CN109548245A - 一种led驱动电源 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种LED驱动电源，包括：电源保护模块、功率因数校正模块、开关模块、功率变换模块、整流模块、高频直流变换模块、滤波电路、PWM驱动电路和恒流源电路。本发明通过电源保护模块对市电网络实施保护，能够避免输入电压中出现的浪涌电压和瞬间大电流；通过功率因数校正模块对电源的平均电流波形校正为完整的正弦波，且相位与所述电源波形相同，从而使得功率因数达到0.95以上。通过整流模块对交变电压进行整流滤波，并利用PWM脉冲信号控制整流滤波后的成直流电压，最终在恒流源电路的作用下为LED负载提供恒定电流，保证LED的使用寿命。

Description

一种LED驱动电源
技术领域
本发明涉及LED照明技术领域，更具体的说是涉及一种LED驱动电源。
背景技术
LED照明是近年来快速兴起发展的一种新型光源，它的许多良好特点使得它的应用面越来越广。LED是一种寿命极长的电光源，使用寿命可以达到10万小时，但在实际应用中，LED灯的实际使用寿命并不高，甚至有的不到一年就损坏了。驱动电源能在输入电压和环境温度等因素发生变化的情况下，有效控制LED的电流的大小，这将影响到LED的性能和发光效果。否则，LED的发光亮度将随输入电压和温度等因素的变化而变化。若电流失控导致工作电流过大，将严重影响LED的可靠性和寿命，并可能导致失效，因此，驱动电源在整个LED灯具中的作用就好像人的心脏一样重要。
但是，现有的绝大多数LED驱动电源未加装保护电路，且无法保证其输出电压和电流持续稳定，直接导致LED的使用寿命降低。
因此，如何提供一种能够对LED负载起到良好的保护作用，并能显著提高LED的使用寿命的LED驱动电源是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种一种LED驱动电源，能够有效吸收市电网络上的浪涌电压和瞬间大电流，避免LED因工作电压异常而发生损坏，还能够保证输出电压持续、稳定地保持在设定值范围内。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种LED驱动电源，包括：电源保护模块、功率因数校正模块、开关模块、功率变换模块、整流模块、高频直流变换模块、滤波电路、PWM驱动电路和恒流源电路；
所述电源保护模块的输入端与市电电源连接，其用于吸收市电电源中的浪涌电压，并限制瞬态大电流；
所述功率因数校正模块用于将流经所述电源保护模块后的市电电源的波形进行校正，并控制所述开关模块导通与断开的时间比；
所述功率变换模块用于将校正后的电源进行电磁变换并输出交变电压；所述时间比决定所述交变电压的值；
所述整流模块用于将交变电压整流为直流电压Vdc，并输出至所述高频直流变换模块；
所述高频直流变换模块将所述直流电压Vdc转换为直流电压Vo；
所述滤波电路将所述直流电压Vo进行滤波处理，并输出稳定的直流电压Vd；
所述PWM驱动电路产生PWM驱动信号驱动所述高频直流变换模块；
所述恒流源电路接收所述稳定的直流电压，并控制LED负载的状态
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明通过对市电网络实施保护，能够避免输入电压中出现的浪涌电压和瞬间大电流，保证了LED的使用寿命。通过功率因数校正模块对电源的平均电流波形校正为完整的正弦波，且相位与所述电源波形相同，从而使得功率因数达到0.95以上。使LED驱动电源的损耗很少，提高了能源利用效率。通过整流模块对交变电压进行整流滤波，并利用PWM脉冲信号控制整流滤波后的直流电压，省去体积较大的电源变压器，效率高且功耗小，LED驱动电源开关管工作在软开关状态，转换效率最高可达95％以上；工作范围宽，LED驱动电源通过改变输入直流电压的脉宽来改变输出电压的大小，拥有较宽的调压范围。最后，通过恒流源电路为LED负载提供恒定电流，保证LED负载持续、稳定的工作。
