采用电容降压的LED驱动电路分析
一种吸收浪涌的LED电容降压驱动电路[实用新型专利]
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[19]中华人民共和国国家知识产权局[12]实用新型专利说明书[11]授权公告号CN 201332523Y[45]授权公告日2009年10月21日专利号 ZL 200920066722.1[22]申请日2009.01.09[21]申请号200920066722.1[73]专利权人汤征宁地址200070上海市恒丰路64弄7号505室[72]设计人汤乃申 汤征宁 [51]Int.CI.H05B 37/00 (2006.01)H02H 9/00 (2006.01)F21V 23/00 (2006.01)F21Y 101/02 (2006.01)权利要求书 1 页 说明书 1 页 附图 1 页[54]实用新型名称一种吸收浪涌的LED电容降压驱动电路[57]摘要一种吸收浪涌的LED电容降压驱动电路，先用电容降压经整流电路整流，再经滤波电容滤波成直流电，此直流电先经由浪涌限流电阻串联稳压器件如稳压二极管吸收浪涌电流，然后在此管的二端接上经限流电阻的LED灯.而LED灯是一个恒压元件，电压是恒定的，本电路是由电容降压的，在稳态时，工作电流主要由电容的大小而定，最大工作电流流过LED限流电阻的压降，加上LED灯的电压，设计到不大于稳压器件的稳定电压，保证了稳态时稳压器件不工作，这也减小了稳态功耗。
综上所述本实用新型有效地解决了电容降压浪涌电流对LED元件的损伤，保留了电容降压的低功耗，电路简单实用，对比公知的阻容降压的LED灯可靠节能，比开关电源驱动LED灯简单可靠，无高频干扰。
200920066722.1权 利 要 求 书第1/1页 1，一种吸收浪涌的LED电容降压驱动电路，其特征是包括降压电容C1(1)，整流电路(2)，滤波电容C2(3)，浪涌限流电阻R1(4)，具有稳压特性的半导电体器件D(5)，LED限流电阻R2(6)，和LED灯(7)，交流电源一端经C1(1)后，二端同时接整流电路(2)的输入，其输出二端并接C2(3)，C2的一端接R1(4)再串接D(5)后，接C2的另一端作为公共端，D与R1的接点再接R2(6)然后串接LED灯(7)的一端，LED灯的另一端接公共端。
LED驱动电源阻容降压原理及稳压电源设计
LED驱动电源阻容降压原理及稳压电源设计LED驱动电源电容降压电源的特点概述电子工程师总是在不断追求减小设备体积，优化设计，以期最大限度地降低设备成本。
其中，减小作为辅助电源的直流稳压电源电路部分的体积，往往是最难解决的问题之一。
普通的线性直流稳压电源电路效率比较低，电源的变压器体积大，重量重，成本较高。
开关电源电路结构较复杂，成本高，电源纹波大，RFI和EMI干扰是难以解决的。
下文介绍的是一种新颖的电容降压型直流稳压电源电路。
这种电路无电源变压器，结构非常简单，具体有: 体积小、重量轻、成本低廉、动态响应快、稳定可靠、高效（可达90%以上）等特点。
电容降压原理当一个正弦交流电源U（如220V AC 50HZ）施加在电容电路上时，电容器两极板上的电荷，极板间的电场都是时间的函数。
也就是说: 电容器上电压电流的有效值和幅值同样遵循欧姆定律。
即加在电容上的电压幅值一定，频率一定时，就会流过一个稳定的正弦交流电流ic 。
容抗越小（电容值越大），流过电容器的电流越大，在电容器上串联一个合适的负载，就能得到一个降低的电压源，可经过整流，滤波，稳压输出。
电容在电路中只是吞吐能量，而不消耗能量，所以电容降压型电路的效率很高。
原理方框图电路由降压电容，限流，整流滤波和稳压分流等电路组成。
1. 降压电容：相当于普通稳压电路中的降压变压器，直接接入交流电源回路中，几乎承受全部的交流电源U,应选用无极性的金属膜电容(METALLIZEDP OLYESTER FILM CAP ACITOR)2. 限流电路：在合上电源的瞬间，有可能是U的正或负半周的峰_峰值，此时瞬间电流会很大，因此在回路中需串联一个限流电阻，以保证电路的安全。
3. 整流滤波:有半波整流和全波整流，与普通的直流稳压电源电路的设计要求相同。
