CN105682286A - 用于综合管廊的led电源驱动芯片及驱动电源电路 - Google Patents

用于综合管廊的led电源驱动芯片及驱动电源电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了用于综合管廊的LED电源驱动芯片及驱动电源电路，LED电源驱动芯片包括RS触发器和与其相连的安全保护模块和功能电路模块，安全保护模块包括过温保护模块、过压保护模块、欠压保护模块、短路保护模块和限流保护模块，功能电路模块包括恒定控制模块；驱动电源电路包括变压器，变压器主边连接有多性能LED电源驱动芯片、功率管和电流检测电阻，变压器副边连接有负载LED、续流二极管和电容。本发明具有外围应用电路简单、高PFC、低功耗、高精度恒流稳压，具多种安全保护措施和无极调光控制等功能，在可靠性、使用寿命、电磁兼容、环保节能、成本等方面为LED半导体照明室内、商业系列产品提供电源资源。

Description

用于综合管廊的LED电源驱动芯片及驱动电源电路
技术领域
本发明涉及LED照明领域，具体涉及用于综合管廊的LED电源驱动芯片及驱动电源电路。
背景技术
城镇综合管廊是将电力、燃气、通信、水务、热力等各种不同的管线，共同敷设在一个地下空间中的市政管道的设置方案，也是一个利用城市地下空间建造的集约化的隧道空间。近年来，全国各地对市政基础设施的建设标准不断提升，纷纷探索通过建设综合管廊以求达到市政道路地下空间的集约化使用和可持续发展。据目前统计，全国共有综合管廊超过150条，包括规划设计、在建以及完工的工程，总公里数超过400KM。国务院印发的《关于加强城市基础设施建设的意见》(国发〔2013〕36号)明确提出：加强城市供水、污水、雨水、燃气、供热、通信等各类地下管网建设和改造，并开展城市地下“综合管廊”试点，用3年左右时间，在全国36个大中城市全面启动地下综合管廊试点工程，中小城市因地制宜建设一批综合管廊项目，新建道路和新区地下管网应按照综合管廊模式进行开发建设。
城镇地下综合管廊中存在的安全风险主要有以下几个方面：(1)火灾。综合管廊内存在的潜在火源主要是电力电缆、电气设备等，因电火花、静电、短路、电热效应等引起火灾。另一种火源是可燃物质，泄漏的燃气、内部滋生或外部侵入的沼气等可燃气体，容易在封闭狭小的管廊内聚集，造成火灾隐患。综合管廊一般位于地下，火灾发生隐蔽，环境封闭狭小、火灾扑救困难。(2)有毒有害气体。由于综合管廊属于封闭的地下构筑物，本身空气流通不畅，温湿度适宜，这种密闭环境很容易滋生尘螨、真菌等微生物，还会促进生物性有机体在微生物作用下产生很多有害气体，常见的有一氧化碳、氨气、硫化氢等，同时还会引起管廊内氧气含量的减少，严重影响维修人员的健康甚至危及生命安全。(3)水灾。管廊内敷设有供水管线，供热管线，万一发生泄漏或爆管事故，会给管廊内其它专业管线带来灾难性后果。(4)管廊内温湿度过高，对电气设备和自动化设备长期运行不利。
随着城市化进程的发展，综合管廊将成为城市最基础的市政设施，长度会越来越长，容纳的管线也会越来越多，对综合管廊的日常维护管理的要求也会越来越高。目前，照明灯具在综合管廊中的使用非常普遍，品种也越来越多，LED照明设备因其颜色丰富、无明显热量散发的优点非常适合在综合管廊中使用。在城市地下综合管廊中铺设LED半导体照明产品需要具有较高的可靠性、使用寿命长的要求，在目前达到此要求的照明产品屈指可数，很难满足市场需求。
发明内容
为了解决现有技术问题，本发明提供了一种外围电路简单、可靠性高、使用寿命长、电磁兼容性能好、环保节能、成本低的用于综合管廊的LED电源驱动芯片及驱动电源电路。
本发明的用于综合管廊的LED电源驱动芯片，包括RS触发器和与所述RS触发器相连的安全保护模块和功能电路模块，所述安全保护模块包括过温保护模块、过压保护模块、欠压保护模块、短路保护模块、限流保护模块，所述功能电路模块包括恒定控制模块。
