CN104735845A - 一种高效60w led驱动电源 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高效率60W LED驱动电源，至少包括：EMC和浪涌电流控制电路、一次整流和滤波电路、单端反激式DC/DC功率变换器、二次整流和滤波电路、及恒流、恒压输出电路，恒压输出电路与LED阵例的两电极电连接，其特征是：恒流、恒压输出电路和单端反激式DC/DC功率变换器之间连接有过流、过压、过热和欠压信号采样电路、光电耦合隔离电路和过流、过压、过热和欠压保护电路，过流、过压、过热和欠压信号采样电路将过流、过压、过热和欠压信号经放大处理后经光电耦合隔离电路隔离控制过流、过压、过热和欠压保护电路，通过过流、过压、过热和欠压保护电路调整单端反激式DC/DC功率变换器输出，使恒流、恒压输出电路输出稳定的电压和电流。本发明效率高、成本低。

Description

一种高效60W LED驱动电源

技术领域

本发明属于LED技术领域，涉及一种高效60W LED驱动电路。

背景技术

LED作为近年来大力发展的一种新兴固体光源，当它两端加上正向电压，半导体中的少数载流子和多数载流子发生复合，放出的过剩能量将引起光子发射。近年来各大公司和研究机构对LED的研究方兴未艾，使其光效得以大大提高，目前市面上LED的光效高达120lm甚至更高。

由于各大公司的大力发展和政府支持，LED的价格也得到极大降低，作为新兴光源其节能效果也得到了市场的广泛关注。LED由于其高光效、长寿命、高显指的特性极为受欢迎，其寿命可长达100000小时甚至以上。但是由于LED使直流电压驱动型光源，在使用过程中其必须配有相关的驱动电源才能在市电上实现。目前制约其长寿命的一大因素就是其驱动电源寿命的不合格。

 LED电源是根据开关电源转换而来，其寿命的长久主要是由于电路架构、元器件选用等因素制约，而电源的一大可靠性就是其转换效率的高低，效率越高，说明在电源本身消耗的无用功越少，其可靠性就可以得到体现。市面上在60W的LED驱动电源，市场知名企业台湾明纬电源的60W-36V的产品其标称效率为88%。而作为LED驱动电源，效率每提升0.1%，也是对电源的性能有极大帮助。

发明内容

本发明的目的提供一种效率高、成本低的60W LED驱动电源。

本发明的目的这样实现的，一种高效率60W LED驱动电源，至少包括：EMC和浪涌电流控制电路、一次整流和滤波电路、单端反激式DC/DC功率变换器、二次整流和滤波电路、及恒流、恒压输出电路，恒压输出电路与LED阵例的两电极电连接，其特征是：恒流、恒压输出电路和单端反激式DC/DC功率变换器之间连接有过流、过压、过热和欠压信号采样电路、光电耦合隔离电路和过流、过压、过热和欠压保护电路，过流、过压、过热和欠压信号采样电路将过流、过压、过热和欠压信号经放大处理后经光电耦合隔离电路隔离控制过流、过压、过热和欠压保护电路，通过过流、过压、过热和欠压保护电路调整单端反激式DC/DC功率变换器输出，使恒流、恒压输出电路输出稳定的电压和电流。

 所述的一次整流和滤波电路由4A800V的整流桥GBU408和薄膜电容450V/105构成全桥整流和滤波电路，将AC220V输入端的交流电压经整流桥整流产生根号2倍输入电压的高压低频直流电压。

 所述的二次整流滤波电路由快恢复二极管D1和电解电容C10以及快恢复二极管的RC保护电路R23、R24、C11构成，RC保护电路中的电阻R23、电阻R24并联后与电容C11串联，RC保护电路与快恢复二极管D1并联，电解电容C10正端、电容C11一端、快恢复二极管D1负端电连接，电解电容C10负端接地电压。

所述的快恢复二极管选用20A，400V的快恢复管MBR20400，电解电容选用6个63V/470uF的铝电解电容；快恢复二极管的RC保护电路保护变压器次级产生的反向电压尖峰。

 所述的恒流、恒压电路包括双运放器件LM358和作为电压基准的TL431组成，由双运放器件LM358组成两组电压比较器件，双运放中的U3A进行恒压控制，双运放中的U3B进行恒流控制；双运放中的U3B异相端与输出端并接电容C8，U3B异相端与电流采样回路电连接，U3B同相端电连接基准源；基准源是主变压器T的次级辅助绕组供电给电压基准器件TL431，电压基准器件TL431产生2.5V的电压基准，经R19和R17、R18进行分压后，产生大约0.7V的电压；电流采样回路是在LED阵列的回路中串联取样电阻RL1，取样电阻RL1并接有二极管D3，取样电阻RL1一端接地，另一端通过电阻R22后输出电压，输出电压ILIM与U3B异相端电连接；在控制恒流时，LM358的5脚经R19和R17、R18进行分压后，产生大约0.7V的电压，当输出端电流大于设定的1.8A时，采样电阻RL1上的压降大于0.7V，则LM358的7脚输出低电平，光耦器件817导通，将信号反馈到初级，控制PWM的宽度，将电流控制在1.8A；在恒压时，当LM358的2脚电压大于2.5V时，1脚输出低电平，光耦器件817导通，将信号反馈到初级。

