CN102932992A - 一种带温度补偿的恒流led电源 - Google Patents
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Abstract
一种带温度补偿的恒流LED电源，包括依次串接的EMI/EMC模块和桥式整流模块，还包括开关电源DC-DC转换模块和恒流温度补偿模块，桥式整流模块的输出与开关电源DC-DC转换模块的输入端相连，开关电源DC-DC转换模块的输出端与恒流温度补偿模块的输入端相连，输出端连接到LED光源。本发明在恒流输出的基础上，增加了LED温度补偿电路实现LED灯具过温保护，极大的延长了LED的使用寿命。同时由于控制了LED的工作温度，在降低LED的发热的同时，也减轻了灯具的空间温度，使得LED电源的工作环境温度亦得到降低，减轻了器件损耗，延长了电源的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种LED灯电源，尤其是一种带灯具过温保护的恒流LED电源。
背景技术
LED（Light Emitting Diode），发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电能转化为光能。LED作为一种全新的照明方式，具有寿命长，耗能低，无汞污染，应用灵活等显著优点，发展前景广阔。但相对于其他光源而言，大功率LED发热极高，用于驱动LED的功耗有75%～85%最终转换为热能，过多的热量会减少LED的光输出和产生偏色,加速LED老化。
大功率LED的产品规格书中都会标明不同环境温度（或LED焊点的温度）下的最高容许输出电流的曲线图。当周围温度低于安全温度点，输出最高容许电流保持不变；当高于安全温度点，输出最高容许电流随周围温度升高而降低，即所谓的降额曲线。为确保LED的性能寿命不受影响，必须保证LED工作在降 额曲线与横、纵坐标轴所包络的安全区内。
但是，目前大多数LED的驱动电流设计为不随温度变化的恒流源，因此，当LED周围温度高于安全温度点时，工作电流就不在安全区内，这将导致LED的寿命远低于规格书的数值甚至直接损坏。而LED周围温度过高是由LED自身发热导致。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种带温度补偿的恒流LED电源。
本发明的技术方案是：
一种带温度补偿的恒流LED电源，包括依次串接的EMI/EMC模块和桥式整流模块，所述的EMI/EMC模块的输入端接市电电源，所述的带温度补偿的恒流LED电源还包括开关电源DC-DC转换模块和恒流温度补偿模块，所述的桥式整流模块的输出与开关电源DC-DC转换模块的输入端相连，开关电源DC-DC转换模块的输出端与恒流温度补偿模块的输入端相连，恒流温度补偿模块的输出端连接到LED光源。
本发明的开关电源DC-DC转换模块包括开关电源转换器IC1，开关电源转换器IC1的CONT脚通过电阻R1接桥式整流模块输出的高电平Vbus1，同时通过电阻R2接地，开关电源转换器IC1的DRAIN脚通过变压器主绕组NP接桥式整流模块输出的高电平Vbus1，变压器辅助绕组Naux一端接地，另一端通过二极管D1接所述开关电源转换器IC1的Vcc1脚，所述开关电源转换器IC1的Vcc1脚同时通过电容C2接地，开关电源转换器IC1的FB脚通过光耦与所述恒流限压控制模块连接。
本发明的开关电源DC-DC转换模块和恒流温度补偿模块之间串接限压控制电路，所述的限压控制电路包括二极管D3，变压器次级绕组Ns一端接地，另一端通过二极管D2和电解电容E1组成的整流滤波电路提供直流电压Vs，直流电压Vs通过电阻R3和经PC817芯片IC3的初级接二极管D3的负极，二极管D3的正极接地。
