阅读说明：本技术 一种宽电压输入、功率自适应的led恒流驱动电路 (Wide-voltage-input and power-adaptive LED constant-current driving circuit ) 是由 刘海辉 于 2018-06-12 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种宽电压输入、功率自适应的LED恒流驱动电路,该电路包括电源电压测量电路、MCU控制单元、恒流驱动电路、LED负载。电源电压测量电路用于测量LED负载的开关电源VCC。MCU控制单元用于检测并计算LED负载的功率,并与设定的阈值功率进行比对,通过PID算法,调整PWM脉宽至合适的参数,使LED负载功率以最短的时间恢复到设定的阈值功率以内。恒流驱动电路由BUCK降压回路、增强电路、二阶低通滤波电路、采样反馈电路构成。本发明提供的LED恒流驱动电路,具有宽范围电压输入能力,且能够自动调整参数,适应于不同功率的LED负载灯具,可广泛用于各种LED产品的驱动。(The invention discloses a wide-voltage-input and power-adaptive LED constant-current driving circuit which comprises a power supply voltage measuring circuit, an MCU (microprogrammed control unit), a constant-current driving circuit and an LED load. The power supply voltage measuring circuit is used for measuring a switching power supply VCC of the LED load. The MCU control unit is used for detecting and calculating the power of the LED load, comparing the power with the set threshold power, and adjusting the PWM pulse width to a proper parameter through a PID algorithm to recover the power of the LED load within the set threshold power in the shortest time. The constant current driving circuit consists of a BUCK voltage reduction loop, a reinforcing circuit, a second-order low-pass filter circuit and a sampling feedback circuit. The LED constant current driving circuit provided by the invention has wide-range voltage input capability, can automatically adjust parameters, is suitable for LED load lamps with different powers, and can be widely used for driving various LED products.)

一种宽电压输入、功率自适应的LED恒流驱动电路

技术领域

本发明涉及LED恒流驱动电路，具体涉及一种宽电压、功率自适应的LED恒流驱动电路。

背景技术

随着LED在生活中的应用越来越广泛，针对LED驱动电路的研究和设计也越来越火热。其中，大部分低压LED恒流驱动电路使用的是恒流IC取样加MOS管的驱动方式，在这种方式下，恒流驱动电路输出的恒定电流大小取决于取样电阻的大小，限定于固定的电压值。

另外，目前大部分LED恒流驱动电路都是使用PWM脉宽调节的方式限定LED最大工作电流，导致每更换一种LED，需要重新测量并调整驱动电路，从而费时费力，工作效率较低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种宽电压、功率自适应的LED恒流驱动电路。

为实现以上目的，本发明采取的技术方案是：一种宽电压输入、功率自适应的LED恒流驱动电路，该电路包括电源电压测量电路、 MCU控制单元、恒流驱动电路、LED负载。电源电压测量电路用于测量LED负载的开关电源VCC。MCU控制单元用于检测LED负载的功率，并与设定的阈值功率进行比对，通过PID算法，调整PWM 脉宽至合适的参数，使LED负载功率以最短的时间恢复到设定的阈值功率以内。恒流驱动电路由BUCK降压回路、增强电路、二阶低通滤波电路、采样反馈电路构成。

所述MCU控制单元通过电源电压测量电路反推测算的VCC值和采样反馈电路反馈的电流值，计算出LED负载的功率。并与设定的阈值功率进行比对，通过PID算法，调整PWM脉宽至合适的参数，使LED负载功率以最短的时间恢复到设定的阈值功率以内。

所述BUCK降压回路由NMOS管Q1、电感L1和肖特基二极管 D1组成。

所述增强电路由反相器U1A组成。反相器U1A主要目的是增强驱动电流和电压，加速NMOS管Q1的导通和关断速度，这样NMOS 管Q1基本处于导通和截止状态，降低MOS发热，提高驱动板的可靠性。

所述增二阶低通滤波电路由电阻R5、电阻R6和电容C2、电容 C3组成。根据截止频率公式，频率f＝1/(2πRC)，那么截止频率为 1.59K，PWM输出的频率(20KHz以上)远远大于截止频率，那么可以得到较好的滤波效果，滤波成的直流电压信号可以供给MCU控制单元，用于检测LED负载电流CUR_R。