本发明的优点是：由于本发明引入了电压或电流反馈控制环节。用户可以根据需要改变负载LED阵列形式和LED个数，得到不同的输出功率。同时该驱动电路也克服了因输入电压、环境温度等因素，前级使用小容量金属膜电容代替了高压大容量电解电容，功率因数达到0.9以上且寿命得以提升，THD可做到20%以下，寿命可达到50000小时以上，由于在初级辅助绕组上取消了线性稳压电路，减少零件的同时也减小了损耗提升效率，并且此系列产品还具备过压和过流保护功能。 

附图说明

下面结合实施例附图对本发明作进一步说明：

图1是本发明实施例电路图。

图中：1、AC220V输入；2、EMC和浪涌电流控制电路；3、一次整流和滤波电路；4、单端反激式DC/DC功率变换器；5、二次整流和滤波电路；6、恒流、恒压输出电路；7、LED阵列；8、过流、过压、过热和欠压信号采样电路；9、光电耦合隔离电路；10、过流、过压、过热和欠压保护电路。

具体实施方式

具体实施方式：

如图1所示，一种高效率60W LED驱动电源，至少包括：EMC和浪涌电流控制电路2、一次整流和滤波电路3、单端反激式DC/DC功率变换器4、二次整流和滤波电路5、及恒流、恒压输出电路6，恒压输出电路6与LED阵例7的两电极电连接，其特征是：恒流、恒压输出电路6和单端反激式DC/DC功率变换器4之间连接有过流、过压、过热和欠压信号采样电路8、光电耦合隔离电路9和过流、过压、过热和欠压保护电路10，过流、过压、过热和欠压信号采样电路8将过流、过压、过热和欠压信号经放大处理后经光电耦合隔离电路9隔离控制过流、过压、过热和欠压保护电路10，通过过流、过压、过热和欠压保护电路10调整单端反激式DC/DC功率变换器4输出，使恒流、恒压输出电路6输出稳定的电压和电流。

所述的一次整流和滤波电路3由4A800V的整流桥GBU408和薄膜电容450V/105构成全桥整流和滤波电路，将AC220V输入1端的交流电压经整流桥整流产生根号2倍输入电压的高压低频直流电压。

单端反激式DC/DC功率变换器4由RCD钳位电路和反激式变压器T以及N沟道MOS管和主控芯片SD7530的外围电路组成；变压器的初级一端连接到一次整流和滤波电路3后的正极，一端连接到N沟道MOS管，通过主控芯片SD7530控制N沟道MOS管的高速开关，来使变压器存储和释放能量；其中，N沟道MOS管选用12A650V的高压MOS管12N65；RCD钳位电路确保MOS管在快速开关期间不产生尖峰电压保护MOS管，R采用2W氧化膜电阻100K，C6采用高压瓷片电容1KV/222，D4采用快恢复二极管FR107。单端反激式DC/DC功率变换器4为为公知技术，在这不作过多说明。

二次整流滤波电路5由快恢复二极管D1和电解电容C10以及快恢复二极管的RC保护电路R23、R24、C11构成，RC保护电路中的电阻R23、电阻R24并联后与电容C11串联，RC保护电路与快恢复二极管D1并联，电解电容C10正端、电容C11一端、快恢复二极管D1负端电连接，电解电容C10负端接地电压。

快恢复二极管选用20A，400V的快恢复管MBR20400，电解电容选用6个63V/470uF的铝电解电容；快恢复二极管的RC保护电路保护变压器次级产生的反向电压尖峰。

恒流恒压电路6包括双运放器件LM358和作为电压基准的TL431组成，由双运放器件LM358组成两组电压比较器件，双运放中的U3A进行恒压控制，双运放中的U3B进行恒流控制；双运放中的U3B异相端与输出端并接电容C8，U3B异相端与电流采样回路电连接，U3B同相端电连接基准源；基准源是主变压器T的次级辅助绕组供电给电压基准器件TL431，电压基准器件TL431产生2.5V的电压基准，经R19和R17、R18进行分压后，产生大约0.7V的电压。电流采样回路是在LED阵列7的回路中串联取样电阻RL1，取样电阻RL1并接有二极管D3，取样电阻RL1一端接地，另一端通过电阻R22后输出电压，输出电压ILIM与U3B异相端电连接。

在控制恒流时，LM358的5脚经R19和R17、R18进行分压后，产生大约0.7V的电压，当输出端电流大于设定的1.8A时，采样电阻RL1上的压降大于0.7V，则LM358的7脚输出低电平，光耦器件817导通，将信号反馈到初级，控制PWM的宽度，将电流控制在1.8A。

