CN106376139B - 一种大功率led电源低待机功耗软开关机的方法和电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大功率LED电源低待机功耗软开关机的方法及电路，包括关断控制单元、供电回路单元以及功率转换单元。关断控制单元提供关断信号，功率转换单元接受关断信号，控制功率转换模块U2实现闭锁，供电回路单元电容缓慢放电后启动再次启动功率转换模块U2工作。本发明的有益效果为：间歇启动使得耦合至次级的能量很少，为平常的40%，由于输出电压低于LED导通电压，LED灯关闭。本发明的技术方案在软关断状态下，LED驱动电源的待机功耗得到很大的降低，待机功耗小于0.25W，从而实现隔离式LED驱动电源的低待机功耗模式，既满足相关能效规范对待机功耗的要求，同时也安全环保。

Description

一种大功率LED电源低待机功耗软开关机的方法和电路
技术领域
本发明涉及电源技术，尤其涉及大功率LED电源低待机功耗软开关机的方法和电路。
背景技术
现有技术中，LED驱动电源特别是大功率的LED驱动电源其低待机功耗的实现一般是利用IC自身的打嗝工作模式实现，但其功耗仍然较大，不能满足能效标准要求。
另外，大多数现有技术LED驱动电源特别是大功率的LED驱动电源，在电源次级输出端多采用MOSFET作为开关，这实际上还是一种硬开关，此硬开关存在开通瞬间有高电流过冲的弊端，也时常会出现瞬间的闪烁感，同时也容易损坏LED灯具。
即便是次级侧加了防浪涌电路的开关电源,由于电源和被供电设备都有大容量的电解电容存在 ,当电源给负载设备供电的瞬间,由于电解电容两端电压不能突变, 电解电容类似短路, 不可避免的仍然会产生较高的浪涌电流 ,当前，较为优良的降低峰值浪涌电流的开关电源还会有2～3倍左右的峰值浪涌电流。
以上弊端人们希望革除之，时至今日，未见技术有所突破。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足而提供一种大功率LED电源低待机功耗软开关机的方法和电路，本发明实现了LED驱动电源的软关断/开通，即缓缓的关断和缓缓的开通，从而有效降低了峰值浪涌开机电流，同时实现低待机功耗。
本发明通过采用以下技术方案来实现。
实施一种大功率LED电源低待机功耗软开关机的方法，包括如下步骤：
S1、首先设置一关断控制单元，所述关断控制单元由电压跟随器U3为主构成，所述关断控制单元引出一IN引线和GND引线到电源壳体之外；
S2、 然后将IN引线的另一端接在电压跟随器U3的正输入端，电压跟随器U3的输出端DIM接光电耦合器发光管阴极；
S3、然后，将光电耦合器光敏管阳极接功率转换模块U2的第5 脚，该脚的电平阈值为1.25V，当该脚的电平低于阈值，功率转换模块U2即会闭锁；
S4、然后，设置一初级模块U1，初级模块U1内涵功率因数校正电路，将初级模块U1的电源正极与功率转换模块U2的电源正极一起接在Vcc端；
S5、当IN引线和GND引线短接，或是IN引线接一低于0.4V的电平，则电压跟随器U3的输出端DIM亦输出低于0.4V的电平，光电耦合器的光敏管亦导通，功率转换模块U2的第5脚电平低于阈值，功率转换模块U2闭锁，Vcc端失电，致使电源输出端Vo无电压输出；
S6、接下来，辅助绕组T1C不再对电解电容C36充电，电解电容C36、C14通过电阻R87、R14、R25放电，当Vcc电压降至0.6☓（R14+R25）/R25时，晶体管Q1基极电压低于导通电压，Q1截止；
S7、Q1截止后，由BD1提供的输入电压经电阻R3、R4、R64驱动晶体管Q3开通，输入电压经由电阻R84、R96~R110对电容C14充电，当C14电容电压升至功率转换模块U2的开通阀值电压以上，功率转换模块U2再次启动；
