高效率低功耗低成本LED驱动电源

摘要

本发明涉及一种高效率低功耗低成本LED驱动电源，其特征在于：包括依次电性连接的AC-DC电路及DC-DC电路，所述的DC-DC电路将所述的AC-DC电路输出的16V电压经升压储能电感、开关管、Boost升压回路驱动芯片AZ7500、升压二极管组成的Boost升压回路产生直流36V电压为LED驱动模块供电，所述Boost升压回路驱动芯片AZ7500具有外围能设定工作频率、软起动功能、输出OVP侦测、开关管电流OCP侦测；所述LED驱动模块的LED灯低压端连接有具有均流功能、过温保护、串行反馈接口的均流回路芯片AP3609，实现LED灯的均流设置，所述的AP3609的FB端与升压芯片AZ7500连接，实现LED灯电流反馈Feedback侦测。本发明将AC-DC电路和DC-DC电路一体化，工作效率高，电路简单，可实现单层板设计，具有较好的市场价值。

权利要求

1.一种高效率低功耗低成本LED驱动电源，其特征在于：包括依次电性连接的AC-DC电路及DC-DC电路，所述的DC-DC电路将所述的AC-DC电路输出的16V电压经升压储能电感、开关管、Boost升压回路驱动芯片AZ7500、升压二极管组成的Boost升压回路产生直流

36V电压为LED驱动模块供电，所述升压储能电感的输出端与升压二极管和开关管连接，所述二极管的输出端与所述LED驱动模块连接；所述的Boost升压回路驱动芯片AZ7500控制所述的开关管；所述Boost升压回路驱动芯片AZ7500具有外围能设定工作频率、软起动功能、输出OVP侦测、开关管电流OCP侦测；所述LED驱动模块的LED灯低压端连接有具有均流功能、过温保护、串行反馈接口的均流回路芯片AP3609，实现LED灯的均流设置，所述的均流回路芯片AP3609的FB端与Boost升压回路驱动芯片AZ7500连接，实现LED灯电流反馈Feedback侦测。

2.根据权利要求1所述的高效率低功耗低成本LED驱动电源，其特征在于：所述的Boost升压回路驱动芯片AZ7500还连接有用于保护LED模块供电回路的过压保护电路及用于检测LED模块供电回路的电流检测电路。

3.根据权利要求1所述的高效率低功耗低成本LED驱动电源，其特征在于：所述的AC-DC电路将交流电通过EMI滤波回路、全波整流、反激转换回路、二次侧整流输出两路电压，一路5V输出，一路16V输出送入所述DC-DC电路；所述的反激转换回路包括具有Brown-in/out功能、高压起动功能、Current-Sense 侦测、电流反馈Feedback侦测、频率抖动功能、低待机功耗的脉宽调制芯片FAN6752；所述脉宽调制芯片FAN6752通过控制功率开关管的导通状态达到控制反激变压器的能量转换和二次侧输出电压的稳定。

说明书

高效率低功耗低成本LED驱动电源

技术领域

[0001] 本发明涉及电源电路领域，特别是一种高效率低功耗低成本LED驱动电源。

背景技术

[0002] 目前液晶显示器Panel（面板）灯管原先CCFL灯管逐渐地被LED灯管所取代，为了匹配LED灯管，目前的converter BD的PCB基本上都是以双层板为主，专用的driver IC的cost价格都较高。在实际机器应用形式以独立的DC to DC converter BD或以背娃娃的形式插入AC to DC电源板。其存在着以下缺点：双层板的价格较单层板价格高，专用的driver IC设计的DC to DC converter BD cost贵，独立的DC to DC converter BD或背娃娃在组装工艺中是比较复杂的，电源功耗大，供电效率低。

发明内容

[0003] 有鉴于此，本发明的目的是提供一种AC-DC电路和DC-DC电路一体化，单层板设计，高效率低功耗低成本LED驱动电源。

[0004] 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种高效率低功耗低成本LED驱动电源，其特征在于：包括依次电性连接的AC-DC电路及DC-DC电路，所述的DC-DC电路将所述的AC-DC电路输出的16V电压经升压储能电感、开关管、Boost升压回路驱动芯片AZ7500、升压二极管组成的Boost升压回路产生直流36V电压为LED驱动模块供电，所述Boost升压回路驱动芯片AZ7500具有外围能设定工作频率、软起动功能、输出OVP侦测、开关管电流OCP侦测；所述LED驱动模块的LED灯低压端连接有具有均流功能、过温保护、串行反馈接口的均流回路芯片AP3609，实现LED灯的均流设置，所述的AP3609的FB端与升压芯片AZ7500连接，实现LED灯电流反馈Feedback侦测。

[0005] 本发明的DC-DC电路采用BCD 的PWM IC（AZ7500F ）和BCD的LED均流IC (AP3609)来设计，电路架构是BOOST回路和LED灯驱动模块回路的匹配应用，适用在20W以下小功率的LED灯驱动电源。本发明选用常用IC来设计实现单层板制程，能够实现两个功能回路的一体化。