本申请的用于综合管廊的LED电源驱动芯片是一种基于原边反馈技术的单级高功率因数AC/DCLED驱动芯片，只需要极少的外围元件就可以精确控制LED电流，无需光耦及次级反馈电路；设置有多种保护芯片的保护模块，提高该芯片的使用寿命和可靠性能。
进一步的，所述过压保护模块包括VCC过压保护模块和输出过压保护模块。
本技术方案的过压保护模块用于保护线路电压超过预定的最大值时，使电源断开或使受控设备电压降低。
进一步的，所述欠压保护模块包括VCC欠压保护模块。
本技术方案的欠压保护模块用于当线路电压降低到临界电压时，保护电器，防止设备因过载而烧毁。
进一步的，所述短路保护模块包括钳位及过零检测模块。
本技术方案的短路保护模块用于当电路发生短路时进行断路保护，防止烧坏电源及用电设备。
进一步的，所述限流保护模块包括逐周期限流保护模块。
本技术方案的限流保护模块用于对控制器输出的最大电流进行限制，以保护电池、控制器和电机等允许范围上的大电流，以免电流过大，对电器件造成损害。
进一步的，所述恒定控制模块包括恒流控制模块和峰值保持模块。
本技术方案的恒定控制模块用于控制输出电流和输出信号峰值保持恒定。
进一步的，所述功能电路模块还包括基准电压电路模块、逻辑电路模块和驱动电路模块。
进一步的，所述用于综合管廊的LED电源驱动芯片还包括锯齿波发生器模块和比较器模块，所述锯齿波发生器模块和比较器模块均直接或间接与RS触发器相连。
进一步的，一种用于综合管廊的LED电源驱动芯片的驱动电源电路，包括变压器，所述变压器主边连接有多性能LED电源驱动芯片、功率管和电流检测电阻，所述变压器副边连接有负载LED、续流二极管和电容。
本技术方案的变压器的电感工作在定频断续模式。
本发明的用于综合管廊的LED电源驱动芯片及驱动电源电路具有输入电压范围宽，达到80-300V；具有电流恒流精度高，为±3％，恒流输出电流为20-1000mA；具有转换效率高，为85％以上；支持功率因数校正，具有PFC高，为0.92；具有可接受PWM无极调光功能；工作温度范围广，为-40～+85℃；具有多种安全保护功能；该电源驱动芯片支持CE、UL认证。
本申请将利用先进的集成电路设计技术和电源高PFC节能技术，设计出满足城市地下管廊特定工作环境下的LED半导体照明产品用的高效率、高PFC的LED核心芯片驱动电源。开发以本申请的产品为核心的高可靠性、长寿命、电磁兼容性能好、环保节能、低成本的LED电源解决方案，研发节能、高PFC的大功率LED照明专用IC产品和电源驱动器，满足地下管廊灯具产品对驱动电源节能、高性能、高可靠性及低成本的需求。
本发明用于综合管廊的LED电源驱动芯片及驱动电源电路具有外围应用电路简单、高PFC、低功耗、高精度恒流稳压，具有过温、过压、欠压、短路和开路保护多种安全保护措施，同时兼具有无极调光控制等功能，在可靠性、使用寿命、电磁兼容、环保节能、成本等方面为LED半导体照明室内、商业系列产品提供电源资源。
附图说明
图1为本发明用于综合管廊的LED电源驱动芯片的结构示意图；
图2为本发明用于综合管廊的LED电源驱动芯片的驱动电源电路图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
如图1所示，本实施例的用于综合管廊的LED电源驱动芯片，包括RS触发器1和与RS触发器1相连的安全保护模块和功能电路模块，安全保护模块包括过温保护模块2、VCC过压保护模块3、输出过压保护模块4、VCC欠压保护模块5、钳位及过零检测模块6、逐周期限流保护模块7；功能电路模块包括恒流控制模块8、峰值保持模块9、基准电压电路模块10、逻辑电路模块11和驱动电路模块12；还包括锯齿波发生器模块13、比较器模块14，锯齿波发生器模块13和比较器模块14均直接或间接与RS触发器1相连。