4. 稳压分流：电压降压回路中，电流有效值I是稳定的，不受负载电流大小变化的影响，因此在稳压电路中，要有分流回路，以响应负载电流的大小变化。
LED日光灯驱动电路设计及仿真分析
LED日光灯驱动电路设计及仿真分析目前小功率LED在使用时会对LED进行并联、串联，而使用过程中只要有一个LED 短路或开路，都将导致小片或整条LED熄灭，影响照明效果，因此研究简单、廉价的驱动电路具有重要的意义。
本文介绍了LED日光灯驱动的特点，设计了实用的电容降压式LED日光灯驱动电路，着重分析了关键元件参数的选择原则。
采用PSp ice仿真软件对设计的电路进行了可行性验证，并在此基础上制作了实物电路，用作12W T8标准LED日光灯电源。
经实验验证，该电路稳定可靠，成本低，适用于多种小功率LED驱动。
1 日光灯电路设计1. 1 LED日光灯驱动目前小功率照明产品中，广泛使用两种驱动电路形式：恒流驱动和稳压驱动。
前者电路输出的电流是恒定的，输出电压随负载的变化而变化，且恒流驱动通常使用恒流IC,使用时对IC承受的最大电压值要求较高，限制了LED 使用的数量。
后者输出电压是固定的，输出电流随负载（LED）数量的增减而变化。
实验证实，由于LED封装中其正向压降离散值较大，且LED亮度输出与其电流成正比，LED 亮度一致性较差，但通过串加合适电阻可以使每串LED亮度平均，较适于低端照明市场。
1. 2 LED日光灯电路设计LED日光灯驱动电路原理图如图1所示。
图1 LED日光灯驱动电路该电路共驱动140只白光LED （小功率）,采用35串4并的模式，采用电容降压式驱动方式。
其中，C1、C4 为并联的两个相同的电容，起降压及限流作用；4个1N4007组成的整流桥对输入交流电压进行整流；滤波电容C3 用于滤除整流输出电压中的交流成分，使电压更为平滑；L1、C2 用于滤除输出电压中的高频成分；电阻R4 为C3 提供放电回路；采用单向晶闸管SCR729210对电路进行保护， R3 为限流电阻。
1. 2. 1 降压电容选择因为通过降压电容C 向负载提供的电流IO实际上就是流过C 的充放电电流IC.当负载电流IO 小于C的充放电电流IC 时，多余的电流就会流过滤波电容C2。
LED阻容降压电路原理及元件参数计算
LED阻容降压电路原理及元件参数计算因受到成本的制约，具有成本优势的阻容降压在现在的LED灯具及小家电中应用非常广泛，现就目前最常用的半波整流电路对其进行详细的分析；此图是一个220VAC/50Hz供电输出5.1VDC <30mA的阻容降压原理图，交流电源从ACL和ACN端输入，其中FUSE（F2A250V保险管）为过流保护，VAR（10D511K 压敏电阻）为浪涌保护，C1（MKP-X2 0.1uF/275VAC安规电容）为交流滤波电容，因这三个器件和线路板（或称PCB）直接关系到控制器的安全与电磁兼容性，所以它们必须通过销售国的安全认证，如在中国销售的必须通过CCC认证，其它如美国的UL认证、欧洲的TUV或VDE认证、日本的JET认证等。
电路中C2是降压电容；常用CL21聚脂或CBB21聚丙烯（价格高，性能好），其容抗Rc=1/2ΠFC2，其中Π≈3.14，F=电网频率（50Hz），C2为电容容量，单位是F（法拉），所以此图中C2的容抗Rc≈3.184KΩ，在220VAC输入半波整流条件下最大能输出34.54mA电流，但在实际使用当中，电网电压和电网频率都有波动，所以我们在设计此电容大小时必须考虑到最坏的情况下使用不会出现异常和损坏，还要求在设计时余量不能预留过大以降低整机功耗，同时此电容容量越大电路越不安全，我们在设计此电路时，如果220VAC供电情况下容量超过2.5uF，120VAC供电情况下容量超过4uF就因该放弃阻容降压考虑其它电路电路中R1是为C2放电的电阻；防止在快速插拔电源插头或插头接触不良时C2电容上的残余电压和电网电压叠加对后续器件形成高压冲击和防止拔出电源插头后接触到人体对人员产生伤害，所以此RC时间常数在理想状态下≤T（T=1/F，F=50Hz），但在实际使用当中R1不能取太小，否则R1功耗太大，一般我们取RC时间常数≤300mS，另外还要注意此电阻的耐压，我们常用的0.25W碳膜电阻耐压是500V，0.5W碳膜电阻耐压是700V，具体可以参考电阻厂家的性能手册。