本发明的恒流温度补偿模块包括恒流芯片IC2，变压器次级绕组提供的直流电压Vs经电阻R4后连接恒流芯片IC2的CSN脚，恒流芯片IC2的VIN脚和二极管D4的负极接直流电压Vs，二极管D4的正极和恒流芯片IC2的SW脚通过电感L2后，与Vout给LED光源供电。
本发明的优点是：
本发明降低了控制器的生产成本和故障率，成本相对传统方案可降低10%以上。
本发明在恒流输出的基础上，增加了LED温度补偿电路实现LED灯具过温保护，极大的延长了LED的使用寿命。同时由于控制了LED的工作温度，在降低LED的发热的同时，也减轻了灯具的空间温度，使得LED电源的工作环境温度亦得到降低，减轻了器件损耗，延长了电源的使用寿命。
附图说明
图1是本发明的原理框图。
图2是本发明电路图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。本发明用于交流220V输入，带温度补偿，恒流输出的LED照明，包括如下部分：
1、EMI/EMC电路。防止外界和控制器相互之间的电磁干扰。
2、桥式整流。用于将交流输入转变为直流Vbus1。
3、开关电源转换器IC1，型号可为VIPER28及周边电路。
4、变压器。用于把高压直流Vbus1变成低压直流Vs。
5、限压控制电路。用于将限定直流电压Vs在一定范围内。
6、恒流芯片IC2，型号可为PT4115。使得输出恒流，同时带温度补偿。
如图1所示：按照功能模块划分，本发明包括依次串接的EMI/EMC模块和桥式整流模块，所述的EMI/EMC模块的输入端接市电电源，其特征是所述的带温度补偿的恒流LED电源还包括开关电源DC-DC转换模块和恒流温度补偿模块，所述的桥式整流模块的输出与开关电源DC-DC转换模块的输入端相连，开关电源DC-DC转换模块的输出端与恒流温度补偿模块的输入端相连，恒流温度补偿模块的输出端连接到LED光源。
如图2，本电源为单端反激式电路。
所述EMI/EMC模块输入220V交流。在输入端并联一个压敏电阻VR1防止雷击。+电感L1，电容CX1，CX2起滤波作用。桥式整流模块的整流桥BD1将交流输入变成直流Vbus1，Vbus1波形为半个正弦波形式。整流桥BD1的两个输出端之间连接第一电容C1。
本发明的开关电源DC-DC转换模块包括开关电源转换器IC1，开关电源转换器IC1的CONT脚通过电阻R1接桥式整流模块输出的高电平Vbus1，同时通过电阻R2接地，开关电源转换器IC1的DRAIN脚通过变压器主绕组NP接桥式整流模块输出的高电平Vbus1，变压器辅助绕组Naux一端接地，另一端通过二极管D1接所述开关电源转换器IC1的Vcc1脚，所述开关电源转换器IC1的Vcc1脚同时通过电容C2接地，开关电源转换器IC1的FB脚通过光耦与所述恒流限压控制模块连接。
本发明的开关电源DC-DC转换模块和恒流温度补偿模块之间串接限压控制电路，所述的限压控制电路包括二极管D3，变压器次级绕组Ns一端接地，另一端通过二极管D2和电解电容E1组成的整流滤波电路提供直流电压Vs，直流电压Vs通过电阻R3和经PC817芯片IC3的初级接二极管D3的负极，二极管D3的正极接地。
本发明的恒流温度补偿模块包括恒流芯片IC2，变压器次级绕组提供的直流电压Vs经电阻R4后连接恒流芯片IC2的CSN脚，恒流芯片IC2的VIN脚和二极管D4的负极接直流电压Vs，二极管D4的正极和恒流芯片IC2的SW脚通过电感L2后，与Vout给LED光源供电。
BD1和C1组成桥式整流滤波电路。电阻R1和R2串联后。接在桥式整流输出的两端，组成电阻分压器。开关电源转换器VIPER28芯片IC1通过CONT脚采样电阻R2上的压降，来调节芯片IC1中的MOSFET漏极电流限制设置点，抑制漏极电流过大。VIPER28芯片IC1的反馈引脚FB用来控制PWM操作。变压器辅助绕组Naux通过二极管D1整流和电容C2滤波，给VIPER28芯片IC1供电。