如图2所示，本实施例的用于综合管廊的LED电源驱动芯片的驱动电源电路，包括变压器23，变压器23主边连接有多性能LED电源驱动芯片、功率管21和电流检测电阻22，变压器23副边连接有负载LED24、续流二极管25和电容26。
本申请的用于综合管廊的LED电源驱动芯片的驱动电源电路工作原理如下：
1)功率管21导通：电源通过变压器23主边及功率管21和电流检测电阻22，使得变压器23储能，直至达到芯片内部控制时间ton，此时变压器23主边峰值电流假定为Ipp，功率管21关断；
2)功率管21关断：由于变压器23主边没有放电通路，故变压器23电流通过副边流经续流二极管25对负载LED24及电容26充电，变压器23能量释放完后，等待下一个导通周期的来临；
3)首先假设变压器23能量传输没有损失，则在功率管21导通期间得到的峰值电流Ipp，在功率管21关断期间能量传输至负载LED24，如果变压器23的主边与副边的匝数比为n：1，则在稳定情况下，最终得到输出负载LED24平均电流为续流二极管25平均电流，进而得到输出负载LED24平均电流为
Iled＝1/2*n*Ipp*tdis/T
其中tdis为电感去磁时间，T为周期；
4)而峰值电流Ipp流过电流检测电阻，得到电压Vcs输入到芯片CS脚位，通过取样电路得到Vcs的峰值电压Vcspp，通过辅助绕组分压输入信号Vaux得到去磁时间tdis，而周期T为芯片内工作频率对应的周期，芯片内部通过控制Vcspp*tdis/T的值与基准参考电压0.2v比较输入到误差放大器，其输出Vea来控制导通时间ton，可以得到一个电流控制环路；
最终可以得到输出负载LED24电流为
Iled＝1/2*n*200mV/Rcs
其中Rcs为典型应用中的电流检测电阻22的值；
本实施例的用于综合管廊的LED电源驱动芯片及驱动电源电路具有外围应用电路简单、高PFC、低功耗、高精度恒流稳压，具有过温、过压、欠压、短路和开路保护多种安全保护措施，同时兼具有无极调光控制等功能，在可靠性、使用寿命、电磁兼容、环保节能、成本等方面为LED半导体照明室内、商业系列产品提供电源资源。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (9)

1.用于综合管廊的LED电源驱动芯片，其特征在于：包括RS触发器和与所述RS触发器相连的安全保护模块和功能电路模块，所述安全保护模块包括过温保护模块、过压保护模块、欠压保护模块、短路保护模块、限流保护模块，所述功能电路模块包括恒定控制模块。
2.根据权利要求1所述的用于综合管廊的LED电源驱动芯片，其特征在于：所述过压保护模块包括VCC过压保护模块和输出过压保护模块。
3.根据权利要求1所述的用于综合管廊的LED电源驱动芯片，其特征在于：所述欠压保护模块包括VCC欠压保护模块。
4.根据权利要求1所述的用于综合管廊的LED电源驱动芯片，其特征在于：所述短路保护模块包括钳位及过零检测模块。
5.根据权利要求1所述的用于综合管廊的LED电源驱动芯片，其特征在于：所述限流保护模块包括逐周期限流保护模块。
6.根据权利要求1所述的用于综合管廊的LED电源驱动芯片，其特征在于：所述恒定控制模块包括恒流控制模块和峰值保持模块。
7.根据权利要求1所述的用于综合管廊的LED电源驱动芯片，其特征在于：所述功能电路模块还包括基准电压电路模块、逻辑电路模块和驱动电路模块。
8.根据权利要求1所述的用于综合管廊的LED电源驱动芯片，其特征在于：所述多性能LED电源驱动芯片还包括锯齿波发生器模块和比较器模块，所述锯齿波发生器模块和比较器模块均直接或间接与RS触发器相连。
9.根据权利要求1所述的用于综合管廊的LED电源驱动芯片的驱动电源电路，其特征在于：包括变压器，所述变压器主边连接有多性能LED电源驱动芯片、功率管和电流检测电阻，所述变压器副边连接有负载LED、续流二极管和电容。
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