CN106658845B - 智能全兼容led驱动电源电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能全兼容LED驱动电源电路，包括：第一电压输入端、第二电压输入端、第一整流单元、第二整流单元、EMC单元、状态锁定单元、PWM控制单元、滤波电路、恒流控制单元、状态检测及控制单元。本发明解决了以往LED兼容型灯管只能兼容电子镇流器或者只能兼容快速启动电感镇流器的问题；解决了快速启动电感镇流器单灯和双灯不能用同一个产品兼容的问题，真正实现一款产品同时兼容AC、电子镇流器、电感镇流器、快速启动电感镇流器单灯和双灯，降低生产的难度及针对不同镇流器需要匹配不同产品，解决了用户端的使用难题。

Description

智能全兼容LED驱动电源电路

技术领域

本发明涉及灯具照明领域，具体涉及一种智能全兼容LED驱动电源电路。

背景技术

LED替换传统的照明有着巨大的前景的市场，现传统的荧光灯都需要有镇流器驱动，而目前的常规LED灯都是只能工作于交流市电，在使用LED照明替换传统荧光灯时，破坏原来的荧光灯灯具系统，取掉荧光灯原有的镇流器，修改为直接由交流市电驱动。然而这个的线路修改将带来以下问题:

1、巨额的人工成本，修改灯具的线路需要专业的持证电工，以欧洲来讲，一个专业电工每小时人工费约为70欧元，以改造线路的方式(拆除镇流器，重新布线)改装为普通LED灯管，一小时约可以改造7支灯管左右。约合一个灯管改造成本为100块人民币左右，然后目前出口的LED灯管售价大约为30-40元人民币左右。改造成本高于灯管成本。

2、时间成本，上述修改线路需要专业的持证电工，且一小时仅能改造7支左右。而如果不修改线路，直接将原来的荧光灯管取下再换上一次兼容型LED灯管则不需要专业的电工，且更换仅需要几秒钟内可完成。

3、破坏的原有灯具的安规认证，在欧美等国家，灯具都是需要过UL、VDE、等安规认证，并由保险公司承保，一旦修改了线路视为破坏了原来的安规认证，保险公司不再承保。

发明内容

本发明针对现有LED驱动电源电路兼容性不够的问题，提出一种智能全兼容LED驱动电源电路。

本发明的具体技术方案如下：

一种智能全兼容LED驱动电源电路，包括：第一电压输入端、第二电压输入端、第一整流单元、第二整流单元、EMC单元、状态锁定单元、PWM控制单元、滤波电路、恒流控制单元、状态检测及控制单元；

所述第一电压输入端包括第一火线端和第一零线端；所述第二电压输入端包括第二火线端和第二零线端，每一火线端和对应零线端之间设有一电容；

第一电压输入端与第一整流单元输入端相连，第二电压输入端与第二整流单元输入端相连；第一整流单元、EMC单元、状态锁定单元、PWM控制单元、滤波单元依次串联形成第一回路；第一整流单元、第二整流单元分别与恒流控制单元的两输入端连接，恒流控制单元的输出端与状态检测及控制单元输入端连接；所述恒流控制单元还与第一电压输入端连接，所述状态检测及控制单元的输出端与LED灯相连；

所述状态检测及控制单元获取恒流控制单元的输出电压，所述状态锁定单元用于开启或截停PWM控制单元的启动电压，当恒流控制单元的输出电压为低电平时，状态锁定单元开启PWM控制单元的启动电压，第一回路点亮LED灯；当输出电压为高电平时，状态锁定单元截停PWM控制单元的启动电压，恒流控制单元经状态检测及控制单元后输出电压点亮LED灯。

优选地，该驱动电源电路还包括一状态切换单元，所述状态切换单元的输入端与第一电压输入端连接、输出端与第二电压输入端连接；

所述状态切换单元包括一电控开关，及与之串联的一电容与一电感；

所述状态检测及控制单元获取第一整流单元输出端电压，并据此反馈一个控制电控开关开闭的反馈信号，状态切换单元获取反馈信号后开闭电控开关。

优选地，所述状态锁定单元包括一光电耦合器，光电耦合器四引脚中的第一引脚经由一电阻输入恒流控制单元的输出电压，第二、三引脚接地，第四引脚连接至PWM控制单元的输入端。

