[发明专利]一种大功率LED恒流驱动电路及其参数算法

权利要求书

1.一种大功率LED恒流驱动电路，其特征在于：包括555定时器、IR2125驱动器、电压放大器和采样电阻；所述的采样电阻与LED串电路相连；所述的IR2125驱动器通过VT开关与LED串电路相连；所述的电压放大器与采样电阻相连，所述的电压放大器与555定时器相连；所述的555定时器与IR2125驱动器相连。所述的555定时器输出的控制信号通过IR2125驱动器驱动场效应开关管的开通与关断，实施LED串中电流的数值调整。

2.根据权利要求1所述的大功率LED恒流驱动电路，其特征在于：所述的IR2125驱动器与被驱动LED串共用电源。

3.根据权利要求1所述的大功率LED恒流驱动电路，其特征在于：在所述的LED串回路中设置电感元件，在场效应开关管开通与关断过程中，LED串中电流围绕期望值在设定的范围内变动，以获得LED串驱动的恒定电流控制。

4.根据权利要求1所述的大功率LED恒流驱动电路，其特征在于：所述放大器的对称直流电源电压，由使用三端稳压器给555定时器和电压放大器提供正电源，用555定时器构成振荡器实现直流电压极性反转，获得负电源。

5.根据权利要求1所述的大功率LED恒流驱动电路，其特征在于：所述555定时器由三端稳压器提供电源。

6.根据权利要求1所述的大功率LED恒流驱动电路，其特征在于：所述电路可稳定工作电压范围为6～18V。

7.权利要求1所述的大功率LED恒流驱动电路的参数计算方法，其特征在于：，具体如下：

（1）流过LED串的电流为I_d，R_S上的采样电压为I_dR_S；R₄、R₅分压信号为u_j，该采样信号与u_j的差值经过353运放U₁放大，输出电压为（I_dR_S-u_j）R₈/R₆；LED串的电流采样信号经过353运放的U₂后输出电压为设定R₉=R₆；

（2）当u_i＞2V_C/3，开关管VT关断，LED串中流过的电流按指数规律减小；当u_i＜V_C/3开关管VT导通，LED串中流过的电流按指数规律增加；分析从555控制器比较控制电压下阀值开始：

VT关断，被控电流下降，当反馈电压达到555控制器下沿阀值时，开关管VT开始导通，u_i=V_C/3，LED串中流过的电流为：

Id0=1Rs(VC3R6R10R8R12+uj)---(1)]]>

VT管导通后，LED串中的电流将按指数规律上升，表达式为：

id=(US-UDRs+RL-Id0)(1-e-t/τ)+Id0---(2)]]>

式中，U_S为LED串供电电源电压，U_D为LED串导通压降，R_L为电感电阻，R_S为采样电阻，τ为电路时间常数，τ=L/(R_s+R_L)，L为电路电感，I_d0为LED串电流初始值，也是电路控制的电流变化下限；

（3）当LED串电流上升到555定时器上沿阀值时，开关管开始关断，u_i=2V_C/3，LED串中流过的电流为：

Idm=1Rs(2VC3R6R10R8R12+uj)---(3)]]>

VT管关断后，LED串中的电流将按指数规律下降，表达式为：

i_d＝I_dme^-t/τ                    （4）

式中，I_dm为LED串电流最大值，也是其控制的电流变化上限。

因此，在开关管导通、关断过程中，LED串中电流从I_d0先上升到I_dm再下降到I_d0，只要电路参数适当设置，I_d0和I_dm控制在期望输出电流一定的变动范围内，便可实现LED串中电流的恒流控制；开关管VT的开关频率取决于电路参数及电源电压，随着电源电压的增加，电路开关频率将逐步增加；具体计算进入步骤（4）；

（4）开关管开通工作时间可以由公式（2）求得，令方程左边等于I_dm，VT开通工作时间为：

ton=τln(US-UDRs+RL-Id0US-UDRs+RL-Idm)---(5)]]>

同样，开关管关断工作时间可以由公式（4）求得，令方程左边等于I_d0，VT关断工作时间为：

toff=τlnIdmId0---(6)]]>

电路工作频率为：

。