优选的，在上述一种LED驱动电源中，所述电源保护模块包括保险丝F1、变阻器R1、热敏电阻R2、电容C1和整流桥D1；其中，保险丝F1的一端与市电电源连接，另一端分别与变阻器R1的一端和整流桥D1的输入端连接；变阻器R1的另一端分别与市电电源和整流桥D1的输入端连接；整流桥D1的正极输出端连接热敏电阻R2的一端，负极输出端连接电容C1的一端；热敏电阻R2的另一端与电容C1的另一端连接；电容C1的两端与所述功率因数校正模块的输入端和所述功率变换模块的输入端连接。
优选的，在上述一种LED驱动电源中，变阻器R1为防浪涌的压敏电阻。
优选的，在上述一种LED驱动电源中，所述高频直流变换模块包括场效应管Q1、Q2，变压器T1，二极管D2、D3、D4、D5，电容C1、C2、C3，电感L1；直流电压Vdc的正极与场效应管Q1的漏极连接，场效应管Q1的源极与变压器T1原边的一端相连，变压器T1原边另一端与场效应管Q2的漏极相连；场效应管Q2的源极与直流电压Vdc的负极相连，Vdc的负极接地；二极管D4的阴极与场效应管Q1的漏极相连，二极管D4的阳极与场效应管Q2的漏极相连；二极管D5的阴极与场效应管Q1的源极相连，二极管D5的阳极接地；电容C3并联在二极管D4的两端，电容C4并联在二极管D5两端；变压器T1的副边一端与二极管D2的阳极相连，二极管D2的阴极与二极管D3的阴极相连，二极管D3的阳极与变压器T1的副边另一端相连，二极管D3的阳极还与电感L1的一端相连，电感L1的另一端接地；电容C2的一端与二极管D2的阴极相连，另一端接地，电容C2两端为输出直流电压Vo；PWM驱动电路产生的PWM信号分别与场效应管Q1、Q2的栅极相连。
优选的，在上述一种LED驱动电源中，所述场效应管Q2的源极和所述二极管D5的阳极之间串联有电流检测电阻R3。
优选的，在上述一种LED驱动电源中，所述恒流源电路包括电源芯片MP4688，电容C5、C6、C7、C8、C9、C10，电阻R4、R5、R6，电感L2，二极管D6；电源芯片MP4688的3引脚、电容C1的一端、电容C2的一端和电容C3的一端彼此连接并接入电源的正向输入端；电源芯片MP4688的8引脚、电容C1的另一端、电容C2的另一端、电容C3的另一端、二极管D6的阳极和电阻R6的一端彼此连接并接入电源的负向输入端；电源芯片MP4688的1引脚、二极管D6的阳极、电阻R6的另一端、电容C9的一端和电容C10的一端彼此连接并与电源的负向输出端连接；电源芯片MP4688的4引脚和5引脚之间串联电阻R4和电容C8；电源芯片MP4688的5引脚分别与二极管D6的阴极和电感L2的一端连接；电感L2的另一端、电容C9的另一端和电容C10的另一端彼此连接并与电源的正向输出端连接；电源芯片MP4688的6引脚和7引脚之间串联电阻R5。
优选的，在上述一种LED驱动电源中，所述PWM驱动电路选用UC3845控制器，UC3845控制器内部集成有可调振荡器、高增益误差放大器和电流取样比较器。PWM驱动电路根据电压和电流反馈信号，可精确调节输出PWM脉冲信号占空比，从而使输出电压稳定在设定值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明提供的LED驱动电源的结构示意图；
图2附图为本发明提供的电源保护模块的结构示意图；
图3附图为本发明提供的高频直流变换模块的结构示意图；
图4附图为本发明提供的恒流源电路的结构示意图。
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。
本发明实施例公开了一种LED驱动电源，包括：电源保护模块1、功率因数校正模块2、开关模块4、功率变换模块3、整流模块5、高频直流变换模块6、滤波电路7、PWM驱动电路8和恒流源电路9；
电源保护模块1的输入端与市电电源连接，其用于吸收市电电源中的浪涌电压，并限制瞬态大电流；
功率因数校正模块2用于将流经电源保护模块后的市电电源的波形进行校正，并控制开关模块4导通与断开的时间比；
功率变换模块3用于将校正后的电源进行电磁变换并输出交变电压；时间比决定交变电压的值；
整流模块5用于将交变电压整流为直流电压Vdc，并输出至高频直流变换模块；
