CN107493623A - 一种led驱动电源的图腾降耗高效装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种LED驱动电源的图腾降耗高效装置，包括AC输入端、EMI滤波器、第一整流滤波器、第二整流滤波器、IC集成控制端、限流电阻、MOS管以及LED负载，上述电子元器件通过以下顺序依次形成电性连接：AC输入端、EMI滤波器、第一整流滤波器、IC集成控制端、限流电阻、MOS管、第二整流滤波器和LED负载，从而形成一个点亮LED负载的回路，在IC集成控制端和限流电阻之间，设有一可降低开关损耗提高转换效率以及图腾放大增加带载能力的模组；该图腾降耗高效装置可降低驱动的损耗，同时提高转换效率。

Description

一种LED驱动电源的图腾降耗高效装置
技术领域
本发明涉及LED驱动电源领域，尤其涉及一种LED驱动电源的图腾降耗高效装置。
背景技术
众所周知LED驱动电源都是采用集成IC来控制振荡频率及控制恒流的核心工作，IC输出控制信号经过限流电阻R供给MOS管使其完成有效控制，MOS管按控制规律进行导通与关闭而得到电感电流再去点亮负载LED(见图1)。驱动电源的其它部分是大家都熟悉的在此就不必详细叙述.就控制IC输出信号到MOS管的输入而言此控制IC（4）所输出正信号经限流电阻R(5)传给MOS管栅极(6)然后在传给线圈电感(7)使电感按设计频率进行振荡工作.此电感的导通与关闭自然引起电感上的自感应现象.由于电感的自感应特性才使的LED负载正常工作.但它的自感应性能会通过MOS管（6）的漏极到达它的栅极.这是因为MOS管内部存在着寄生电容，此电容在电感高频振荡电压的作用下会产生很大的寄生电流从而破坏了MOS管正常工作状态.增加了MOS管的开关损耗。众所周知MOS的开关损耗远大于导通损耗，这个损耗会使MOS管瞬间放电，如果没有放电通路则在下一个信号到来时会加长导通上升时间加大开关时基耗损瞬间增大热量降低MOS管的使用寿命。
具体表现为；当集成控制IC的输出端（4）所输出的控制信号经限流电阻R（5）流入MOS管（6）的栅极，使MOS管导通电感（7）导通，当IC输出信号停止时MOS管截止电感上感应出一个反电势它通过MOS管的寄生电容存于栅极，此时栅极到集成控制IC的输出端接有限流电阻R，而寄生反电势由R到IC又由IC内部到地，但此限流电阻不可做的太小(一般33—47欧姆)，太小的限流电阻在有信号时所供给MOS栅极的电流较大降低MOS管的工作状态甚至损坏，IC也增加内部损耗.因IC内部输出端与地端有一个内阻，此内阻加上限流电阻值总阻值更大，在电感关闭其间此电阻不能将其反电势全部泄放掉留有残留电势，所以在第二个正信号到来时要克服此残留反电势而不能使MOS管即可导通而是缓慢导通且延长上升时间，这就增加了损耗降低了输出及转换效率(见表1)。所以对此问题必须进行相应的处理与解决。
发明内容
本发明就是针对上述问题，提出一种LED驱动电源的图腾降耗高效装置，该图腾降耗高效装置可降低驱动的损耗，同时提高转换效率。
为达到上述技术目的，本发明采用了一种LED驱动电源的图腾降耗高效装置，包括AC输入端、EMI滤波器、第一整流滤波器、第二整流滤波器、IC集成控制端、限流电阻R、MOS管以及LED负载，上述电子元器件通过以下顺序依次形成电性连接：AC输入端、EMI滤波器、第一整流滤波器、IC集成控制端、限流电阻R、MOS管、第二整流滤波器和LED负载，从而形成一个点亮LED负载的回路，在IC集成控制端和限流电阻之间，设有一可降低开关损耗提高转换效率以及图腾放大增加带载能力的模组。
作为本发明之优选，所述模组包括:VCC电压、R1限流电阻、Q1三极管、Q2三极管、D5高速开关二极管、D6高速开关二极管、R限流电阻组成，所述D5高速开关二极管、R1限流电阻、Q1三极管、到R形成控制通路完成图腾放大功能。 D6高速开关二极管与Q2三极管形成降耗高效功能。此模组左端接入IC集成控制端，右侧通过R限流电阻接入MOS管；
