CN105024558A - 一种单级led驱动电源 - Google Patents

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罗全明
黄健
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Abstract

本发明提供的单级LED驱动电源包括：滤波电路、整流电路、带PFC功能的DC/DC变换器、IC控制器和输出电路。带PFC功能的DC/DC变换器包括：二极管D5、电感L1、电容Cdc、开关管S1、变压器UC和电容Cd；输出电路包括开关管S2、二极管D6和电容C0；二极管D6的负极连接LED灯的正端，开关管S2的S端通过电阻R2连接到LED灯的负端，LED灯由多个LED灯珠串联组成；IC控制器通过开关管S1和开关管S2对LED灯进行控制。本发明的驱动电源具有体积小、质量轻、成本低的特点。

Description

一种单级LED驱动电源
技术领域
本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种单级LED驱动电源。
背景技术
LED照明相较于传统照明方式具有高效、节能、无污染及可以模拟自然光等突出优势，目前正逐渐在街道路灯照明、隧道照明、LCD背光源等领域成为主导产品。
LED驱动电源的性能是保证 LED照明系统整体性能的关键，根据上述应用领域，对LED驱动电源提出了更高的性能要求：第一，驱动电源需要具有功率因数校正功能，以避免对交流电网造成谐波污染；第二，根据LED驱动电源安全规范相关要求，驱动电源需要能够实现输入输出之间的电气隔离，以保证具有足够高的安全性能；第三，LED驱动电源必须实现恒流驱动，由于LED的光通量与通过LED的电流大小成正比，只有保证流过LED的电流恒定不变且为其额定电流，LED才能稳定工作，从而达到预期的亮度要求并且保持亮度不变。现有技术中的LED驱动电源，尽管能够满足上述性能要求，但是电路结构还不够简化，因此具有体积大、质量重、成本高的缺点。
发明内容
针对现有技术的上述缺陷，本发明提供一种单级LED驱动电源。
本发明提供一种单级LED驱动电源，包括：滤波电路、整流电路、带PFC功能的DC/DC变换器、IC控制器和输出电路，其中，
带PFC功能的DC/DC变换器包括：二极管D5、电感L1、电容Cdc、开关管S1、变压器UC和电容Cd；二极管D5的负极连接整流电路的输出端，二极管D5的正极连接变压器UC原边电感的异名端；电感L1的一端连接整流电路的输出端，另一端连接开关管S1的D端；电容Cdc的一端连接开关管S1的D端，另一端与变压器UC原边电感的异名端连接; 开关管S1的G端连接IC控制器，开关管S1的S端通过电阻R1与变压器UC原边电感的同名端连接；电容Cd的一端连接变压器UC副边电感的异名端，另一端连接二极管D6的正极；
输出电路包括开关管S2、二极管D6和电容C0；开关管S2的G端连接IC控制器，开关管S2的D端连接二极管D6的正极，电容C0的一端与二极管D6的负极连接,另一端与开关管S2的S端连接；
二极管D6的负极连接LED灯的正端，开关管S2的S端通过电阻R2连接到LED灯的负端，LED灯由多个LED灯珠串联组成；
比较器A的同相输入端通过电阻R3连接LED灯的负端，比较器A的反相输入端通过电阻R4与基准电压连接，比较器的输出端通过光耦合器连接到IC控制器；IC控制器通过开关管S1和开关管S2对LED灯进行控制。
如上的驱动电源，其中，所述开关管S1为MOS管，所述开关管S2为MOS管或者二极管。
如上的驱动电源，其中，滤波电路为由共模扼流圈Lc、独立电感Ld、差模滤波电容Cx和共模滤波电容Cy组成的EMI滤波器。
如上的驱动电源，其中，整流电路为由四个特性一致的二极管和一个陶瓷电容组成的不可控全桥整流电路。
如上的驱动电源，优选地，输出电路为多路。
