CN101720148A - 一种led驱动电路及led装置 - Google Patents

Abstract

本发明适用于LED领域，提供了一种LED驱动电路及LED装置，LED驱动电路包括：控制模块、升压模块、第一开关管以及依次串联连接至供电电源的输出端与LED灯的阳极之间的储能元件以及单向导通元件。本发明提供的LED驱动电路采用升压模块对LED灯的供电电压信号进行反馈采样，将采集的电压信号进行升压处理并输出恒定电压驱动LED灯工作，这样可以为LED灯提供稳定的、恒定的工作电压使得LED灯的发光效率高；且通过第一开关管的导通为LED灯提供通路，使得LED灯可以稳定可靠的工作。

Description

一种LED驱动电路及LED装置

技术领域

本发明属于LED领域，尤其涉及一种LED驱动电路及LED装置。

背景技术

随着科学技术的不断发展，新产品新技术不断革新，LED作为新型光源，它有着节能、环保、高效的特点，LED技术已经成熟并应用于各个领域，随之也出现了各种各样的驱动电路，目前普遍采用锂电池作为电源的LED驱动电路方案都是采用恒流芯片或者PWM斩波模式进行驱动，然而这两种驱动电路都有一个缺点：当锂电池电压低于3.3V时(锂电池放电范围是2.7V-4.2V)，LED驱动电路已经不能进行恒流输出，导致LED灯的效率、发光强度都降低了很多，所以给LED灯的使用带来了很大的不便。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种LED驱动电路，旨在解决现有的LED驱动电路在锂电池电压低于3.3V时不能输出恒流导致LED灯的效率低、工作不稳定的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种LED驱动电路，包括：控制模块、升压模块、第一开关管以及依次串联连接至供电电源的输出端与LED灯的阳极之间的储能元件以及单向导通元件；所述第一开关管的控制端连接至所述控制模块的第二输出端，所述第一开关管的一端接地，所述第一开关管的另一端连接至LED灯的阴极；所述升压模块的电源端连接至供电电源的输出端，所述升压模块的使能端连接至所述控制模块的第一输出端，所述升压模块的功率输出端连接至所述储能元件与所述单向导通元件的串联连接端；所述升压模块的反馈端连接至所述LED灯的阳极；所述控制模块的电源端连接至所述供电电源的输出端，所述控制模块的控制端连接开关，当开关闭合时，所述升压模块根据所述控制模块的第一输出端输出的高电平信号工作，将其反馈端采集的电压信号进行升压处理并输出恒定电压驱动所述LED灯工作；所述第一开关管根据所述控制模块的第二输出端输出的高电平信号导通并为所述LED灯提供通路。

其中，所述控制模块进一步包括：单片机、振荡电阻、上拉电阻、复位电容；所述单片机的电源端连接至所述供电电源的输出端，所述单片机的控制端连接所述开关，所述单片机的第一输出端连接至所述升压模块的使能端，所述单片机的第二输出端连接至所述第一开关管的控制端；所述振荡电阻连接至所述单片机的振荡端与地之间；所述上拉电阻与所述复位电容依次串联连接至所述单片机的电源端与地之间，所述上拉电阻与所述复位电容的串联连接端连接至所述单片机的复位端。

其中，所述供电电源为3.7V的锂电池。

其中，所述升压模块进一步包括：升压单元以及电容C7、电阻R6、电容C1；所述升压单元的使能端连接至所述升压模块的第一输出端，所述升压单元的频率选择端接地，所述升压单元的电源端连接至所述供电电源的输出端，所述升压单元的功率输出端连接至所述储能元件与所述单向导通元件的串联连接端，所述升压单元的反馈端连接至所述LED灯的阳极，所述升压单元的补偿端依次通过所述电阻R6、电容C1接地；所述升压单元的接地端与地连接，所述升压单元的软启动端通过所述电容C7接地。

其中，所述储能元件为电感，所述单向导通元件为二极管。

其中，所述LED驱动电路进一步包括：连接至所述控制模块的第一输出端与地之间的下拉电阻。

其中，所述LED驱动电路进一步包括：依次串联连接至所述LED灯的阳极与地之间的第一分压电阻和第二分压电阻；所述第一分压电阻与所述第二分压电阻的串联连接端与所述升压模块的反馈端连接。

其中，所述LED驱动电路进一步包括：第二开关管、第一限流电阻、第二限流电阻、第三分压电阻以及第四分压电阻；所述第三分压电阻的一端连接至所述LED灯的阴极，所述第三分压电阻的一端还通过所述第一限流电阻连接至所述第一开关管的另一端，所述第三分压电阻的另一端通过所述第四分压电阻接地；所述第二开关管的一端接地，所述第二开关管的另一端连接至所述第一开关管的控制端，所述第二开关管的控制端通过所述第二限流电阻连接至所述第三分压电阻与所述第四分压电阻的串联连接端。

