CN115226270B - 一种led电源的恒流控制电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种LED电源的恒流控制电路，包括控制器和输出电流采样电路，输出电流采样电路包括电流互感器，第一整流二极管、滤波电阻、采样电阻、第一滤波电容和电流采样信号输出端，电流互感器的原边绕组串接在副边电路中，第一整流二极管的阳极接电流互感器的副边绕组的第一端，采样电阻接在第一整流二极管的阴极与地之间，滤波电阻接在第一整流二极管的阴极与电流采样信号输出端；电流互感器的副边绕组接地，第一滤波电容接在电流采样信号输出端与地之间；电流采样信号输出端接控制器的输出电流采样信号输入端。本发明输出电流采样电路利用电流互感器采样，采样精度高，恒流控制电路的可靠性好。

Description

一种LED电源的恒流控制电路
技术领域
本发明涉及LED电源技术领域，尤其涉及一种LED电源的恒流控制电路。
背景技术
LED电源的恒流模式运行时，其输出电流的采样检测和控制是非常关键的环节。传统的副边电流采样一般采用跟随器（如LM2904）对采样电阻猎取的采样电流进行放大，再使用TL431稳压管电压对比和光耦反馈至原边的控制芯片进行控制。这种控制方式，对采样电阻的依赖和要求太高，其可靠性也偏低。当需要采样的电流过高时，采样电阻的阻值和精度要求就很高，跟随器，稳压管，光耦等器件的自身损耗和偏差偏大，控制的可靠性较差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种可靠性好的LED电源的恒流控制电路。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种LED电源的恒流控制电路，包括控制器和输出电流采样电路，LED电源包括隔离变压器、原边电路和副边电路，原边电路功率开关管的开关的占空比由控制器控制，输出电流采样电路包括电流互感器，第一整流二极管、滤波电阻、采样电阻、第一滤波电容和电流采样信号输出端，电流互感器的原边绕组串接在副边电路中，第一整流二极管的阳极接电流互感器的副边绕组的第一端，采样电阻接在第一整流二极管的阴极与地之间，滤波电阻接在第一整流二极管的阴极与电流采样信号输出端；电流互感器副边绕组的第二端接地，第一滤波电容接在电流采样信号输出端与地之间；电流采样信号输出端接控制器的输出电流采样信号输入端。
以上所述的恒流控制电路，输出电流采样电路包括双串联开关二极管，双串联开关二极管的阳极接地，阴极接3.3V辅助电源正极，双串联开关二极管的中间引脚接电流采样信号输出端。
以上所述的恒流控制电路，副边电路包括第二整流二极管、输出电容、第二滤波电容和直流输出端，第二整流二极管的阳极接隔离变压器副边绕组的第一端，阴极接直流输出端；电流互感器的原边绕组的第一端接隔离变压器副边绕组的第二端，电流互感器的原边绕组的第二端接地；输出电容接在第二整流二极管的阴极与电流互感器的原边绕组的第二端之间，第二滤波电容接在直流输出端与地之间。
以上所述的恒流控制电路，副边电路包括模拟负载电阻，模拟负载电阻与输出电容并接。
以上所述的恒流控制电路，副边电路包括共模电感，共模电感的第一电感接在第二整流二极管的阴极与直流输出端之间，共模电感的第一电感接在电流互感器的原边绕组的第二端与地之间。
以上所述的恒流控制电路，副边电路包括Y电容，Y电容接在副边地与大地之间。
以上所述的恒流控制电路，副边电路包括尖峰电压吸收电路，尖峰电压吸收电路包括吸收电阻和吸收电容，吸收电阻与吸收电容串接后，一端接第二整流二极管的阳极，另一端接第二整流二极管的阴极。
本发明输出电流采样电路利用电流互感器采样，采样精度高，自身损耗和偏差小，恒流控制电路的可靠性好。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明实施例LED电源副边电路的电路图。