本发明提供的单级LED驱动电源包括：滤波电路、整流电路、带PFC功能的DC/DC变换器、IC控制器和输出电路。带PFC功能的DC/DC变换器包括：二极管D5、电感L1、电容Cdc、开关管S1、变压器UC和电容Cd；输出电路包括开关管S2、二极管D6和电容C0；二极管D6的负极连接LED灯的正端，开关管S2的S端通过电阻R2连接到LED灯的负端，LED灯由多个LED灯珠串联组成；IC控制器通过开关管S1和开关管S2对LED灯进行控制。本发明的驱动电源具有体积小、质量轻、成本低的特点。
附图说明
图1为本发明实施例提供的单级LED驱动电源的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的驱动电源的多路输出示意图；
图3为本发明实施例提供的驱动电源的滤波电路图；
图4为本发明实施例提供的驱动电源的整流电路图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例提供的单级LED驱动电源的结构示意图。如图1所示，本发明实施例的单级LED驱动电源包括：滤波电路、整流电路、带PFC功能的DC/DC变换器、IC控制器和输出电路。其中，带PFC功能的DC/DC变换器包括：二极管D5、电感L1、电容Cdc、MOS管S1、变压器UC和电容Cd。二极管D5的负极连接整流电路的输出端，二极管D5的正极连接变压器UC原边电感的异名端；电感L1的一端连接整流电路的输出端，另一端连接MOS管S1的D端；电容Cdc的一端连接MOS管S1的D端，另一端与变压器UC原边电感的异名端连接; MOS管S1的G端连接IC控制器，MOS管S1的S端通过电阻R1与变压器UC原边电感的同名端连接；电容Cd的一端连接变压器UC副边电感的异名端，另一端连接二极管D6的正极。
输出电路包括MOS管S2、二极管D6和电容C0其中，S2也可以用二极管代替。MOS管S2的G端连接IC控制器，MOS管S2的D端连接二极管D6的正极，电容C0的一端与二极管D6的负极连接,另一端与MOS管S2的S端连接。二极管D6的负极连接LED灯的正端，MOS管S2的S端通过电阻R2连接到LED灯的负端，LED灯由多个LED灯珠串联组成。比较器A的同相输入端通过电阻R3连接LED灯的负端，比较器A的反相输入端通过电阻R4与基准电压连接，比较器的输出端通过光耦合器连接到IC控制器；IC控制器通过MOS管S1和MOS管S2对LED灯进行控制。
图1所示的LED驱动电源是将Buck-Boost型PFC电路与变压器UC组合起来，并将变压器副边的电路做了稍加改动而来，增加了开关S2和隔直电容Cd，增加开关S2能够增加一个控制自由度。开关S1、S2可以采用统一占空比控制（即同时开通和关断），也可以独立控制，增加了控制的灵活性，同时通过对S2的控制还可以实现LED的PWM调光和输出保护功能，即当LED负载开路时可以通过控制开关S2使其导通，起到保护作用；或者通过高低电平控制开关S2的开关，从而达到调光的目的。增加隔直电容的目的是保证变压器副边绕组的伏秒平衡。由于在开关导通和截止期间，变压器都向副边传输能量，故变压器铁芯的利用率会进一步提高，可以将变压器的体积进一步减小，提高功率密度。
为了提高驱动电源的效率，可以通过合理设置隔直电容Cd的电容值，使隔直电容Cd在电路工作过程中参与谐振，从而实现功率开关的软开关，通过软开关技术提高驱动电源的效率是一种非常有效的手段。
图2为本发明实施例提供的驱动电源的多路输出示意图。参照图1所示，变压器副边由MOS管开关S2、续流二极管D6、输出滤波电容C0和LED灯负载构成的电路可以看作是一个恒流网络，它可以看作是一个模块化的结构，通过在变压器副边串联多个这样的恒流网络可以实现LED驱动电源的多路输出，如图2所示。图2中，通过在变压器副边串联n个这样的恒流网络可以实现LED驱动电源的n路输出，从而提高驱动电源的可靠性和灵活性。