优选地，所述状态锁定单元包括第一场效应管、第二场效应管，第一场效应管的G脚经由一电阻输入恒流控制单元的输出电压，其D脚与第二场效应管的G脚连接，S脚与第二场效应管的S脚连接，第二场效应管的D脚接地，两场效应管之间还分别并联一电容、一二极管。

优选地，所述恒流控制单元包括两电容、组成整流电桥的四个二级管、及恒流控制电路；第一火线端、第二零线端分别连接两电容后接入整流电桥输入端；整流电桥输出端分别与恒流控制电路输入端、输出端连接。

优选地，所述恒流控制电路采用虚地方式系统地连接，恒流控制电路输出端分别与两电阻并联连接，该两电阻用于调节恒流控制电路的输出电流。

采用上述技术方案，本发明解决了以往LED兼容型灯管只能兼容电子镇流器或者只能兼容快速启动电感镇流器的问题；解决了快速启动电感镇流器单灯和双灯不能用同一个产品兼容的问题，真正实现一款产品同时兼容AC、电子镇流器、电感镇流器、快速启动电感镇流器单灯和双灯，降低生产的难度及针对不同镇流器需要匹配不同产品，解决了用户端的使用难题。

附图说明

图1为本发明的电路结构图；

图2为本发明的一实施例的电路结构图；

图3为本发明一实施例提供的LED灯管的结构图；

图4为本发明另一实施例提供的LED灯管的结构图；

图5为本发明实施例中的信号波形示意图；

图6为本发明另一实施例的电路结构图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对发明进行详细说明。

参照图1，一种智能全兼容LED驱动电源电路，包括：第一电压输入端L/N、第二电压输入端A1/A2、第一整流单元11、第二整流单元12、EMC单元13、状态锁定单元14、PWM控制单元15、滤波电路16、恒流控制单元17、状态检测及控制单元18；

所述第一电压输入端L/N包括第一火线端L和第一零线端N；所述第二电压输入端A1/A2包括第二火线端A1和第二零线端A2，每一火线端L/A1和对应零线端N/A2之间设有一电容C20/C13；

第一电压输入端L/N与第一整流单元11输入端相连，第二电压输入端A1/A2与第二整流单元12输入端相连；第一整流单元11、EMC单元13、状态锁定单元14、PWM控制单元15、滤波单元16依次串联形成第一回路；第一整流单元11、第二整流单元12分别与恒流控制单元17的两输入端连接，恒流控制单元17的输出端与状态检测及控制单元18输入端连接；所述恒流控制单元17还与第一火线端L连接，所述状态检测及控制单元18的输出端与LED灯相连；

所述状态检测及控制单元18获取恒流控制单元的输出电压B_DCT，所述状态锁定单元14用于开启或截停PWM控制单元15的启动电压，当恒流控制单元17的输出电压B_DCT为低电平时，状态锁定单元14开启PWM控制单元15的启动电压，第一回路点亮LED灯；当输出电压B_DCT为高电平时，状态锁定单元14截停PWM控制单元15的启动电压，恒流控制单元17经状态检测及控制单元18输出电压VOUT点亮LED灯。

参照图2，具体地，该驱动电源电路还包括一状态切换单元19，所述状态切换单元19的输入端与第一零线端N连接、输出端与第二火线端A1连接(或输入端-L、输出端-A2亦可)；所述状态切换单元19包括一电控开关S1(S1优选地初始为导通状态)，及位于电控开关S1两端与之串联一电容C7与一电感L1；所述状态检测及控制单元18获取第一整流单元11输出端电压VIN_DCT，并据此输出一个控制电控开关开闭的反馈信号SW_EN，状态切换单元19获取反馈信号SW_EN后开闭电控开关S1。

所述状态锁定单元14包括一光电耦合器U4，光电耦合器U4四引脚中的第一引脚经由一电阻R36输入恒流控制单元的输出电压B_DCT，第二、三引脚接地，第四引脚连接至PWM控制单元15的输入端。

所述恒流控制单元17包括两电容C5/C12、组成整流电桥的四个二级管DB1-DB4、及恒流控制电路171；第一火线端L、第二零线端A2分别连接两电容C5/C12后接入整流电桥输入端；整流电桥输出端分别与恒流控制电路171输入端、输出端连接。

