專利名稱：低功率非隔離驅動器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及低功率非隔離驅動器，更具體地說，涉及用于LED燈 和其他非隔離功率電源應用的低功率非隔離驅動器。
背景技術：
LED燈市場正在快速地成長，并且正在變得越來越重要。對于交流輸 入電源來說，大多數的LED驅動器使用基于反激式(flyback)拓樸結構的 切換模式功率電源(SMPS)。反激式SMPS電路通常包括交流電源輸入、 PWM控制電路、變壓器和恒壓/恒流控制電路，并且，輸出電壓/電流控制 電路通過光耦合元件耦合到主側的PWM控制電路。當線性電壓或者負載 發(fā)生改變時，PWM控制器電路調整切換占空周期，從而實現恒定的輸出電 流或者電壓。
然而，反激式SMPS電路的成本相對較高，并且正個系統(tǒng)的體積較大。 對于家用來說，理想的狀態(tài)是LED燈驅動器體積較小并且能夠放置在類似 微型熒光燈(CFL )的燈座中，從而使得整個LED燈系統(tǒng)的安裝變得方便。 對于微型LED燈驅動器，如果使用塑料燈座的話，可以不另外進行隔離。
因此，需要一種低成本的驅動器實現方案，該方案具有較少的元件數 目，較小的印刷電路板尺寸和更好的性價比。

實用新型內容
本實用新型提供一種低功率非隔離LED驅動器的低成本實現方案，該 驅動器具有高系統(tǒng)可靠性、很好的線性/負載狀態(tài)以及短路保護特性。 根據本實用新型的實施例，提出一種低功率非隔離驅動器，包括 調整電路，連接到電源輸入，對電源輸入進行調整； 濾波電路，連接到調整電路，對調整后的電源輸入進行濾波； 轉換電路，連接到濾波電路，將電源輸入轉換成低壓輸出；PWM控制電路，連接到轉換電路，通過PWM脈沖控制轉換電路； 輸出電壓/電流控制電路，連接到轉換電路以及PWM控制電路，基于
所述PWM脈沖，調整低壓輸出的電壓和電流。
本實用新型揭示了一種低電壓非隔離驅動器，具有高系統(tǒng)可靠性、很
好的線性/負載規(guī)整以及短路保護特性。該方案具有較少的元件數目，較小
的印刷電路板尺寸和更好的性價比。


本實用新型上述的以及其他的特征，性質和優(yōu)勢將在
以下結合附圖和 實施例進一步描述，在附圖中相同的附圖標記始終表示相同的特征，其中
圖1揭示了根據本實用新型的一實施例，具有近似恒定輸出電流和輸 出電壓鉗位特性的非隔離電源；
圖2揭示了 PWM控制電路的功能框圖3揭示了根據本實用新型的另一實施例，具有近似恒定輸出電流和 輸出電壓鉗位特性的非隔離電源；
圖4揭示了根據本實用新型的一實施例，集成晶體管、PWM控制電 路和輸出電壓/電流控制電路的非隔離電源。
具體實施方式
本實用新型提供一種低功率非隔離LED驅動器的低成本實現方案，該 驅動器具有高系統(tǒng)可靠性、很好的線性/負載規(guī)整以及短路保護特性。具體 而言，本實用新型提供一種具有近似恒流和恒壓特性的非隔離LED驅動 器，上述的近似恒流和恒壓特性由PWM控制器電路實現。
圖1揭示了根據本實用新型的 一 實施例，具有近似恒定輸出電流和輸 出電壓鉗位特性的非隔離電源。交流或者支流輸入100由第一二極管101 進行調整，并且通過由第一電容103、第二電容104和第一電感102構成 的濾波電路進行濾波。之后，通過一轉換電路，將高壓輸入該轉換成低壓 輸出150，該轉換電路包括開關108、第二二極管129、第二電感128, 低壓輸出150在輸出之前還經過第三電容130的濾波。該開關108可以由高壓晶體管或者MOSFET實現，如果采用高壓晶體管，那么該高壓晶體管 的集電極連接到PWM控制電路109,如果采用MOSFET,那么MOSFET 的源極連接到PWM控制電路109。
圖2揭示了上述PWM控制電路109的一實施例的功能框圖。該PWM 控制電路的主要電路功能模塊包括
鉗位比較器191,具有過壓保護功能；
帶隙信號及偏壓產生電路192,提供基準信號；
PWM比較器193，提供PWM脈沖寬度控制，該PWM比較器193的 負輸入端連接到所述帶隙信號及偏壓產生電路192;
PWM控制器194，該PWM控制器194連接到PWM比較器193的 輸出，同時，該PWM比較器193的整輸入端194也通過一振蕩器195連 接到該PWM控制器194;
UVLO比較器196,提供欠壓保護功能；
