CN201893980U

CN201893980U - 一种多路可调光的发光二极管驱动电源

Info

Publication number: CN201893980U
Application number: CN2010206651802U
Authority: CN
Inventors: 杨国仁; 陈虹; 张卓益
Original assignee: HANGZHOU AONENG LIGHTING ELECTRICAL APPLIANCES CO Ltd
Current assignee: HANGZHOU AONENG LIGHTING ELECTRICAL APPLIANCES CO Ltd
Priority date: 2010-12-16
Filing date: 2010-12-16
Publication date: 2011-07-06
Anticipated expiration: 2020-12-16

Abstract

本实用新型公开了一种多路可调光的发光二极管驱动电源，包括：PFC模块，用于接收输入交流电压，进行功率因数校正，输出稳定的直流母线电压；LLC模块，用于对直流母线电压降压和隔离，输出低于直流母线电压的恒定低压；通过BUCK模块，输出至LED光源模块；所述BUCK模块，采用L6562芯片，通过可调电阻调整参考电压，改变采样峰值电流，改变输出电流，调节LED光源模块的亮度。采用本实用新型实施例，能够提供多路用于驱动发光二极管光源模块的输出，且能实现对LED光源模块调光的目的。

Description

一种多路可调光的发光二极管驱动电源

技术领域

本实用新型涉及发光二极管技术领域，特别是涉及一种多路可调光的发光二极管驱动电源。

背景技术

当前我国电力能源较为紧张，煤炭资源存量有限，很多地区在用电高峰期很容易出现供电短缺的现象。照明用电占我国电耗的20％，因此在照明用电方面做好节能工作可以有效地实现电力资源的节约。

LED(Light Emitting Diode，发光二极管)是一种可以直接把电转化为可见光的半导体器件。LED最早应用于指示灯、数字和文字的显示。随着白色LED的问世，加之LED具有工作电压低。耗电少、发光效率高、寿命长的优点，LED光源在通用照明领域得到越来越广泛的应用。LED光源是一种既节能又环保的发光器件，与传统光源相比，LED灯比白炽灯省电80％，比荧光灯省电50％。

目前，对于大功率的LED驱动器，其大多数都是基于LLC(谐振变换器)控制的开关电源延伸设计得到的。该LED驱动器，采用市电输入，单路低压直流输出，通过采样总电流的大小来控制输出电压的高低，以达到恒流的目的。

但是，由于目前国内市场上主流的大功率LED光源大多是采用混联方式构成的。当采用现有技术的LED驱动器时，一旦混联LED光源中的某支路发生故障，势必会影响其他各支路的LED光源的正常工作，甚至于加速其他各支路的LED光源的损坏，影响大功率LED的整体寿命。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种多路可调光的发光二极管驱动电源，能够提供多路用于驱动发光二极管光源模块的输出，且能实现对LED光源模块调光的目的。

本实用新型实施例提供一种发光二极管的驱动电源，所述驱动电源包括：PFC模块、LLC模块、至少一路BUCK模块；

所述PFC模块，用于接收输入交流电压，并对所述输入交流电压进行功率因数校正，输出稳定的直流母线电压；

所述LLC模块，用于对所述直流母线电压降压和隔离，输出低于所述直流母线电压的恒定低压；

所述BUCK模块，用于将所述恒定低压恒压转化为恒定电流，输出至一路LED光源模块；所述BUCK模块，采用L6562芯片，通过可调电阻调整基准电压，改变采样峰值电流，改变输出电流，调节LED光源模块的亮度。

优选地，所述BUCK模块包括：

第二电容的一端接第一二极管的阴极，第二电容的另一端接电感；所述电感的另一端接第三电容、MOS管的漏极、第一二极管的阳极；所述第三电容的另一端依次串接第一电阻和第四电阻到地；所述MOS管的栅极接第二电阻和第三电阻，MOS管的源极经第五电阻接地；所述第二电阻和第三电阻的另一端短接后接第二二极管的阳极；所述第二二极管的阴极接芯片的GD脚；所述第一电阻和第四电阻的公共端接芯片L6562的ZCD脚；第一电容两端接在第一二极管的阴极和地之间；所述MOS管的源极经第六电阻接负反馈运算放大器的反相输入端和第五电容的一端；所述第五电容的另一端经第十电阻接所述负反馈运算放大器的输出端；所述负反馈运算放大器的输出端经第十一电阻接所述芯片L6562的CS脚，所述负反馈运算放大器的正相输入端经第七可调电阻和第八电阻接地；所述第七可调电阻和第八电阻的公共端接稳压管的参考端；所述稳压管的阴极经第九电阻接电源电压，阳极接地；第四电容接在所述负反馈运算放大器的正相输入端与地之间。

