CN103179759A - 基于灯具内部环境温度的功率自适应调节led驱动电源 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于灯具内部环境温度的功率自适应调节LED驱动电源，交流市电经EMI滤波器抑制开关电源的电磁干扰，经全波整流电路送入DC/DC变换电路，DC/DC变换电路的输出信号采样后送入PWM控制驱动电路，PWM控制驱动电路输出PWM驱动信号，驱动功率开关管开关，为LED供电，LED灯具内部温度通过反馈电路的负温度系数热敏电阻反馈至PWM控制驱动电路，进而改变输出的PWM驱动信号，调节驱动电源的输出功率。本发明通过检测LED灯具内部的环境温度，进行功率自适应调节，延长了LED灯具的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种电源电路，特别是涉及一种功率自适应调节的LED驱动电源。
背景技术
LED是节能环保产品，但仍有部分电能不能转换为光能而以热能的形式散发，LED驱动电源由于效率问题工作时也会产生热量，因此LED灯工作时，在相对封闭的LED灯具内部会形成50～70度甚至85度的高温区，高温会导致电源和LED灯加速损坏，市面上多数LED驱动电源对高温问题难以适应，因此寿命短、返修率高。
此外常见的LED驱动电源还存在的问题有：
（1）电源电路的功率开关管采取硬开关技术，开关损耗大，转换效率低、发热量大。
（2）一些驱动电源没有功率因数校正功能，功率因数低，造成较大的电流谐波，难以满足照明电器的国家标准；
（3）有些驱动电源采取直流稳压加恒流两级电路的方式驱动LED，电路复杂、元器件多，既增加了故障隐患，又增加了生产成本；
（4）没有基于灯具内部环境温度的功率自适应调节功能，当电源和LED的温度高于安全温度时驱动电路的输出不随工作环境温度的变换自适应调整，造成温度不断上升，以至于加快电源和LED灯的损坏，达不到保护电源与负载、延长灯具使用寿命的目的。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种驱动电源电路，在LED灯具内部环境温度过高时可自适应的降低LED驱动电流，减小输出功率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括EMI滤波器、全波整流电路、DC/DC变换电路、输出整流滤波电路、PWM控制驱动电路和反馈电路。
交流市电经EMI滤波器抑制开关电源的电磁干扰，经全波整流电路送入DC/DC变换电路，DC/DC变换电路的输出信号采样后送入PWM控制驱动电路，PWM控制驱动电路输出PWM驱动信号，驱动功率开关管开关，为LED供电，LED灯具内部温度通过反馈电路的负温度系数热敏电阻反馈至PWM控制驱动电路，进而改变输出的PWM驱动信号，调节驱动电源的输出功率。
本发明的有益效果是：具有功率因数校正的单级反激式LED驱动电源可通过检测LED灯具内部的环境温度，进行功率自适应调节，延长了LED灯具的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的LED驱动电源原理图。
具体实施方式
本发明利用温度传感器检测灯具内部的环境温度，当环境温度在允许范围时驱动电源在额定功率范围内工作；当环境温度进入高温区，控制电路自适应降低电源的输出功率，使得电源和LED的发热量减少，灯具的环境温度逐步退出高温区，电路逐步恢复到额定功率，减少在高温环境下驱动电源电子元器件损坏率，从而达到延长电源和LED的使用寿命的目的，实现在煤矿巷道、隧道等工作场合的长期不间断照明需要。
该LED驱动电源是单级功率因数校正反激式驱动电源，由EMI滤波器，全波整流电路，DC/DC变换电路，输出整流滤波电路，PWM控制驱动电路以及反馈电路构成。
如附图1所示：交流输入端并联压敏电阻Z1对浪涌电压进行抑制，C2、L2、C3构成的EMI滤波电路抑制开关电源的电磁干扰，交流市电经EMI滤波器输出到整流桥D2经全波整流在送入变压器T1进行DC/DC变换。
利用控制芯片U1（L6562或FAN7527）及外围元器件R12、R16、R21、C13、R17、C11、R13、D5、R19、R25、R31、R3、D4、C3、U2构成PWM控制驱动电路，R12、R16和R21采样经全波整流后的市电信号送入U1的3脚，光耦U2反馈输出端的电压、电流差信号送入U1的1脚，U1的输出作为PWM驱动信号驱动功率开关管Q1开关。
