LED照明设备的控制电路的供电电路及LED照明设备

摘要

本申请公开了一种用于LED照明设备的控制电路的供电电路，该LED照明设备包括串联连接的多个LED光源和用于控制LED光源的电流路径的通断的控制开关。该供电电路的特征在于包括：第一PNP晶体管，其集电极端耦接到控制电路的电源输入端，射极端耦接到控制开关上游的第一组LED光源和第二组LED光源之间的第一节点，以及基极端耦接到控制开关和第二组LED光源之间的第二节点，使得当控制开关控制电流路径闭合时第一PNP晶体管导通而当控制开关控制电流路径断开时第一PNP晶体管截止；第二NPN晶体管，其基极端耦接到第一PNP晶体管的射极端，射极端耦接到控制电路的电源输入端，以及集电极端耦接到所述多个LED光源的电源输入端。本申请还涉及包括该供电电路的LED照明设备。

说明书

技术领域

本申请涉及一种供电电路，尤其涉及用于对LED(发光二极管)照 明设备的控制电路进行可靠供电的供电电路。本申请还涉及包括该供电电 路的LED照明设备。

背景技术

随着LED光源技术进步，对于在各种情形中都能安全工作的LED 光源而言工作板上的控制电路是必需的。该控制电路可以在检测到LED 光源的驱动电源的过压、过流或过热的情况下触发保护动作，比如切断对 LED光源的供电，从而有效地保护LED光源。但是在这种情况下对控制 电路的供电是个问题，这是因为当切断电源时，控制电路自身的电压也下 降，导致不再能够触发保护动作。

目前对该问题的解决方案是把从驱动器的输出电压直接供应稳压器。 如图1A所示，来自驱动器的电源输入除了供给LED光源之外，还直接 连接到稳压器101，稳压器101生成适当的电压并将该电压供给控制电路 102，控制电路102连接到MOS(金属氧化物半导体)晶体管Q1的栅极 以对其进行控制。控制电路102在检测到故障比如过流的情况下将关断 Q1，从而断开LED光源的电流路径以保护LED光源。该方案的优点是 成本低，但缺点是效率低，因为输入电压太高。

另一种解决方案是使用附加的开关电源对控制电路进行供电。如图 1B所示，附加的开关电源103单独为控制电路104供电，这样控制电路 104在触发保护动作的情况下仍可以持续被供电。该方案的缺点是复杂且 成本高，占空比太小，效率不高。

发明内容

本申请要解决的技术问题是提供一种用于对LED照明设备的控制电 路进行可靠供电的简单、高效且低成本的供电电路，以使得无论在触发还 是不触发保护动作的情况下都能够保证控制电路不间断工作。

根据本申请的一个方面，提供一种用于LED照明设备的控制电路的 供电电路，该LED照明设备包括串联连接的多个LED光源和用于控制所 述LED光源的电流路径的通断的控制开关。该供电电路的特征在于包括： 第一PNP晶体管，其集电极端耦接到控制电路的电源输入端，射极端耦 接到控制开关上游的第一组LED光源和第二组LED光源之间的第一节 点，以及基极端耦接到控制开关和第二组LED光源之间的第二节点，使 得当控制开关控制电流路径闭合时第一PNP晶体管导通而当控制开关控 制电流路径断开时第一PNP晶体管截止；第二NPN晶体管，其基极端耦 接到第一PNP晶体管的射极端，射极端耦接到控制电路的电源输入端， 以及集电极端耦接到所述多个LED光源的电源输入端。

根据本发明的另一方面，提供一种包括上述供电电路的LED照明设 备。

在应用上述供电电路的LED照明设备中，在正常工作状态中，控制 电路的电源从串联LED的中间抽头被提供，可以是高效电源利用，大大 节能。当保护动作发生时，即使与主电路串联的开关关断，电压供给也不 会切断，这是因为电流环路自动切换到另一环路，控制电路可以不间断工 作，控制状态不变。

附图说明

为了进一步阐明本发明的以上和其它优点和特征，下面结合附图对本 发明的具体实施方式作进一步详细的说明。应当理解，这些附图仅描述本 发明的典型示例，而不应看作是对本发明的范围的限定。在附图中：