S8、功率转换模块U2启动输出能量后，由IN引线引入的关断信号将会再次使功率转换模块U2闭锁；由此，实现功率转换模块U2的间歇性启动。
步骤S2所述的将输出端DIM接光电耦合器发光管阴极是输出端DIM通过电阻R85接至晶体管Q11的基极，晶体管Q11的集电极接晶体管Q12的基极；晶体管Q12的集电极通过二极管D12再接光电耦合器发光管的阴极；在晶体管Q12的基极和发射极之间并接一电容器C49，该电容器49通过电阻R91与电源正极连接，使得晶体管Q12的延时一段时间才能导通。
步骤S7所述的当C14电容电压升至功率转换模块U2的开通阀值电压以上，功率转换模块U2再次启动，此充电过程是由电阻R84、R96~R110和电容C14充电时间常数决定的，选择R84、R96~R110总电阻值1KΩ～100KΩ，电容C14的容量1µF～470µF。
一种大功率LED电源低待机功耗软开关机的电路，所述电路包括：
一关断控制单元，所述关断控制单元由电压跟随器U3为主构成，所述关断控制单元引出一IN引线和GND引线到电源壳体之外；
所述IN引线的另一端接在电压跟随器U3的正输入端第5脚，电压跟随器U3的输出端DIM接光电耦合器发光管阴极；
所述光电耦合器光敏管阳极接功率转换模块U2的第5 脚，该脚的电平阈值为1.25V，当该脚的电平低于阈值，功率转换模块U2即会闭锁；
一初级模块U1，初级模块U1内涵功率因数校正电路，将初级模块U1的电源正极与功率转换模块U2的电源正极一起接在Vcc端；
一辅助绕组T1C通过二极管D15对电解电容C36、C14充电；电解电容C36、C14的放电回路是通过电阻R87、R14、R25放电；
一晶体管Q1基极与Vcc连接，当电压降至0.6☓（R14+R25）/R25以下时， Q1截止；
一晶体管Q3的栅极接在晶体管Q1的集电极，晶体管Q3的源极接电阻R84、R96~R110，晶体管Q3的漏极与Vcc连接。
所述的输出端DIM接光电耦合器发光管阴极是输出端DIM通过电阻R85接至晶体管Q11的基极，晶体管Q11的集电极接晶体管Q12的基极；晶体管Q12的集电极通过二极管D12再接光电耦合器发光管的阴极；在晶体管Q12的基极和发射极之间并接一电容器C49，该电容器49通过电阻R91与电源正极连接，使得晶体管Q12延时一段时间才能导通。
所述C14电容电压升至功率转换模块U2的开通阀值电压以上，功率转换模块U2会再次启动，此充电过程是由电阻R84、R96~R110和电容C14充电时间常数决定的，选择R84、R96~R110总电阻值1KΩ～100KΩ，电容C14的容量1µF～470µF。
本发明的有益效果为：低频率的功率转换模块U2间歇启动使得耦合至次级的能量很少，本发明的电源次级输出电压约为正常工作电压的40%，输出电压低于LED导通电压，LED灯关闭。本发明的技术方案在软关断状态下，LED驱动电源的待机功耗得到很大的降低，待机功耗小于0.25W，从而实现隔离式LED驱动电源的低待机功耗模式，既满足相关能效规范对待机功耗的要求，同时也安全环保。
附图说明
下面利用附图来对本发明进行进一步的说明，但是附图中的实施例不构成对本发明的任何限制。
图1 为本发明大功率LED电源低待机功耗软开关机的方法和电路的输入单元的电原理图；
图2为本发明大功率LED电源低待机功耗软开关机的方法和电路的供电回路单元的电原理图；
图3为本发明大功率LED电源低待机功耗软开关机的方法和电路的关断控制单元的电原理图；
图4为本发明大功率LED电源低待机功耗软开关机的方法和电路的功率转换单元的电原理图；