[0006] 本发明具有以下优点：

[0007] 1、待机功耗小于0.1W。

[0008] 2、PWM具有抖频功能使EMI对策更简单便宜。

[0009] 3、LED相对CCFL显示器比较节能，一次侧的整流桥堆改分立的二极体来设计，有效提高了性价比。

[0010] 4、二侧次的整流SCHOTTKY由原来ITO220封装带散热片改为DO201封装，降低了元件成本。

[0011] 5、low cost IC(AZ7500F+AP3609)代替专用昂贵IC(O2的9690)，同时实现单面板制程。

[0012] 6、用AZ7500F来实现Boost升压功能，可方便实现各种保护功能的外围参数设定。

[0013] 7、用分立的均流IC AP3609来取代专用IC内部的均流功能，可实现多个Light bar的自由搭配，加强单串LED灯驱动电流的能力。

[0014] 8、当LED有2个Light bar时，若用两颗专用IC设计时将会浪费其中一颗IC的PWM功能，采用本设计将充分利用IC的功能。

附图说明

[0015] 图1是本发明AC-DC电路原理框图。

[0016] 图2是本发明DC-DC电路原理框图。

[0017] 图3是本发明实施例一AC-DC电路示意图。

[0018] 图4是本发明实施例一AC输入电压与Current-Sense的动作门槛电压参数示图。

[0019] 图5是本发明是FAN6752 IC的部分内部结构示意图。

[0020] 图6是本发明实施例一Vfb与PWM工作频率关系曲线示意图。

[0021] 图7是本发明实施例一DC-DC电路示意图。

[0022] 图8是本发明实施例一LED灯的PWM调光曲线范围示意图。

具体实施方式

[0023] 下面结合附图及实施例子对本发明做进一步说明。

[0024] 如图1和图2所示，本发明提供一种高效率低功耗低成本LED驱动电源，其特征在于：包括依次电性连接的AC-DC电路及DC-DC电路，所述的DC-DC电路将所述的AC-DC电路输出的16V电压经升压储能电感、开关管、Boost升压回路驱动芯片AZ7500、升压二极管组成的Boost升压回路产生直流36V电压为LED驱动模块供电，所述Boost升压回路驱动芯片AZ7500具有外围能设定工作频率、软起动功能、输出OVP侦测、开关管电流OCP侦测；所述LED驱动模块的LED灯低压端连接有具有均流功能、过温保护、串行反馈接口的均流回路芯片AP3609，实现LED灯的均流设置，所述的AP3609的FB端与升压芯片AZ7500连接，实现LED灯电流反馈Feedback侦测。所述的升压芯片AZ7500还连接有用于保护LED模块供电回路的过压保护电路及用于检测LED模块供电回路的电流检测电路。所述的AC-DC电路将交流电通过EMI滤波回路、全波整流、反激转换回路、二次侧整流输出两路电压，一路5V输出，一路16V输出送入所述DC-DC电路；所述的反激转换回路包括具有Brown-in/out功能、高压起动功能、Current-Sense 侦测、电流反馈Feedback侦测、频率抖动功能、低待机功耗的脉宽调制芯片FAN6752；所述脉宽调制芯片FAN6752通过控制功率开关管的导通状态达到控制反激变压器的能量转换和二次侧输出电压的稳定。

[0025] 如图3所示，图3是本发明AC-DC电路示意图，AC -DC回路方案采用全新FAIRCHILD PWM IC(FAN6752)来设计，电路架构是FLYBACK，适用在35W以下小功率的LED显示器电源，应用 FAIRCHILD IC(FAN6752)，主要有以下工作特点：

[0026] 1、Brown-in/out功能设置：

[0027] R904/R905/R906/R907/D905/C908回路是完成AC整流后DC电压的取样，取样值与IC内部设定的参数（如表一所示）进行对比，达到控制IC工作的目的。

[0028]

[0029] 表一

[0030] 表一中：VIN Section表示：芯片VIN引脚电压控制区间；

[0031] VIN-OFF表示：Brown-out电压控制值，即FAN6752停止工作的控制值，表格中有最小值/典型值/最大值；

[0032] VIN-ON表示：Brown-in电压控制值，即FAN6752开始工作的控制值，表格中有最小值/典型值/最大值，VI-OFF+表示与VIN-OFF电压值相加。

[0033] 2、高压起动功能：

[0034] 外接R909到BUCK电压上，Vdd起动时最小电流可达到30uA，Vdd正常工作的最小电流可达到2mA，减小起动功耗和待机功耗。

[0035] 3、Current-Sense 功能设置：

[0036] 外接C905/R912/R913；其中R913是Is电阻，串接在开关MOS Q901的S极与一次侧地这间，侦测每个周期MOS导通的峰值电流，通过R913转换为电压值与IC内部设定的参数（如表二所示）进行比较，达到限制最大导通电流的目的。