采用电容降压的LED驱动电路分析
采用电容降压的LED驱动电路分析
摘要：采用电容降压电路是一种常见的小电流电源电路﹐由于其具有体积小﹐成本低﹐电流相对恒定等优点﹐也常应用于LED的驱动电路中。
采用电容降压电路是一种常见的小电流电源电路﹐由于其具有体积小﹐成本低﹐电流相对恒定等优点﹐也常应用于LED的驱动电路中。
图一为一个实际的采用电容降压的LED驱动电路﹐请注意﹐大部分应用电路中没有连接压敏电阻或瞬变电压抑制晶体管﹐建议连接上﹐因压敏电阻或瞬变电压抑制晶体管能在电压突变瞬间( 如雷电﹐大用电设备起动等)有效地将突变电流泄放﹐从而保护二级关和其它晶体管﹐它们的响应时间一般在微毫秒级。
电路工作原理﹐
电容C1的作用为降压和限流﹐大家都知道﹐电容的特性是通交流﹐隔直流﹐当电容连接于交流电路中时﹐其容抗计算公式为﹐
XC = 1/2πf C。
led降压驱动原理
led降压驱动原理1. LED 的工作原理LED，即发光二极管，是一种半导体器件。
当电流通过LED 时，会在LED的P-N结附近的发光层发生重新组合，产生光子从而发光。
LED具有高效能、长寿命、低能耗等优点，因此在许多应用中被广泛使用。
2. LED工作电压LED的工作电压是指在正常工作状态下，需要的电压大小。
可以通过查看LED的数据手册或者标明的电压值来了解。
3. LED驱动原理LED需要一个恒定的电流来保持其稳定工作，并防止过大的电流损坏LED。
因此，在LED电路中，通常需要一个LED驱动电路来提供合适的电流。
4. LED降压驱动电路LED降压驱动电路是一种常见的LED驱动电路，用于将输入电压降压到符合LED工作电压要求的合适电压。
该电路通常由降压转换器和当前源组成。
5. 降压转换器降压转换器是LED降压驱动电路的核心部分。
它可以将输入电压变换为所需的较低电压。
常见的降压转换器有线性稳压器和开关稳压器。
6. 线性稳压器线性稳压器是一种常见的降压转换器，可以将高电压输入转换为较低电压输出。
然而，线性稳压器效率较低，会产生较大的功耗。
7. 开关稳压器开关稳压器是一种更为高效的降压转换器。
它通过周期性的开关操作将输入电压转换为所需的较低电压。
开关稳压器具有较高的转换效率和较低的功耗。
8. 电流源LED驱动电路中的电流源用于提供稳定的电流给LED。
电流源可以是电阻、电流源电路或者恒流驱动器。
它们的作用是限制电流大小并确保LED工作在合适的工作电流范围内。
9. 控制电路LED驱动电路通常还包括一个控制电路，用于调节输出电流和保护LED免受过流和过压等问题的影响。
10. 总结LED降压驱动电路通过降低输入电压，并提供稳定的电流给LED，保证其正常工作。
不同的LED驱动电路可以根据需求选择，但一般建议选择高效率和低功耗的开关稳压器来实现LED的降压驱动。
AC-DC 非隔离式LED 驱动电路的设计
AC-DC 非隔离式LED驱动电路的设计一、简单阻容降压LED驱动电路电路是直接采用电容作为限流元件，在此电路中，由于电容上的分压几乎达到了全部电源电压，所以具有良好的限流特性，当电源电压在±10％波动时，输出电流也在≤±10％内波动，只要在设计中把LED 的额定值留有一定的裕量，就能保证在电源电压波动时LED 仍处于良好的工作状态。
由于电容的介质损耗极小，所以电路的损耗很小，电阻R 的作用是在断电时，保证电容上的电压能及时放掉，其阻值可≥3MΩ，每组串联的LED 中，可加有一个IN4007 二极管，当两组串联的LED 有一个内部开路时，另一组有可能被反向电压击穿，如串入一个IN4007 二极管，则可保护剩余的LED 不损坏，当然IN4007 的加入也使效率略有下降，（当输出电流30mA 时，IN4007 上的功耗约0.02W）。
对于一体化小夜灯，可省略IN4007，此时这一驱动电路效率≥90％。
用此驱动电路做成的LED 小夜灯，效率高于采用气体放电光源的小夜灯，并且使用寿命远大于采用其它光源的小夜灯。
此电路在30 个LED 串联时还能稳定工作。
