CN101646280A - Led高压节能电源 - Google Patents

Abstract

一种LED高压节能电源，用于市电场所由开关管与比较器采样电阻构成一闭环控制回路，对流经LED和电感线圈的电流进行适时恒流控制，根据负载大小及电压自适应对电流的调节，省去了锯齿波发生器及脉宽调节控制电路，用更简单的电路设计，满足了电路的多种功能，LED采用串联工作方式，充分利用电压用较小的电流达到大的功率输出，发热量更小，更节电，充分响应了国家节能环保的发展方针。

Description

LED高压节能电源

技术领域

本发明涉及一种LED高压节能电源，特别是一种220V交流供电LED联串照明的一种恒流驱动电源。

背景技术

半导体照明的节能、长寿、环保等优点决定了LED在作为照明光源将是大势所趋。但在当前LED推广过程中其成本过高是一大阻力。

市面有关LED的驱动器多为脉宽调制型，其中所用电感线圈与工作频率需配合方能正确使用，致使结构复杂、成本过高，并且所驱动的LED均为并联，造成了电压的浪费，若开路或短路都会造成严重的损坏。要克服上述可能发生的故障将提高本已不低的成本。中国专利公告号：CN101227778、CN101103468、CN101227779、CN101137262等均属脉宽调制类。专利号：200520045143.0公开号：CN2831680(200.10.25)属电流控制型，但两例都使用了专用芯片，该案中电感只起电流滤波作用。专利号：200810065680.X公开号：CN101227780(2008.07.23)案中有两组电感线圈，且驱动电流为与AC电源同相的完整弦波，两案结构均较复杂。

发明内容

本发明的目的在于，公开一种电路结构简单，成本低，体积小，输出稳定性好，照明效率高，直接输入交流220V电源工作的串接LED驱动电源。

本发明的技术方案是：市电经全桥整流滤波后，正极一路经电阻、稳压管到负极，生成一低压供控制电路工作，一路经电感线圈、LED、开关管、采样电阻接负，构成工作主回路；控制电路中比较器1，正向端与基准电压连结，负向端与采样电阻和MOS管S结点连结，比较器输出端与MOS管控制G连接。

当本发明接入市电后，采样电阻无电流，比较器输出正电压，MOS管导通，一定时间后采样电阻上电流到达设定值，比较器翻转，MOS管关断，采样电阻上无电流，MOS管又通导，周而复始，在设定电流下主电路自激振荡，LED发光。

本发明的有益效果是，与现有电路相比，结构简单，成本低，节能，升温低，LED串联工作效率更高，可根据负载及电源电压变化自动调节MOS管开通时间。

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

附图说明

图1为本发明LED高压节能电源电路图

图2为本发明LED高压节能电源电感线圈不同电压时的电流波形图

具体实施方式

一种LED高压节能电源。该电源包括有其交流侧连接在市电一端，其直流侧连接在LED光源一端的整流桥，其正负端之间有电容C2，还有经R1过并接的C1、D2结点到负端，其中C1、D2并接点与比较器电源正端相连，负端与电源负端相连，比较器正负端间串接有生成基准电位的R2、R3、R4，两比较器输出端并联与MOS管BG栅极连接，并经上拉电阻R6连接比较器电源正端，MOS管BG源极经采样电阻接地，漏极经续流二极管D1接电源正极，连接正极的LED串接后经电感线圈与BG漏极相连，比较器1反向端与BG源极连接，正向端与基准电位Q点连接，比较器2反向端与基准电位的b点连接，正向端经C3连接输出端，并与接于比较器电源正端的电阻R5连接。

在本实施方案中，比较器电源电压小于20V，采样电阻R7根据负载电流具体设定，应与基准电位在最大设定电流时电位相等，R5可调，R5、C3时间常数应满足实际工作需要，延时开启MOS管。

在本发明实施方案中，LED、电感线圈、续流二极管、功率开关管、采样电阻、比较器、基准电位a构成一闭环自控回路，在驱动电流达设定值时关断电流，电感储能经续流二极管对LED放电，一定延时后电流开启，达设定值时关断，周而复始，对LED以恒电流脉冲方式驱动。

本发明中利用了电感线圈内电流滞后的特性。电感线圈中电流上升波形为指数特性，在电感量一定时电压变化电流波形也相应变化，电压低，波形平缓，电压高，波形陡峭。当电压不同，流经电感线圈一定电流的时间不同。因此，前述方案中的闭环控制能轻松做到恒定电流脉冲方式驱动，电压变化，只是脉冲频率变化，电压高频率高，电压低频率低，这都由上述方案中的闭环控制自动完成，使驱动电路更简单，省去了锯齿波发生和脉宽调制电路，降低了成本，减少了故障率。

