CN112601324A - 一种输出宽电压范围的led驱动电源电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种输出宽电压范围的LED驱动电源电路。为了克服两级输出的连接方式造成LED驱动输出电压范围受第一级输出电压的限制，致使整个LED驱动输出的电压范围受限的问题；本发明包括依次连接的整流滤波模块、功率转换模块、DC/DC模块和LED负载，以及第一电压采集模块、第二电压采集模块和电压调节模块；第一电压采集模块的输入端来连接DC/DC模块的输出端，第一电压采集模块的输出端连接电压调节模块的第一输入端，第二电压采集模块的输入端连接功率转换模块的输出端，第二电压采集模块的输出端连接电压调节模块的第二输入端，电压调节模块的输出端连接功率转换模块的反馈端。该电路使第一级输出的电压与负载的电压保持一定的关系，输出宽电压。

Description

一种输出宽电压范围的LED驱动电源电路
技术领域
本发明涉及一种LED驱动电源领域，尤其涉及一种输出宽电压范围的LED驱动电源电路。
背景技术
随着国家对节能产品的大力推广，DC电源和LED驱动器在市场需求越来越大，同时对匹配负载的多样化提出了更高的要求，希望买一种LED驱动电源，后面可以连接不同的灯具。
由于现在对照明设备都希望无频闪，功率因数高，所以LED驱动电源很多都采用了两级输出的方式。通常采用第一级恒压输出，后一级恒流输出的结构，例如，一种在中国专利文献上公开的“一种全电压大功率LED驱动二级电路防回闪电路”，其公告号CN105554961A，包括依次连接的一级恒压电路和二级恒流电路，在一级恒压电路中连接有稳定电源用的第一电容，在二级恒流电路连接有稳定电源用的第二电容，第一电容的两端并联一分压电路，第二电容的正极连接一放电回路，所述的放电回路内设有一电子开关，所述电子开关的控制端连接所述分压电路的输出端，电子开关的导通路径一端连接第二电容的正极，一端接地。
该两级输出的连接方式会造成LED驱动输出电压范围受第一级输出电压的限制，致使整个LED驱动输出的电压范围受限。比如第二级是BOOST输出，就要求第一级恒压输出的电压小于负载的电压，如果第二级是BUCK输出，需要第一级输出电压大于负载的电压。
发明内容
本发明主要解决现有技术两级输出的连接方式造成LED驱动输出电压范围受第一级输出电压的限制，致使整个LED驱动输出的电压范围受限的问题；提供一种输出宽电压范围的LED驱动电源电路，通过采样第一级恒压输出的电压和负载的电压进行比较来控制第一级输出的电压，使第一级输出的电压与负载的电压保持一定的关系，保证第二级的正常工作，输出宽电压。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
一种输出宽电压范围的LED驱动电源电路，包括依次连接的整流滤波模块、功率转换模块、DC/DC模块和LED负载，所述的LED驱动电源电路还包括第一电压采集模块、第二电压采集模块和电压调节模块；第一电压采集模块的输入端来连接DC/DC模块的输出端，第一电压采集模块的输出端连接电压调节模块的第一输入端，第二电压采集模块的输入端连接功率转换模块的输出端，第二电压采集模块的输出端连接电压调节模块的第二输入端，电压调节模块的输出端连接功率转换模块的反馈端，电压调节模块为积分器。
本方案将多种功能模块组合在一起，通过各模块逻辑控制关系，可实现LED驱动适应不同电压的灯具。以第二级的DC/DC模块采用BOOST电路为例，为了DC/DC模块正常工作，需要LED负载的电压Vled大于第一级的功率转换模块输出电压Vo1，在工作中第一电压采集模块采样LED驱动输出的电压输出第一采样电压Vsense1，第二电压采集模块采样第一级的功率转换模块输出电压输出第二采样电压Vsense2送给电压调节模块，电压调节模块（Voltage regulator）一旦检测到Vsense1小于Vsense2就会输出控制电压Vctr1，功率转换模块根据不同的控制电压输出对应的电压Vo1，从而保证功率转换模块输出的电压小于LED的电压，这样第二级的DC/DC模块就能在输出连接不同电压的灯具都能正常工作，使整个装置适应很宽电压的灯具。