图5为本发明大功率LED电源低待机功耗软开关机的方法和电路的初级模块单元的电原理图；
图6为本发明大功率LED电源低待机功耗软开关机的方法和电路的总体电原理图。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式来对本发明进行说明。
如图1～图6所示的最佳实施方式，实施一种LED电源低待机功耗软开关机的方法，包括如下步骤：
S1、首先设置一关断控制单元，所述关断控制单元由电压跟随器U3为主构成，所述关断控制单元引出一IN引线和GND引线到电源壳体之外；
S2、 然后将IN引线的另一端接在电压跟随器U3的正输入端，电压跟随器U3的输出端DIM接光电耦合器发光管阴极；
S3、然后，将光电耦合器光敏管阳极接功率转换模块U2的第5 脚，该脚的电平阈值为1.25V，当该脚的电平低于阈值，功率转换模块U2即会闭锁；
S4、然后，设置一初级模块U1，初级模块U1内涵功率因数校正电路，将初级模块U1的电源正极与功率转换模块U2的电源正极一起接在Vcc端；
S5、当IN引线和GND引线短接，或是IN引线接一低于0.4V的电平，则电压跟随器U3的输出端DIM亦输出低于0.4V的电平，光电耦合器的光敏管亦导通，功率转换模块U2的第5脚电平低于阈值，功率转换模块U2闭锁，Vcc端失电，致使电源输出端Vo无电压输出；
S6、接下来，辅助绕组T1C不再对电解电容C36充电，电解电容C36、C14通过电阻R87、R14、R25放电，当Vcc电压降至0.6☓（R14+R25）/R25时，晶体管Q1基极电压低于导通电压，Q1截止；
S7、Q1截止后，由BD1提供的输入电压经电阻R3、R4、R64驱动晶体管Q3开通，输入电压经由电阻R84、R96~R110对电容C14充电，当C14电容电压升至功率转换模块U2的开通阀值电压以上，功率转换模块U2再次启动；
S8、功率转换模块U2启动输出能量后，由IN引线引入的关断信号将会再次使功率转换模块U2闭锁；由此，实现功率转换模块U2的间歇性启动。
步骤S2所述的将输出端DIM接光电耦合器发光管阴极是输出端DIM通过电阻R85接至晶体管Q11的基极，晶体管Q11的集电极接晶体管Q12的基极；晶体管Q12的集电极通过二极管D12再接光电耦合器发光管的阴极；在晶体管Q12的基极和发射极之间并接一电容器C49，该电容器49通过电阻R91与电源正极连接，使得晶体管Q12的延时一段时间才能导通。
步骤S7所述的当C14电容电压升至功率转换模块U2的开通阀值电压以上，功率转换模块U2再次启动，此充电过程是由电阻R84、R96~R110和电容C14充电时间常数决定的，选择R84、R96~R110总电阻值1KΩ～100KΩ，电容C14的容量1µF～470µF。
一种大功率LED电源低待机功耗软开关机的电路，所述电路包括：
一关断控制单元，所述关断控制单元由电压跟随器U3为主构成，所述关断控制单元引出一IN引线和GND引线到电源壳体之外；
所述IN引线的另一端接在电压跟随器U3的正输入端第5脚，电压跟随器U3的输出端DIM接光电耦合器发光管阴极；
所述光电耦合器光敏管阳极接功率转换模块U2的第5 脚，该脚的电平阈值为1.25V，当该脚的电平低于阈值，功率转换模块U2即会闭锁；
一初级模块U1，初级模块U1内涵功率因数校正电路，将初级模块U1的电源正极与功率转换模块U2的电源正极一起接在Vcc端；
一辅助绕组T1C通过二极管D15对电解电容C36、C14充电；电解电容C36、C14的放电回路是通过电阻R87、R14、R25放电；
一晶体管Q1基极与Vcc连接，当电压降至0.6☓（R14+R25）/R25以下时， Q1截止；
