CN101861018B - 可调光的led开关电源 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可调光的LED开关电源,包括滤波整流电路、无源功率因数校正电路、变压整流电路、稳压电路、电流采样电路、光耦传递反馈电路、开关控制电路及可调光电路,输入的交流信号先通过滤波整流电路及无源功率因数校正电路后输出,经变压整流电路转换后一路经稳压电路进入电流采样电路进行信号采样后输出给LED光源,另一路通过光耦传递反馈电路进入开关控制电路以控制LED光源的开或关,开关控制电路接收光耦传递反馈电路输出的信号,并将输出信号传输至无源功率因数校正电路;可调光电路分别连接无源功率因数校正电路和电流采样电路,可调光电路包括第一调光电阻、第二调光电阻、第三调光电阻、定值电阻、第一电容及第一光耦合器。

Description

可调光的LED开关电源
技术领域
[0001] 本发明涉及电子领域,特别涉及一种用于LED灯的可调光的LED开关电源。
背景技术
[0002] LED照明技术具有节能、环保、寿命长和易于控制等优点,是21世纪最具发展前景的高技术领域之一,将取代白炽灯和日光灯成为照明市场的主导。在LED照明产业如此光明的前景下,针对照明领域的不同应用,各种LED灯驱动电路也在迅速的发展,其大都采用开关电源技术。 [0003] 但在LED普及的过程中还有其他的困难需要克服,比如不能适应传统的可控硅调光器,这种情况在欧美国家更是普遍,户主在房屋装修时习惯在线路上串联调光器来适应卤素灯等阻性灯具。
[0004] LED灯具一般内装有驱动,驱动即一款输出恒流的开关电源。普通的开关电源是不可能在装有可控硅调光器的线路里工作的。为了实现自动调光的目的,2009年NXP发布了专用于可控硅调光应用的开关电源IC,SSL2101,该技术能够实现对LED灯调光,但是其存在一定的缺陷,如市电波动时输出功率变化大,接入调光器与不接入调光器功率变化较大,且调光与不调光不能在一个架构上实现转换,通用性差。
[0005] 因此,亟待一种改进的可调光的LED开关电源以克服上述缺陷。
发明内容
[0006] 本发明的目的在于提供一种可调光的LED开关电源,该LED开关电源能够建议实现调光与不调光功能的切换,从而提高开关电源的通用性。
[0007] 为了实现上述目的,本发明提供一种可调光的LED开关电源,包括滤波整流电路、无源功率因数校正电路、变压整流电路、稳压电路、电流采样电路、光耦传递反馈电路、开关控制电路及可调光电路,输入的交流信号先通过所述滤波整流电路及所述无源功率因数校正电路后输出,输出的信号经过变压整流电路转换后一路经所述稳压电路进入所述电流采样电路进行信号采样后输出给与所述电流采样电路连接的LED光源,另一路通过所述光耦传递反馈电路进入所述开关控制电路以控制所述LED光源的开或关,开关控制电路接收光耦传递反馈电路输出的信号,并将输出信号传输至无源功率因数校正电路;所述可调光电路分别连接所述无源功率因数校正电路的输出端和所述电流采样电路,以实现对所述LED光源调光,当要调光时,将所述可调光电路接入所述恒流开关电源模块,实现对LED光源调光;当不需要调光时,只需将所述可调光电路不接入所述恒流开关电源模块即可;
[0008] 所述可调光电路包括第一调光电阻、第二调光电阻、第三调光电阻、定值电阻、第一电容及第一光稱合器,所述第一光稱合器的二极管侧的输入端与所述第一调光电阻串联后连接所述第一电容的正极,且同时使所述第一光耦合器的二极管侧的输出端与所述第一电容的负极接地,所述第一电容的正极串接所述第二调光电阻和第三调光电阻后连接所述无源功率因数校正电路的输出端;所述第一光耦合器的三极管侧的集电极串联所述定值电阻,且射极连接所述电流采样电路,通过设置所述第一调光电阻、第二调光电阻及第三调光电阻的大小,使当所述无源功率因数校正电路的输出端电压等于或高于转换电压时,所述第一光耦合器的三极管侧饱和,流经所述LED光源的电流最大,当所述无源功率因数校正电路的输出端电压低于转换电压时,流经所述LED光源的电流跟随所述输出端电压的下降而减少,从而实现对所述LED光源调光。