所述采样反馈电路由电阻R7组成。电阻R7为电流采样，通过二阶低通滤波电路滤波成的直流电压信号可以供给MCU控制单元，用于检测LED负载电流CUR_R。

本发明在采用上述方案后，具有宽范围电压输入能力，且能够自动调整参数，适应于不同功率的LED负载灯具，可广泛用于各种LED 产品的驱动。

附图说明

图1为本发明的原理框图。

图2为电源电压测量电路原理图。

图3为恒流驱动电路原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。

参见图1所示，本发明提供一种宽电压输入、功率自适应的LED 恒流驱动电路，该电路包括电源电压测量电路、MCU控制单元、恒流驱动电路、LED负载。电源电压测量电路用于测量LED负载的开关电源VCC。MCU控制单元用于检测LED负载的功率，并与设定的阈值功率进行比对，通过PID算法，调整PWM脉宽至合适的参数，使LED负载功率以最短的时间恢复到设定的阈值功率以内。恒流驱动电路由BUCK降压回路、增强电路、二阶低通滤波电路、采样反馈电路构成。

所述MCU控制单元通过电源电压测量电路反推测算的VCC值和采样反馈电路反馈的电流值，计算出LED负载的功率。并与设定的阈值功率进行比对，通过PID算法，调整PWM脉宽至合适的参数，使LED负载功率以最短的时间恢复到设定的阈值功率以内。

所述BUCK降压回路由NMOS管Q1、电感L1和肖特基二极管 D1组成。

所述增强电路由反相器U1A组成。反相器U1A主要目的是增强驱动电流和电压，加速NMOS管Q1的导通和关断速度，这样NMOS 管Q1基本处于导通和截止状态，降低MOS发热，提高驱动板的可靠性。

所述增二阶低通滤波电路由电阻R5、电阻R6和电容C2、电容 C3组成。根据截止频率公式，频率f＝1/(2πRC)，那么截止频率为1.59K，PWM输出的频率(20KHz以上)远远大于截止频率，那么可以得到较好的滤波效果，滤波成的直流电压信号可以供给MCU控制单元，用于检测LED负载电流CUR_R。

所述采样反馈电路由电阻R7组成。电阻R7为电流采样，通过二阶低通滤波电路滤波成的直流电压信号可以供给MCU控制单元，用于检测LED负载电流CUR_R。

本发明的工作原理为：

图2的电源电压测量电路，有两个精密电阻分压R1和R2，MCU 控制单元的ADC测量范围为0～3.3V，通过分压公式 V_{POW_VOL}＝VCC*R2/(R1+R2)，可以反推出测量的VCC电压范围为 0～59.4V。这样的话，LED开关电源VCC在高于负载电压的情况下，可以为适宜的宽电压输入范围，如12V电压等级：12～16V、24V电压等级：24～32V、36V电压等级：36～48V。

图3的恒流驱动电路由NMOS管Q1、电感L1和肖特基二极管 D1组成BUCK降压回路。

MCU控制单元输出的PWM_R通过反相器U1A增强驱动电流，减少NMOS管Q1导通和关断的时间，从而降低损耗。反相器U1A 主要目的是增强驱动电流和电压，加速NMOS管Q1的导通和关断速度，这样NMOS管Q1基本处于导通和截止状态，降低MOS发热，提高驱动板的可靠性。

R5、R6和C2、C3组成二阶低通滤波电路，根据截止频率公式，频率f＝1/(2πRC)，那么截止频率为1.59K，PWM输出的频率(20KHz 以上)远远大于截止频率，那么可以得到较好的滤波效果，滤波成的直流电压信号供给MCU控制单元检测。

MCU控制单元输出的PWM通过反相器U1A供给NMOS管Q1 的栅极，使电路导通，此时采样电阻R7会取得此时的电流值，再通过测量的电压值VCC，计算出负载LED的功率。

MCU控制单元内部设定一个功率阈值，通过PID算法，调整 PWM脉宽至合适的参数，达到设定的阈值功率，不用考虑LED负载的参数。因为此时的LED负载的功率是实时检测的。

电阻R3的主要作用是在MCU还没有启动或MCU失效时，使 U1A输出为低电平，NMOS管Q1处于关断状态，保护LED不会受冲击而损坏。

本发明不仅局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本发明相同或相近似的技术方案，均在其保护范围之内。