作为优选，所述的LED驱动电源电路还包括用于隔离信号的信号处理模块，信号处理模块的输入端连接电压调节模块的输出端，信号处理模块的输出端连接功率转换模块的反馈端。
控制电压Vctr1通过信号处理模块（Signal processing）输出控制信号Vctr2，功率转换模块根据不同的控制信号Vctr2输出对应的电压Vo1，从而保证功率转换模块输出的电压小于LED的电压。
作为优选，所述的信号处理模块包括光耦US31、电阻RS74、电阻RS35A、电阻RS35B、电阻RS35和电容CS35；光耦US31中发光二极管的阳极连接电压调节模块的输出端，光耦US31中发光二极管的阴极接地；光耦US31中三极管的集电极接电源VDD，光耦US31中三极管的发射极连接电阻RS35A的第一端，电阻RS35A的第二端连接电容CS35的第一端，电容CS35的第二端接地，电阻RS35B的第一端连接电阻RS35A的第一端，电阻RS35B的第二端接地；电阻RS35的第一端连接电阻RS35A的第二端，电阻RS35的第二端作为信号处理模块的输出端连接功率转换模块的反馈端。
为了把Vctr1转换成第一级功率转换模块能够识别的信号Vctr2，因为第一级功率转换模块是隔离输出的，为了满足隔离的要求，增加了一个光耦传感器，把Vctr1先转换成光信号，在把接收到的光信号转换成0到10V的电压（Vctr2），第一级功率转换模块根据Vctr2信号调节输出Vo1,从而保证系统的稳定工作。
作为优选，所述的电压调节模块包括运放US91B、电阻RS93、电阻RS92B和电容CS91；电阻RS93的第一端连接运放US91B的反相输入端，电阻RS93的第二端作为电压调节模块的第一输入端；电阻RS92B的第一端连接运放US91B的同相输入端，电阻RS92B的第二端作为电压调节模块的第二输入端；电容CS91的第一端连接运放US91B的反相输入端，电容CS91的第二端连接运放US91B的输出端，运放US91B的输出端作为电压调节模块的输出端。
电压调节模块把Vsense1与Vsense2做积分处理，当Vsense2大于Vsense1时，输出0到10V的电压，如果Vsense2大于Vsense1的时间超过一定时间，Vctr1会一直输出10V，如果Vsense2小于Vsense1，Vctr1会一直输出0V。通过这个电压调节模块，就把Vsense2与Vsense1的关系转换成了Vctr1。
作为优选，所述的第一电压采集模块为差分放大电路，第一电压采集模块包括运放US91A、电阻RS94、电阻RS9A、电阻RS95和电阻RS96；电阻RS95的第一端连接DC/DC模块的负输出端，电阻RS95的第二端连接运放US91A的反相输入端，电阻RS96的第一端连接DC/DC模块的正输入端，电阻RS96的第二端连接运放US91A的同相输入端，电阻RS9A的第一端连接电阻RS96的第二端，电阻RS9A的第二端接地，电阻RS94的第一端连接运放US91A的反相输入端，电阻RS91A的第二端连接运放US91A的输出端，运放US91A的输入端为第一电压采集模块的输出端。
为了解决Vled与电压调节模块不共地的问题，采用了一个差分放大电路，把Vled电压转成调节器接受的Vsense1电压。通过调节里面的电阻，改变Vled电压与Vsense1的比例。
作为优选，所述的第二电压采集模块为电阻分压电路，第二电压采集模块包括电阻RS92C和电阻RS92D，电阻RS92C的第一端连接功率转换模块的输出端，电阻RS92C的第二端连接电阻RS92D的第一端，电阻RS92D的第二端接地，电阻RS92C与电阻RS92D的连接处作为第二电压采集模块的输出端。第二采样模块采样电压Vo1，通过电阻分压输出Vsense2，调节电阻的阻值改变Vo1 与Vsense2的比例关系。
本发明的有益效果是：