一晶体管Q3的栅极接在晶体管Q1的集电极，晶体管Q3的源极接电阻R84、R96~R110，晶体管Q3的漏极与Vcc连接。
所述的输出端DIM接光电耦合器发光管阴极是输出端DIM通过电阻R85接至晶体管Q11的基极，晶体管Q11的集电极接晶体管Q12的基极；晶体管Q12的集电极通过二极管D12再接光电耦合器发光管的阴极；在晶体管Q12的基极和发射极之间并接一电容器C49，该电容器49通过电阻R91与电源正极连接，使得晶体管Q12延时一段时间才能导通。
所述C14电容电压升至功率转换模块U2的开通阀值电压以上，功率转换模块U2会再次启动，此充电过程是由电阻R84、R96~R110和电容C14充电时间常数决定的，选择R84、R96~R110总电阻值1KΩ～100KΩ，电容C14的容量1µF～470µF。
如图3所示，关断控制单元兼容调光以及关断信号的提供功能。其中GND和IN引线至电源外部，IN引线接收外部信号后，经由DIM脚将信号传至主电路中的隔离反馈电路模块。当需要关断或使电源进入待机状态时，用户需将外部引线IN与GND两根引线短接或外部输入一个0V～0.4V低电平。
U3为一个双运放IC，PIN6与PIN7连接，是将其中一个运放的负输入端与输出端相连接，构成一个电压跟随器，跟随PIN5的信号。当IN引线输入的电平送至PIN5，经电压跟随器输出至DIM。这便完成一个关断信号的产生与输出。
见图6，VCC掉电后，包涵功率因数校正电路的初级模块U1也将被关闭，从而实现最低的功率损耗，降低待机功耗。
如图2所示，调整电阻R14与R25的比例能设置VCC的低点电压，低点电压越小，VCC的掉电时间越长。
同时适当增大放电电阻R87、R14、R25阻值和加大电容C36、C14的容量能延长VCC的掉电时间，延缓VCC二次供电的开通，降低间歇性工作频率，从而进一步减小待机功耗。
如图6所示，本发明的原理是闭锁功率转换模块U2，使得初级耦合到次级的能量减少，输出电压远低于LED的导通电压，从而LED灯关断。
本专利申请的电路工作时，功率转换模块U2间歇启动向次级输出能量，由于功率转换模块U2具有软启动的功能，其输出能量平滑增加，不会造成开通瞬间的高电流过冲。
本专利申请的技术方案通过关断控制单元将控制信号经由光耦从次级反馈回初级，控制功率转换模块U2闭锁，再结合供电回路单元电阻R87、R14、R25阻值和电容C36、C14的容量采用较大的RC放电常数，使得再次启动时间达3S左右或以上，间歇工作频率很低。达到比功率转换模块打嗝工作模式更低的功耗。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种大功率LED电源低待机功耗软开关机的方法，其特征在于，所述方法包括步骤：
S1、首先设置一关断控制单元，所述关断控制单元由电压跟随器U3为主构成，所述关断控制单元引出一IN引线和GND引线到电源壳体之外；
S2、 然后将IN引线的另一端接在电压跟随器U3的正输入端，电压跟随器U3的输出端DIM接光电耦合器发光管阴极；
S3、然后，将光电耦合器光敏管阳极接功率转换模块U2的第5 脚，该脚的电平阈值为1.25V，当该脚的电平低于阈值，功率转换模块U2即会闭锁；
S4、然后，设置一初级模块U1，初级模块U1内涵功率因数校正电路，将初级模块U1的电源正极与功率转换模块U2的电源正极一起接在Vcc端；
S5、当IN引线和GND引线短接，或是IN引线接一低于0.4V的电平，则电压跟随器U3的输出端DIM亦输出低于0.4V的电平，光电耦合器的光敏管亦导通，功率转换模块U2的第5脚电平低于阈值，功率转换模块U2闭锁，Vcc端失电，致使电源输出端Vo无电压输出；