图2是本发明实施例输出电流采样电路的电路图。
具体实施方式
本发明实施例LED电源的恒流控制电路的结构如图1和图2所示。
LED电源包括隔离变压器、原边电路、副边电路和微控制器，原边电路功率开关管的开关的占空比由微控制器控制，恒流控制电路包括微控制器（TAE32F5300）和输出电流采样电路，输出电流采样电路包括电流互感器。
如图1所示，副边电路包括第二整流二极管D5、尖峰电压吸收电路、输出电容、第二滤波电容C37、直流输出端的正极54V、模拟负载电阻、共模电感和Y电容CY10。
第二整流二极管D5的阳极接隔离变压器副边绕组T3-C的第一端，阴极通过共模电感的第一电感L5-B接直流输出端的正极54V。电流互感器的原边绕组TR4-B的第一端接隔离变压器副边绕组T3-C的第二端，电流互感器的原边绕组TR4-B的第二端通过共模电感的第二电感L5-A接副边地AGND。
输出电容由电容C69和电容C79并接组成，接在第二整流二极管D5的阴极与电流互感器的原边绕组TR4-B的第二端之间。模拟负载电阻由电阻R149和电阻R4并接组成，模拟负载电阻与输出电容并接。第二滤波电容C37接在直流输出端的正极54V与副边地AGND之间。
Y电容CY10接在副边地（冷地）AGND与大地CHGND之间。
尖峰电压吸收电路包括吸收电阻和吸收电容C49，吸收电阻由电阻R172和电阻R275并接组成，吸收电阻与吸收电容C49串接后，一端接第二整流二极管D5的阳极，另一端接第二整流二极管D5的阴极。
如图2所示，输出电流采样电路包括第一整流二极管D2、滤波电阻R36、采样电阻、第一滤波电容、双串联开关二极管D24和电流采样信号输出端IOUT，第一整流二极管D2的阳极接电流互感器的副边绕组TR4-A的第一端，阴极通过滤波电阻R36接电流采样信号输出端IOUT。电流互感器副边绕组TR4-A的第二端接地GND，第一滤波电容由电容C4和电容C21并接组成，接在电流采样信号输出端IOUT与地GND之间。采样电阻由电阻R22和电阻R84并接组成，接在第一整流二极管D2的阴极与地GND之间。电流采样信号输出端IOUT接微控制器的输出电流采样信号输入端。
双串联开关二极管D24的阳极接地GND，阴极接3.3V辅助电源正极（控制芯片TAE32F5300的供电脚MCU_3.3V），双串联开关二极管D24的中间引脚接电流采样信号输出端IOUT。
如图1所示，电流互感器于副边的输出电路采样输出实际电流。在变压器副边绕组接地端和输出电容C69负极之间串入电流互感器，对变压器副边通过电流进行采样，可以精准地检测输出电流。
当电流通过隔离变压器的副边绕组T3-C时，通过第二整流二极管D5与输出电容C69，C79形成回路，使变压器传递的能量储存在输出电容C69，C79中。当电流消失时，感应电动势会对电路产生反向电压，第二整流二极管D5可与RC电路（尖峰电压吸收电路）形成回路做功消耗，保护电路中其他元件安全，而输出电容与输出负载形成回路，给输出负载（54V与AGND）传输能量。
尖峰电压吸收电路R275、R172和C49的作用（RC电路）是吸收第二整流二极管D5导通时产生的反向尖峰电压，防止二极管电压过高而击穿损坏。模拟负载电阻R4,R149的作用是当输出未接负载时，需要控制芯片保持有最小输出但不是零输出，输出需保持电压，并且保证不触发过压保护，需消耗输出电容能量。输出滤波共模电感L5的作用为抑制输出电压中的低频共模电压杂波。第二滤波电容C37的作用为抑制输出电压中的交流纹波电压杂波。Y电容CY10的作用是把输出负极与外壳地进行隔离处置，以防外壳带电，并满足EMC要求。
