CN106793254A - 一种智能led驱动控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能LED驱动控制装置，包括控制器、比较器、触摸屏模块、电流电压采样模块、PFC控制器模块、升压电路和整流电路，所述控制器分别连接过流保护驱动模块、触摸屏模块、比较器、升压电路和电压电流采样模块，比较器还连接电压电流采样模块，电压电流采样模块还分别连接隔离变压器、整流电路和过流保护模块。本发明系统采用相位差测量法，即分别对隔离变压器副边检测的电压、电流信号先经比较器整形，然后通过计算得到电压电流的相位差，再送入控制器进行余弦运算，即可得到系统的功率因数，通过等精度法测相，可达到很高精度，从而能使LED的功率因数校正效果好，系统结构简单，体积小，成本低。

Description

一种智能LED驱动控制装置

技术领域

本发明涉及一种控制装置，具体是一种智能LED驱动控制装置。

背景技术

随着电子电力技术的发展，要求电子元器件的供电电源越来越苛刻。一般元器件供电都是直接从市电中获得，但由于电网的输入阻抗呈容性，而大量整流电路造成电网网侧输入电压与输入电流间存在较大相位差，输入电流呈脉冲状，谐波分量很高，严重干扰电力系统。据了解现阶段一般电网网侧功率因数约为0.65，因此，高效率利用能源，提高电源功率因数已刻不容缓。

近年来，半导体光源正以新型固体光源的角色逐步进入照明领域。按固体发光物理学原理，发光效率能接近100%，具有工作电压低、耗电量小、响应时间短、发光效率高、抗冲击、使用寿命长、光色纯、性能稳定可靠及成本低等优点。随着LED价格的不断降低，发光亮度的不断提高，半导体光源在照明领域中展现了广泛的应用前景，大功率LED灯有节能高效等诸多优点，很有发展前景。现在市场上存在各种各样的LED驱动电路，而且很少带有功率因数校正的功能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用主动式PFC的智能LED驱动控制装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种智能LED驱动控制装置，包括控制器、比较器、触摸屏模块、电流电压采样模块、PFC控制器模块、升压电路和整流电路，所述控制器分别连接过流保护驱动模块、触摸屏模块、比较器、升压电路和电压电流采样模块，比较器还连接电压电流采样模块，电压电流采样模块还分别连接隔离变压器、整流电路和过流保护模块，过流保护模块还连接过流保护驱动模块另一端，所述隔离变压器还连接自耦变压器，自耦变压器还连接交流AC，所述升压电路还分别连接电压电流采样模块和PFC控制电路，电压电流采样模块还分别连接PFC控制模块另一端和负载；所述PFC控制模块包括PFC控制器、电阻R0、电阻R1、电容C1、电感L和二极管D1，所述电容C1分别连接升压电路、电感L和PFC控制器的输入电压采样端，电感L另一端分别连接二极管D2正极、二极管D1正极和PFC功率管VT引脚1，PFC功率管VT引脚2分别连接电阻R0、电容C2和电阻R2并接地，电阻R0另一端分别连接电容C1另一端、整流桥Q输出端V-和PFC控制器的电流采样端，所述二极管D2负极连接接地二极管D3负极，所述二极管D1负极分别连接电容C2另一端、电阻R1和电压电流采样模块，电阻R1另一端分别连接电阻R2另一端和PFC控制器的输出电压采样端，PFC控制器的开关控制端连接PFC功率管VT引脚3。

作为本发明进一步的方案：所述控制器采用MSP430F449。

作为本发明进一步的方案：所述比较器采用双路比较器LM393。

作为本发明进一步的方案：所述负载为LED灯。

作为本发明进一步的方案：所述PFC控制器采用UCC28019。

作为本发明进一步的方案：所述二极管D3为稳压二极管。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明系统采用相位差测量法，即分别对隔离变压器副边检测的电压、电流信号先经比较器整形，然后通过计算得到电压电流的相位差，再送入控制器进行余弦运算，即可得到系统的功率因数，通过等精度法测相，可达到很高精度，从而能使LED的功率因数校正效果好，系统结构简单，体积小，成本低。

附图说明

图1为智能LED驱动控制装置的电路结构原理图。

图2为智能LED驱动控制装置中PFC控制模块的电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例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做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。

请参阅图1~2，本发明实施例中，一种智能LED驱动控制装置，包括控制器、比较器、触摸屏模块、电流电压采样模块、PFC控制器模块、升压电路和整流电路，所述控制器分别连接过流保护驱动模块、触摸屏模块、比较器、升压电路和电压电流采样模块，比较器还连接电压电流采样模块，电压电流采样模块还分别连接隔离变压器、整流电路和过流保护模块，过流保护模块还连接过流保护驱动模块另一端，所述隔离变压器还连接自耦变压器，自耦变压器还连接交流AC，所述升压电路还分别连接电压电流采样模块和PFC控制电路，电压电流采样模块还分别连接PFC控制模块另一端和负载；所述PFC控制模块包括PFC控制器、电阻R0、电阻R1、电容C1、电感L和二极管D1，所述电容C1分别连接升压电路、电感L和PFC控制器的输入电压采样端，电感L另一端分别连接二极管D2正极、二极管D1正极和PFC功率管VT引脚1，PFC功率管VT引脚2分别连接电阻R0、电容C2和电阻R2并接地，电阻R0另一端分别连接电容C1另一端、整流桥Q输出端V-和PFC控制器的电流采样端，所述二极管D2负极连接接地二极管D3负极，所述二极管D1负极分别连接电容C2另一端、电阻R1和电压电流采样模块，电阻R1另一端分别连接电阻R2另一端和PFC控制器的输出电压采样端，PFC控制器的开关控制端连接PFC功率管VT引脚3。所述控制器采用MSP430F449。所述比较器采用双路比较器LM393。所述负载为LED灯。所述PFC控制器采用UCC28019。所述二极管D3为稳压二极管。