短路電流比較器197,該短路電流比較器197的輸出和UVLO比較器 196的輸出以及電流源規(guī)整電路198相連，該連接到PWM控制器194;
驅動電路199,連接到PWM控制器194，接收PWM控制器194的 輸出并提供驅動信號。
該PWM控制電路109包括P1、 P2和P3三個終端。終端P1產生切 換脈沖，終端P1可以連接到NPN晶體管的發(fā)射極、或者是MOSFET的 源極，終端P2用于實現偏壓供電以及反饋控制，終端P3是該PWM控制 電路的基準接地。
參考圖1和圖2。在啟動期間，啟動電流通過第一電阻105對第四電 容110進行充電，并且，同時通過開關108 (假設為采用晶體管)的BE 結電壓將PWM控制電路109的P1終端的電壓提升。PWM控制電路109 內部的電流源規(guī)整電路將通過P1終端的電壓對P2終端進行充電。當P2 終端的電壓到達啟動電壓時，PWM控制電路109內部的UVLO比較器將 對電流源規(guī)整電路提供電流源。之后，PWM控制電路109開始在P1終端 輸出PWM信號并且控制開關108的開或關。
當開關108打開時，輸入電流通過起到調整作用的第一二極管101、開關108、 PWM控制電路109、用作電流感應電阻的第二電阻114以及第 二電感128到達輸出端。通過PWM控制電路109的電流由一內部電阻進 行轉換，并且該轉換后的電壓由短路電流比較器與基準電壓Vref進行比較。 如果發(fā)生了輸出短路，輸出電流由PWM控制電路109限制。當開關108 關閉時，第二電感128的電流流過第二二極管129,第二二極管129時快 速恢復二極管，第二電感128的電流流過第二二極管129將能量傳遞到輸 出端。
輸出電壓/電流控制電路包括元件114至元件127。當開關108關閉時， 第三二極管127將打開，此時第五電容126的電壓將基本上等于輸出直流 電壓。第五電容126的電壓將與由第一齊納二極管125提供的鉗位電壓進 行比較，并且由PNP晶體管122進行放大，該PNP晶體管122是低電壓 小信號PNP晶體管。放大后的信號由一濾波電路進行濾波，該濾波電路包 括第三電阻120、第六電容119、第七電容121,其中第三電阻120是一 個補償電阻。經過濾波后的電壓被反饋給PWM控制電路109的P2終端。 如果直流輸出150的電壓高于一預定的參考值，PWM控制電路109的P2 終端的電壓同樣也會變高，于是，PWM控制電路109將降低轉換器的切 換占空比或者進入跳空周期模式并且降低直流輸出150的電壓，從而實現 恒定的輸出電壓控制。第二電感128的電流由作為電流感應電阻的第二電 阻114進行感應，由第四電阻115、第八電容116組成的濾波電路進行濾 波，經過濾波后的電流驅動NPN晶體管117，該NPN晶體管117是低電 壓小信號NPN晶體管，且電流驅動NPN晶體管117的BE結。如果第二 電阻114的電壓高于NPN晶體管117的BE結的電壓(大約是0.7V), 晶體管117將開啟并且將PNP晶體管122的基極電壓下拉，同時降低輸 出的直流電壓。由此，輸出電流被限制并且可以實現基本恒定的電流控制。
當開關108關閉時，第二電感128的能量也可以通過第三二極管127 和第四二極管112對第四電容110進行充電。當PWM控制電路109開啟 開關108時，第四電容110將放電并且對開關108提供能量。第四電容 110的電壓由第二齊納二極管111進行鉗位以防止在低負載或者無負載的 情況下在第四電容110處出現高電壓。
8圖3揭示了根據本實用新型的另一實施例，具有近似恒定輸出電流和 輸出電壓鉗位特性的非隔離電源。圖3所示的實施例與圖1所示的實施例 之間的差別在于輸出電壓/電流控制電路。在圖3所示的實施例中，輸出直 流電壓通過兩個感應電阻224和225進行感應。圖3中其余的元件與圖1 所示的實施例對應，采用的附圖標記也對應，即，圖3中201和圖1中的 101是對應的元件。
圖4揭示了根據本實用新型的一實施例，集成晶體管、PWM控制電 路和輸出電壓/電流控制電路的非隔離電源。圖4中的集成電路309具有5 個終端，集成電路309的P1-P3終端的功能與圖1所示的實施例中的PWM 控制電路的P1-P3的功能相同，集成電路309的終端P4作為開關終端、 而集成電路309的終端P5作為輸出電壓/電流控制電路的終端。圖4中其 余的元件與圖1所示的實施例對應，采用的附圖標記也對應，即，圖4中 301和圖1中的101是對應的元件。
