CN102186289A

CN102186289A - Led驱动电源

Info

Publication number: CN102186289A
Application number: CN2011100965542A
Authority: CN
Inventors: 王清平
Original assignee: GUANGDONG KELIYING PHOTOELECTRIC TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: GUANGDONG KELIYING PHOTOELECTRIC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2011-04-18
Filing date: 2011-04-18
Publication date: 2011-09-14

Abstract

本发明公开了一种LED驱动电源，分别与市电和负载相连接，其特征是，包括：用于转换市电向LED负载输出驱动电流、接收恒流控制和调光模块的反馈信号并根据反馈信号调整控制开关的脉宽信号的主控模块；用于实时采集负载上的电压信号、经比较放大后向主控模块输出反馈信号，以控制输出功率大小的恒流控制和调光模块；所述主控模块分别与市电和负载相连接；所述恒流控制和调光模块分别与负载和主控模块信号连接。本发明LED驱动电源用恒流芯片采集LED负载的电压信号，并通过光耦将电压信号反馈给控制芯片，控制芯片内部集成比较运放器根据反馈来的信号调整控制开关的脉宽信号，从而提供稳定的输出电流给LED负载。

Description

LED驱动电源

技术领域

本发明涉及一种电源产品，特别涉及一种LED驱动电源。

背景技术

LED(发光二极管)具有功耗小、使用寿命长、低成本等优点，已经被广泛地应用于照明、显示等领域，如LED照明灯、LED显示屏、LED灯饰等等。随着国家对绿色光源的日益重视，LED产品的市场和应用前景非常广阔。

由于LED的正向伏安特性非常陡，动态电阻较小，使得其不能直接使用市电电压源进行供电，否则在电压出现变动时，尤其在电压增加时，流过LED的电流会急剧增加，导致LED负载毁损。

当前的LED恒流驱动电源已经越来越多，大多属于独立式恒流驱动电源，连接开关放置在输入电源一侧，且LED负载已经与电路相连接，在连接开关合上前，输出高频滤波电容不存在初始储能，而在连接开关合上后电路工作在恒流状态，保证LED负载的正常工作。但是，随着一体化LED驱动器的出现，要求驱动器的连接开关直接和直流输出端相连接，由于LED属于恒流工作器件，一般情况，以串联或者串并联方式连接在电路中，其电路所要求的最高电压会是单个LED所要求的正向电压的数倍。当恒流不加处理，在LED驱动器始终处于带电状态，很容易出现瞬间过流过冲现象，严重影响LED的寿命。

现有的LED驱动电源通常这样实现：市电电压源供给的电压经过整流、滤波后，利用脉宽调制(PWM)技术，结合电压采样或电流采样电路反馈给PWM主控芯片，实现电压或电流的稳定输出。在控制电流输出上采用的是先恒压，后恒流的方式，没有考虑到输出电流的限流，容易在电路导通初期或者加压时产生电流过冲的现象，具有电流输出不均衡的的严重缺陷。而且现有的驱动电源在批量生产时，产品一致性非常差，且应用范围小，必须针对某个特定的LED负载来设计。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种新型的LED驱动电源，该驱动电源具有自适应调节功能，较好地解决现有LED驱动电源电流输出不均衡的缺陷，为各种LED负载提供稳定的恒流。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：一种LED驱动电源，分别与市电和负载相连接，其特征是，包括：

用于转换市电向LED负载输出驱动电流、接收恒流控制和调光模块的反馈信号并根据反馈信号调整控制开关的脉宽信号的主控模块；

用于实时采集负载上的电压信号、经比较放大后向主控模块输出反馈信号，以控制输出功率大小的恒流控制和调光模块；

所述主控模块分别与市电和负载相连接；所述恒流控制和调光模块分别与负载和主控模块信号连接。

更具体地说，主控模块包括控制芯片电路和主控变压器电路，所述主控变压器电路由主控变压器及其外围电路相互连接组成，所述控制芯片电路由控制芯片及其外围电路相互连接组成；主控变压器的初级与市电连接，初级的一端与控制芯片信号连接；所述主控变压器的第一次级的第一输出与负载连接；所述主控变压器的第一次级的第二输出经过二级管和三端稳压器组成的稳压器电路后向恒流控制和调光模块输出参考电压；所述主控变压器的第二次级与控制芯片的电源端连接；所述控制芯片与恒流控制和调光模块信号连接。