所述的LED高压节能电源具体工作实况如下：

当本发明LED高压节能电源接入220V交流电源时，经桥式整流滤波回路成为波形较平的310V直流，经电阻、稳压管、电容生成一小于20V的直流电源，为控制部分的比较器电源。LED电感线圈，续流二极管构成一环路，续流管负极，LED正极与310V直流正极相连，续流二极管正极与电感线圈结点与MOS管漏极连结，开关管源极经采样电阻接地，开关管为N型，比较器为开关输出，有上拉电阻接20V正，比较器两输出并接于MOS管栅极上，比较器1反相端接采样电阻，正向端接基准电位a，比较器2反相端接基准电位b，正向端接R5C3结点，R5上端接20V电压正，此时比较器电源未完成设定电压，MOS管无栅压截止，没有电流流经LED，瞬间栅压建立BG开通，R7上有电流流过，当R7上电位大于比较器1正向端电位时，比较器翻转拉低栅压，同时拉低比较器2正向端电容C3，比较器2输出零，栅极电位为零，BG截止，此时R5对C3充电，比较器2输出保持为零，比较器1此时因采样电阻无电流输出已翻转为高，但两比较器输出为与门相与仍维持BG关断，当R5对C3充电电位超过比较器2反相端基准电位时，比较器2输出转高，BG重又开启，有电流流过LED、电感线圈、BG、采样电阻，又重复前述的过程，构成一种自激振荡结构。因此调节C3的充电电流，也就是充电时间，可调节BG关断时间，关断时间延长，脉冲频率降低，LED亮度成为可调节。

本发明中，LED采用串联驱动，可以充分利用电源电压，也使本案在较小的驱动电流情况下有较大的输出功率。由于本发明工作方式拥有的特点，串联的LED中有部分短路也不影响其他LED正常工作，若LED开路驱动电源自动停止工作。

所述的LED高压节能电源，加于电感线圈上的电压是指整流滤波后的直流电压减去LED串n*(3.1~3.5v)后的电压。在本发明的实际应用中对直流波纹系数没有特殊要求，波纹的不足，本电源电路中的闭环控制环节会调节BG开启时间来进行补偿，因此可以驱动相同电流LED串，扩大了应用范围。

本发明也具有多种保护功能，但都是现有技术在这里就不再重复描述，本发明也可直接用于变压器降压供电或电瓶直接供电。

所述的LED高压节能电源，BG也可采用P型MOS管，置于C2到D1的电源正的连线中，电感线圈也可置于正极连线D1至LED之间，都不会影响本发明的可靠性。本发明结构简单，成本低，高效，低发热，节能，长寿，可做成专用驱动电源集成块，使用更方便。本发明具有的优势是不言而喻的，具有巨大的市场前景。

Claims (5)

1.一种LED高压节能电源，包括桥式整流电路，滤波电路，电阻降压的低压电路，及低压电路中的电阻构成的基准电路；串接的LED，电感线圈、续流二极管构成的环路。特征在于：由MOS管、采样电阻、比较器、基准电位a构成的自振闭环控制回路；比较器2、基准电位b、R5、C3、R6构成的同步延时回路；同时比较器、和比较器z输出端相与且和MOS管栅极G连接；

其中，MOS管为N型，漏极D连接续流二极管D，正极，源极S连接采样电阻R7，对地；

比较器1反向端连接S，正向端连接基准电位a，输出端连接G，

比较器2反向端连接基准电位b，正向端经R5到低电源正极，

输出端和比较器1输出端相连，并经R6连接低压电源正极，比较器2正向端和输出端跨接有C3.

2.根据权利要求1所述的LED驱动电源，其特征在于：MOS管为P型，接入整流后电源正极连线C2与续流二极管D1之间，D1正极和电感线圈L结点连接采样电阻到地。

3.根据权利要求1所述的LED驱动电源，其特征在于电感线圈L接入续流二极管D1和LED正极间构成闭合回路。

4.根据权利要求1所述的LED驱动电源，其特征在于：R5为可调电阻。

5.根据权利要求1所述的LED驱动电源，其特征在于：220V市电供电或变压器降压供电或蓄电池直接供电。

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