[0009] 较佳地,所述可调光电路还包括第一稳压管,所述第一稳压管并联在所述第一电容两端,当所述无源功率因数校正电路的输出端电压高于转换电压时,所述第一稳压管用于稳定流经所述LED光源的电流,从而防止所述LED光源烧坏。
[0010] 与现有技术相比,本发明可调光的LED开关电源包括两个基本模块,一块是恒流开关电源,其为一款普通的高性能高功率因素的开关电源,可单独工作;一块是可调光电路,连接到所述恒流开关电源中,对输入电压的实时有效值通过采样直接转化作用在恒流 开关电源上,以实现对所述LED光源调光。可见,当要调光时,将所述可调光电路接入所述恒流开关电源模块,实现对LED光源调光;当不需要调光时,只需将所述可调光电路不接入所述恒流开关电源模块即可。这样,轻易实现了调光与不调光功能的切换,从而提高通用性。
[0011] 通过以下的描述并结合附图,本发明将变得更加清晰,这些附图用于解释本发明的实施例。
附图说明
[0012] 图I为本发明可调光的LED开关电源的结构示意图。
[0013] 图2为图I所示可调光的LED开关电源的电路原理图。
[0014] 图3为图2所示可调光的LED开关电源的滤波整流电路和无源功率因数校正电路的电路原理图。
[0015] 图4为图2所示可调光的LED开关电源的电流采样电路的电路原理图。
[0016] 图5为图2中的可调光的LED开关电源的可调光电路的电路原理图。
[0017] 图6为图2所示可调光的LED开关电源接入可调光电路后的线电压变化示意图。
具体实施方式
[0018] 现在参考附图描述本发明的实施例,附图中类似的元件标号代表类似的元件。如上所述,本发明提供了一种可调光的LED开关电源,简化生产工艺,使LED节能灯的驱动部件及光源部件之间具有互换性,解决由于单一部件损耗而带来的整体更换的浪费现象。
[0019] 图I为本发明可调光的LED开关电源的一个实施例的结构示意图。如图I所示,本实施例的可调光的LED开关电源包括滤波整流电路10、无源功率因数校正电路20、变压整流电路30、稳压电路40、电流采样电路50、光耦传递反馈电路60、开关控制电路70、可调光电路80及LED光源90,具体的电路图请参考图2,所述滤波整流电路10的输入端连接市电压,输出端连接所述无源功率因数校正电路20的输入端,输入的市电交流信号先通过所述滤波整流电路10进行滤波及整流后进入所述无源功率因数校正电路20进行校正以提高功率因素;经所述无源功率因数校正电路20校正后后输出的信号进入所述变压整流电路30以实现高频高压转换成高频低压,经过电压转换后的一路高频低压信号经所述稳压电路40进入所述电流采样电路50,所述稳压电路40用于提供+5V的稳压源,所述电流采样电路50对所述高频低压信号进行信号采样后输出给与其连接的LED光源90以驱动所述LED光源90 ;而经过电压转换后的另一路高频低压信号通过所述光耦传递反馈电路60进入所述开关控制电路70,开关控制电路70接收光耦传递反馈电路60输出的信号,并将输出信号传输至无源功率因数校正电路20,所述开关控制电路70为采用控制芯片实现对整个LED开关电源的开关控制,从而控制所述LED光源90的开或关。所述可调光电路80分别连接所述无源功率因数校正电路20的输出端和所述电流采样电路50,以实现对所述LED光源90调光。
[0020] 请参考图3,所述滤波整流电路10包括EMI滤波电路和整流电路,所述EMI滤波电路由共模抑制变压器Tl、电容Cl、电容C2、压敏电阻Zl及保险丝Fl组成,所述电容Cl和电容C2并联在所述共模抑制变压器Tl的输入端及输出端,从而组成一个多阶滤波电路,以有效抑制电路中产生的干扰噪声,更有效地减少电路对市电的的传导干扰。所述压敏电阻Zl并联在所述电容Cl的两端,作用是给电容Cl放电,以防测试和调试人员在作业时被电击的事件发生。所述整理电路由整流桥DBl组成。电源信号经过所述滤波电路,其本身产生的 干扰信号能够被很好的抑制作用。所述经EMI滤波电路后的电源通过整流桥DBl组成的整流电路,经所述整流电路整流后,电源信号由原来的交流市电转换成直流脉动电源。