所述控制芯片是指芯片FS7M0880；所述主控变压器的初级的一端与芯片FS7M0880内部集成场效应管的漏极相连；所述恒流控制和调光模块的输出与芯片FS7M0880的第四脚信号连接。

所述恒流控制和调光模块包括：

用于接收调光控制信号的输入电路；

用于接收来自输入电路输出的信号，将其进行缓冲和整形的信号缓冲电路；

用于接收信号缓冲电路的输出，将该输出信号转变成可供比较的信号的积分电路；

用于将负载的电压信号通过串联电阻传入的负载信号采样电路；

用于将负载信号与积分电路所形成的信号进行比较，对其差额信号进行放大的比较放大电路；

用于将比较放大电路的输出信号通过光耦电路传递到主控模块的电路中，用以控制输出功率的大小，并且通过光耦电路将电压信号反馈给控制芯片；控制芯片根据反馈来的信号调整控制开关的脉宽信号，提供稳定的输出电流给LED负载的输出电路；

所述输入电路与信号缓冲电路相连接，信号缓冲电路与积分电路相连接，所述参考电压输入积分电路的一端，所述积分电路和负载信号采样电路的输出作为比较放大电路的输入，所述比较放大电路的输出连接输出电路，所述输出电路与控制芯片信号连接。

所述输入电路由集成电路，和接入该集成电路输入端的相并联的电阻器和电容器连接组成。

所述信号缓冲电路由三极管和两个电阻器连接组成；其中第一电阻器的一端连接三极管的基极，另一端连接电源端；三极管的发射极接地，集电极连接第二电阻器并且串联电源端。

所述积分电路包括并联电阻器组和并联电容器组；并联电阻器组包括相并联的第三、第四电阻器，并联电容器组包括相并联的第一、第二电容器，并联电容器组还并联一个作为该电路的假负载的第五电阻器；所述并联电容器组的一端与并联电阻器组的一端相连，另一端接地；所述并联电阻器的另一端连接信号缓冲电路。

所述比较放大电路由恒流芯片LM358及其外部电路相互连接组成，恒流芯片内部有二个比较运算放大器；其中第一比较运算放大器的一输入端接收负载的电压信号，另一输入端接收来自积分电路输出的基准信号电压，第一比较运算放大器的输出经光耦芯片PC817反馈至主控模块。

所述恒流芯片内部第二比较运算放大器的输出还可以连接电流检测电路；所述电流检测电路由三极管和光耦反馈芯片及其外围电路相互连接组成，所述第二比较运算放大器的输出连接三极管的基极，三极管的集电极连接光耦反馈芯片，三极管的发射极接地。检测电路的设置，可以更好地起到保护作用。

所述驱动电源还包括稳压保护电路，所述稳压保护电路由限流电阻和稳压管相互连接组成；所述稳压保护电路的一端与负载的电压信号相连接，另一端接地。

本发明相对于现有技术具备如下的突出优点和效果：本发明LED驱动电源用恒流芯片采集LED负载的电压信号，并通过光耦将电压信号反馈给控制芯片，控制芯片内部集成比较运放器根据反馈来的信号调整控制开关的脉宽信号，从而提供稳定的输出电流给LED负载。

附图说明

图1是本发明LED驱动电源的结构方框图；

图2是本发明LED驱动电源中的主控模块和检测电路的电路原理图；

图3是本发明LED驱动电源中的恒流控制和调光模块的结构方框图；

图4是本发明的LED驱动电源中的恒流控制和调光模块的电路原理图；

图5是本发明的LED驱动电源中的稳压保护电路的电路原理图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

图1示出根据本发明的一种LED驱动电源的结构方框图，如图1所示，该驱动电路包括主控模块、恒流控制和调光模块，以及稳压保护电路、检测电路，其中主控模块用于整个电路的控制，并且用于电源输出能量的产生；恒流控制和调光模块，接收来自主控模块的控制信号和所产生的能量，采用恒流芯片LM358采集LED负载的电压信号，并通过光耦将电压信号反馈，恒流芯片内部集成的比较运算放大器根据反馈来的信号调整控制开关的脉宽信号，从而提供稳定的输出电流给LED负载，恒流芯片内的比较运算放大器的输出还可以接电流检测电路。稳压保护电路，与主控模块提供的LED负载的电压信号正极LEDA+相连，对所提供的输出电流进行稳压保护。