本发明采用MSP430F449为控制和运算核心，通过等精度测相法测量出系统的功率因数，PFC控制模块则以UCC28019为核心，利用硬件电路形成闭环反馈电路，实时监测输出电压、电流，MSP430F449提供信号驱动过流保护驱动模块的继电器以及采样和显示电压电流，利用触摸屏选择各种功能，触摸屏实时显示各操作数据，人机界面友好。

通过控制器实时采样输出电流，当电流过大时单片机控制过流保护驱动模块的继电器使其断开，系统断电；当故障排除后测得电流值小于预定值时控制器再次发指令使继电器闭合，电路重新正常工作。

系统采用相位差测量法，即分别对隔离变压器副边检测的电压、电流信号先经比较器整形，然后通过计算得到电压电流的相位差，再送入控制器进行余弦运算，即可得到系统的功率因数。通过等精度法测相，可达到很高精度，从而能很好满足系统要求。

选用CCM模式PFC控制器UCC28019实现最终的功率因数校正，该器件采用软启动机制，动态响应良好，结合外围电路可实现输入欠压保护，开环保护，输出过压保护，软过流控制(SOC)和峰值电流限制等功能。

图2中，L为PFC电感，D1为PFC二极管，C1为市电滤波电容，VT为PFC功率管，R0为市电电流采样电阻，PFC控制电路输入的市电电流采样电压为负值，R1、R2为直流电压采样电阻，PFC控制电路通过对市电输入电压、直流输出电压和电路电流采样值的分析，输出控制信号，控制PFC功率管的占空比，从而达到校正电路PFC的目的。

当VT饱和导通时，相当于将L右端接地，这时将有较大电流iPFC流过L，但由于L的电感特性，iPFC只能逐渐增大，随后VT截止关闭，电感L中的能量维持iPFC电流继续流动，经D1对C1充电，并供给负载，使iPFC逐渐减小，受PFC控制电路的控制，PFC开关管不断反复开、闭，在负载两端生成输出电压。

如果PFC开关管VT导通时间较长，L中电流较大，L中积蓄的能量较多，则当VT截止时L中维持的电流就较大。反之，若VT导通时间较短，则L中积蓄的能量就较少，当VT截止时L维持的电流也较小。可见控制VT开通时间的长短，即可控制电路中电流的大小，所以只要按照输入电压的规律来控制PFC开关管的开通与截止，就可以使输入电流与输入电压很好的同频同相，提高电路的输入功率因数。

当VT开通时，L两端的电压极性为左正右负。此时D1正端为低，处于截止状态，C2两端的电压不会经VT泻放。而当VT截止时，L两端电压极性反转，为左负右正，此时L两端的感生电压与整流桥Q的输出电压相串联，通过D1对C1充电，结果C1两端的电压高于整流器输出的电压，因此此PFC电路还具有升压功能。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种智能LED驱动控制装置，包括控制器、比较器、触摸屏模块、电流电压采样模块、PFC控制器模块、升压电路和整流电路，其特征在于，所述控制器分别连接过流保护驱动模块、触摸屏模块、比较器、升压电路和电压电流采样模块，比较器还连接电压电流采样模块，电压电流采样模块还分别连接隔离变压器、整流电路和过流保护模块，过流保护模块还连接过流保护驱动模块另一端，所述隔离变压器还连接自耦变压器，自耦变压器还连接交流AC，所述升压电路还分别连接电压电流采样模块和PFC控制电路，电压电流采样模块还分别连接PFC控制模块另一端和负载；所述PFC控制模块包括PFC控制器、电阻R0、电阻R1、电容C1、电感L和二极管D1，所述电容C1分别连接升压电路、电感L和PFC控制器的输入电压采样端，电感L另一端分别连接二极管D2正极、二极管D1正极和PFC功率管VT引脚1，PFC功率管VT引脚2分别连接电阻R0、电容C2和电阻R2并接地，电阻R0另一端分别连接电容C1另一端、整流桥Q输出端V-和PFC控制器的电流采样端，所述二极管D2负极连接接地二极管D3负极，所述二极管D1负极分别连接电容C2另一端、电阻R1和电压电流采样模块，电阻R1另一端分别连接电阻R2另一端和PFC控制器的输出电压采样端，PFC控制器的开关控制端连接PFC功率管VT引脚3。

2.根据权利要求1所述的智能LED驱动控制装置，其特征在于，所述控制器采用MSP430F449。

3.根据权利要求1所述的智能LED驱动控制装置，其特征在于，所述比较器采用双路比较器LM393。

4.根据权利要求1所述的智能LED驱动控制装置，其特征在于，所述负载为LED灯。

5.根据权利要求1所述的智能LED驱动控制装置，其特征在于，所述PFC控制器采用UCC28019。

6.根据权利要求1所述的智能LED驱动控制装置，其特征在于，所述二极管D3为稳压二极管。