[0021 ] 请继续参考图3,所述无源功率因数校正电路20由并联的电感LI和电阻Rl、电容C5、二极管D1、D2和D3及电容C3、C4组成。所述电感LI的输入端连接所述整流桥DBl的输出端,电感LI的输出端连接所述电容C3的正极,电容C3的负极同时连接二极管Dl的正极及二极管D2的负极,二极管Dl的负极同时连接电容C4的正极及二极管D3的正极,电容C4的负极及二极管D2的正极同时接地,二极管D3的负极连接所述电感LI的输出端,电感LI的输出端作为整个无源功率因数校正电路20的输出端(HV端),电容C5的一端连接所述电感LI的输出端,另一端接地。正半周时,电流经过二极管D3对电容C3,C4充电(充电时两个电容串联);负半周时,电容C3,D2及C4,D3并联同时对电容C5放电,从而使所述直流脉动电源进入功率因数校正电路20进行校正,而获得稳定的高压直流电源。
[0022] 请参考图4,所述电流采样电路50主要包括运算放大器U1,电阻R2、R3、R4、R5、R6、R7,电容C6、C7、C8,二极管D4等,所述运算放大器Ul的反向输入端(3脚)连接电阻R2的一端,所述电阻R3与电容C6并联后链接到所述电阻R2的另一端,所述电阻R3与电容C6并联后与电阻R2的连接端为所述电流采样电路50的输入端(ACADJUST端),用于连接可调光电路80 (后面详述);而所述电阻R3与电容C6并联后的另一端通过电容CS连接到运算放大器Ul的正向输入端(脚1),同时所述运算放大器Ul的正向输入端(脚2)通过电阻R5连接所述LED光源90,且所述电阻R5与LED光源90的连接端通过并联的电阻R6、R7连接到运算放大器Ul的2脚和所述光耦传递反馈电路60 ;所述运算放大器Ul的输出端(脚4)通过二极管D4链接到所述稳压电路40与光耦传递反馈电路60之间,且所述运算放大器Ul的输出端(脚4)通过电阻R4与电容C7的串联作反馈连接到运算放大器Ul的反向输入端(脚3);使运算放大器Ul的5脚连接5V的稳压源。
[0023] 本实施例中的变压整流电路30、稳压电路40、光耦传递反馈电路60及开关控制电路70采用通用的电路,一般结构为本领域技术人员熟知,故在此不再赘述。
[0024] 请参考图5,现在具体描述本发明的核心部分:可调光电路80。如图5所示,所述可调光电路80包括第一光耦合器U2、第一调光电阻R8、第二调光电阻R9、第三调光电阻RlO、定值电阻RlI、第一电容C9及第一稳压Z2,所述第一光稱合器U2的二极管侧的输入端(脚O与所述第一调光电阻R8串联后连接在所述第一电容C9的正极,且同时使所述第一光耦合器U2的二极管侧的输出端(脚2)和第一电容C9的负极接地,所述第一电容C9的正极串联所述第二调光电阻R9和第三调光电阻RlO后连接所述无源功率因数校正电路20的输出端(HV端),所述第一稳压管Z2并联在所述第一电容C9两端;所述第一光耦合器U2的三极管侧的集电极c (脚4)串联所述定值电阻R11,所述定值电阻Rll的另一端连接5V稳压源;所述第一光耦合器U2的三极管侧的射极e (脚3)连接所述电流采样电路80的输入端(ACADJUST 端)。
