CN201467516U - Led脉冲恒流驱动电源 - Google Patents

Led脉冲恒流驱动电源 Download PDF

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常鹏程
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张锐
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Abstract

一种LED脉冲恒流驱动电源，包括一个将交流电整流后变成直流电的整流电路；一个将来自整流电路的直流电的电压和电流相位差校正的PFC电路；一个接收直流电源并将其升压后形成脉冲电流后供给LED光源的恒流电路；包括一个设定脉冲的宽度和电流大小的脉冲发生电路；包括一个将来自脉冲发生电路的脉冲信号放大后驱动MOSFET的驱动电路；同时将来自驱动电路的脉冲放大信号和恒流电路的直流输出信号变换为功率脉冲信号驱动LED的脉冲输出电路。本实用新型节能可达30％，并可降低LED芯片温度，减小LED输入功率，有效提高LED电光转换效率，降低LED光衰，延长LED使用寿命，减少散热器面积节约成本。

Description

LED脉冲恒流驱动电源
技术领域
本实用新型属于一种电压转换器，具体涉及一种LED脉冲恒流驱动电源。
背景技术
LED驱动电源是把电源供应转换为特定的电压电流以驱动LED发光的电压转换器，通常情况下：LED驱动电源的输入包括高压工频交流(即市电)、低压直流、高压直流、低压高频交流(如电子变压器的输出)等。而LED驱动电源的输出则大多数为可随LED正向压降值变化而改变电压的恒定电流源。目前，恒流驱动电源(AC-DC)一般的转化效率只有50％多一点，好的可达80％，DC-DC的转换效率相对高一些，但整体电能利用率低。在大功率LED灯具测试中发现LED灯具的整体节能效果并不是很明显。
大功率发光二极管用于一般照明是本世纪的新课题，其节能、安全、长寿命的综合优势将引发下一轮照明产业的革命。但是，大功率发光二极管是低电压单向导电器件，正常工作时的正向压降3-4伏。
用原始电源给发光二极管供电有4种情况，不同的情况在电源变换器的技术实现上有不同的方案：
①低电压驱动发光二极管。低电压驱动就是指用低于发光二极管正向导通压降的电压驱动发光二极管。低电压驱动发光二极管需要把电压升高到足以使发光二极管导通的电压值.对于发光二极管这样的低功耗照明器件这是一种常见的使用情况。电压驱动发光二极管主要是解决升压的问题，由于受电池容量的限制，一般功率不大。
②过渡电压驱动发光二极管。过渡电压驱动是指给发光二极管供电的电源电压值在发光二极管管压降附近变动，这个电压有时可能略高于发光二极管管压降，有时可能略低于发光二极管管压降。过渡电压驱动发光二极管的电源变换电路既要解决升压问题，还要解决降压问题。
③高电压驱动发光二极管。高电压驱动是指给发光二极管供电的电源电压值始终高于发光二极管管压降。高电压驱动发光二极管要解决降压问题，由于高电压驱动一般是由普通蓄电池供电，不一定要求体积很小，可能会用到比较大的功率，也应该有尽量低的成本.变换器的最佳电路结构是串联开关降压电路。
④市电驱动发光二极管。这是一种对发光二极管照明应用最有影响的供电方式，是半导体照明普及应用必须要解决好的问题。用市电驱动发光二极管要解决降压和整流问题，还要有比较高的变换效率，有较小的体积和较低的成本，还应该解决安全隔离问题，考虑对电网的影响，还要解决好电磁干扰和功率因素问题，对中小功率的发光二极管灯，其最佳电路结构是隔离式单端反激变换器，对于大功率的应用，应该使用桥式变换电路。
现有技术存在的缺点是：研究发现LED的温度随输入功率的增大而升高，LED光衰幅度增加。在达到相同照度情况下恒流驱动因持续供电单位时间内的输入功率相比脉冲输入要大，即LED芯片的发热量大，高温又会使LED光效降低，光强趋于饱和。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种节能、降低LED芯片温度、减小LED输入功率和改善LED光衰的LED脉冲恒流驱动电源。
本实用新型的技术方案在于：一种LED脉冲恒流驱动电源，包括一个将交流电整流后变成直流电的整流电路；一个将来自整流电路的直流电的电压和电流相位差校正的PFC电路；一个接收直流电源并将其升压后形成脉冲电流后供给LED光源的恒流电路；包括一个设定脉冲的宽度和电流大小的脉冲发生电路；包括一个将来自脉冲发生电路的脉冲信号放大后驱动MOSFET的驱动电路；同时将来自驱动电路的脉冲放大信号和恒流电路的直流输出信号变换为功率脉冲信号驱动LED的脉冲输出电路。
所述的恒流电路为BOOST电路，或BOOST电路和采样反馈电路的组合电路。
所述的脉冲发生电路为MCU脉冲发生电路，或脉宽调节电路、分频电路和振荡电路的组合电路。
本实用新型为配合LED的节能理念和LED发光特性而设计的一款高效节能电源。本实用新型采用小占空比驱动LED，能更好的起到节能效果和改善LED性能。实验证明小占空比驱动时LED温升幅度较小，随着功率的加大，变化更为显著。小占空比对LED的热效应有明显的改善作用，小占空比脉冲驱动有助于改善LED的发光状况。小占空比下可以为LED加载更大的电流而得到更大的照度。
在对LED特性研究后发现脉冲驱动不仅能够达到良好的节能效果而且能有效改善LED发光状况和改善LED的发热状况。本实用新型采用脉冲驱动方式驱动大功率LED电源研究表明采用脉冲驱动能够达到明显的节能效果，相比目前驱动电源节能可达30％，降低LED芯片温度，减小LED输入功率和改善LED光衰。本实用新型可有效提高LED电光转换效率，降低LED光衰，延长LED使用寿命，可明显降低LED工作温度减少散热器面积节约成本。
附图说明
下面结合附图对本实用新型的实施作进一步详述。
图1为本实用新型实施例1的结构框图。
图2为本实用新型实施例2的的结构框图。
图3为本实用新型的恒流输出部分硬件电路图。
图4为本实用新型MCU脉冲发生电路硬件电路图，控制系统电源及MOSFET驱动电路图。
具体实施方式
图1中，包括一个将交流电整流后变成直流电的整流电路1；一个将整流电路1的直流电的电压和电流相位差校正的PFC电路2；一个调节来自PFC电路的直流电输出电流大小的恒流电路3；包括一个设定脉冲的宽度的脉冲发生电路，脉冲发生电路为MCU脉冲发生电路4；包括一个接收来自MCU的脉冲并将其放大后驱动MOSFET的驱动电路5，驱动电路5为MOSFET驱动电路；脉冲输出电路6的输入端分别与驱动电路5，和恒流电路3相连接，脉冲输出电路6的输出端接LED灯.MCU脉冲发生电路4输出的脉冲信号作为MOSFET驱动电路5的输入经功率放大后来驱动MOSFET导通关断将来自恒流电路3输出的直流恒定电流转换为脉冲电流输出，其中脉冲电流的占空比，频率，都是由MCU软件设定.脉冲输出电路6同时将来自驱动电路5的脉冲放大信号和恒流电路3的直流输出信号变换为功率脉冲信号驱动LED.所述的恒流电路3为BOOST电路，或BOOST电路和采样反馈电路的组合电路.实施例1结构紧凑硬件电路实现比较容易，脉冲输出宽度调节相对简单.
图2中，整流电路1将将市电输入交流电压进行整流，并经PFC电路2将来自整流电路1的直流电的电压和电流相位差校正，PFC电路2的输出端接调节输出电流大小的恒流电路3。本实施例的脉冲发生电路包括一个以晶体振荡器为振荡源的振荡电路9，以LS190为基础的分频电路8，主要功能能是将对来自晶体振荡器10KHz的方波信号进行10倍分频；包括一个接收振荡电路9的信号、以LS122为核心的连续脉宽可调的脉宽调节电路7，功能是将脉冲宽度为0.5ms的正脉冲，调节为t＝1us+/-0.5连续可调的窄脉冲信号。
驱动电路5接收来自脉宽调节电路7的脉冲并将其放大后驱动MOSFET。脉冲输出电路6的输入端分别与驱动电路5和恒流电路3相连接，脉冲输出电路6的输出端接LED灯。
实施例2中分立元件实现脉冲产生和调节电路用相对成本比较低廉的单片机代替不仅提高了脉冲精度和质量而且还简化了电路设计和PCB面积从而节约了产品的生产成本。
图3中，本实用新型的恒流输出部分包括图1框图的整流电路、PFC电路和恒流输出电路。整流电路将将市电输入交流电压进行整流，并经PFC电路将来自整流电路的直流电的电压和电流相位差校正，将对输出电压进行采集的电压采集电路来实现电源对负载的自适应。本部分包括构成恒流输出的BOOST和采样反馈电路。在此硬件设计中主要采用了可设定输出电流大小的PWM脉宽控制芯片L6561次芯片能够自动检测负载大小以此调节输出电压大小实现恒流驱动电源的输出电压自适应，芯片的恒流也是通过芯片一脚的分压电阻分压来调节最终的恒流输出电流大小。
图4是图1框图的MCU脉冲发生电路和MOSFET驱动电路的硬件电路实现。由本实用新型使用了MOSFET专用驱动芯片脉冲输出电流已集成在芯片中，关于具体电路就不做详细说明。图4中，包括MCU最小系统及软件下载电路和将MCU发出的驱动信号做功率放大的MOSFET驱动电路及整个控制系统的电源部分。此方案所涉及到的MCU及MCU供电电源部分，这是此两种电路的组合是比较常用的方式，本实用新型是将MCU作为脉冲电源的脉冲产生及脉冲电源在LED驱动领域的应用。