进一步的，所述Q1 参数为NPN，Q2参数为PNP，R1电阻为50至100欧姆，D5 高速开关二极管、D6高速开关二极管参数为1N4148；当IC集成控制端输出正信号时由D5高速开关二极管流入R1限流电阻，由R1限流电阻流入Q1的基极使Q1导通，VCC电源经Q1流入限流电阻R到MOS管来完成图腾放大；所述IC集成控制端输出负信号时由D6高速开关二极管到Q2的基极使Q2导通，MOS管的反电势经R限流电阻流入Q2的发射极到地端使之不经IC内部如此完成降耗高效。
附图说明
图1所示的是本发明中未设置模组前的电路结构示意图；
图2所示的是本发明中增加模组后的电路结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。
由图2可知，一种LED驱动电源的图腾降耗高效装置，包括AC输入端、EMI滤波器、第一整流滤波器、第二整流滤波器、IC集成控制端、限流电阻R、MOS管以及LED负载，上述电子元器件通过以下顺序依次形成电性连接：AC输入端、EMI滤波器、第一整流滤波器、IC集成控制端、限流电阻、MOS管、第二整流滤波器和LED负载，从而形成一个点亮LED负载的回路，在IC集成控制端和限流电阻R之间，设有一可降低开关损耗提高转换效率以及图腾放大增加带载能力的模组。
在本发明中，优选的模组包括VCC电压、Q1三极管、Q2三极管、D5高速开关二极管、D6高速开关二极管、R1限流电阻组成，所述IC输出正信号时D5高速开关二极管、R1限流电阻、Q1三极管之间形成通路使Q1导通，左端接入IC集成控制端右侧接Q1，VCC电压经Q1、R限流电阻之间形成通路，左端接入IC集成控制端的VCC，右侧通过R限流电阻接入MOS管；所述IC输出负信号时Q2三极管、D6高速开关二极管之间形成通路，左端接入IC集成控制端，右端接入地端使Q2导通，MOS管的反电势由R限流电阻经Q2流入地端。
在本发明中，优选所述Q1 三极管参数为NPN，Q2三极管参数为PNP，R1限流电阻50至100欧姆，D5 高速开关二极管、D6高速开关二极管的参数为1N4148；当IC集成控制端输出正信号时由D5高速开关二极管流入R1限流电阻，由R1限流电阻流入Q1的基极使Q1导通，VCC电源经Q1流入R限流电阻到MOS管来完成图腾放大；所述IC集成控制端输出负信号时由D6高速开关二极管到Q2的基极使Q2导通MOS管的反电势经R限流电阻流入Q2的发射极到地端完成降耗高效。下面展开具体描述。
在控制IC(4)到限流电阻R(5)间增加一模组，(见图2)此模组的作用就是降低开关损耗提高转换效率以及图腾放大增加带载能力.其原理如下。
当控制IC(4)的输出端所输出的正控制信号首先进入此模组经D5，R1进入Q1基极则Q1导通，VCC电压经限流电阻R（5）流入MOS管（6）的栅极使MOS管工作导通，此时因是正信号Q2截止。因电源接在VCC上，经Q1放大后的信号不是由IC做功率输出而是由VCC直接输出，经Q1及限流电阻R（5）供给Mos管栅极使其正常工作来完成图腾放大的功能，从而不需要控制IC输出较大功率的信号，调整R1只用较小的信号就够用了，减轻了控制IC的输出功率负担，增强了供给MOS管的能力，在MOS管电感的一定范围内可随意设计出较大的功率产品，给设计产品的功率范围和制造成本带来了许多的方便。