1. 通过采样第一级输出的电压和负载的电压进行比较来控制第一级输出的电压，使第一级输出的电压与负载的电压保持一定的关系，保证第二级的正常工作，使第二级的DC/DC模块能在连接不同电压的灯具都能正常工作，使整个装置适应很宽电压范围的灯具。
2.采用积分器作为功率转换模块来比较第一级输出电压和负载电压，控制电压过度平缓，便于使得调节后的电压稳定在一个平衡电压。
附图说明
图1是本发明的一种电路原理连接结构框图。
图2是本发明的整流滤波模块和功率转换模块的电路连接图。
图3是本发明LED驱动电源电路部分模块的电路连接图。
图中1.整流滤波模块，2.功率转换模块，3.DC/DC模块，4.LED负载，5.第一电压采集模块，6.第二电压采集模块，7.电压调节模块，8.信号处理模块。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：
本实施例的一种输出宽电压范围的LED驱动电源电路，如图1、图2和图3所示，包括依次连接的整流滤波模块1、功率转换模块2、DC/DC模块3和LED负载4，还包括第一电压采集模块5、第二电压采集模块6、电压调节模块7和信号处理模块8。
第一电压采集模块5的输入端来连接DC/DC模块3的输出端，第一电压采集模块5的输出端连接电压调节模块7的第一输入端；第二电压采集模块6的输入端连接功率转换模块2的输出端，第二电压采集模块6的输出端连接电压调节模块7的第二输入端；电压调节模块7的输出端连接信号处理模块8的输入端，信号处理模块8的输出端连接功率转换模块2的反馈端。
本实施例中的功率转换模块为本领域常用的反激功率电路，功率转换模块2包括恒压芯片US11，功率转换模块2的反馈端为恒压芯片US11的电压反馈引脚。
第一电压采集模块5为差分放大电路。第一电压采集模块包括运放US91A、电阻RS94、电阻RS9A、电阻RS95、电阻RS96和电阻RS95A。
电阻RS95的第一端连接DC/DC模块3的负输出端，电阻RS95的第二端连接运放US91A的反相输入端，电阻RS95A的第一端连接电阻RS95的第二端，电阻RS95A的第二端接地；电阻RS96的第一端连接DC/DC模块3的正输入端，电阻RS96的第二端连接运放US91A的同相输入端，电阻RS9A的第一端连接电阻RS96的第二端，电阻RS9A的第二端接地；电阻RS94的第一端连接运放US91A的反相输入端，电阻RS91A的第二端连接运放US91A的输出端，运放US91A的输入端为第一电压采集模块的输出端。
为了解决LED负载4的电压Vled与电压调节模块7不共地的问题，采用了一个差分放大电路，把Vled电压转成调节模块7接受的第一采样电压Vsense1。通过调节电阻，改变Vled与Vsense1的比例。
第二电压采集模块6为电阻分压电路。第二电压采集模块包括电阻RS92C和电阻RS92D。
电阻RS92C的第一端连接功率转换模块2的输出端，电阻RS92C的第二端连接电阻RS92D的第一端，电阻RS92D的第二端接地，电阻RS92D还并联有电容CS92，电阻RS92C与电阻RS92D的连接处作为第二电压采集模块6的输出端。
第二采样模块6采样第一级的功率转换模块2的输出电压Vo1，通过电阻分压输出第二采样电压Vsense2，调节电阻的阻值改变Vo1 与Vsense2的比例关系。
电压调节模块7为积分器。电压调节模块7包括运放US91B、电阻RS93、电阻RS92B和电容CS91。
电阻RS93的第一端连接运放US91B的反相输入端，电阻RS93的第二端作为电压调节模块7的第一输入端连接运放US91A的输出端；电阻RS92B的第一端连接运放US91B的同相输入端，电阻RS92B的第二端作为电压调节模块6的第二输入端连接电阻RS92D的第一端；电容CS91的第一端连接运放US91B的反相输入端，电容CS91的第二端连接运放US91B的输出端，运放US91B的输出端作为电压调节模块7的输出端。