但是此电路输出的光具有一定的频闪（在50Hz 时有100Hz 的频闪），不适用于运动物的照明场合，并且使用时LED 应做成不可触及，否则将影响安全。
注意﹐大部分应用电路中没有连接压敏电阻或瞬变电压抑制晶体管﹐建议连接上﹐因压敏电阻或瞬变电压抑制晶体管能在电压突变瞬间( 如雷电﹑大用电设备起动等 )有效地将突变电流泄放﹐从而保护二级关和其它晶体管﹐它们的响应时间一般在微毫秒级 .电路工作原理﹕电容C1的作用为降压和限流﹕大家都知道﹐电容的特性是通交流﹑隔直流﹐当电容连接于交流电路中时﹐其容抗计算公式为﹕XC = 1/2πf C式中﹐XC 表示电容的容抗﹑f 表示输入交流电源的频率﹑C 表示降压电容的容量.流过电容降压电路的电流计算公式为﹕I = U/XC式中 I 表示流过电容的电流﹑U 表示电源电压﹑XC 表示电容的容抗在220V﹑50Hz的交流电路中﹐当负载电压远远小于220V时﹐电流与电容的关系式为﹕I = 69C 其中电容的单位为uF﹐电流的单位为mA下表为在220V﹑50Hz的交流电路中﹐理论电流与实际测量电流的比较电阻R1为泄放电阻﹐其作用为﹕当正弦波在最大峰值时刻被切断时﹐电容C1上的残存电荷无法释放﹐会长久存在﹐在维修时如果人体接触到C1的金属部分﹐有强烈的触电可能﹐而电阻R1的存在﹐能将残存的电荷泄放掉﹐从而保证人﹑机安全.泄放电阻的阻值与电容的大小有关﹐一般电容的容量越大﹐残存的电荷就越多﹐泄放电阻就阻值就要选小些.经验数据如下表﹐供设计时参考﹕D1 ~ D4的作用是整流﹐其作用是将交流电整流为脉动直流电压.C2﹑C3的作用为滤波﹐其作用是将整流后的脉动直流电压滤波成平稳直流电压压敏电阻( 或瞬变电压抑制晶体管 )的作用是将输入电源中瞬间的脉冲高压电压对地泄放掉﹐从而保护LED不被瞬间高压击穿.LED串联的数量视其正向导通电压( Vf )而定﹐在220V AC电路中﹐最多可以达到80个左右.组件选择﹕电容的耐压一般要求大于输入电源电压的峰值﹐在220V,50Hz的交流电路中时﹐可以选择耐压为400伏以上的涤纶电容或纸介质电容.D1 ~D4 可以选择IN4007.滤波电容C2﹑C3的耐压根据负载电压而定﹐一般为负载电压的1.2倍.其电容容量视负载电流的大小而定. 下列电路图为其它形式的电容降压驱动电路﹐供设计时参考﹕D1 ~ D4的作用是整流﹐其作用是将交流电整流为脉动直流电压.C2﹑C3的作用为滤波﹐其作用是将整流后的脉动直流电压滤波成平稳直流电压压敏电阻( 或瞬变电压抑制晶体管 )的作用是将输入电源中瞬间的脉冲高压电压对地泄放掉﹐从而保护LED不被瞬间高压击穿.LED串联的数量视其正向导通电压( Vf )而定﹐在220V AC电路中﹐最多可以达到80个左右.组件选择﹕电容的耐压一般要求大于输入电源电压的峰值﹐在220V,50Hz的交流电路中时﹐可以选择耐压为400伏以上的涤纶电容或纸介质电容.D1 ~D4 可以选择IN4007.滤波电容C2﹑C3的耐压根据负载电压而定﹐一般为负载电压的1.2倍.其电容容量视负载电流的大小而定.二、可控硅构成的阻容降压LED驱动电路三、线性简易设计方案四、ROHM公司BP5061设计的5V/350mA开关型LED驱动电路五、台硕电子TAC9918设计的LED驱动电路六、集成恒流源NUD4001 的LED 驱动电路七、TAC9910设计的开关型LED驱动电路八、荷兰Philips菲力普公司TEA152X设计的LED驱动器九、韩国动运国际DW8520设计的开关型LED驱动电路十、深圳敦泰科技FT6610DB1设计的开关型LED驱动电路十一、HUF604设计的开关型LED驱动电路十二、Onsemi公司CAT4240设计的开关型LED驱动电路十三、Onsemi公司NCP1200/NCP1216设计的开关型LED驱动电路十四、Addtk 广鹏科技A704设计的开关型LED驱动电路十五、芯联半导体CL6804/CL6808设计的开关型LED驱动电路十六、Consonance 