[0025] 现在具体描述接入所述可调光电路80后实现对LED光源90调光的原理。所述可调光电路80可实现对所述HV端电压的采集,HV端电压是线电压整流滤波后的高压,如果接入了可调光电路80则HV端电压的大小可以反映可调光电路80的调节深度,因为可调光电路80的调光是依靠可控硅做的斩波,使输入电压的有效值变小。现在假设一个转换电压点X,使H V端电压高于X时,L E D光源电流90最大;H V端电压低于X,L E D光源90电流随之减少,即通过设置所述第一调光电阻R8、第二调光电阻R9及第三调光电阻Rll的大小,使当所述无源功率因数校正电路20的输出端电压(HV端电压)等于或高于转换电压X时,所述第一光耦合器U2的三极管侧饱和,此时,根据三极管的计算公式V acadjust=R3/(R3+Rll)*(5V-Vce),当所述HV端电压再增高,所述三极管侧的射极e (即ACADJUST端)的电压也不会再变化了。此时,所述电流采样电路60的运算放大器Ul的反向输入端(脚3)的电压确定,运算放大器Ul的正向输入端(脚I)的电压也就确定了,而流经与所述运算放大器Ul的正向输入端(脚I)连接的LED光源90也就确定,且最大。当所述无源功率因数校正电路20的输出端电压(HV端电压)低于转换电压X时,此时,所述第一光耦合器U2的三极管侧的ce端不再饱和,Vce电压上升,这样根据公式:V acadjust= (R3/R3+R11)*(5V-Vce),V acadjust电压下降,流经所述LED光源90的电流跟随所述HV端电压的下降而减少,且减小幅度受可调光电路80调光深度控制,从而实现可调光电路80对所述LED光源调光。在这里起核心作用的就是第一光耦合器U 2,一个元件即完成了对输入电压的检测,又同时设定了二次侧的恒流值大小,当接入所述可调光电路80后的输入电压波动如图6所示,VRL段阴影处所示,当调节越深,阴影面积越小。所述第一稳压管Z2作保护作用,当所述无源功率因数校正电路的输出端电压(HV端电压)高于转换电压X时,所述第一稳压管用于稳定流经所述LED光源的电流,从而防止所述LED光源烧坏。
[0026] 以上结合最佳实施例对本发明进行了描述,但本发明并不局限于以上揭示的实施例,而应当涵盖各种根据本实施例的本质进行的修改、等效组合。

Claims (2)

1. 一种可调光的LED开关电源,包括滤波整流电路、无源功率因数校正电路、变压整流电路、稳压电路、电流采样电路、光耦传递反馈电路及开关控制电路,输入的交流信号先通过所述滤波整流电路及所述无源功率因数校正电路后输出,输出的信号经过变压整流电路转换后一路经所述稳压电路进入所述电流采样电路进行信号采样后输出给与所述电流采样电路连接的LED光源,且另一路通过所述光耦传递反馈电路进入所述开关控制电路以控制所述LED光源的开或关,开关控制电路接收光耦传递反馈电路输出的信号,并将输出信号传输至无源功率因数校正电路;其特征在于:还包括可调光电路,所述可调光电路分别连接所述无源功率因数校正电路的输出端和所述电流采样电路,以实现对所述LED光源调光,当要调光时,将所述可调光电路接入,实现对LED光源调光;当不需要调光时,只需将所述可调光电路不接入即可; 所述可调光电路包括第一调光电阻、第二调光电阻、第三调光电阻、定值电阻、第一电容及第一光耦合器,所述第一光耦合器的ニ极管侧的输入端与所述第一调光电阻串联后连接所述第一电容的正扱,且同时使所述第一光耦合器的ニ极管侧的输出端与所述第一电容的负极接地,所述第一电容的正极串接所述第二调光电阻和第三调光电阻后连接所述无源功率因数校正电路的输出端;所述第一光耦合器的三极管侧的集电极串联所述定值电阻,且射极连接所述电流采样电路,通过设置所述第一调光电阻、第二调光电阻及第三调光电阻的大小,使当所述无源功率因数校正电路的输出端电压等于或高于转换电压时,所述第一光耦合器的三极管侧饱和,流经所述LED光源的电流最大,当所述无源功率因数校正电路的输出端电压低于转换电压时,流经所述LED光源的电流跟随所述输出端电压的下降而減少,从而实现对所述LED光源调光。
2.如权利要求I所述的可调光的LED开关电源,其特征在于:所述可调光电路还包括第一稳压管,所述第一稳压管并联在所述第一电容两端,当所述无源功率因数校正电路的输出端电压高于转换电压时,所述第一稳压管用于稳定流经所述LED光源的电流,从而防止所述LED光源烧坏。
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