[发明专利]LED灯高频驱动器

说明书

一、技术领域

本发明是一种驱动LED灯的高频电路，主要用于大功率LED点阵，属于LED照明光源的新型驱动器技术领域。

二、背景技术

LED是发光二极管的简称，属于半导体光源。LED寿命长达3万小时，而且能耗低，是理想的节能电光源。由于目前工艺水平限制，单颗LED的功率和光效都有限，所以单颗的总光通也有限，需要使用许多颗粒组成点阵，做成功率足够大的照明灯。以正常的1W LED颗粒为例，单个LED电压降为3-4V，工作电流为300～350mA，采用多个LED串联，再并联多条LED串联组形成阵列。

燃点大功率的LED点阵需要大功率的驱动电路，LED的工作电流有严格限制，过大会导致LED烧毁，一般有以下两种驱动方案：

1、采用稳压的低压直流电供电，串联限流电阻限制工作电流，电路简单，成本较低，但自身功耗大，工作状态不稳定。

2、采用专用的集成芯片驱动MOSFET功率管，输出恒压、稳流的低压直流电，直接驱动LED阵列，工作状态稳定，灯寿命比较有保证，但电路复杂，成本较高，提高了LED灯的总成本。

注意到上述问题，本发明提出一种技术方案，采用MOSFET功率管自激振荡电路作为驱动器，具备自动限流功能，很适于驱动各类LED灯，尤其是大功率阵列，亮度均匀，寿命长，成本低。

三、发明内容

开关电源是用电器常用的驱动电源，目前的气体放电灯普遍用KHz级的开关电源燃点，无极灯的电源频率更高，可以到MHz级。20KHz～2MHz都是国际电工协会允许的电子镇流器输出频段，合理设计不会造成电磁污染问题。桥式驱动电路是常用的电子镇流器线路，电路包括整流滤波、DC-AC逆变器和谐振输出三部分。DC-AC逆变可以使用双极型三极管和MOSFET，三极管成本很低，但品质不稳定，一般用在荧光灯电路上，MOSFET由于开关速度快、驱动功率低、易于大规模生产等优点已成为开关电源最常用的功率器件。

本发明采用MOSFET自激振荡电路的设计，工作频率调制到200KHz～2MHz。电源频率越高，谐振电路中的电感产生的感抗越大，较小的电感量可以产生较大的感抗，限制谐振电流继续增加，起到限流的作用。LED是二极管器件，供电后，正向导通反向截止，正向电压降为3-4V，反向耐受电压一般在数十伏，只要限制反向电压的峰值，可以保证LED工作在耐受电压范围内而不被击穿。为了进一步确保LED安全工作，阵列以多个LED串联成一个单位，两个LED单位并联成一组，通路方向相反，多个LED组并联成阵列。在高频交流电作用下，正向单位导通发光，反向单位截止不发光，这样始终有一个LED单位发光，电压始终施加到导通的LED单位上，保证截止的LED单位不承受反向电压。由于频率超出人眼识别范围，不会产生频闪现象，发光很稳定。

四、附图说明

以下结合附图对本发明加以说明，图1是本发明的电路框架图，图2是本发明的电路示意图，图3是一个LED实施例的驱动示意图。

如图1所示，电路由滤波器2、整流滤波电路3、DC-AC逆变器4、谐振电路5组成，驱动LED阵列1工作。110V或者220V交流市电先输入滤波器2，目的是过滤高频信号，避免对供电网络的污染。整流滤波电路3把交流电变成直流电，再通过无源滤波线路将功率因素提高到0.99以上。DC-AC逆变器4是MOSFET自激振荡电路，将滤波后的直流电变换为高频交流电。谐振电路5是LC谐振电路，工作频率由谐振电感和谐振电容的数值决定。

如图2所示，滤波器2由共模电感与和跨接在它两端的滤波电容组成，用于滤除输入噪音和高频信号。整流滤波电路3的前端是一个桥式整流器，用于输出直流工作电压，后端是一个无源滤波电路，由低频滤波电容C2、C3和二极管D5、D6、D7组成，用于功率因数校正。DC-AC逆变器4中的触发电路由分压电阻R1、R2、储能电容C6和双向触发二极管DB6组成，储能电容C6蓄电后导通双向触发二极管DB6，通过耦合变压器触发MOSFET功率管Q1、Q2，产生高频振荡信号，输出到LC谐振电路。谐振电路5由谐振电感6、谐振电容7和变压器8组成，调整前两者的数值，将工作频率调制到200KHz～2MHz。谐振电路5在高频信号作用下产生谐振，谐振电压经由变压器8转换为低压高频输出，电压范围为3～120V。LED阵列1以1～40个LED串联成一个单位，两个LED单位并联成一组，通路方向相反，多个LED组并联成阵列。