其中，所述第一开关管为三极管，所述三极管的基极连接至所述控制模块的第二输出端，所述三极管的发射极接地，所述三极管的集电极连接至所述LED灯的阴极。

本发明实施例的另一目的在于提供一种LED装置，其包括LED灯以及用于驱动所述LED灯工作的LED驱动电路，所述LED驱动电路为上述的LED驱动电路。

本发明实施例提供的LED驱动电路采用升压模块对LED灯的供电电压信号进行反馈采样，将采集的电压信号进行升压处理并输出恒定电压驱动LED灯工作，这样可以为LED灯提供稳定的、恒定的工作电压使得LED灯的发光效率高；且通过第一开关管的导通为LED灯提供通路，使得LED灯稳定可靠的工作。

附图说明

图1是本发明实施例提供的LED驱动电路的电路图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供的LED驱动电路采用升压模块对LED灯的供电电压信号进行反馈采样，将采集的电压信号进行升压处理并输出恒定电压驱动LED灯工作，这样可以为LED灯提供稳定的、恒定的工作电压；且通过第一开关管的导通为LED灯提供通路，使得LED灯稳定可靠的工作。

本发明实施例提供的LED驱动电路主要应用于LED装置中用于驱动LED灯工作；图1示出了本发明实施例提供的LED驱动电路的电路图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下。

LED驱动电路包括：控制模块2、升压模块3、第一开关管4、储能元件5以及单向导通元件6；其中，储能元件5以及单向导通元件6依次串联连接至供电电源1的输出端与LED灯7的阳极之间；第一开关管4的控制端连接至控制模块2的第二输出端，第一开关管4的一端接地，第一开关管4的另一端连接至LED灯7的阴极；升压模块3的电源端连接至供电电源1的输出端，升压模块3的使能端连接至控制模块2的第一输出端，升压模块3的功率输出端连接至储能元件5与单向导通元件6的串联连接端；升压模块3的反馈端连接至LED灯7的阳极；控制模块2的电源端连接至供电电源1的输出端，控制模块2的控制端连接开关S1，当开关S1闭合时，升压模块3根据控制模块2的第一输出端输出的高电平信号工作，将其反馈端采集的电压信号进行升压处理并输出恒定电压驱动LED灯7工作；第一开关管4根据控制模块2的第二输出端输出的高电平信号导通并为LED灯7提供通路。

作为本发明的一个实施例，供电电源1可以为3.7V的锂电池；供电电源1通过控制模块2为升压模块3和第一开关管4提供工作使能电压；升压模块3内部集成了MOS管，由其反馈端进行输出电压采样，经过储能元件5和单向导通元件6进行电压升高并恒定输出，为LED灯7提供稳定的工作电压；控制模块2通过给第一开关管4输出高电平信号使第一开关管4导通工作，从而为LED灯7提供一个通路，实现LED灯7稳定可靠工作。

在本发明实施例中，控制模块2进一步包括：单片机U1、振荡电阻R2、上拉电阻R3以及复位电容C3；其中，单片机U1的电源端VDD连接至供电电源1的输出端，单片机U1的控制端PA2连接开关S1，单片机U1的第一输出端PA0连接至升压模块3的使能端SHDN，单片机U1的第二输出端PD0连接至第一开关管4的控制端；振荡电阻R2连接至单片机U1的振荡端OSC1与地VSS之间；上拉电阻R3与复位电容C3依次串联连接至单片机U1的电源端VDD与地VSS之间，上拉电阻R3与复位电容C3的串联连接端连接至单片机U1的复位端RES；单片机U1的其他端口PA3、PA1、PB3、PB2、PB1、PB0、OSC2、PA7、PA6以及PA5均悬空不接。

在本发明实施例中，升压模块3进一步包括：升压单元U3以及电容C7、电阻R6、电容C1；其中，升压单元U3的使能端SHDN连接至升压模块2的第一输出端PA0，升压单元U3的频率选择端FSEL接地，升压单元U3的电源端VIN连接至供电电源1的输出端，升压单元U3的功率输出端SW连接至储能元件5与单向导通元件6的串联连接端，升压单元U3的反馈端FB连接至LED灯7的阳极，升压单元U3的补偿端COMP依次通过电阻R6、电容C1接地；升压单元U3的接地端GND与地连接，升压单元U3的软启动端SS通过电容C7接地。

