LED驱动电路及LED灯管

摘要

本发明公开了种LED驱动电路,包括PWM控制单元以及依次连接的整流单元、滤波单元、第开关单元、储能续流单元和次级滤波单元,所述PWM控制单元通过采样单元从输出端采样,控制第开关单元重复断开和接通,第开关单元断开时,储能续流单元对负载放电,还包括检测单元和第二开关单元,所述第二开关单元连接第开关单元和储能续流单元,所述检测单元输入端连接交流电源,输出端连接PWM控制单元和第二开关单元,用于检测输入电流的频率,并输出信号控制第开关单元和第二开关单元断开或接通。本发明检测单元检测输入交流电的频率,控制两个开关单元断开或接通,使得LED能够同时高低频两种交流电,提高灯管的可替换性。

权利要求

1.一种LED驱动电路，包括PWM控制单元以及依次连接的整流单元、滤波单元、第一开关单元、储能续流单元和次级滤波单元，所述PWM控制单元通过采样单元从输出端采样，控制第一开关单元重复断开和接通，第一开关单元断开时，储能续流单元对负载放电，其特征在于，还包括检测单元和第二开关单元，所述第二开关单元连接第一开关单元和储能续流单元，所述检测单元输入端连接交流电源，输出端连接PWM控制单元和第二开关单元，用于检测输入电流的频率，并输出信号控制第一开关单元和第二开关单元断开或接通。

2.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述储能续流单元包括串联的储能电感T1和续流二极管D5。

3.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述第一开关单元为MOS管Q1，MOS管Q1的栅极连接PWM控制单元的输出端，漏极连接储能续流单元，源极连接通过采样单元接地。

4.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述检测单元包括电容C9、二极管D8、电容C10、二极管D7、电阻R15以及稳压管Z1，电阻R15、稳压管Z1和电容C10三者并联，电容C10、二极管D7和电容C9三者串联，二极管D8与电容C9串联，与电容C10和二极管D7两者并联，所述第二开关单元为MOS管Q2，MOS管Q2的栅极连接检测单元的输出端，漏极连接次级滤波单元，源极接地。

5.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述次级滤波单元为电容滤波电路。

6.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述整流单元的两个输入端各串接一开关，每个开关两端并联有放电电阻和放电电容。

7.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，包括两个整流单元。

8.一种包含权利要求1所述的LED驱动电路的LED灯管，包括管体，其特征在于，所述LED驱动电路包括两个整流单元，所述整流单元的两个输入端各串接一开关，每个开关两端并联有放电电阻和放电电容，连接同一整流单元的两个开关组成双联自复位开关，并设于所述管体的端部。

说明书

LED驱动电路及LED灯管

技术领域

[0001] 本发明涉及LED照明技术领域，尤其涉及一种LED驱动电路及LED灯管。

背景技术

[0002] LED灯管具有节能、光通量高、使用寿命长等优点，正逐渐替代传统的荧光灯管。替换有两种方案，第一种不对灯具进行改造，直接进行替换，第二种是通过剪线将镇流器旁路，通过接线实现单端或双端进电。如CN203068256U公开了一种直接替换镇流器荧光管的LED灯具及其装置，主要包括镇流器、启辉器以及LED灯具，所述LED灯具包括整流电路、驱动电源功率转换电路以及LED发光体，所述整流电路的一端电连接所述驱动电源功率转换电路，所述驱动电源功率转换电路的另一端电连接所述LED发光体，所述的LED灯具直接安装在被替换镇流器的荧光管所属的荧光管支架上。

[0003] 为了实现恒流控制，CN101909376A公开了一种大功率LED驱动电路，包括供电回路以及串接于所述供电回路中的大功率LED，还包括脉宽调制控制芯片、开关单元、采样单元、高频储能单元、续流单元，其中所述开关单元、采样单元、高频储能单元分别串接于所述供电回路中，所述脉宽调制控制芯片根据采样单元的采样信号生成控制信号并将该控制信号输出到开关单元以实现开关单元的导通或断开，所述高频储能电路用于为所述大功率LED提供持续稳定的电流，所述续流电路连接到高频储能电路，用于消耗高频储能电路储存的能量。

[0004] 传统具有电感式镇流器的灯具可以采用上述替换方案，但很大部分LED灯具采用的是电子式镇流器，灯管两端输入的是高频交流电，采用上述方案无法实现直接替换。