所述恒流控制电路171采用虚地方式系统地连接，恒流控制电路输出端分别与两电阻R1/R11并联连接，该两电阻R1/R11用于调节恒流控制电路的输出电流。

图3至图4为本发明中LED驱动电源电路应用的具体实施例，LED灯管主要由外壳，LED驱动电源和LED灯珠板三大件组成，LED驱动电源的第一电压输入端L和N端点分别与LED灯管外壳一端的两个针连接，第二电压输入端的两个端点A1和A2分别与LED灯管的另一端的两个针连接，LED驱动电源的输出端LED+和LED-与LED灯板的正/负端分别连接。当LED灯管工作于交流市电时(50/60Hz)，交流电由灯管的L和N一端输入；当LED灯管用于直接替换传统荧光灯时，电压先经过电子/电感镇流器后从LED灯管的两端输入。

以下结合图2至图5来阐述几种工作状态的电路原理：

一、第一种工作状态：当工作于交流市电时(50/60Hz)

交流电由灯管的L、N一端输入(L和N为一端，A和A1为灯管的另一端)，电压经第一电压输入端及第一整流单元11整流连接到EMC单元13，再连接到PMW控制单元15及PWM控制单元15电阻R34的一端启动PWM电路的工作，经PWM控制单元15进行能量转换后连接到输出滤波模块16，再连接到外部的LED灯珠板，驱动LED灯管点亮。同时第一电压输入端的一端还连接到了恒流控制单元17，由于恒流控制单元中有小容量的高频电容C5串联于电路中，且交流电是由第一电压输入端的L和N两个端点输入，未与第二电压输入端、第二整流单元12形成回路，故恒流控制单元17内由DB1、DB2、DB3、DB4组成的整流电路不会有高电压输出到后级的状态检测及控制单元18，输出滤波电路16的输出电压VOUT将被二极管DB14反向截止，故恒流控制单元17的输出电压B_DCT为低电压，输出电压B_DCT的低电压连接到状态锁定控制单元14，经过电阻R36连接到U4的输入端，由于输入的是低电平，光电耦合器U4处于截止状态不会拉低PWM的启动电压，LED驱动电源进入稳定的交流电工作模式。此工作状态下的输入波型及时序如图5中的波形1。

二、第二种工作状态：当工作于电子镇流器状态时(高频电压输入)

当工作于电子镇流器时(电子镇流器输出为高频电压)，传统荧光灯具是由荧光灯的两端输入高频高压点亮荧光灯管，本申请所涉及的LED灯管直接替换原来的荧光灯时不修改其线路，故电子镇流器的高频电压从LED灯管两端输入，即电压分别从第一电压输入端和第二电压输入端输入，同时连接至恒流控制单元17中的电容C5和C12，由于电子镇流器高频高压，电压将通过电容C5、C12耦合到四个二极管DB1、DB2、DB3、DB4组成的桥式整流电路，经恒流控制电路171及二极管D12后连接到状态检测及控制单元18，再经二极管DB14连接到输出滤波单元16驱动LED灯管点亮，恒流控制电路171采用虚地方式系统地连接，通过电阻R1和R11上产生的电压差来调节恒流控制电路171的输出电流。

同时状态检测及控制单元18的获取的电压B_DCT经电阻R23及R28分压后通过隔离二极管D15连接到状态检测及控制单元的输入端，经状态检测及控制单元18判断识别当前为电子镇流器输入模式，且输出端输出反馈信号SW_EN为低电平，控制状态切换单元19中的电控开关S1断开，使电感L1和电容C7从回路中断开，此处特别说明，状态切换单元中的电感L1，是本申请中一个重要点，如果回路中没有串联电感L1，那么，当工作于电子镇流器时，灯管两端：即第一电压输入端和第二电压输入端之间直接连接一个电容C7，此电容C7对电子镇流器的高频电压呈现低阻，电子镇流器输出的电压相当于被短路了，后级就无法检测到电子镇流器更无法驱动LED灯管，把电感L1串联在回路中，利用此电感L1对电子镇流器输出的高频电压呈现出高阻状态，使电子镇流器能正常输出高频高压，经后级检测后控制状态切换单元19有的电控开关S1将电感L1和电容C7从回路中断开以排除电容C7在电子镇流器模式下的影响。