作为本发明的一个实施例，储能元件5可以为电感L1，单向导通元件6可以为二极管D2，其中二极管D2阳极通过电感L1连接至供电电源1的输出端，二极管D2的阴极连接至LED灯7的阳极。

在本发明实施例中，LED驱动电路进一步包括：连接至控制模块2的第一输出端与地之间的下拉电阻R5。

在本发明实施例中，LED驱动电路还包括：第一分压电阻R7和第二分压电阻R8；其中，第一分压电阻R7和第二分压电阻R8依次串联连接至LED灯7的阳极与地之间；且第一分压电阻R7与第二分压电阻R8的串联连接端与升压模块3的反馈端FB连接。

在本发明实施例中，LED驱动电路进一步包括：第二开关管8、第一限流电阻R9、第二限流电阻R12、第三分压电阻R10、以及第四分压电阻R11；其中，第三分压电阻R10的一端连接至LED灯7的阴极，第三分压电阻R10的一端还通过第一电流电阻R9连接至第一开关管4的另一端，第三分压电阻R10的另一端通过第四分压电阻R11接地；第二开关管8的一端接地，第二开关管8的另一端连接至第一开关管4的控制端，第二开关管8的控制端通过第二限流电阻R12连接至第三分压电阻R10与第四分压电阻R11的串联连接端。

在本发明实施例中，第一开关管4可以为MOS管、三极管或其他任何起开关作用的开关管。在本发明实施例中，第一开关管4为三极管Q1，其中，三极管O1的基极连接至控制模块2的第二输出端，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极连接至LED灯7的阴极。

作为本发明的一个实施例，第二开关管8可以为三极管Q2，其中，三极管Q2的基极通过第二限流电阻R12连接至第三分压电阻R10与第四分压电阻R11的串联连接端；三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的集电极连接至三极管Q1基极。

在本发明实施例中，LED驱动电路还包括：电容C4、电容C5、电容C6以及电容C8；其中，电容C4的一端接地，另一端连接至供电电源1的输出端；电容C5的一端接地，另一端分别连接至二极管D2的阴极与LED灯7的阳极；电容C6与电容C5并联连接；电容C8与第四分压电阻R11并联连接。

为了更进一步的说明本发明实施例提供的LED驱动电路，现结合图1详述LED驱动电路的工作原理如下：单片机U1的OSC1脚和VSS脚之间接振荡电阻R2，为单片机U1提供时钟振荡；单片机U1的VDD脚作为电源脚，与供电电源1的正极连接，在单片机U1的VDD脚与RES脚之间接上拉电阻R3；单片机U1的VSS脚与RES脚之间接复位电容C3；单片机U1的PA2脚接开关S1，当开关S1的按键被按下时，单片机U1的PA0脚和PD0脚均输出高电平信号，其中，单片机U1的PA0脚为升压单元U3的SHDN脚提供使能电压，并通过下拉电阻R5接地，使升压单元U3开始工作，单片机U1的PD0脚通过电阻R4与三极管Q1的基极相连，为三极管Q1的基极提供高电平信号，使三极管Q1可靠导通，为LED灯7提供通路。

升压单元U3的COMP脚为补偿脚，依次通过电阻R6和电容C1接地；升压单元U3的FB脚为反馈脚，与第一分压电阻R7和第二分压电阻R8的串联连接端连接，反馈脚的基准电压为1.24V；升压单元U3的SHDN脚为工作使能脚，高电平有效，当有高电平信号到达升压单元U3的SHDN脚时，升压单元U3开始工作；升压单元U3的GND脚为地脚直接接地；升压单元U3的VIN脚为电源脚与供电电源1的正极连接，在升压单元U3的VIN脚和SW脚之间连接电感L1；升压单元U3的SW脚为功率输出脚连接至二极管D2的阳极，升压单元U3的FSEL脚为频率选择脚直接接地表示工作频率为620KHz；升压单元U3的SS脚为软启动脚与电容C7连接；当有高电平信号到达升压单元U3的SHDN脚时，升压单元U3开始工作，根据第一分压电阻R7和第二分压电阻R8给升压单元U3的FB脚反馈的电压信号，升压单元U3的内部产生的PWM脉冲驱动集成在升压单元U3内部的MOS管，通过外部升压电感L1和二极管D2一起完成升压工作，输出稳定的工作电压驱动LED灯7工作；与此同时三极管Q1的基极接收到高电平信号，集电极和发射极导通，通过限流电阻第一限流电阻R9为LED灯7提供工作通路。