图3为本发明实施例提供的驱动电源的滤波电路图。如图3所示，本发明实施例采用的是EMI滤波器，滤波电路为由共模扼流圈Lc、独立电感Ld、差模滤波电容Cx和共模滤波电容Cy组成的EMI滤波器。EMI滤波器能够衰减共模和差模信号，其共模等效电路是一个LC低通滤波器，差模等效电路是一个π型低通滤波器。
本发明实施例的LED驱动电源是采用单级结构，输入电压通常为宽工频交流电压范围（AC90V～265V）、宽频率范围，所以在工频交流电源与不可控全桥整流电路之间加上EMI滤波器，不仅能有效地抑制交流电网上的传导干扰，还对传输线上发射出的辐射干扰有一定的抑制作用，同时EMI滤波器还能有效抑制驱动电源工作时的噪声干扰对交流电源的影响。
图4为本发明实施例提供的驱动电源的整流电路图。如图4所示，本发明实施例采用的是不可控全桥整流电路，整流电路为由四个特性一致的二极管（D1、D2、D3、D4）和一个陶瓷电容(Cres)组成的不可控全桥整流电路。图中电容Cres选用容值较小的陶瓷电容，主要用于滤除开关频率次谐波。这种电路的优点是具有很高的可靠性，简单易用，不需要控制电路。
本发明提供的单级LED驱动电源包括：滤波电路、整流电路、带PFC功能的DC/DC变换器、IC控制器和输出电路。带PFC功能的DC/DC变换器包括：二极管D5、电感L1、电容Cdc、MOS管S1、变压器UC和电容Cd；输出电路包括MOS管S2、二极管D6和电容C0；二极管D6的负极连接LED灯的正端，MOS管S2的S端通过电阻R2连接到LED灯的负端，LED灯由多个LED灯珠串联组成；IC控制器通过MOS管S1和MOS管S2对LED灯进行控制。本发明的驱动电源具有体积小、质量轻的特点，能够有效降低LED灯灯具的整体价格成本。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的较佳实施例，基于本发明所作的修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种单级LED驱动电源，包括：滤波电路、整流电路、带PFC功能的DC/DC变换器、IC控制器和输出电路，其特征在于，
所述带PFC功能的DC/DC变换器包括：二极管D5、电感L1、电容Cdc、开关管S1、变压器UC和电容Cd；二极管D5的负极连接整流电路的输出端，二极管D5的正极连接变压器UC原边电感的异名端；电感L1的一端连接整流电路的输出端，另一端连接开关管S1的D端；电容Cdc的一端连接开关管S1的D端，另一端与变压器UC原边电感的异名端连接; 开关管S1的G端连接IC控制器，开关管S1的S端通过电阻R1与变压器UC原边电感的同名端连接；电容Cd的一端连接变压器UC副边电感的异名端，另一端连接二极管D6的正极；
所述输出电路包括开关管S2、二极管D6和电容C0；开关管S2的G端连接IC控制器，开关管S2的D端连接二极管D6的正极，电容C0的一端与二极管D6的负极连接,另一端与开关管S2的S端连接；
二极管D6的负极连接LED灯的正端，开关管S2的S端通过电阻R2连接到LED灯的负端，所述LED灯由多个LED灯珠串联组成；
比较器A的同相输入端通过电阻R3连接LED灯的负端，比较器A的反相输入端通过电阻R4与基准电压连接，比较器的输出端通过光耦合器连接到IC控制器；IC控制器通过开关管S1和开关管S2对LED灯进行控制。
2.根据权利要求1所述的驱动电源，其特征在于，所述开关管S1为MOS管，所述开关管S2为MOS管或者二极管。
3.根据权利要求1所述的驱动电源，其特征在于，所述滤波电路为由共模扼流圈Lc、独立电感Ld、差模滤波电容Cx和共模滤波电容Cy组成的EMI滤波器。
4.根据权利要求1所述的驱动电源，其特征在于，所述整流电路为由四个特性一致的二极管和一个陶瓷电容组成的不可控全桥整流电路。
5.根据权利要求1-4任一项所述的驱动电源，其特征在于，所述输出电路为多路。
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