优选地，所述芯片L6562的外围电路包括：

所述芯片L6562的INV脚经第十二电阻接地；COMP脚经第十四电阻和第十二电阻接地；所述第十三电阻和第六电容并联接在INV脚和COMP脚之间；CS脚经第九电容接地；MULT脚经第七电容接地，第十六电阻和第十七电阻并联接在第七电容两端；第十五电阻并联接在COMP脚和MULT脚之间；VCC脚接工作电源和第八电容，所述第八电容的另一端接地；GND脚接地。

优选地，所述驱动电源还包括EMI滤波器；

所述EMI滤波器连接在所述PFC模块与输入交流电压之间，用于对所述输入交流电压进行高频滤波和整流后，再输出滤波后的全波信号至所述PFC模块。

优选地，所述EMI滤波器为由电容和共模电感组成的低通滤波器。

优选地，所述LLC模块为软开关DC-DC隔离降压电路。

优选地，所述LLC模块采用基于L6599芯片控制的双MOS管LLC谐振变换器电路。

优选地，所述PFC模块采用由L6562芯片、MOS管、电感和二极管组成的临界模式下的BOOST升压结构。

优选地，所述驱动电源的输入电压范围为AC130V～AC260V，稳定工作时输入电压为市电220V的80％～120％。

优选地，所述驱动电源的负载范围为0～90W。

根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：

本实用新型实施例所述驱动电源中，采用三级电路构成，其第二级即LLC模块，其输出端可以接至少一路BUCK模块，每路BUCK模块用于驱动一路LED光源模块。由此实现了本实用新型实施例所述驱动电源能够提供多路用于驱动LED光源模块的恒流输出，同时驱动多路LED光源模块，且能实现对LED光源模块的调光功能。

本实用新型实施例所述驱动电源，采用市电输入，多路低压直流输出。在采样原边电流和副边输出电压的同时，再对每个支路的电流进行采样，并将支路电流采样信号，通过负反馈模拟运算放大器改变副边输出电压的基准采样信号的方法送入控制芯片L6562，在串并混联的大功率LED光源中，即使一个回路开路也不回引起其他回路的电流加大，不会影响其他回路的正常工作，因而不会造成光源熄灭，大大提高了电路的整体可靠性。

附图说明

图1为本实用新型实施例的多路可调光的发光二极管驱动电源结构图；

图2为本实用新型实施例的EMI滤波器电路图；

图3为本实用新型实施例的PFC模块的电路图；

图4为本实用新型实施例的L6562芯片的电路结构图；

图5为本实用新型实施例的LLC模块的电路图；

图6为本实用新型实施例的PFM电路结构图；

图7为本实用新型实施例的BUCK模块电路图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

参照图1，为本实用新型实施例提供的多路可调光的发光二极管驱动电源结构图。图1所示的驱动电源包括三级电路组成：

第一级为PFC模块10，用于接收输入交流电压，并对所述输入交流电压进行功率因数校正后，输出稳定的直流母线电压至LLC模块20；

第二级为LLC(谐振变换器)模块20，用于对输入的直流母线电压进行降压，输出低于所述直流母线电压的恒定低压，发送至BUCK(降压式变换电路)模块30；同时，所述LLC模块20还起到隔离的作用，用于实现驱动电源的高压边(直流母线电压)与低压边(恒定低压)之间的隔离。

第三级为至少一路BUCK模块30，用于将接收到的所述恒定低压转化为驱动LED光源模块40工作所需的恒定电流，输出至一路LED光源模块40。所述BUCK模块30，采用L6562芯片，通过可调电阻调整REF电压，改变采样峰值电流，改变输出电流，调节LED光源模块的亮度。

本实用新型实施例所述驱动电源中，采用三级电路构成，其第二级即LLC模块20，其输出端可以接至少一路BUCK模块30，每路BUCK模块30用于驱动一路LED光源模块40。由此实现了本实用新型实施例所述驱动电源能够提供多路用于驱动LED光源模块40的恒流输出，同时驱动多路LED光源模块40，且能实现对LED光源模块40的调光功能。

本实用新型实施例中，所述输入交流电压为220V市电，所述输入交流电压经过PFC模块10的功率因数校正后，输出的直流母线电压一般为400V。这种窄电压输入范围大大有利于所述驱动电源中第二级电路(LLC模块20)的采用。