本實用新型揭示了一種低電壓非隔離驅動器，具有高系統(tǒng)可靠性、很 好的線性/負載規(guī)整以及短路保護特性。該方案具有較少的元件數目，較小 的印刷電路板尺寸和更好的性價比。
上述實施例是提供給熟悉本領域內的人員來實現或使用本實用新型 的。熟悉本領域的人員可在不脫離本實用新型的實用新型思想的情況下， 對上述實施例作出種種修改或變化，因而本實用新型的保護范圍并不被上 述實施例所限，而應該是符合權利要求書提到的技術特征的最大范圍。
權利要求1.一種低功率非隔離驅動器，其特征在于，包括調整電路，連接到電源輸入，對電源輸入進行調整；濾波電路，連接到所述調整電路，對調整后的電源輸入進行濾波；轉換電路，連接到所述濾波電路，將電源輸入轉換成低壓輸出；PWM控制電路，連接到所述轉換電路，通過PWM脈沖控制所述轉換電路；輸出電壓/電流控制電路，連接到所述轉換電路以及PWM控制電路，基于所述PWM脈沖，調整所述低壓輸出的電壓和電流。
2.如權利要求1所述的低功率非隔離驅動器，其特征在于， 所述調整電路是一二極管。
3.如權利要求1所述的低功率非隔離驅動器，其特征在于，所述濾波 電if各包4舌第一電容、第二電容和第一電感，其中第 一 電容的正端連接調整電路的輸出，第 一 電容的負端接地；第一電感串接在第一電容的正端以及第二電容的正端之間；第二電容的正端連接第一電感，第二電容的負端連接第二電感。
4.如權利要求1所述的低功率非隔離驅動器，其特征在于，所述轉換 電^各包4舌開關、第二二極管、第二電感，其中所述開關連接在濾波電路和PWM控制電路之間，所述PWM控制電 路控制所述開關的開或關；第二二極管和第二電感串接后連接在所述PWM控制電路和一輸出端 之間。
5.如權利要求4所述的低功率非隔離驅動器，其特征在于,所述開關為高壓晶體管或者MOSFET實現,其中， 開關為高壓晶體管，該高壓晶體管的集電極連接到所述PWM控制電.路開關為MOSFET,該MOSFET的源極連接到所述PWM控制電路。
6.如權利要求1所述的低功率非隔離驅動器，其特征在于，所述P畫 控制電路包括鉗位比較器，具有過壓保護功能； 帶隙信號及偏壓產生電路，提供基準信號；PWM比較器，提供電流限制控制，該PWM比較器的負輸入端連接到 所述帶隙信號及偏壓產生電路；PWM控制器,該PWM控制器連接到PWM比較器的輸出,同時,該 PWM比較器的輸入端也通過一振蕩器連接到該PWM控制器;UVLO比較器，提供欠壓保護功能；短路電流比較器，該短路電流比較器的輸出和UVLO比較器的輸出以 及電流源規(guī)整電路相連，該連接到PWM控制器；驅動電路，連接到PWM控制器，接收PWM控制器的輸出并提供驅動信號。
7.如權利要求6所迷的低功率非隔離驅動器，其特征在于， 該PWM控制電路包括三個終端、終端P1、終端P2和終端P3，其中 終端P1產生切換脈沖,終端P1可以連接到NPN晶體管的發(fā)射極、 或者是MOSFET的源極；終端P2用于實現偏壓供電以及反饋控制； 終端P3是該PWM控制電路的基準接地。
8.如權利要求1所述的低功率非隔離驅動器,其特征在于, 所述輸出電壓/電流控制電路使用 一個感應電阻對輸出直流電壓進行感應。
9. 如權利要求1所述的低功率非隔離驅動器，其特征在于， 所述輸出電壓/電流控制電路使用兩個感應電阻對輸出直流電壓進行感應。
10. 如權利要求1所述的低功率非隔離驅動器，其特征在于，所述PWM控制電路和輸出電壓/電流控制電路集成在一個集成電路中。
專利摘要本實用新型揭示了一種低功率非隔離驅動器，包括調整電路，連接到電源輸入，對電源輸入進行調整；濾波電路，連接到調整電路，對調整后的電源輸入進行濾波；轉換電路，連接到濾波電路，將電源輸入轉換成低壓輸出；PWM控制電路，連接到轉換電路，通過PWM脈沖控制轉換電路；輸出電壓/電流控制電路，連接到轉換電路以及PWM控制電路，基于PWM脈沖，調整低壓輸出的電壓和電流。
文檔編號H05B37/02GK201341254SQ200820130280
公開日2009年11月4日 申請日期2008年12月19日 優(yōu)先權日2008年12月19日
發(fā)明者孫超群, 朱士海 申請人:Bcd半導體制造有限公司