如图2所示，电流互感器的副边绕组TR4-A的电压通过电流互感匝比（50:1）缩小后，后续电路更易控制。电流通过采样电阻R22和R84（选用68欧）后，产生电压，采样的电压通过电流采样信号输出端IOUT给到微控制器的输出电流采样信号输入端。
滤波电阻R36的阻值越小，电流采样信号输出端IOUT的电压越精准，进而对输出电流的变化更加敏感，所以更有利于对输出电流的控制，滤波电阻R36选用100欧。
第一滤波电容C4和C21并联，容值都选用1uF。第一滤波电容C4和C21容值有要求，第一滤波电容过小采样到的电流是瞬时值，不是平均值，同时为了实现采样保持，容值要足够大，但容值太大会使得采样的值保持时间太久，不能较快的响应输出电流的变化，动态响应变低，综上以及实验结果，第一滤波电容C4和C21容值选用1uF。
双串联开关二极管D24的作用是对进入电流采样信号输出端的信号电压进行强制钳位，防止因不合理的引脚信号电压进入微控制器而导致电流采样信号输出端损坏。当进入的信号电压过高，可钳位于3.3V+。当进入电流采样信号输出端的信号电压为负压，可钳位为二极管电压。
输出恒流的点是通过外部电路来设定的，微控制器可根据反馈得到的信号电压变化来跟外部电流设定的恒流点进行比较，进而通过调整控制原边开关管的占空比来调整输出电流。具体实现如下：当输出采样电流的值比设定的输出电流偏低时，微控制器控制原边开关管的占空比加大，使得输出电流增加。当输出采样电流的值跟设定的输出电流偏大时，微控制器控制原边开关管的占空比减小，使得输出电流降低，从而进行动态的调节，达到使输出电流跟设定值基本相等的目的。
本发明以上实施例的LED电源可以精准地输出控制电流，电路结构简单，占有空间小，可靠性高。

Claims (6)

1.一种LED电源的恒流控制电路，包括控制器，LED电源包括隔离变压器、原边电路和副边电路，原边电路功率开关管的开关的占空比由控制器控制，其特征在于，包括输出电流采样电路，输出电流采样电路包括电流互感器，第一整流二极管、滤波电阻、采样电阻、第一滤波电容、双串联开关二极管和电流采样信号输出端，电流互感器的原边绕组串接在副边电路中，第一整流二极管的阳极接电流互感器的副边绕组的第一端，采样电阻接在第一整流二极管的阴极与地之间，滤波电阻接在第一整流二极管的阴极与电流采样信号输出端之间；电流互感器副边绕组的第二端接地，第一滤波电容接在电流采样信号输出端与地之间；电流采样信号输出端接控制器的输出电流采样信号输入端；双串联开关二极管的阳极接地，阴极接3.3V辅助电源正极，双串联开关二极管的中间引脚接电流采样信号输出端。
2.根据权利要求1所述的恒流控制电路，其特征在于，副边电路包括第二整流二极管、输出电容、第二滤波电容和直流输出端，第二整流二极管的阳极接隔离变压器副边绕组的第一端，阴极接直流输出端；电流互感器的原边绕组的第一端接隔离变压器副边绕组的第二端，电流互感器的原边绕组的第二端接地；输出电容接在第二整流二极管的阴极与电流互感器的原边绕组的第二端之间，第二滤波电容接在直流输出端与地之间。
3.根据权利要求2所述的恒流控制电路，其特征在于，副边电路包括模拟负载电阻，模拟负载电阻与输出电容并接。
4.根据权利要求2所述的恒流控制电路，其特征在于，副边电路包括共模电感，共模电感的第一电感接在第二整流二极管的阴极与直流输出端之间，共模电感的第一电感接在电流互感器的原边绕组的第二端与地之间。
5.根据权利要求2所述的恒流控制电路，其特征在于，副边电路包括Y电容，Y电容接在副边地与大地之间。
6.根据权利要求2所述的恒流控制电路，其特征在于，副边电路包括尖峰电压吸收电路，尖峰电压吸收电路包括吸收电阻和吸收电容，吸收电阻与吸收电容串接后，一端接第二整流二极管的阳极，另一端接第二整流二极管的阴极。
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