Claims (4)

1.一种LED脉冲恒流驱动电源，其特征在于：包括一个将交流电整流后变成直流电的整流电路(1)；一个将来自整流电路的直流电的电压和电流相位差校正的PFC电路(2)；一个接收直流电源并将其升压后形成脉冲电流后供给LED光源的恒流电路(3)；包括一个设定脉冲的宽度和电流大小的脉冲发生电路；包括一个将来自脉冲发生电路的脉冲信号放大后驱动MOSFET的驱动电路(5)；同时将来自驱动电路(5)的脉冲放大信号和恒流电路(3)的直流输出信号变换为功率脉冲信号驱动LED的脉冲输出电路(6)。
2.根据权利要求1所述的LED脉冲恒流驱动电源，其特征在于：所述的恒流电路(3)为BOOST电路，或BOOST电路和采样反馈电路的组合电路。
3.根据权利要求1所述的LED脉冲恒流驱动电源，其特征在于：所述的脉冲发生电路为MCU脉冲发生电路(4)，或脉宽调节电路(7)、分频电路(8)和振荡电路(9)的组合电路。
4.根据权利要求1所述的LED脉冲恒流驱动电源，其特征在于：所述的驱动电路(5)为MOSFET驱动电路。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103139991A (zh) * 2013-01-31 2013-06-05 广东卓耐普智能技术股份有限公司 一种可调光led驱动电路
CN104685440A (zh) * 2013-09-10 2015-06-03 驱动封闭合资股份公司 生产直流传递到负载供电电路的设备

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