高频直流变换模块6将直流电压Vdc转换为直流电压Vo；
滤波电路7将直流电压Vo进行滤波处理，并输出稳定的直流电压Vd；
PWM驱动电路8产生PWM驱动信号驱动高频直流变换模块；
恒流源电路9接收稳定的直流电压，并控制LED负载的状态。
具体的，电源保护模块1包括保险丝F1、变阻器R1、热敏电阻R2、电容C1和整流桥D1；其中，保险丝F1的一端与市电电源连接，另一端分别与变阻器R1的一端和整流桥D1的输入端连接；变阻器R1的另一端分别与市电电源和整流桥D1的输入端连接；整流桥D1的正极输出端连接热敏电阻R2的一端，负极输出端连接电容C1的一端；热敏电阻R2的另一端与电容C1的另一端连接；电容C1的两端与功率因数校正模块的输入端和功率变换模块的输入端连接。
更有利的，变阻器R1为防浪涌的压敏电阻。
压敏电阻用来保护市电网络上经常发生的浪涌电压，浪涌电压主要是由于雷击或大功率电气设备的启停，而引起短时间的高压脉冲，每次雷击都会再附近的电网上感应出浪涌电压，浪涌脉冲的宽度通常只有几微秒甚至更短，而脉冲的幅度可以达到几千伏，因为它的幅度高，所以对电子设备的损坏的影响非常大。压敏电阻为非线性电阻，它的阻值在规定的阈值范围内接近开路，一旦所加的电压超过阈值，它的阻值会立即接近于零，这样会很容易将浪涌吸收掉，同时，压敏电阻作为可恢复型器件，浪涌吸收后，又能接着起保护作用。
NTC作为负温度系数的热敏电阻，其特点是正常情况下电阻很小，当遇到瞬间大电流时，它的阻值因为发热而瞬间变得极大，也就限制了这个瞬间大电流，当大电流过去之后，很快又恢复成小电流，能够有效避免外部受到LED电源的冲击。
当LED负载因各种原因而发生短路时，保险丝会马上和该短路的负载断开，以免影响到外电路跳闸。
具体的，高频直流变换模块6包括场效应管Q1、Q2，变压器T1，二极管D2、D3、D4、D5，电容C1、C2、C3，电感L1；直流电压Vdc的正极与场效应管Q1的漏极连接，场效应管Q1的源极与变压器T1原边的一端相连，变压器T1原边另一端与场效应管Q2的漏极相连；场效应管Q2的源极与直流电压Vdc的负极相连，Vdc的负极接地；二极管D4的阴极与场效应管Q1的漏极相连，二极管D4的阳极与场效应管Q2的漏极相连；二极管D5的阴极与场效应管Q1的源极相连，二极管D5的阳极接地；电容C3并联在二极管D4的两端，电容C4并联在二极管D5两端；变压器T1的副边一端与二极管D2的阳极相连，二极管D2的阴极与二极管D3的阴极相连，二极管D3的阳极与变压器T1的副边另一端相连，二极管D3的阳极还与电感L1的一端相连，电感L1的另一端接地；电容C2的一端与二极管D2的阴极相连，另一端接地，电容C2两端为输出直流电压Vo；PWM驱动电路产生的PWM信号分别与场效应管Q1、Q2的栅极相连。
更有利的，场效应管Q2的源极和二极管D5的阳极之间串联有电流检测电阻R3。
具体的，恒流源电路9包括电源芯片MP4688，电容C5、C6、C7、C8、C9、C10，电阻R4、R5、R6，电感L2，二极管D6；电源芯片MP4688的3引脚、电容C1的一端、电容C2的一端和电容C3的一端彼此连接并接入电源的正向输入端；电源芯片MP4688的8引脚、电容C1的另一端、电容C2的另一端、电容C3的另一端、二极管D6的阳极和电阻R6的一端彼此连接并接入电源的负向输入端；电源芯片MP4688的1引脚、二极管D6的阳极、电阻R6的另一端、电容C9的一端和电容C10的一端彼此连接并与电源的负向输出端连接；电源芯片MP4688的4引脚和5引脚之间串联电阻R4和电容C8；电源芯片MP4688的5引脚分别与二极管D6的阴极和电感L2的一端连接；电感L2的另一端、电容C9的另一端和电容C10的另一端彼此连接并与电源的正向输出端连接；电源芯片MP4688的6引脚和7引脚之间串联电阻R5。
具体的，PWM驱动电路8选用UC3845控制器，UC3845控制器内部集成有可调振荡器、高增益误差放大器和电流取样比较器。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种LED驱动电源，其特征在于，包括：电源保护模块、功率因数校正模块、开关模块、功率变换模块、整流模块、高频直流变换模块、滤波电路、PWM驱动电路和恒流源电路；