本发明模组的另一个功能，是降低损耗提高效率，其工作原理是：当此正信号关断IC输出负信号时Q1关断MOS管关断而电感关断，此时电感上产生自感应反电势，通过MOS管漏极到栅极的寄生电容存于栅极，再由栅极经限流电阻R（5）到达此模组的Q2集电极，因此时IC输出的是负信号经D6加到 Q2基极使Q2导通，使其反电势由Q2直接泄放到地端（不经过IC内部），使其MOS的栅极迅速降为0电位；当控制IC第二个正信号到来时，由于MOS管栅极为0电位所以MOS管立即导通减小了导通上升时间克服了反电势的损耗增加了工作效率，同时也减小了控制IC的负担，使控制IC和MOS管温升减小，经过实际测量减小了5—6℃使的控制IC和MOS管工作更加可靠寿命更长（见表1和表2的参数对比）。表1是无此专利模组时的参数，其输出效率为0.876输入功率49W.输出功率42.8W。
表2是采用此专利模组时的参数，输出效率为0.892输入功率51W。输出功率45.5W，在相同条件下前后两种对比输出效率提高了0.016，按50W的输入功率计算(50W*0.892)-（50W*0.876）=0.8W。
为准确起见我们可把采用了此专利的样板再减小功率看其变化，(见表3)，减小功率后的参数：输出效率为0.892输入功率45.1W，输出功率40.2W，输出效率还是0.892。
由此可见，采用本发明后，一个50W的产品减小了0.8W的损耗，既减小了0.8W的热量消耗，减轻了控制IC的负担，减小发热量。
因此采用本专利会使产品更加运行可靠，更能加长使用寿命，更有效的降低损耗，减小温升节约电能。
表1是本发明中采用UICE CP2080LED驱动器综合性能测试仪综合特性报告一；
表2是本发明中采用UICE CP2080LED驱动器综合性能测试仪综合特性报告二；
表3是本发明中采用UICE CP2080LED驱动器综合性能测试仪综合特性报告三；
表1
表2
表3
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种LED驱动电源的图腾降耗高效装置，包括AC输入端、EMI滤波器、第一整流滤波器、第二整流滤波器、IC集成控制端、限流电阻、MOS管以及LED负载，上述电子元器件通过以下顺序依次形成电性连接：AC输入端、EMI滤波器、第一整流滤波器、IC集成控制端、限流电阻、MOS管、第二整流滤波器和LED负载，从而形成一个点亮LED负载的回路，其特征在于，在IC集成控制端和限流电阻之间，设有一可降低开关损耗提高转换效率以及图腾放大增加带载能力的模组。
2.如权利要求1所述的一种LED驱动电源的图腾降耗高效装置，其特征在于，所述模组包括:VCC电压、R1限流电阻、Q1三极管、Q2三极管、D5高速开关二极管、D6高速开关二极管、R限流电阻组成，所述D5高速开关二极管、R1限流电阻、Q1三极管、到R形成控制通路完成图腾放大功能；
D6高速开关二极管与Q2三极管形成降耗高效功能；
此模组左端接入IC集成控制端，右侧通过R限流电阻接入MOS管。
3.所述模组包括:VCC电压、R1限流电阻、Q1三极管、Q2三极管、D5高速开关二极管、D6高速开关二极管、R限流电阻组成，所述D5高速开关二极管、R1限流电阻、Q1三极管、到R形成控制通路完成图腾放大功能；
D6高速开关二极管与Q2三极管形成降耗高效功能；
此模组左端接入IC集成控制端，右侧通过R限流电阻接入MOS管；
如权利要求2所述的一种LED驱动电源的图腾降耗高效装置，其特征在于，所述Q1三极管参数为NPN，Q2三极管参数为PNP，R1电阻为50至100欧姆，D5 高速开关二极管、D6高速开关二极管的参数为1N4148；当IC集成控制端输出正信号时由D5高速开关二极管流入R1限流电阻，由R1限流电阻流入Q1的基极使Q1导通，VCC电源经Q1流入R限流电阻来完成图腾放大；所述IC集成控制端输出负信号时由D6高速开关二极管到Q2的基极使Q2导通MOS管的反电势经R限流电阻流入Q2的发射极到地端完成降耗高效。
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