图2示出根据本发明的主控模块的电路原理图。该主控模块包括控制芯片电路IC6、稳压器电路IC7和主控变压器电路T3。其中，控制芯片IC6采用FS7M0880，可带250W的功率。主控变压器T3将初级能量转换到次极，可以采用PQ3230，该器件的体积大、转换能力强、散热少。

主控变压器T3的初级与市电连接，其初级的一端与控制芯片IC6内部集成场效应管的漏极相连，初级的一端子和该漏极之间可以串联电感L3。

主控变压器T3的第一次级通过二极管D11、电阻R32、R33、R81，电容C33、C35、C67，电感L5构成的网络输出LED负载的电压信号。在该电路网络中，电阻器R32、电容器C33和电感器L5串联输出LED负载的电压信号端子LEDA+，电阻器R32和电容器C33二者并联二极管D11，防止逆流。电感器L5的两端分别连接电容器C35和C67，二者的公共端子连接到并联的电阻器，并联的电阻器R81和R33输出LED负载的电压信号端子LEDA-。

主控变压器T3的第一次级的输出经过二极管D13、三端稳压器IC7(采用芯片7805)后向恒流控制和调光模块输出一参考电压+5V A，二极管D13与三端稳压器IC7之间的节点连接接地电容C34、C36。

主控变压器T3的第二次级通过串联电阻R30、R48和二极管D9，之后分别与电容C42、控制芯片IC6的电源端VCC相连。

图3示出根据本发明的恒流控制和调光模块的模块图，该恒流控制和调光模块包括输入电路、信号缓冲电路、积分电路、比较放大电路、负载信号采样电路和输出电路。

输入电路用于接收外围电路发送的调光信号电压，如图4所示，输入电路包括输入集成电路IC13(采用LA4015芯片)，和接入该集成电路的输入端的相并联的电阻器R57和电容器C50。

信号缓冲电路用于接收来自输入电路输出的信号，将其进行缓冲和整形，为下一个电路正常工作做准备。信号缓冲电路包括三极管Q3和第一电阻器R55、第二电阻器R42，其中，R55连接Q3的基极，另一端连接电源端，三极管Q3的发射极接地，集电极连接电阻器R42并且连接电源端。

积分电路用于接收信号缓冲电路的输出，将该输出信号转变成可供比较的信号。积分电路包括并联的电阻器组和并联的电容器组，并联的电阻器组包括相并联的第三、第四电阻器R40和R41，并联的电容器组包括相并联的第一、第二电容器C38、C39。并联的电容器组并联一个作为该电路的假负载的第五电阻器R37。主控模块输出的参考电压+5V A输入积分电路的一端，并通过R37、R40、R41、R42以及C38、C39构成的分压电路分压后作为比较放大电路的一个输入。

负载信号采样电路用于将主控模块的基准信号LED A-通过电阻器R39传递过来。

比较放大电路和积分电路、负载信号采样电路相连接，用于将负载信号采样电路的电压信号与积分电路所形成的基准信号进行比较，对其差额信号进行放大。该比较放大电路包括IC9(采用芯片LM358)以及串联在负载信号采样电路输入端的C37和R38。

输出电路是把比较放大电路的输出信号通过光耦电路传递到主控模块的电路中，用以控制输出功率的大小。该输出电路包括光耦电路IC8和Z2、R34、R35和R36。输出电路通过光耦电路IC8将电压信号反馈给控制芯片IC6，IC6内部集成比较运算放大器根据反馈来的信号调整控制开关的脉宽信号，从而提供稳定的输出电流给LED负载。