Q1、T1、D3、R3、C1、D1构成DC/DC变换主电路，T1为为反激式变压器，主要完成功率传递。变压器T1的5和6脚为U1供电，同样利用该绕组完成变压器一次绕组的电流过零检测，使功率管Q1“准零电压导通”，减小开关损耗。R3、C1、D1构成吸收电路吸收开关过程中产生的尖峰干扰。
输出整流滤波由D1、C5构成，对输出电流滤波，减小输出电流纹波。
误差反馈电路由U2和运算放大器U3及外围元件R5、R7、R9、R10、R13-R15、R20、R22-R29、C9、C14、D67、D7构成，反馈电流、电压误差信号，实现输出电路的限压恒流控制以及功率自适应调节。U3内部集成2个运算放大器（附图1标注为U3A、U3B）。R5采样输出电流，经R7连接U3的3脚，R10和R14构成分压网络采样输出电压，经R13送入U3的5脚。U3的1脚和7脚输出信号经过D6送入光耦U2，把电压电流等误差信号反馈至U1中进行恒流限压控制。D7为精密电压基准芯片，Rt1为负温度系数热敏电阻，与R28并联后和R22、R24构成分压网络，对D7产生的基准电压分压并送入U3作为运算放大器的基准源，当LED灯具内部温度上升时，Rt1和R28并联阻值减少，接到U3的3脚基准源电压减小，通过误差反馈电路使得流过LED灯的电流减少，驱动电源的输出功率降低。随着灯具内部温度降低，热敏Rt1阻值增大，相应的流过LED灯的电流逐渐恢复到额定值，电源恢复额定功率，达到保护驱动电源和LED灯，延长灯具使用寿命的目的。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
该LED驱动电源是一种准谐振、单级功率因数校正反激式驱动电源，由EMI滤波器，全波整流电路，DC/DC变换电路，输出整流滤波电路，PWM控制驱动电路以及反馈电路构成。
交流输入端并联压敏电阻Z1对浪涌电压进行抑制，C2、L2、C3构成的EMI滤波电路抑制开关电源的电磁干扰，交流市电经EMI滤波器输出到整流桥D2经全波整流在送入变压器T1进行DC/DC变换。
利用控制芯片U1及外围阻容元件构成PWM控制驱动电路，R12、R16和R21采样经全波整流后的市电信号送入U1的3脚，光耦U2反馈输出端的电压、电流差信号送入U1的1脚，1脚和3脚的信号共同作用，使得输入电流跟踪输入电压变化实现功率因数校正，同时实现输出恒流。
利用变压器T1的5和6脚为U1供电，同样利用该绕组完成变压器一次绕组的电流过零检测，使功率管Q1“准零电压导通”，减小开关损耗。
输出整流滤波由D1、C5构成，对输出电流滤波，减小输出电流纹波。
电路中采用光耦合器U2和运算放大器U3及外围元件R5、R7、R9、R10、R13-R15、R20、R22-R29、C9、C14、D67、D7构成误差反馈电路，反馈电流、电压误差信号，实现输出电路的限压恒流控制以及功率自适应调节。R5采样输出电流，R10和R14构成分压网络采样输出电压。运算放大器U3集成了两个运算放大器U3A和U3B，U3B用于电路的输出恒压控制，运算放大器U3A用于电路的输出恒电流控制，U3A和U3B的输出通过U3的1脚和7脚输出经过D6送入光耦U2，把电压电流等误差信号反馈至U1中进行恒流限压控制。D7为精密电压基准芯片，Rt1为负温度系数热敏电阻，与R28并联后和R22、R24构成分压网络，对D7产生的基准电压分压并送入U3作为运算放大器的基准源，当LED灯具内部温度上升时，Rt1和R28并联阻值减少，接到U3的3脚基准源电压减小，通过误差反馈电路使得流过LED灯的电流减少，驱动电源的输出功率降低。随着灯具内部温度降低，热敏Rt1阻值增大，相应的流过LED灯的电流逐渐恢复到额定值，电源恢复额定功率，达到保护驱动电源和LED灯，延长灯具使用寿命的目的。
Claims (1)
1.一种基于灯具内部环境温度的功率自适应调节LED驱动电源，包括EMI滤波器、全波整流电路、DC/DC变换电路、输出整流滤波电路、PWM控制驱动电路和反馈电路，其特征在于：交流市电经EMI滤波器抑制开关电源的电磁干扰，经全波整流电路送入DC/DC变换电路，DC/DC变换电路的输出信号采样后送入PWM控制驱动电路，PWM控制驱动电路输出PWM驱动信号，驱动功率开关管开关，为LED供电，LED灯具内部温度通过反馈电路的负温度系数热敏电阻反馈至PWM控制驱动电路，进而改变输出的PWM驱动信号，调节驱动电源的输出功率。
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