图1A和图1B是示出对控制电路进行供电的已知方案的示意图；

图2是简要描述本申请的LED照明设备200的示意图；

图3是示出本申请的LED照明设备的控制电路的供电电路的一个实 施例；

图4是示出本申请的LED照明设备的控制电路的供电电路的另一个 实施例。

具体实施方式

一般而言，本发明的实施例涉及供电电路。更具体地，本发明的实施 例涉及用于对LED(发光二极管)照明设备的控制电路进行可靠供电的 供电电路，从而允许无论在触发还是不触发保护动作的情况下都能够保证 控制电路不间断工作。应注意，下面的描述只作为说明而不应用于限制所 附权利要求或在此公开的实施例的范围。

首先参照图2简要描述本申请的LED照明设备200。

由图2可知，LED照明设备200包括：来自驱动器的电源输入；用 于照明的N个LED光源D1-Dn，N≥1；控制电路202，用于对LED光 源的安全工作进行控制和保护；控制电路202的供电电路201，(经节点1) 耦接到LED光源的电源输入端，耦接到位于控制开关上游的第一组LED 光源D4-Dn和第二组LED光源D3-D1之间的节点2(也称为多个LED 光源的“中间抽头”)，以及耦接到控制开关和第二组LED光源D3-D1之 间的节点4；控制开关，用于控制多个LED光源的电流路径的通断，此 处典型地由MOS管Q表示，其栅极(经节点5)耦接到控制电路202， 受到控制电路202的控制，源极接地以及漏极耦接到节点4。

本申请考虑到以下事实：LED传导电流可以大于700mA，正向电压 约为3.5V，是稳定的。因此，可以从LED的中间抽头得到要提供给控制 电路的电源。

应注意，本文中所使用的“耦接”被限定为表示在两个或更多电路对 象之间没有任何插入电路对象的直接连接，以及在两个或更多电路对象之 间通过一个或更多插入电路对象实现的间接连接。例如，两个彼此直接连 接的电路对象被称为彼此“耦接”。同样的两个电路对象若其间连接有一 个或更多插入电路对象则也被称为彼此“耦接”。

在控制电路202未检测到电源输入的异常时，通过控制开关控制从 LED光源的正极向控制电路202供电。反之，控制电路202在检测到异 常时，通过控制开关把控制电路202的供电从LED光源的中间抽头切换 到所述多个LED光源的电源输入端。

虽然在上面把控制开关典型地描述为MOS晶体管，但是本领域技术 人员根据上面的描述容易理解，控制开关也可以包括能够实现类似功能的 其他有源开关(如NPN晶体管)或无源开关。

图3示出图2的LED照明设备200中的供电电路201的一个实施例。 在图3中，控制开关仍由MOS晶体管Q3表示，其连接方式与前面的描 述相似。供电电路201包括：第一PNP晶体管Q2，其集电极端耦接到控 制电路202的电源输入端，射极端耦接到位于控制开关Q3上游的第一组 LED光源D4-Dn和第二组LED光源D3-D1之间的节点2，以及基极端 耦接到控制开关和第二组LED光源D3-D1之间的节点4；第二NPN晶体 管Q1，其基极端耦接到第一PNP晶体管Q2的射极端，射极端耦接到控 制电路202的电源输入端，以及集电极端耦接到多个LED光源D1-Dn的 电源输入端。

在一个实施例变型中，供电电路201还包括：耦接在第二NPN晶体 管Q1的集电极端和多个LED光源D1-Dn的电源输入端之间的电阻器 R1，耦接在第二NPN晶体Q1的基极端和第一PNP晶体管的射极端之间 的电阻器R2，以及耦接在第一PNP晶体管Q2的基极和节点4之间的电 阻器R3。尽管不是在所有的实施例中都要求如此。电阻器R1、R2和R3 为晶体管Q1和Q2提供适当的工作点。这些电阻器的值被选择为使得： 在控制电路201未检测到异常时晶体管Q2稳定地导通而晶体管Q1稳定 地截止；而在控制电路201检测到异常时晶体管Q2稳定地截止而晶体管 Q1稳定地导通，下面对此进行详细介绍。