变压器次级绕组Ns通过D2整流和E1滤波后，输出直流电压Vs。Vs一路经R5给LED供电，一路给PT4115芯片供电。第三二极管D3为稳压二极管，用于控制直流电压Vs工作在设定范围内。
恒流温度补偿模块中，R4是取样电阻，它决定恒流源的绝对精度，L2 是镇流电感，用于将脉冲电流变换成三角波电流，D4 是续流二极管，在PT4115芯片IC2内部MOS 管处于截止状态时为储存在电感L2中的电流提供放电回路。R6为负温度系数热敏电阻，用于LED温度控制和自动亮度控制。
PT4115和电感L2、电流采样电阻R4形成一个自振荡的连续电感电流模式的降压型恒流LED控制器。VIN上电时，电感L2和电流采样电阻R4的初始电流为零，LED输出电流也为零。这时候，内部比较器的输出为高，内部功率开关导通，SW的电位为低。电流通过电感L2、电流采样电阻R4、LED和内部功率开关从VIN流到地，电流上升的斜率由VIN、电感L2和LED压降决定，在R4上产生一个压差VCSN， 当(VIN-VCSN) >115mV时，内部比较器的输出变低，内部功率开关关断，电流以另一个斜率流过电感L2、电流采样电阻R4、LED和二极管D3，当(VIN-VCSN) < 85mV时，功率开关重新打开，这样使得在LED上的平均电流为:
Iout=(0.085+0.115)/2R4 =0.1/R4。
LED 电流通过DIM 到地之间接负温度系数热敏电阻(NTC)R5到进行调节，PT4115芯片IC1内部有一个上拉电阻接在内部稳压电压5V上，DIM 管脚的电压VDIM由内部S上拉电阻和外部NTC电阻R6分压决定。当环境温度低于LED安全温度时,VDIM 高于2.5V时，输出LED 电流保持恒定，并由(0.1/R4)设定。当周围温度高于LED安全温度时,R5阻值因温度升高二减小，故VDIM 管脚的电压降低。当VDIM低于2.5V时，PT4115芯片IC2会控制Iout随周围温度升高而降低。使LED光照强度降低，从而降低发热，实现对LED灯的过温保护。
Claims (4)
1. 一种带温度补偿的恒流LED电源，包括依次串接的EMI/EMC模块和桥式整流模块，所述的EMI/EMC模块的输入端接市电电源，其特征是所述的带温度补偿的恒流LED电源还包括开关电源DC-DC转换模块和恒流温度补偿模块，所述的桥式整流模块的输出与开关电源DC-DC转换模块的输入端相连，开关电源DC-DC转换模块的输出端与恒流温度补偿模块的输入端相连，恒流温度补偿模块的输出端连接到LED光源。
2.如权利要求1所述带温度补偿的恒流LED电源，其特征是所述开关电源DC-DC转换模块包括开关电源转换器IC1，开关电源转换器IC1通过电阻R1接桥式整流模块输出的高电平Vbus1，同时通过电阻R2接地，开关电源转换器IC1通过变压器主绕组NP接桥式整流模块输出的高电平Vbus1，变压器辅助绕组Naux一端接地，另一端通过二极管D1接所述开关电源转换器IC1，所述开关电源转换器IC1通过电容C2接地，通过光耦与所述恒流限压控制模块连接。
3.如权利要求1所述带温度补偿的恒流LED电源，其特征是所述的开关电源DC-DC转换模块和恒流温度补偿模块之间串接限压控制电路，所述的限压控制电路包括二极管D3，变压器次级绕组Ns一端接地，另一端通过二极管D2和电解电容E1组成的整流滤波电路提供直流电压Vs，直流电压Vs通过电阻R3和经PC817芯片IC3的初级接二极管D3的负极，二极管D3的正极接地。
4.如权利要求1所述带温度补偿的恒流LED电源，其特征是所述恒流温度补偿模块包括恒流芯片IC2，变压器次级绕组提供的直流电压Vs经电阻R4后连接恒流芯片IC2的CSN脚，恒流芯片IC2的VIN脚和二极管D4的负极接直流电压Vs，二极管D4的正极和恒流芯片IC2的SW脚通过电感L2后，与Vout给LED光源供电。
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