一种恒流源驱动器电路和器件制造技术

本实用新型专利技术公开了一种可用于驱动ＬＥＤ照明光源的恒流源驱动器电路以及基于该电路的集成化恒流源器件。低成本的阻容降压型驱动电路虽然结构简单成本低廉，但性能差效率低，对ＬＥＤ光源器件有一定程度的损害；串联稳压型电路体积大重量重，发热多，效率低，不节能；ＰＷＭ稳压或恒流电源性能相对较好，效率也较高，但成本也相对较高，重要毛病在于引入ＥＭＩ电磁干扰。本实用新型专利技术的优越之处在于：恒流效果好、成本低、效率高、寿命长、无ＥＭＩ。实现上述优越性的关键在于采用ＣＲＤ器件向调整管提供稳定的基极电流，从而在保持恒流源电路结构简单成本低廉的前提下极大改善了整体恒流技术指标。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

一种恒流源驱动器电路和器件
本专利技术涉及一种电源适配器，具体涉及一种可用于驱动LED照明光源的恒流源驱 动器电路以及基于该电路的恒流源集成化器件。该电路/器件立足于现有元器件资源、封 装技术和原材料，通过合理安排各种元器件之间的互联拓扑结构以及参数分配等设计，达 到高标准的恒流效果。应用该专利技术，既可以采取分立元器件电路形式，更利于采用厚膜封 装，实现以比较低的成本，获得比较高的电能利用效率和器件可靠性，同时，在LED灯具应 用产品中不会引入EMI电磁干扰，从而实现高性能价格比的目标。基于该电路原理采用集 成化封装工艺，可以制造为LED光源专门配套的电源适配器高性能恒流源器件。
技术介绍
LED照明是新兴绿色照明高科技产业，LED光源产品具有绿色环保、高效节能特 点，已得到广泛重视。不同于其它人造电光源，要获得LED光源器件的稳定高效工作，需要 将流经LED器件的工作电流稳定在一定的限度内，如果工作电流超过LED器件的极限值限 度，将会导致照明失效，甚至于造成LED光源器件的永久性损坏。目前，针对LED照明光源的 应用，已经推出了许多种不同类型的电源适配器技术方案，良莠不齐，各有侧重。相对比较 流行、使用量比较大的技术方案是采用P丽技术的恒流源电源适配器。经过众多技术人员 和生产厂家多年持续不断地努力，已经取得了可喜的进步，P丽恒流源的转换效率在不断提 高，电路的核心部分已经集成化为IC集成电路，使用方便，成本低廉，性能稳定，应用很广。 然而，LED绿色照明在推广进程中，一直受到各种阻碍，其中阻碍因素之一就是 LED灯具所产生的EMI电磁污染。目前大多数LED光源的电源适配器采用P丽技术，该技 术方案的核心是脉冲宽度调制。高频率的信号调制、大电流的功率转换难免有电磁辐射泄 漏，而恒流源成本的严格控制，使得在电磁屏蔽措施上投入不够，在一定程度上造成对周围 环境的电磁污染，不但会影响无线电信号传输，甚至会影响人们的身体健康。在十分注重环 境保护的发达国家，EMI指标不过关，产品被拒绝进入市场。 另外，如果对电源适配器进行稍微全面的分析就会知道，基于P丽技术的恒流源 具有几方面先天不足。首先，其能源转换效率一般只作到80 90%左右，难于做到95%以 上；其次，电路结构相对复杂，元器件较多，分布参数的控制需要经验，综合制造成本较高， 体积也比较大；再次，测量与调试都要依靠仪器仪表，专业技术有较高要求，调试与故障排 除工作有一定难度和工作量，这样又增加了一块成本；最后，电路可靠性模型比较复杂，恒 流源子系统可靠性指标相对较低，也就是说，其平均无故障时间MTBF指标不够高，有可能 最终影响LED照明灯具整体可靠性指标下降。 相比在这几个方面，本专利技术方案占有较大的优势效率高、成本低、可靠性好， 特别是直流工作无EMI电磁污染。这几点正是未来应用最广、靠市电网供电的LED照明光 源所需要的最佳配套恒流源驱动器技术方案所应具备的特征高效、长寿、低成本、无污染。 由于用市电网直接供电的照明产品用量极大，而LED科技和产业的进展日新月 异，可以预见在不久的将来LED照明灯具将会呈现巨大的增长，因此，研发出一种相对更合理、更有效的技术方案并加以推广，使得在尽可能多的LED照明灯具上都能减少一点污染、 都能降低一点资源消耗，其细微进步之汇聚如聚小流以成江海，对社会的意义将是极其巨 大的。