所述电源保护模块的输入端与市电电源连接，其用于吸收市电电源中的浪涌电压，并限制瞬态大电流；
所述功率因数校正模块用于将流经所述电源保护模块后的市电电源的波形进行校正，并控制所述开关模块导通与断开的时间比；
所述功率变换模块用于将校正后的电源进行电磁变换并输出交变电压；所述时间比决定所述交变电压的值；
所述整流模块用于将交变电压整流为直流电压Vdc，并输出至所述高频直流变换模块；
所述高频直流变换模块将所述直流电压Vdc转换为直流电压Vo；
所述滤波电路将所述直流电压Vo进行滤波处理，并输出稳定的直流电压Vd；
所述PWM驱动电路产生PWM驱动信号驱动所述高频直流变换模块；
所述恒流源电路接收所述稳定的直流电压，并控制LED负载的状态。
2.根据权利要求1所述的一种LED驱动电源，其特征在于，所述电源保护模块包括保险丝F1、变阻器R1、热敏电阻R2、电容C1和整流桥D1；其中，保险丝F1的一端与市电电源连接，另一端分别与变阻器R1的一端和整流桥D1的输入端连接；变阻器R1的另一端分别与市电电源和整流桥D1的输入端连接；整流桥D1的正极输出端连接热敏电阻R2的一端，负极输出端连接电容C1的一端；热敏电阻R2的另一端与电容C1的另一端连接；电容C1的两端与所述功率因数校正模块的输入端和所述功率变换模块的输入端连接。
3.根据权利要求2所述的一种LED驱动电源，其特征在于，变阻器R1为防浪涌的压敏电阻。
4.根据权利要求1所述的一种LED驱动电源，其特征在于，所述高频直流变换模块包括场效应管Q1、Q2，变压器T1，二极管D2、D3、D4、D5，电容C1、C2、C3，电感L1；直流电压Vdc的正极与场效应管Q1的漏极连接，场效应管Q1的源极与变压器T1原边的一端相连，变压器T1原边另一端与场效应管Q2的漏极相连；场效应管Q2的源极与直流电压Vdc的负极相连，Vdc的负极接地；二极管D4的阴极与场效应管Q1的漏极相连，二极管D4的阳极与场效应管Q2的漏极相连；二极管D5的阴极与场效应管Q1的源极相连，二极管D5的阳极接地；电容C3并联在二极管D4的两端，电容C4并联在二极管D5两端；变压器T1的副边一端与二极管D2的阳极相连，二极管D2的阴极与二极管D3的阴极相连，二极管D3的阳极与变压器T1的副边另一端相连，二极管D3的阳极还与电感L1的一端相连，电感L1的另一端接地；电容C2的一端与二极管D2的阴极相连，另一端接地，电容C2两端为输出直流电压Vo；PWM驱动电路产生的PWM信号分别与场效应管Q1、Q2的栅极相连。
5.根据权利要求4所述的一种LED驱动电源，其特征在于，所述场效应管Q2的源极和所述二极管D5的阳极之间串联有电流检测电阻R3。
6.根据权利要求1所述的一种LED驱动电源，其特征在于，所述恒流源电路包括电源芯片MP4688，电容C5、C6、C7、C8、C9、C10，电阻R4、R5、R6，电感L2，二极管D6；电源芯片MP4688的3引脚、电容C1的一端、电容C2的一端和电容C3的一端彼此连接并接入电源的正向输入端；电源芯片MP4688的8引脚、电容C1的另一端、电容C2的另一端、电容C3的另一端、二极管D6的阳极和电阻R6的一端彼此连接并接入电源的负向输入端；电源芯片MP4688的1引脚、二极管D6的阳极、电阻R6的另一端、电容C9的一端和电容C10的一端彼此连接并与电源的负向输出端连接；电源芯片MP4688的4引脚和5引脚之间串联电阻R4和电容C8；电源芯片MP4688的5引脚分别与二极管D6的阴极和电感L2的一端连接；电感L2的另一端、电容C9的另一端和电容C10的另一端彼此连接并与电源的正向输出端连接；电源芯片MP4688的6引脚和7引脚之间串联电阻R5。
7.根据权利要求1所述的一种LED驱动电源，其特征在于，所述PWM驱动电路选用UC3845控制器，UC3845控制器内部集成有可调振荡器、高增益误差放大器和电流取样比较器。
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