S6、接下来，辅助绕组T1C不再对电解电容C36充电，电解电容C36、C14通过电阻R87、R14、R25放电，当Vcc电压降至0.6☓（R14+R25）/R25时，晶体管Q1基极电压低于导通电压，Q1截止；
S7、Q1截止后，由BD1提供的输入电压经电阻R3、R4、R64驱动晶体管Q3开通，输入电压经由电阻R84、R96~R110对电容C14充电，当C14电容电压升至功率转换模块U2的开通阀值电压以上，功率转换模块U2再次启动；
S8、功率转换模块U2启动输出能量后，由IN引线引入的关断信号将会再次使功率转换模块U2闭锁；由此，实现功率转换模块U2的间歇性启动。
2.根据权利要求1所述的大功率LED电源低待机功耗软开关机的方法，其特征在于：
步骤S2所述的将电压跟随器U3的输出端DIM接光电耦合器发光管阴极是输出端DIM通过电阻R85接至晶体管Q11的基极，晶体管Q11的集电极接晶体管Q12的基极；晶体管Q12的集电极通过二极管D12再接光电耦合器发光管的阴极；在晶体管Q12的基极和发射极之间并接一电容器C49，该电容器49通过电阻R91与电源正极连接，使得晶体管Q12的延时一段时间才能导通。
3.根据权利要求1所述的大功率LED电源低待机功耗软开关机的方法，其特征在于：
步骤S7所述的当C14电容电压升至功率转换模块U2的开通阀值电压以上，功率转换模块U2再次启动，此充电过程是由电阻R84、R96~R110和电容C14充电时间常数决定的，选择R84、R96~R110总电阻值1KΩ～100KΩ，电容C14的容量1µF～470µF。
4.一种大功率LED电源低待机功耗软开关机的电路，其特征在于，所述电路包括：
一关断控制单元，所述关断控制单元由电压跟随器U3为主构成，所述关断控制单元引出一IN引线和GND引线到电源壳体之外；
所述IN引线的另一端接在电压跟随器U3的正输入端第5脚，电压跟随器U3的输出端DIM接光电耦合器发光管阴极；
所述光电耦合器光敏管阳极接功率转换模块U2的第5 脚，该脚的电平阈值为1.25V，当该脚的电平低于阈值，功率转换模块U2即会闭锁；
一初级模块U1，初级模块U1内涵功率因数校正电路，将初级模块U1的电源正极与功率转换模块U2的电源正极一起接在Vcc端；
一辅助绕组T1C通过二极管D15对电解电容C36、C14充电；电解电容C36、C14的放电回路是通过电阻R87、R14、R25放电；
一晶体管Q1基极与Vcc连接，当电压降至0.6☓（R14+R25）/R25以下时， Q1截止；
一晶体管Q3的栅极接在晶体管Q1的集电极，晶体管Q3的源极接电阻R84、R96~R110，晶体管Q3的漏极与Vcc连接。
5.根据权利要求4所述的大功率LED电源低待机功耗软开关机的电路，其特征在于，所述的输出端DIM接光电耦合器发光管阴极是输出端DIM通过电阻R85接至晶体管Q11的基极，晶体管Q11的集电极接晶体管Q12的基极；晶体管Q12的集电极通过二极管D12再接光电耦合器发光管的阴极；在晶体管Q12的基极和发射极之间并接一电容器C49，该电容器49通过电阻R91与电源正极连接，使得晶体管Q12延时一段时间才能导通。
6.根据权利要求4所述的大功率LED电源低待机功耗软开关机的电路，其特征在于，所述C14电容电压升至功率转换模块U2的开通阀值电压以上，功率转换模块U2会再次启动，此充电过程是由电阻R84、R96~R110和电容C14充电时间常数决定的，选择R84、R96~R110总电阻值1KΩ～100KΩ，电容C14的容量1µF～470µF。
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