所述LLC模块20，对输入的400V的直流母线电压进行降压，输出115V的恒定低压，可以用于驱动多路标称为0～90W的LED光源模块40。本实用新型实施例提供的图1中，以3路LED光源模块40为例进行说明，但本实用新型其他实施例中，所述驱动电源可以驱动多路LED光源模块40，其具体路数可以根据实际情况具体设定。

所述BUCK模块30将接收到的115V恒定低压转化为恒定电流，驱动LED光源模块40。

所述驱动电源的负载范围为0～90W。优选的，当所述驱动电源带3路LED光源模块40时，每路LED负载可以为30W，此时，所述驱动电源的总负载为90W，为满载。

需要说明的是，本实用新型实施例所述驱动电源，具有输入过压和输入欠压保护功能，使得所述驱动电源的允许输入电压范围可以为AC130V～AC260V，稳定工作时输入电压为市电的80％～120％。

所述第一级PFC模块10可以确保输入交流电压在AC130V～AC260V波动时，输送到后级电路的电压保持在DC400V，使得输出不受输入波动的影响。同时，所述第二级LLC模块20在输入电压发生在DC380V～DC420V范围内的变化时，通过调整LLC谐振电路的调整频率，能够保持输出电压的稳定。从而使得本实用新型实施例所述驱动电源，在输入交流电压在AC130V～AC260V拨动时，仍能保持输出不变。

优选地，本实用新型实施例所述驱动电源，还可以包括：EMI(Electromagnetic Interference，电磁干扰)滤波器50，所述EMI滤波器连接在所述PFC模块10与输入交流电压之间，用于对所述输入交流电压进行高频滤波和整流后，再输出滤波后的全波信号至所述PFC模块10。

所述EMI滤波器50能够滤除输入交流电压中的高频杂波，抑制交流电网中的高频干扰对设备的影响，同时也抑制设备对交流电网的干扰，从而保证所述驱动电源的长期稳定运行。

参照图2，为本实用新型实施例所述的EMI滤波器电路图。所述EMI滤波器50为一由电容和共模电感组成的低通滤波器，能让低频的有用信号顺利通过，而对高频干扰有抑制作用。其中，所述共模电感是指：在同一个磁环上绕制两个绕向相反、匝数相同的线圈所构成的电感。

所述PFC模块10对接收到的输入交流电压进行功率因数校正，输出稳定的直流母线电压。所述PFC模块10能够提高所述驱动电源的功率因数，保证高功率因数输入，有效抑制驱动电源对电网的谐波污染，实现真正意义上的“绿色照明”。具体的，一般无PFC校正模块的驱动电源，其功率因数为0.5-0.7左右，带PFC校正模块的驱动电源其功率因数可达到0.99以上。

参照图3，为本实用新型实施例所述的PFC模块的电路图。本实用新型实施例中，所述PFC模块10采用L6562芯片实现。参照图4，为本实用新型实施例的L6562芯片的电路结构图。图4所示L6562芯片电路通过第二联接器P2与图3所示PFC模块10的电路实现连接。

本实用新型实施例中，所述PFC模块10采用：由L6562芯片、MOS管Q1、电感L1和二极管D2组成的临界模式下的BOOST升压结构。通过L6562芯片控制MOS管，输出恒定的DC400V电压，确保后级电路的稳定运行。

图4所示电路为L6562芯片的常规外围电路，在此不再详细阐述。

所述LLC模块20，对输入的380V～400V的直流母线电压进行降压，输出115V的恒定低压，可以用于驱动多路标称为DC0V～DC92V的LED光源模块40。

参照图5，为本实用新型实施例所述的LLC模块的电路图。本实用新型实施例中，所述LLC模块20采用基于L6599芯片控制的双MOS管LLC谐振变换器电路。该L6599芯片与其外围电路构成PFM(Pulse frequencymodulation，脉冲频率调制)电路。参照图6，为本实用新型实施例的PFM电路结构图。图6所示PFM电路通过第三联接器P3与图5所示LLC模块20电路实现连接。

所述LLC模块20采用由所述PFM电路、MOS管Q2、MOS管Q3、电容、电感Lr1、变压器T3以及二极管等器件组成LLC谐振电路转换器，对输入的400V的直流母线电压进行降压，输出115V的恒定低压。