[0037]

[0038] 表二

[0039] 表二中：Current-Sense Section表示：电流侦测引脚电压控制区间；

[0040] VTH-P at VIN=1V表示：当VIN引脚电压值为1V时，最大电流的控制电压区间，表格中有最小值/典型值/最大值；

[0041] VTH-P at VIN=3V表示：当VIN引脚电压值为3V时，最大电流的控制电压区间，表格中有最小值/典型值/最大值。

[0042] 请继续参照图3，图3中C905/R912是外接的RC吸收回路，主要作用是吸收一些杂讯和导通前沿的脉冲信号，避免Current-Sense PIN误动作。FAN6752 IC内部具电压补偿功能回路，当AC输入电压较低时，Current-Sense的动作门槛电压较高；当AC输入电压较高时，Current-Sense的动作门槛电压较低，具体参数示意图如图4所示，图4中横坐标VIN是引脚VIN的电压值，体现输入AC电压的大小；纵坐标VLimit即为表3的最大电流的控制电压值。

[0043] 4、Feedback 功能设置：

[0044] FAN6752芯片内部上拉接一个5.3V基准电压源，内部输出阻抗约15K OHM(内部方框图如图5所示)；FB PIN的开环保护电压值为4.6V,当开环保护动作会延时约60ms。

[0045] 本发明中该FB PIN的电压值的大小由光耦器件IC902反馈电流大小决定，当输出吃载较轻时，IC902反馈电流较大，FB PIN的电压经内部阻抗降压后该PIN的电压较小；反之当输出吃载较重时，FB PIN电压较高；图6表明FB PIN电压值大小与PWM 的工作频率的关系，当Vfb值小于3.0V时进入Green-Mode;当Vfb值小于2.4V时进入轻载待机状态，此时PWM的工作频率较低约20KHZ。

[0046] 如图7所示，图7是本发明的DC-DC电路示意图，DC-DC电路采用Boost架构，应用BCD IC（AZ7500F）作为Boost驱动IC,应用BCD IC（AP3609）作为LED均流控制IC,主要有以下工作特点：

[0047] 1、Boost工作频率设置：

[0048] AZ7500F的 PIN6(RT)和PIN5(CT)构成三角波振荡器，其振荡频率为：fosc =1.1/ RT*CT；IC的输出驱动频率受PIN13（CTRL）的控制,具体的控制模式如表三所示，当CTRL PIN接Vref时，输出频率为振荡频率的一半；当CTRL PIN接地时，输出频率与振荡频率相同。

[0049]

[0050] 表三

[0051] 2、FB和OCP功能设置：

[0052] AZ7500F的PIN1、2内部误差放大器用来作为LED电流的反馈网络； PIN15、16内部误差放大器用来作为Boost开关的OCP保护回路设置：Q807作为Boost回路的开关MOS，Q808和R813作为Q807导通时电流取样元件；与在开关MOS的S端串接Is电阻进行电流取样相比，OCP功能回路的损耗更低，效率更高。

[0053] 3、OVP和soft-star功能设置：

[0054] ZD801和R817进行OVP电压侦测，侦测到OVP信号通过AZ7500F的PIN4（DTC）进行输出duty的限制。在开机过程中随着C804充电，DTC PIN的电平由高向低转变,输出duty由小变大实现软启的过程。

[0055] 4、LED灯短路保护：

[0056] 当某串LED中出现两颗以上LED灯短路，那么该串LED末端电压会升高，使三极管Q808导通，把Vref拉为零电平，Boost IC停止工作。

[0057] 5、LED灯的FB电流设置：

[0058] AP3609 IC可以通过FB和FBX两PIN进行并联扩展，主IC的FB接到boost IC的误差放大器，实现LED灯电流控制；每个AP3609有8通道的LED均流控制能力，是通过PIN12外接电阻R821/R822来设定电流(Ichx_max=1.194*400/RISET)，电流的控制范围为10mA~100mA。

[0059] 6、LED灯的PWM调光：

[0060] AP3609 IC接受外部PWM信号调制，实现burst mode调光。在此模式下所有的通道在同一时间被调整亮度，调整电流的范围为1%*Ichx_max~100%*Ichx_max,如图8所示，图8中上部份波形是外部的脉冲宽度调制波形（50% duty cycle即脉冲宽度为50%），图中下部份波形是均流IC AP3609中1-8通道中LED灯管电流受外部脉冲宽度调制的电流波形。

[0061] 7、LED的开路保护功能：

[0062] 当某串LED灯开路，相应的那串电压变成零，通过FB网络的作用输出电压升高，导致其他正常工作的保留string上的电压上升。一旦电压升到3V的自检电压，AP3609将忽略开路的LED string。在发现开路串之后，AP3609会把相应串从控制回路上移除，此时将以正常的方式控制boost回路。但是这个时候并没有把开路的LED串永远忽略，当开路的LED重新接上去，也会正常工作。

[0063] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。