另一路：电压B_DCT连接到状态锁定单元14，经电阻R36和R37降压后连接到光电耦合器U4的输入端，由于电压B_DCT是高电平，光电耦合器U4将进入导通状态，PWM控制单元15的启动电压被光电耦合器U4的输出端钳位，PWM控制单元15无法启动工作，以排除PWM控制单元15对恒流控制单元17的影响。此工作状态下的输入波型及时序如图5中波形2。

三、第三种工作状态：工作于快速启动电感镇流器

快速启动电感镇流器分为一个镇流器带两支灯管和一个镇流器带一支灯管：在这两种镇流器条件下工作，LED驱动电源处理不同的工作状态。于此分两种状态来说明电路的工作原理。

1.工作于一个镇流器带一支灯管的快速启动电感镇流器下：当工作于电感镇流器时，本申请所涉及的LED灯管直接替换原来的荧光灯时不修改其线路，故电感镇流器的电压从LED灯管两端输入，即电压分别从第一电压输入端和第二电压输入端输入，而电感镇流器输出的仍然是低频电压。连接至恒流控制单元17的低频电压将被电容C5和C12阻隔，从而后级的电压B_DCT处于低电压。

第一整流单元11和第二整流单元12整流后的电压连接于VIN_DCT，经过EMC电路13后连接到PWM控制单元15，同时连接于PWM控制单元15的启动电阻R34启动PWM控制单元15进行能量转换后连接至输出滤波单元16，再驱动LED灯管点亮。由于单灯的快速启动电感镇流器出电压可达280V，故整流后的电压VIN_DCT电压超过280V，电压VIN_DCT经电阻R3和R26分压后连接到状态检测及控制单元18输入端，经状态检测及控制单元判断后反馈信号SW_EN输出低电平，控制状态切换单元19的电控开关S1断开，使电感L1和电容C7从回路中断开，以排除电容C7对电感镇流器的影响，同时防止电感镇流器过高的电压造成电容C7击穿。此工作状态下的输入波型及时序如图5中的波形3。

2.工作于一个镇流器带两支灯管的快速启动电感镇流器下：工作于一个镇流器带两支灯管的快速启动电感镇流器下：当工作于电感镇流器时，本申请所涉及的LED灯管直接替换原来的荧光灯时不修改其线路，故电感镇流器的电压从LED灯管两端输入，即电压分别从第一电压输入端和第二电压输入端输入，而电感镇流器输出的仍然是低频电压。连接至恒流控制单元17的低频电压将被电容C5和C12阻隔，从而后级的电压B_DCT处于低电压。

第一整流单元11和第二整流单元12整流后的电压连接于VIN_DCT，经过EMC电路13后连接到PWM控制单元15，同时连接于PWM控制单元的启动电阻R34启动PWM控制电路进行能量转换后连接至输出滤波单元16，再驱动LED灯管点亮。

由于双灯的快速启动电感镇流器所驱动的两支灯管处理串联的连接方式，在驱动传统阻性负载的荧光灯时，两灯串联可以线性分压，两灯都处于正常的点亮状态，而LED灯管采用的是开关电源，非阻性负载，在进行两灯串联的时候会出现两灯电压分配差异出现两支灯管交替闪烁或者一个灯管亮，一个灯管暗的现象，故在这种串联的工作模式下，需要通过跨接于第一电压输入端和第二电压输入端的电容C7进行分压，由于状态切换单元19中的电控开关S1初始处于导通状态，即初状态电容C7连接于回路之中，当两灯串联连接时，由于电容C7的作用使两灯接近平均的分得电压，即电压VIN_DCT约为120V-140V左右，电压VIN_DCT经电阻R3和R26分压后连接到状态检测及控制单元18输入端，经状态检测及控制单元18判断后反馈信号SW_EN输出高阻状态，控制状态切换单元19的电控开关S1继续保持导通状态，电容C7连接于回路之间。此工作状态下的输入波型及时序如图5中的波形4。

图6提供状态锁定单元14’的另一电路结构，其包括第一场效应管Q1、第二场效应管Q2，第一场效应管Q1的G脚经由一电阻R5输入恒流控制单元的输出电压B_DCT，其D极与第二场效应管Q2的G脚连接，S脚与第二场效应管Q2的S脚连接，第二场效应管Q2的D脚接地，两场效应管Q1、Q2之间还分别并联一电容C3、一二极管D4。

