电路及运算放大滤波电路供电；
[0009]所述电压比较器用于将电流控制给定压和电流反馈电压进行比较，电压比较器输出端连接功率输出电路的控制端；
[0010]所述采样电路用于将流经LED或LED阵列的电流换算成电流采样电压发送运算放大滤波电路；
[0011]所述运算放大滤波电路用于将电流采样电压滤波放大后输出电流反馈电压反馈给电压比较器。
[0012]进一步地，所述功率输出电路输出电流Io稳定条件为：
[0013]K1*K2*K3＝1
[0014]其中，K1表示放大滤波电路比例系数，K2表示采样电路放大倍数，K3表示功率输出
电路电流放大增益。
[0015]进一步地，所述电源转换器包括输入滤波及保护电路、第一电源转换模块、电源基准电路及分压电路和第二电源转换模块；
[0016]所述第一电源转换模块用于将输入的电源电压转换为模拟电压；所述模拟电压分别连接电压比较器、采样电路及运算放大滤波电路的电源输入端；
[0017]所述电源基准电路及分压电路用于将输入的电源电压转换为给稳定的基准电压，再经电阻分压调节后输出电流控制给定电压；
[0018]所述第二电源转换模块用于将输入的电源转换为功率电压。
[0019]进一步地，所述电压比较器包括电阻R1、R9，运算放大器U4；
[0020]运算放大滤波电路输出的电流反馈电压连接电阻R9的一端，R9的另一端连接运算放大器U4的反相输入端；电流给定控制电压连接电阻R1的一端，R1的另一端连接运算放大器U4的同相输入端；运算放大器U4的输出端连接功率输出电路；
[0021]所述运算放大器U4为高精度低噪声运算放大器。
[0022]进一步地，所述功率输出电路包括电阻R2、N沟道功率MOS管U5以及对外功率输出接口P1，功率输出接口P1的PD+端及PD
‑
端分别用于连接外部LED的正极及负极；
[0023]电阻R2的一端连接运算放大器U4的输出端，电阻R2的另一端与N沟道功率MOS管U5的G极连接；N沟道功率MOS管U5的S极通过采样电路接地；N沟道功率MOS管U5的D极与对外功率输出接口P1的PD
‑
端连接，对外功率输出接口P1的PD+端连接功率电压。
[0024]进一步地，所述采样电路包括并联的精密电阻RS、RS1和RS2，精密电阻RS、RS1和RS2的一端与N沟道功率MOS管U5的S极连接，另一端接地。
[0025]进一步地，所述运算放大滤波电路包括电阻R3、R4、R5、R6、R18，电容C3，以及运算放大器U2；
[0026]电阻R4的一端接地，另一端与运算放大器U2的反向输入端连接；电阻R6和电阻R18的一端均与运算放大器U2的同向输入端连接，电阻R6的另一端与N沟道功率MOS管U5的S极连接，电阻R18的另一端接地；
[0027]运算放大器U2的输出端与电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端与电压比较器中的电阻R9的一端连接；电阻R3与电容C3并联跨接在运算放大器U2的反向输入端与输出端之间；
[0028]所述运算放大器U2为高精度低噪声运算放大器。
[0029]进一步地，所述电源基准电路为TI公司的LM7801电源基准；
[0030]所述运算放大器U4和运算放大器U2为ADI公司的OP27精密运算放大器；
[0031]所述N沟道功率MOS管U5为IRF公司的IRF3205 N沟道功率场效应管。
[0032]进一步地，所述运算放大滤波电路的截止带宽f＞100Hz。
[0033]与现有技术相比，本专利技术具有的有益技术效果如下：
[0034]1、本专利技术提供的高精度大功率LED恒流源驱动电路，具有采样回路闭环控制设计，即对LED实时驱动电流进行实时采样，使得闭环控制回路完成对驱动电流智能控制，使LED的负载电流能够在各种因素的影响下都能控制在预先设计的需求下，实现高精度驱动电流控制。
[0035]2、本专利技术提供的高精度大功率LED恒流源驱动电路，直接对LED恒流源驱动的方
式，可以单个驱动电路驱动一个或一组串行或并行LED阵列，具有驱动负载能力灵活的特点。
[0036]3、本专利技术提供的高精度大功率LED恒流源驱动电路，具有通用性，形式设计简单、可靠性高、体积小，可基于不同芯片选型满足不同应用情况需求。
[0037]4、本专利技术提供的高精度大功率LED恒流源驱动电路，可通过调节前端的给定电压实现对LED或LED阵列的输出驱动电流大小控制的，从而发挥LED色彩多样性特点，实现LED变色驱动。
[0038]5、本专利技术提供的高精度大功率LED恒流源驱动电路，对后端输出LED驱动电流稳定精度根据设计需求可优于3％～0.5％。
附图说明
[0039]图1为本专利技术高精度大功率LED恒流源驱动电路实施例原理框图；
[0040]图2为本专利技术高精度大功率LED恒流源驱动电路实施例的传递函数框图；
[0041]图3为本专利技术实施例中电源转换器原理图；
[0042]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高精度大功率LED恒流源驱动电路，其特征在于：包括依次连接的电源转换器、电压比较器和功率输出电路，以及采样电路、运算放大滤波电路；所述功率输出电路的输出电流通路上串接有LED或LED阵列以及采样电路，所述采样电路的输出端连接运算放大滤波电路的输入端；运算放大滤波电路的输出电流反馈电压与电压比较器的第二输入端连接；所述电源转换器用于将外部输入的直流电源转化为功率电压、电流控制给定电压及模拟电压，功率电压为功率输出电路供电，电流控制给定电压连接电压比较器的第一输入端，模拟电压为电压比较器、采样电路及运算放大滤波电路供电；所述电压比较器用于将电流控制给定压和电流反馈电压进行比较，电压比较器输出端连接功率输出电路的控制端；所述采样电路用于将流经LED或LED阵列的电流换算成电流采样电压发送运算放大滤波电路；所述运算放大滤波电路用于将电流采样电压滤波放大后输出电流反馈电压反馈给电压比较器。2.根据权利要求1所述的高精度大功率LED恒流源驱动电路，其特征在于：所述功率输出电路输出电流Io稳定条件为：K1*K2*K3＝1其中，K1表示放大滤波电路比例系数，K2表示采样电路放大倍数，K3表示功率输出电路电流放大增益。3.根据权利要求2所述的高精度大功率LED恒流源驱动电路，其特征在于：所述电源转换器包括输入滤波及保护电路、第一电源转换模块、电源基准电路及分压电路和第二电源转换模块；所述第一电源转换模块用于将输入的电源电压转换为模拟电压；所述模拟电压分别连接电压比较器、采样电路及运算放大滤波电路的电源输入端；所述电源基准电路及分压电路用于将输入的电源电压转换为给稳定的基准电压，再经电阻分压调节后输出电流控制给定电压；所述第二电源转换模块用于将输入的电源转换为功率电压。4.根据权利要求3所述的高精度大功率LED恒流源驱动电路，其特征在于：所述电压比较器包括电阻R1、R9，运算放大器U4；运算放大滤波电路输出的电流反馈电压连接电阻R9的一端，R9的另一端连接运算放大器U4的反相输入端；电流给定控制电压连接电阻R1的一端，R1的另一端连接运算放大器U4的同相输入端；运算放大器U4的输出端连...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏宇，刘艺宁，崔凯，郑志奇，梁雁冰，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：