在LED光源的电源输入正常时，控制电路202将控制开关Q3的基 极设置为高电平使得Q3导通，电流流过LED光源D1-Dn使得LED光 源D1-Dn发光，同时第一PNP晶体管Q2的发射极和基极之间的电压差 足以超过发射极和基极之间PN结电压，使得Q2导通，Q2的导通进一 步允许从节点2经由第一PNP晶体管Q2的发射极和集电极向控制电路 202供电。此时，由于第二NPN晶体管Q1的基极和发射极之间的电压差 低于PN结电压，导致Q1截止，电流不会经由Q1流向控制电路202， 从而禁止从LED光源的电源输入端经由Q1的发射极和集电极向控制电 路202供电，R1上没有功率消耗。

反之，在控制电路202检测到电源输入异常时，将控制开关Q3的基 极设置为低电平使得Q3截止，电流不能流过LED光源D1-Dn使得LED 光源D1-Dn中止发光以保护LED光源D1-Dn，同时第一PNP晶体管Q2 的发射极和基极之间的电压差小于发射极和基极之间PN结电压，使得 Q2截止，Q2的截止进一步禁止从节点2经由第一PNP晶体管Q2的发 射极和集电极向控制电路202供电。此时，由于第二NPN晶体管Q1的 基极和发射极之间的电压差超过PN结电压，使得Q1导通，电流经由 Q1流向控制电路202，从而允许从LED光源D1-Dn的电源输入端经由 Q1的发射极和集电极向控制电路202供电。以这种方式，在检测到故障 时把控制电路202的供电从节点2切换到LED光源D1-Dn的电源输入端。

图4示出了图2的LED照明设备200中的供电电路201的另一个实 施例。在图4中，供电电路301中第一PNP晶体管Q2、第二NPN晶体 管Q1、电阻器R2、R3分别对应于前一实施例中的第一PNP晶体管Q2、 第二NPN晶体管Q1、电阻器R2、R3，故省略其重复描述。供电电路301 与前面的实施例的不同之处在于：还包括耦接在节点2和第一PNP晶体 管Q2的射极端之间的电阻器R4，以及耦接在第二NPN晶体管Q1的射 极端和控制电路302的电源输入端之间的电阻器R5。

电阻器R4和R5的值被选择为使得：在控制电路302未检测到异常 并由此Q2导通时，电阻器R4提供适当的电流反馈。在控制电路302检 测到异常并由此Q1导通时，R5提供适当的电流反馈。由于反馈对系统 参数波动的抑制作用，导致整个系统受电压波动影响更小，特别是受单个 LED的短路影响更小。

前述段落解释了作为优选实施例的对控制电路进行可靠供电的供电 电路。该实施例并非限制，本领域技术人员可以在学习了上面描述之后做 出各种变化和修改。例如，第一组LED光源和第二组LED光源之间的节 点2是可以根据控制电路的实际电源需求而灵活设置的，比如可位于D2 的正极。供电电路也可以不限于上面描述中的PNP晶体管和NPN晶体管， 而是可以由任何能够实现上述处理的器件比如MOS晶体管实现。MOS 管Q3也可以连接在多个LED光源的电流路径中的其它适当位置。

以这种方式，在正常工作状态中，控制电路的电源从串联的多个LED 的中间抽头被提供，其可以是高效的电源利用，大大节省了电能。此外， 当保护动作发生时，与LED光源串联的控制开关关断，LED光源中没有 电流流过，可以有效地保护LED光源；同时，控制电路的电源供给也不 会切断，这是因为电流环路自动从LED光源的中间抽头切换到LED光源 的电源输入端，因此控制电路可以不间断工作，控制状态不变。

在前面的描述中参照特定实施例描述了本发明。应当理解所描述的 实施例仅是说明性的而不是限定性的。因此，本发明的范围由所附的权利 要求、而不是前面的描述来限定。在不偏离权利要求书限定的本申请的范 围的情况下可以进行各种修改和改变。