[0005] CN105636273A公开了一种兼容电子整流器和市电的LED驱动电路，包括主电路，市电导通支路和电子整流器导通支路，所述市电导通支路和所述电子整流器导通支路分别连接所述主电路，其中，所述电子整流器导通支路包括阻止市电的低频交流电通过、允许电子整流器的高频交流电通过的高频检测电路；通过对输入信号进行频率检测，使得ECG和市电可以通过不同的支路驱动LED，实现ECG和市电的兼容，解决了兼容性受限的问题，电路安全可靠。但该LED驱动电路同时包含市电导通支路和电子整流器导通支路，电路结构复杂，成本较高。

发明内容

[0006] 本发明提供了一种结构简单的LED驱动电路，该驱动电路可以同时适用低频交流电和高频交流电。

[0007] 一种LED驱动电路，包括PWM控制单元以及依次连接的整流单元、滤波单元、第一开关单元、储能续流单元和次级滤波单元，所述PWM控制单元通过采样单元从输出端采样，控制第一开关单元重复断开和接通，第一开关单元断开时，储能续流单元对负载放电，还包括检测单元和第二开关单元，所述第二开关单元连接第一开关单元和储能续流单元，所述检测单元输入端连接交流电源，输出端连接PWM控制单元和第二开关单元，用于检测输入电流的频率，并输出信号控制第一开关单元和第二开关单元断开或接通。

[0008] 优选的，所述储能续流单元包括串联的储能电感T1和续流二极管D5。

[0009] 优选的，所述第一开关单元为MOS管Q1，MOS管Q1的栅极连接PWM控制单元的输出端，漏极连接储能续流单元，源极连接通过采样单元接地。

[0010] 优选的，所述检测单元包括电容C9、二极管D8、电容C10、二极管D7、电阻R15以及稳压管Z1，电阻R15、稳压管Z1和电容C10三者并联，电容C10、二极管D7和电容C9三者串联，二极管D8与电容C9串联，与电容C10和二极管D7两者并联，所述第二开关单元为MOS管Q2，MOS管Q2的栅极连接检测单元的输出端，漏极连接次级滤波单元，源极接地。

[0011] 优选的，所述次级滤波单元为电容滤波电路。

[0012] 优选的，所述整流单元的两个输入端各串接一开关，每个开关两端并联有放电电阻和放电电容。两端均设置开关，可以保证单端进电时，即使安装人员碰触灯脚，也不会发生触电，提高安全性。设置放电电阻和放电电容可以有效避免开关接通时产生火花。

[0013] 优选的，包括两个整流单元，在单端进电时，无需考虑灯管安装方向，无论哪一端均可以进电。

[0014] 本发明还提供了一种包含所述LED驱动电路的LED灯管，包括管体，所述LED驱动电路包括两个整流单元，所述整流单元的两个输入端各串接一开关，每个开关两端并联有放电电阻和放电电容，连接同一整流单元的两个开关组成双联自复位开关，并设于所述管体的端部。

[0015] 本发明在滤波单元和次级滤波单元设置了两个并联的开关单元，检测单元检测输入交流电的频率，控制两个开关单元断开或接通，使得LED能够同时高低频两种交流电，提高灯管的可替换性。

附图说明

[0016] 图1为本发明LED驱动电路的模块结构示意图。

[0017] 图2为本发明LED驱动电路的模拟电路图。

[0018] 图3为本发明LED灯管的局部结构示意图。

具体实施方式

[0019] 如图1所示，一种LED驱动电路，其主体部分为常规的高频开关电源电路，包括依次连接的整流单元1、滤波单元2、第一开关单元3、储能续流单元6、次级滤波单元7以及PWM控制单元5。其主要改进在于增加了检测单元9和第二开关单元8，第二开关单元8两端连接第一开关单元3和储能续流单元6。检测单元9输入端连接交流电源，输出端连接第二开关单元8和PWM控制单元5，通过输出端电位高低控制第一开关单元3和第二开关单元8的接通或断开。PWM控制单元5通过采样单元4采集流经第一开关单元3的信号，控制第一开关单元3重复断开和接通。

[0020] 如图3所示，本发明LED电源驱动的模拟电路图，整流单元1为常规的桥式整流电路，本实施例具有两个整流单元，第一个整流单元有二极管D1、D2、D3、D4组成，第二个整流单元由二极管D9、D10、D11、D12组成，第一个整流单元的两个输入端分别连接开关SK1、SK2，其中开关SK1两端并联放电电容SC1和放电电阻SR1、SR2，开关SK2两端并联放电电容SC2和放电电阻SR3、SR4。第二个整流单元的两个输入端分别连接开挂SK3、SK4，开关SK3的两端并联放电电容SC3和放电电阻SR5、SR6，开关SK4的两端并联放电电容SC4和放电电阻SR7、SR8。