在恒压时，道理与恒流相同，当LM358的2脚电压大于2.5V时，1脚输出低电平，光耦器件817导通，将信号反馈到初级。

过流、过压、过热和欠压信号采样电路8由贴片电阻R1、R2、R3、R4、R5和贴片电容C1、C2组成，电阻R1、R2、C1串联，R1另一端接一次整流和滤波电路3的输出vin+，C1另一端接地，R2和C1的电连接点作为主控芯片SD7530的电源VCC，电阻R3、R4、R5串联电连接，电阻R3另一端接一次整流和滤波电路3的输出vin+，R5两端并接贴片电容C2，电容C2一端接地，另一端与主控芯片SD7530的3脚电连接，通过采集流经R5上面的电压和电流进行信号采样和处理。

过流、过压、过热和欠压保护电路10由主控芯片SD7530以及周边器件组成，通过将过流、过压、过热和欠压信号采样电路8的信号进行控制调整来达到保护的目的，由于此电路为公知技术，在这不作过多说明。

图1给出了AC220V输入1EMC和浪涌电流控制电路2的具体电路，浪涌电流控制电路2的输出经一次整流和滤波电路3与单端反激式DC/DC功率变换器4的输入电连接。由于浪涌电流控制电路2和一次整流和滤波电路3属于大多属电路采用的技术，因此，达大多的说明不作细化说明。

实施例电路图输出电压电流为26V-36V，1.8A，在满载时其转换效率高达91%。

本实施例没有详细叙述的部件和电路属本行业的公知部件和常用电路，这里不一一叙述。

Claims (5)

1.一种高效率60W LED驱动电源，至少包括：EMC和浪涌电流控制电路、一次整流和滤波电路、单端反激式DC/DC功率变换器、二次整流和滤波电路、及恒流、恒压输出电路，恒压输出电路与LED阵例的两电极电连接，其特征是：恒流、恒压输出电路和单端反激式DC/DC功率变换器之间连接有过流、过压、过热和欠压信号采样电路、光电耦合隔离电路和过流、过压、过热和欠压保护电路，过流、过压、过热和欠压信号采样电路将过流、过压、过热和欠压信号经放大处理后经光电耦合隔离电路隔离控制过流、过压、过热和欠压保护电路，通过过流、过压、过热和欠压保护电路调整单端反激式DC/DC功率变换器输出，使恒流、恒压输出电路输出稳定的电压和电流。

2.根据权利要求1所述的一种高效率60W LED驱动电源，其特征是：所述的一次整流和滤波电路由4A800V的整流桥GBU408和薄膜电容450V/105构成全桥整流和滤波电路，将AC220V输入端的交流电压经整流桥整流产生根号2倍输入电压的高压低频直流电压。

3.根据权利要求1所述的一种高效率60W LED驱动电源，其特征是：所述的二次整流滤波电路由快恢复二极管D1和电解电容C10以及快恢复二极管的RC保护电路R23、R24、C11构成，RC保护电路中的电阻R23、电阻R24并联后与电容C11串联，RC保护电路与快恢复二极管D1并联，电解电容C10正端、电容C11一端、快恢复二极管D1负端电连接，电解电容C10负端接地电压。

4.根据权利要求3所述的一种高效率60W LED驱动电源，其特征是：所述的快恢复二极管选用20A，400V的快恢复管MBR20400，电解电容选用6个63V/470uF的铝电解电容；快恢复二极管的RC保护电路保护变压器次级产生的反向电压尖峰。

5.根据权利要求1所述的一种高效率60W LED驱动电源，其特征是：所述的恒流、恒压电路包括双运放器件LM358和作为电压基准的TL431组成，由双运放器件LM358组成两组电压比较器件，双运放中的U3A进行恒压控制，双运放中的U3B进行恒流控制；双运放中的U3B异相端与输出端并接电容C8，U3B异相端与电流采样回路电连接，U3B同相端电连接基准源；基准源是主变压器T的次级辅助绕组供电给电压基准器件TL431，电压基准器件TL431产生2.5V的电压基准，经R19和R17、R18进行分压后，产生大约0.7V的电压；电流采样回路是在LED阵列的回路中串联取样电阻RL1，取样电阻RL1并接有二极管D3，取样电阻RL1一端接地，另一端通过电阻R22后输出电压，输出电压ILIM与U3B异相端电连接；在控制恒流时，LM358的5脚经R19和R17、R18进行分压后，产生大约0.7V的电压，当输出端电流大于设定的1.8A时，采样电阻RL1上的压降大于0.7V，则LM358的7脚输出低电平，光耦器件817导通，将信号反馈到初级，控制PWM的宽度，将电流控制在1.8A；在恒压时，当LM358的2脚电压大于2.5V时，1脚输出低电平，光耦器件817导通，将信号反馈到初级。