当LED灯7出现短路或者过流的情况时，第一限流电阻R9和第三分压电阻R10的连接处电压被拉高，即LED灯7的阴极电位被拉高，此电位被第三分压电阻R10和第四分压电阻R11分配后，在第二限流电阻R12和第四分压电阻R11连接处的电位也被拉高，第二限流电阻R12和三极管Q2的基极连接，此时产生的高电平信号通过第二限流电阻R12到达三极管Q2的基极，三极管Q2的集电极和发射极导通，三极管Q1基极的高电平信号通过三极管Q2的集电极和发射极与地连接，三极管Q1的基极被钳位在低电平，三极管Q1关闭，LED灯工作回路被切断，停止工作，具有短路和过流保护。

本发明实施例提供的LED驱动电路采用升压模块对LED灯的供电电压信号进行反馈采样，将采集的电压信号进行升压处理并输出恒定电压驱动LED灯工作，这样可以为LED灯提供稳定的、恒定的工作电压使得LED灯的发光效率高；且通过第一开关管的导通为LED灯提供通路，使得LED灯可以稳定可靠的工作。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种LED驱动电路，其特征在于，所述LED驱动电路包括：

控制模块、升压模块、第一开关管以及依次串联连接至供电电源的输出端与LED灯的阳极之间的储能元件以及单向导通元件；

所述第一开关管的控制端连接至所述控制模块的第二输出端，所述第一开关管的一端接地，所述第一开关管的另一端连接至LED灯的阴极；

所述升压模块的电源端连接至供电电源的输出端，所述升压模块的使能端连接至所述控制模块的第一输出端，所述升压模块的功率输出端连接至所述储能元件与所述单向导通元件的串联连接端，所述升压模块的反馈端连接至所述LED灯的阳极；

所述控制模块的电源端连接至所述供电电源的输出端，所述控制模块的控制端连接开关，当开关闭合时，所述升压模块根据所述控制模块的第一输出端输出的高电平信号工作，将其反馈端采集的电压信号进行升压处理并输出恒定电压驱动所述LED灯工作；所述第一开关管根据所述控制模块的第二输出端输出的高电平信号导通并为所述LED灯提供通路。

2.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述控制模块进一步包括：

单片机、振荡电阻、上拉电阻、复位电容；

所述单片机的电源端连接至所述供电电源的输出端，所述单片机的控制端连接所述开关，所述单片机的第一输出端连接至所述升压模块的使能端，所述单片机的第二输出端连接至所述第一开关管的控制端；

所述振荡电阻连接至所述单片机的振荡端与地之间；

所述上拉电阻与所述复位电容依次串联连接至所述单片机的电源端与地之间，所述上拉电阻与所述复位电容的串联连接端连接至所述单片机的复位端。

3.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述供电电源为3.7V的锂电池。

4.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述升压模块进一步包括：

升压单元、电容C7、电阻R6以及电容C1；

所述升压单元的使能端连接至所述升压模块的第一输出端，所述升压单元的频率选择端接地，所述升压单元的电源端连接至所述供电电源的输出端，所述升压单元的功率输出端连接至所述储能元件与所述单向导通元件的串联连接端，所述升压单元的反馈端连接至所述LED灯的阳极，所述升压单元的补偿端依次通过所述电阻R6、电容C1接地；所述升压单元的接地端与地连接，所述升压单元的软启动端通过所述电容C7接地。

5.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述储能元件为电感，所述单向导通元件为二极管。

6.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述LED驱动电路进一步包括：连接至所述控制模块的第一输出端与地之间的下拉电阻。

7.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述LED驱动电路进一步包括：

依次串联连接至所述LED灯的阳极与地之间的第一分压电阻和第二分压电阻；

所述第一分压电阻与所述第二分压电阻的串联连接端与所述升压模块的反馈端连接。

8.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述LED驱动电路进一步包括：

第二开关管、第一限流电阻、第二限流电阻、第三分压电阻以及第四分压电阻；

所述第三分压电阻的一端连接至所述LED灯的阴极，所述第三分压电阻的一端还通过所述第一限流电阻连接至所述第一开关管的另一端，所述第三分压电阻的另一端通过所述第四分压电阻接地；

所述第二开关管的一端接地，所述第二开关管的另一端连接至所述第一开关管的控制端，所述第二开关管的控制端通过所述第二限流电阻连接至所述第三分压电阻与所述第四分压电阻的串联连接端。

9.如权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述第一开关管为三极管，所述三极管的基极连接至所述控制模块的第二输出端，所述三极管的发射极接地，所述三极管的集电极连接至所述LED灯的阴极。

10.一种LED装置，其包括LED灯以及用于驱动所述LED灯工作的LED驱动电路，其特征在于，所述LED驱动电路为权利要求1-9任一项所述的LED驱动电路。

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