图4是根据本发明的恒流控制和调光模块的电路原理图。其中，恒流芯片IC9(采用LM393芯片)内部有两个比较运算放大器。其中第一比较运算放大器的一输入端接收LED负载的电压信号LED A-，另一输入端接收积分电路输出的基准信号电压，两个信号比较经IC 9第7脚输出再经光耦IC8(采用PC817芯片)反馈至控制芯片IC6第4脚。控制芯片IC6第4脚内部集成比较运算放大器，根据反馈来的信号调整控制开关的脉宽信号，从而提供稳定的输出电流给LED负载。IC9中的第二比较运算放大器的输出端DECEDT IA还可以连接电流检测电路，电流检测电路由三极管Q2和光耦反馈芯片IC10(采用PC817芯片)及电阻R43、R44和电容C40相互连接组成，第二比较运算放大器的输出连接三极管Q2的基极，三极管Q2的集电极连接IC10的输入，三极管Q2的发射极接地。

图5是本发明的稳压保护模块的电路原理图。如图5所示，LED驱动电源还包括稳压保护电路，与所述LED负载的电压信号正极LED A+相连，对所提供的输出电流进行稳压保护。该稳压保护电路包括依次串联的限流电阻R46、稳压管Z3、Z4、Z5、Z6。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种LED驱动电源，分别与市电和负载相连接，其特征是，包括：

2.根据权利要求1所述的LED驱动电源，其特征是，所述主控模块包括控制芯片电路和主控变压器电路，所述主控变压器电路由主控变压器及其外围电路相互连接组成，所述控制芯片电路由控制芯片及其外围电路相互连接组成；主控变压器的初级与市电连接，初级的一端与控制芯片信号连接；所述主控变压器的第一次级的第一输出与负载连接；所述主控变压器的第一次级的第二输出经过二级管和三端稳压器组成的稳压器电路后向恒流控制和调光模块输出参考电压；所述主控变压器的第二次级与控制芯片的电源端连接；所述控制芯片与恒流控制和调光模块信号连接。

3.根据权利要求2所述的LED驱动电源，其特征是，所述控制芯片是指芯片FS7M0880；所述主控变压器的初级的一端与芯片FS7M0880内部集成场效应管的漏极相连；所述恒流控制和调光模块的输出与芯片FS7M0880的第四脚信号连接。

4.根据权利要求2所述的LED驱动电源，其特征是，所述恒流控制和调光模块包括：

用于接收调光控制信号的输入电路；

用于将比较放大电路的输出信号通过光耦电路传递到主控模块的电路中，用以控制输出功率的大小，并且通过光耦电路将电压信号反馈给控制芯片，控制芯片根据反馈来的信号调整控制开关的脉宽信号，提供稳定的输出电流给LED负载的输出电路；

5.根据权利要求4所述的LED驱动电源，其特征是，所述输入电路由集成电路，和接入该集成电路输入端的相并联的电阻器和电容器连接组成。

6.根据权利要求4所述的LED驱动电源，其特征是，所述信号缓冲电路由三极管和两个电阻器连接组成；其中第一电阻器的一端连接三极管的基极，另一端连接电源端；三极管的发射极接地，集电极连接第二电阻器并且串联电源端。

7.根据权利要求4所述的LED驱动电源，其特征是，所述积分电路包括并联电阻器组和并联电容器组；并联电阻器组包括相并联的第三、第四电阻器，并联电容器组包括相并联的第一、第二电容器，并联电容器组还并联一个作为该电路的假负载的第五电阻器；所述并联电容器组的一端与并联电阻器组的一端相连，另一端接地；所述并联电阻器的另一端连接信号缓冲电路。

8.根据权利要求4所述的LED驱动电源，其特征是，所述比较放大电路由恒流芯片LM393及其外部电路相互连接组成，恒流芯片内部有二个比较运算放大器；其中第一比较运算放大器的一输入端接收负载的电压信号，另一输入端接收来自积分电路输出的基准信号电压，第一比较运算放大器的输出经光耦芯片PC817反馈至主控模块。

9.根据权利要求8所述的LED驱动电源，其特征是，所述恒流芯片内部第二比较运算放大器的输出还可以连接电流检测电路；所述电流检测电路由三极管和光耦反馈芯片及其外围电路相互连接组成，所述第二比较运算放大器的输出连接三极管的基极，三极管的集电极连接光耦反馈芯片，三极管的发射极接地。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的LED驱动电源，其特征是，所述驱动电源还包括稳压保护电路，所述稳压保护电路由限流电阻和稳压管相互连接组成；所述稳压保护电路的一端与负载的电压信号相连接，另一端接地。