[0021] 整流单元的四个输入端需要连接灯管的四个灯脚，相当于每个灯脚都串接了一个开关，因为安装灯管时，需要先将灯管一端的灯脚插入支架的插孔内，实现通电，如果没有设置开关，当操作人员碰触到另外一端的灯脚时，会发生触电，存在安全隐患，因此如此设置可以满足相应的安规要求，尤其美国UL标准的要求。而设置放电电容和放电电阻，则是因为开关导通时，两端具有很高的电压，导致产生火花，通过设置放电电阻和放电电容，可以进行放电，避免火花产生。为了提高电流稳定性，第二个整流单元输入端还连接有滤波电容CX1。

[0022] 滤波单元2由压敏电阻RV1、电容C1、电容C2、电感L1、电感L2、电阻R14、电阻R16组成。压敏电阻RV1、电容C1、电容C2三者并联；电感L1、电阻R14并联，电感L2、电阻R16并联，设于电容C1和电容C2之间，主要用于消除EMI干扰。次级滤波单元7仅仅包括电容CD1。

[0023] MOS管Q1即为第一开关单元3，储能电感T1和续流二极管D5构成储能续流单元6，储能电感T1有四个管脚，其中续流二极管D5连接4脚。PWM控制单元包括单片机U1，单片机U1采用常见的PWM控制芯片，如UC3846、SD6701S等，还包括外围电路，如取样电路、功率因数校正电路、供电电路、开路保护电路等。

[0024] 本实施例取样电路由电阻RS1、电阻RS2组成，两者并联，一端接地，另一端连接MOS管Q1的源极和单片机U1的2脚。功率因数校正电路包括电容C6、电阻R10、R11、R12、电容C5，单片机U1的6脚通过电容C5接地，5脚直接接地，电阻R10、R11、R12串接后一端直接接地，另一端连接R8和R9组成的分压电路。电阻R10、R11之间的连接点连接单片机U1的3脚，并通过电容C6接地。供电电路由电阻R3、电容C4和二极管D6组成，连接单片机的8脚，电容C4还通过由电阻R1、R2组成的分压电路连接滤波单元的输出端。开路保护电路包括电阻R4、R5，它们之间的连接点连接单片机U1的7脚。

[0025] 检测单元9包括电容C9、二极管D8、电容C10、二极管D7、电阻R15以及稳压管Z1，电阻R15、稳压管Z1和电容C10三者并联，电容C10、二极管D7和电容C9三者串联，二极管D8与电容C9串联，与电容C10和二极管D7两者并联，MOS管Q2的栅极连接检测单元的输出端，源极接地，漏极连接次级滤波单元。

[0026] 如图2所示，一种LED灯管，该灯管保护所述的驱动电路，包括管体11，管体11两端设有端盖12，端盖12上设有插针13，两插针13之间设有双联自复位开关14，双联自复位开关14由开关SK1和SK2、SK3和SK4组装构成。因是自复位开关，所以当灯管没有安装到位，开关断开，当灯管安装完成后，开关自动闭合，提高安全性。

[0027] 本发明工作原理如下：

[0028] 当灯管安装到位，检测单元9会检测输入的电流频率，如果灯具支架安装的是电子镇流器，并且没有剪线旁路，那么输入灯管的是高频交流电，检测单元输出端的电压为15V，PWM控制芯片U1的4脚就会检测到该电压信号，通过1脚发出信号将MOS管Q1关闭，同时将MOS管Q2打开。整流单元1、滤波单元2、MOS管Q2、次级滤波单元7、负载形成供电通路。

[0029] 如果灯管支架已经剪线或者原先就是电感式镇流器，输入灯管的是低频交流电，那么检测单元9的输出端电压为0.1-1V，PWM控制芯片U1的4脚接收到信号，通过1脚发出高电平将MOS管Q1打开，由于检测单元9输出的是低电平，此时MOS管Q2断开。MOS管Q1导通后，整流单元1、滤波单元2、MOS管Q1、储能续流单元6、次级滤波单元7导通形成供电通路。因为储能电感T1的阻流作用，电阻RS1、RS2上的电压会缓慢上升，管脚3采样后，与芯片内部的基准电压比较，达到基准电压时，PWM控制芯片U1内部发出一个PWM信号，使MOS管断开，由于储能电感T1的储能作用，会通过续流二极管D5继续给负载放电。当PWM控制芯片内部的电阻分压为0时，芯片一个工作周期结束，开始下一个周期。由于储能电感T1具有阻止电流变化的功能，如果MOS管Q1的开关频率足够大，比如达到50K-80K，就可以使得电流变得足够平稳，另外储能电感T1的体积也可以很小。

[0030] 因为本发明驱动电路具有两个整流单元1，所以可以不考虑灯管安装的方向，而且可以是单端进电，也可以是双端进电。