如韵电子CN5616设计的开关型LED驱动电路十七、IR公司IRS2541设计的开关型LED驱动电路十八、PI公司LNK306设计的开关型LED驱动电路十九、National美国国家半导体LM3445设计的开关型LED驱动电路二十、NK南科公司ADT0160设计的四路跑马灯二十一、安森美NCP1216设计的开关型LED驱动电路二十二、安森美NUD4011设计的线性LED驱动电路二十三、安森美NCP3065设计的开关型LED驱动电路二十四、PI公司使用填峰电路来改善功率系数的9 W LED驱动器二十五、PI公司设计的开关型LED驱动电路二十六、PI公司LNK306设计的开关型LED驱动电路二十七、三肯公司LC5205D/5210D设计的高功率因数LED驱动电路二十八、三肯公司STR0W6251设计的开关型LED驱动电路二十九、三肯公司SPI-9150设计的开关型LED驱动电路三十、三肯公司SSC2001设计的开关型LED驱动电路三十一、Supertex美国超科HV9906设计的带PFC功能的LED驱动电路三十二、Supertex美国超科HV9910设计的开关型LED驱动电路三十三、Supertex美国超科HV9921/9922/9923设计的LED驱动电路三十五、Supertex美国超科HV9931设计的PFC功能LED驱动电路••••••三十六、ST公司L6561设计的开关型LED驱动电路三十七、普诚科技股份有限公司PT6901设计的LED驱动电路三十八、华润矽威公司PT4115设计的MR16射灯LED驱动电路三十九、华润矽威公司PT4107设计的宽范围开关型LED驱动电路四十、荷兰NXP恩智浦公司SSL2101构成的LED驱动电路四十一、Sanyo三洋公司LA5121设计的开关型LED驱动电路四十二、Sanyo三洋公司LA5121设计的开关型LED驱动电路。
led灯电路 电容
led灯电路电容
在LED灯电路中，电容可以被用来实现电源滤波、稳压和降
压等功能。
1. 电源滤波：在LED灯电路中，电容可以被用来过滤电源中
的杂散噪声和电磁干扰。
当电源信号经过电容时，电容会通过对高频信号的阻挡，将杂散噪声从电源信号中滤除，保证
LED灯工作时的电源干净。
2. 稳压功能：电容也可以用来实现电源稳压。
在LED灯电路中，电源电压可能存在波动和纹波。
如果容许的电源波动过大，会导致LED灯的亮度变化或者短暂的闪烁。
通过在电路中添
加适当的电容，可以减小电源电压的纹波，从而实现稳定的电源供电。
3. 降压功能：在一些应用中，LED灯需要工作在低电压下。
通过使用电容与其他元件组成的降压电路，可以将高电压的电源输入转换为适合LED灯的低电压输出。
总而言之，电容在LED灯电路中起到了电源滤波、稳压和降
压的作用，使LED灯能够正常工作，并提供稳定的亮度和光
照效果。
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采用电容降压的LED驱动电路分析
采用电容降压电路是一种常见的小电流电源电路﹐由于其具有体积小﹐成
本低﹐电流相对恒定等优点﹐也常应用于LED 的驱动电路中。
图一为一个实际的采用电容降压的LED 驱动电路﹐请注意﹐大部分应用电路中没有连接压敏
电阻或瞬变电压抑制晶体管﹐建议连接上﹐因压敏电阻或瞬变电压抑制晶体管
能在电压突变瞬间( 如雷电﹐大用电设备起动等)有效地将突变电流泄放﹐从而保护二级关和其它晶体管﹐它们的响应时间一般在微毫秒级。
电路工作原理﹐
电容C1 的作用为降压和限流﹐大家都知道﹐电容的特性是通交流﹐隔直流﹐当电容连接于交流电路中时﹐其容抗计算公式为﹐
XC = 1/2πf C
式中﹐XC表示电容的容抗﹐f表示输入交流电源的频率﹐C表示降压电容的容量。
流过电容降压电路的电流计算公式为﹐
I = U/XC
式中I 表示流过电容的电流﹐U表示电源电压﹐XC表示电容的容抗
在220V﹐50H z的交流电路中﹐当负载电压远远小于220V 时﹐电流与电容的关系式为﹐
I = 69C 其中电容的单位为uF﹐电流的单位为mA
下表为在220V﹐50H z的交流电路中﹐理论电流与实际测量电流的比较
电容(uF)0.0470.20.220.4712.24.7 电流(mA)理论值3.26.913.232.469152324 实测值3.371332.570152325 电阻R1 为泄放电阻﹐其作用为﹐当正弦波在最大峰。