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种电路设计合理、制造工艺简单、成本低廉、性 能优异的恒流源，用以配套LED光源的电源驱动功能，主要解决配套以市电网供电的LED照 明光源的交流电网恒流源适配器功能。 为解决上述问题，本专利技术采取的技术方案是一种恒流源驱动器电路和器件，即采 用基于说明书附图1 5所示的电路原理图设计、制造的一类新型恒流源电路和集成化封 装器件。 本专利技术一种恒流源驱动器电路和器件的工作原理，如图1所示。这是一个双端器 件，以串联方式接入应用电路中。按照电流方向，器件的电流输入端为①，器件的电流输出 端为②。工作电流I进入端口①，分两路Ic和I^D， Ic是调整管集电极电流，它不受恒流源 ①、②两端之间所施加电压的影响，但要受Ic = P *Ib条件的约束，如果基极电流Ib发生 变化，电流Ic以及Ie就会发生变化，整个恒流源的恒流效果就受到影响。影响Ib发生变 化的因素主要来自前后两级电压前级的Vb和后级的Ve。 Ve以负反馈电压形式通过调整 管的be结与基准电压Vb共同影响基极电流Ib。显然，基准电压Vb的恒定对恒流效果至关 重要。 在此专利技术之前设计的恒流源电路如图6所示，其基准电压Vb是通过稳压二极管Dz 实现。然而稳压二极管Dz的特性曲线表明，其电压稳定度勉强可用但并不理想，同时还需 较大工作电流Iz消耗，然而这一设计中最无奈之处在于，图6恒流源调整管的偏置电阻Rb 与集电极相连，当输入端①与②端之间的电压大幅度变化，导致流经Rb的偏置电流也大幅 变化，因此恒流效果非常不理想。作为图6的改进方案，图7为Rb提供了专门的电源Vdd， 只要Vdd足够稳定，则流经Rb的偏置电流也会足够稳定，恒流效果就会令人满意，但在实际 使用中总感觉有点儿麻烦，而这样使用也还要增加一些成本，低成本的优越性被打了折扣。 自从商品化恒流二极管CRD的出现，使我们看到一种结构简单性能独特的双端器 件，其特点是无论施加在其两端的电压如何变化，流经CRD的电流保持恒定，故称'恒流二 极管'。 然而CRD并非完美无缺。首先，CRD是半导体工艺制造，相同型号成品CRD的V/I 特性曲线虽然相近，但个体参数离散性较大，生产厂家必须对其进行事后分级分类。如果分 得细，则品种型号烦冗，既不方便管理又增加工厂库存；但是如果分得太粗，则产品型号相 同而参数可能不同，导致最终应用并不方便。其次，半导体材料制造的CRD，工作电压范围 不够宽，耐受电压上限仅为100V左右，而工作电压范围仅几十伏特，无法满足高电压恒流 源应用的要求。再次，CRD工作时必须把工作电流变化部分的功率消耗掉，这会导致CRD器 件本身过度发热。对于工作电流较小的应用，CRD可以将热量尽快散掉，以保持正常的工作 温度，如果要求CRD对较大电流进行恒流，大量的热量散不出去就会使CRD管芯温度过高， 就有可能导致CRD失效甚至永久性损坏。因此，从理论上不宜将CRD器件的工作电流做得 太大，也就是说，CRD不适合单独应用在工作电流大于300mA的恒流应用场合。事实上，要将工作电流做大也有许多技术上的困难，到目前为止，市场上几乎没有超过20mA数量级的 CRD供应，而工作电流仅为100mA的CRD才刚刚进入研发阶段。可见，能对100mA的工作电 流进行恒流已经算是'大电流'CRD 了。 认真分析CRD的优越之处和不足，结合现有技术方案的优缺点，将两者有机结合， 便产生了本专利技术。在图6中，我们只须用CRD简单地取代Rb，就变成了图2和图3，于是， 相似的电路和相近的成本，相同的体积和相当的重量，却能使貌似相同的恒流源电路的恒 流效果比此前提高若干数量级，同时，新恒流源器件整体的耐压级别极大提升，单个器件参 数的离散程度大大下降，尤其是工厂安排生产计划时完全可以做到'以不变应万变'只需 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种串联接入应用电路的恒流源驱动器电路和器件，其特征是：恒流源中三极管基极的偏置电路部分包括提供偏置电流的恒流二极管ＣＲＤ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李旭明，
申请(专利权)人：李旭明，常州星海电子有限公司，常州星海半导体器件有限公司，
类型：实用新型
国别省市：94[中国|深圳]