当状态锁定单元14’为图6的电路结构时，其原理参照实施例一的介绍简要阐述如下：

(1)、第一种工作状态：当输入是交流市电时，恒流控制单元的输出电压B_DCT为低电平，故第一场效应管Q1处理截止状态，第二场效应管Q2的G脚为高电平，Q2处理导通状态，第一回路导通点亮LED灯管；

(2)、第二种工作状态：当输入为电子镇流器时：恒流控制单元的输出电压B_DCT为高电平，故第一场效应管Q1处于导通状态，第二场效应管Q2的G脚为低电平，第二场效应管Q2处于截止状态，第一回路截止，恒流控制单元17经状态检测及控制单元后输出电压VOUT点亮LED灯管；

(3)、第三种工作状态：当输入为快速启动电感镇流器时，恒流控制单元的输出电压B_DCT为低电平，故第一场效应管Q1处于截止状态，第二场效应管Q2的G脚为高电平，第二场效应管Q2处于导通状态，第一回路导通点亮LED灯管。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种智能全兼容LED驱动电源电路，其特征在于，包括：第一电压输入端、第二电压输入端、第一整流单元、第二整流单元、EMC单元、状态锁定单元、PWM控制单元、滤波电路、恒流控制单元、状态检测及控制单元；

所述第一电压输入端包括第一火线端和第一零线端；所述第二电压输入端包括第二火线端和第二零线端，每一火线端和对应零线端之间设有一电容；

第一电压输入端与第一整流单元输入端相连，第二电压输入端与第二整流单元输入端相连；第一整流单元、EMC单元、状态锁定单元、PWM控制单元、滤波单元依次串联形成第一回路；第一整流单元、第二整流单元分别与恒流控制单元的两输入端连接，恒流控制单元的输出端与状态检测及控制单元输入端连接；所述恒流控制单元还与第一电压输入端连接，所述状态检测及控制单元的输出端与LED灯相连；

所述状态检测及控制单元获取恒流控制单元的输出电压，所述状态锁定单元用于开启或截停PWM控制单元的启动电压，当恒流控制单元的输出电压为低电平时，状态锁定单元开启PWM控制单元的启动电压，第一回路点亮LED灯；当输出电压为高电平时，状态锁定单元截停PWM控制单元的启动电压，恒流控制单元经状态检测及控制单元后输出电压点亮LED灯；

该驱动电源电路还包括一状态切换单元，所述状态切换单元的输入端与第一电压输入端连接、输出端与第二电压输入端连接；

所述状态切换单元包括一电控开关，及与之串联的一电容与一电感；

所述状态检测及控制单元获取第一整流单元输出端电压，并据此反馈一个控制电控开关开闭的反馈信号，状态切换单元获取反馈信号后开闭电控开关。

2.根据权利要求1所述的智能全兼容LED驱动电源电路，其特征在于，

所述状态锁定单元包括一光电耦合器，光电耦合器四引脚中的第一引脚经由一电阻输入恒流控制单元的输出电压，第二、三引脚接地，第四引脚连接至PWM控制单元的输入端。

3.根据权利要求1所述的智能全兼容LED驱动电源电路，其特征在于，

所述状态锁定单元包括第一场效应管、第二场效应管，第一场效应管的G脚经由一电阻输入恒流控制单元的输出电压，其D脚与第二场效应管的G脚连接，S脚与第二场效应管的S脚连接，第二场效应管的D脚接地，两场效应管之间还分别并联一电容、一二极管。

4.根据权利要求2或3所述的智能全兼容LED驱动电源电路，其特征在于，所述恒流控制单元包括两电容、组成整流电桥的四个二级管、及恒流控制电路；第一火线端、第二零线端分别连接两电容后接入整流电桥输入端；整流电桥输出端分别与恒流控制电路输入端、输出端连接。

5.根据权利要求4所述的智能全兼容LED驱动电源电路，其特征在于，

所述恒流控制电路采用虚地方式系统地连接，恒流控制电路输出端分别与两电阻并联连接，该两电阻用于调节恒流控制电路的输出电流。