电压调节模7块把第一采样电压Vsense1与第二采样电压Vsense2做积分处理，当第二采样电压Vsense2大于第一采样电压Vsense1时，输出0到10V的电压，如果第二采样电压Vsense2大于第一采样电压Vsense1的时间超过一定时间，电压调节模块7输出的控制电压Vctr1会一直输出10V，如果第二采样电压Vsense2小于第一采样电压Vsense1，电压调节模块7输出的控制电压Vctr1会一直输出0V。
通过这个电压调节模块7，就把第二采样电压Vsense2与第一采样电压Vsense1的关系转换成了控制电压Vctr1。且电压采样模块7采用积分器来比较第一级输出电压Vo1和负载电压Vled，控制电压过度平缓，便于使得调节后的电压稳定在一个平衡电压。
信号处理模块8用于隔离信号，信号处理模块8包括光耦US31、电阻RS74、电阻RS35A、电阻RS35B、电阻RS35和电容CS35。
光耦US31中发光二极管的阳极连接电压调节模块7的输出端，即运放US91B的输出端，光耦US31中发光二极管的阴极接地；光耦US31中三极管的集电极接电源VDD，光耦US31中三极管的发射极连接电阻RS35A的第一端，电阻RS35A的第二端连接电容CS35的第一端，电容CS35的第二端接地，电阻RS35B的第一端连接电阻RS35A的第一端，电阻RS35B的第二端接地；电阻RS35的第一端连接电阻RS35A的第二端，电阻RS35的第二端作为信号处理模块8的输出端连接功率转换模块2的反馈端。
为了把控制电压Vctr1转换成第一级功率转换模块能够识别的控制信号Vctr2，因为第一级的功率转换模块2是隔离输出的，为了满足隔离的要求，增加了一个光耦，把控制电压Vctr1先转换成光信号，在把接收到的光信号转换成0到10V的电压控制信号Vctr2，第一级功率转换模块2根据控制信号Vctr2调节第一级输出电压Vo1,从而保证系统的稳定工作。
当电源开通后，功率转换模块2中恒压芯片US11工作，DC/DC模块3不工作，控制信号Vctr2输出高电平，让第一级的反激功率电路输出一个低的电压Vo1，这样就能保证在后级的DC/DC模块3还没有工作的时候，LED负载4不会亮。
当第二级DC/DC模块3工作时，LED负载4的电压Vled升高，第一采样电压Vsense1随着升高，控制电压Vctr1变低，控制信号Vctr2随着变低，恒压芯片US11检测到控制信号Vctr2变低，就会升高第一级输出电压Vo1，保证DC/DC模块3的正常工作。
在工作期间，LED负载4的电压Vled的电压通过运放US91A构成的差分放大电路输出第一采样电压Vsense1，第一采样Vsense1与第一级输出电压Vo1通过电阻分压输出的第二采样电压Vsense2通过运放US91B构成的积分电路输出0-10V的控制电压Vctr1，控制Vctr1通过光耦US31隔离输出控制信号Vctr2。功率转换模块2中的恒压芯片US11检测不同的控制信号Vctr2，控制输出不同的第一级输出电压Vo1。
当LED负载4的电压Vled升高时， 第一级输出电压Vled通过差分电路输出的第一采样电压Vsense1大于第一级输出电压Vo1通过分压电阻输出的第二采样电压Vsense2，运放US91B输出的控制电压Vctr1降低，控制信号Vctr2随着降低，功率转换模块2中的恒压芯片US11检测到控制信号Vctr2减低，会控制第一级输出电压Vo1升高，保证后一级DC/DC模块3正常工作。
反之当LED负载4的电压Vled的电压降低时， LED负载4的电压Vled通过差分电路输出的第一采样电压Vsense1小于第一级输出电压Vo1通过分压电阻输出的第二采样电压Vsense2，运放US91B输出的控制电压Vctr1升高，控制信号Vctr2电压会随着升高，从而功率转换模块2中的恒压芯US11控制第一级输出电压Vo1降低，保证后一级DC/DC模块3正常工作。
本实施例将多种功能模块组合在一起，通过各模块逻辑控制关系，能够实现LED驱动适应不同电压的灯具。通过采样第一级输出的电压和LED负载的电压进行比较来控制第一级输出的电压，使第一级输出的电压与LED负载的电压保持一定的关系，保证第二级DC/DC模块的正常工作，使第二级的DC/DC模块能在连接不同电压的灯具都能正常工作，使整个装置适应很宽电压范围的灯具。
应理解，实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (6)

1.一种输出宽电压范围的LED驱动电源电路，包括依次连接的整流滤波模块（1）、功率转换模块（2）、DC/DC模块（3）和LED负载（4），其特征在于，所述的LED驱动电源电路还包括第一电压采集模块（5）、第二电压采集模块（6）和电压调节模块（7）；第一电压采集模块（5）的输入端来连接DC/DC模块（3）的输出端，第一电压采集模块（5）的输出端连接电压调节模块（7）的第一输入端，第二电压采集模块（6）的输入端连接功率转换模块（2）的输出端，第二电压采集模块（6）的输出端连接电压调节模块（7）的第二输入端，电压调节模块（7）的输出端连接功率转换模块（2）的反馈端，电压调节模块（7）为积分器。
2.根据权利要求1所述的一种输出宽电压范围的LED驱动电源电路，其特征在于，所述的LED驱动电源电路还包括用于隔离信号的信号处理模块（8），信号处理模块（8）的输入端连接电压调节模块（7）的输出端，信号处理模块（8）的输出端连接功率转换模块（2）的反馈端。
3.根据权利要求2所述的一种输出宽电压范围的LED驱动电源电路，其特征在于，所述的信号处理模块（8）包括光耦US31、电阻RS74、电阻RS35A、电阻RS35B、电阻RS35和电容CS35；光耦US31中发光二极管的阳极连接电压调节模块（7）的输出端，光耦US31中发光二极管的阴极接地；光耦US31中三极管的集电极接电源VDD，光耦US31中三极管的发射极连接电阻RS35A的第一端，电阻RS35A的第二端连接电容CS35的第一端，电容CS35的第二端接地，电阻RS35B的第一端连接电阻RS35A的第一端，电阻RS35B的第二端接地；电阻RS35的第一端连接电阻RS35A的第二端，电阻RS35的第二端作为信号处理模块（8）的输出端连接功率转换模块（2）的反馈端。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种输出宽电压范围的LED驱动电源电路，其特征在于，所述的电压调节模块（7）包括运放US91B、电阻RS93、电阻RS92B和电容CS91；电阻RS93的第一端连接运放US91B的反相输入端，电阻RS93的第二端作为电压调节模块（7）的第一输入端；电阻RS92B的第一端连接运放US91B的同相输入端，电阻RS92B的第二端作为电压调节模块的第二输入端；电容CS91的第一端连接运放US91B的反相输入端，电容CS91的第二端连接运放US91B的输出端，运放US91B的输出端作为电压调节模块（7）的输出端。
5.根据权利要求4所述的一种输出宽电压范围的LED驱动电源电路，其特征在于，所述的第一电压采集模块（5）为差分放大电路，第一电压采集模块（5）包括运放US91A、电阻RS94、电阻RS9A、电阻RS95和电阻RS96；电阻RS95的第一端连接DC/DC模块（3）的负输出端，电阻RS95的第二端连接运放US91A的反相输入端，电阻RS96的第一端连接DC/DC模块（3）的正输入端，电阻RS96的第二端连接运放US91A的同相输入端，电阻RS9A的第一端连接电阻RS96的第二端，电阻RS9A的第二端接地，电阻RS94的第一端连接运放US91A的反相输入端，电阻RS91A的第二端连接运放US91A的输出端，运放US91A的输入端为第一电压采集模块（5）的输出端。
6.根据权利要求4所述的一种输出宽电压范围的LED驱动电源电路，其特征在于，所述的第二电压采集模块（6）为电阻分压电路，第二电压采集模块（6）包括电阻RS92C和电阻RS92D，电阻RS92C的第一端连接功率转换模块（2）的输出端，电阻RS92C的第二端连接电阻RS92D的第一端，电阻RS92D的第二端接地，电阻RS92C与电阻RS92D的连接处作为第二电压采集模块（6）的输出端。
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