结合图5和图6，所述MOS管Q2和MOS管Q3构成了驱动电路，由芯片L6599控制，可以更改电路的参数，来改变谐振电路的工作频率，从而实现输出电压的调节。同时，所述芯片L6599提供50％的占空比，可使半桥后的两个二极管相互导通时间均等，使得电路输出电压、功率更加稳定。图2中所示L7815的输出电压分别为L6599芯片和BUCK模块30中的L6562芯片提供工作电压。PC817和TL431构成反馈电路。

图6所示电路为L6599芯片的常规外围电路，在此不再详细阐述。

需要说明的是，本实用新型实施例中，所述LLC模块20采用软开关DC-DC隔离降压电路。本实用新型采用的PFC模块10和LLC模块20均为本领域的成熟技术，在此不做详细描述。下面对本实用新型实施例采用的BUCK模块30进行详细介绍。

参照图7，为本实用新型实施例提供的BUCK模块电路图。图7所示BUCK模块30采用L6562作为控制芯片，控制MOS管Q301，实现恒流输出。

图7所示BUCK模块30，其通过联接器P与主板连接。所述联接器P包括8个管脚，其中：管脚1接+15V，为芯片L6562供电；管脚2和3接地；管脚4和5接LED光源模块的正输入端；管脚6和7接LED光源模块的负输入端；管脚8悬空。

如图5所示，所述芯片L6562具有8个管脚，各管脚的功能分别如下所述：管脚1(INV脚)为电压误差放大器的反相输入端和输出电压过压保护输入端；管脚2(COMP脚)为电压误差放大器的输出端和芯片内部乘法器的一个输入端；管脚3(MULT脚)为芯片内部乘法器的另一输入端；管脚4(CS脚)为芯片峰值电流采样输入端；管脚5(ZCD脚)为电感L301电流过零点检测端；管脚6(GND脚)为芯片地，芯片所有信号均以该管脚为参考；管脚7(GD脚)为MOS管Q301的驱动信号输出管脚，接MOS管Q301的栅极；为避免MOS管Q301的驱动信号振荡，在GD脚与MOS管Q301的栅极之间接二极管D302和并联的电阻R302和电阻R303；管脚8(VCC脚)为芯片的电源管脚，用于接启动电路和电源电路。

具体的，本实用新型实施例所述BUCK模块30包括：第一电容C301、第二电容C302、第三电容C303、第四电容C304、第五电容C305、第一二极管D301、第一电阻R301、第二电阻R302、第三电阻R303、第四电阻R304、第五电阻RS305、第六电阻R306、第七可调电阻R307、第八电阻R308、第九电阻R309、第十电阻R310、第十一电阻R311、负反馈运算放大器U3A、稳压管TL431。

所述第二电容C302的一端接第一二极管D301的阴极，第二电容C302的另一端接电感L501；所述电感L501的另一端接第三电容C303、MOS管Q301的漏极、第一二极管D301的阳极；所述第三电容C303的另一端依次串接第一电阻R301和第四电阻R304到地；所述MOS管Q301的栅极接第二电阻R302和第三电阻R303，MOS管Q301的源极经第五电阻RS305接地；所述第二电阻R302和第三电阻R303的另一端短接后接第二二极管D302的阳极；所述第二二极管D302的阴极接芯片L6562的管脚7(GD脚)；所述第一电阻R301和第四电阻R304的公共端接芯片L6562的管脚5(ZCD脚)；所述第一电容C301两端接在第一二极管D301的阴极和地之间；所述MOS管Q301的源极经第六电阻R306接负反馈运算放大器U3A的反相输入端和第五电容C305的一端；所述第五电容C305的另一端经第十电阻R310接所述负反馈运算放大器U3A的输出端；所述负反馈运算放大器U3A的输出端经第十一电阻R311接所述芯片L6562的管脚4(CS脚)，所述负反馈运算放大器U3A的正相输入端经第七可调电阻R307和第八电阻R308接地；所述第七可调电阻R307和第八电阻R308的公共端接稳压管TL431的参考端；所述稳压管TL431的阴极经第九电阻R309接电源电压VCC，阳极接地；所述第四电容C304接在所述负反馈运算放大器U3A的正相输入端与地之间。

其中，所述稳压管TL431是具有良好的热稳定性能的三端可调分流基准源。稳压管TL431可等效为一只稳压二极管，内部基准电压值为2.5V。

所述芯片L6562的外围电路包括：第十二电阻R312、第十三电阻R313、第十四电阻R314、第十五电阻R315、第十六电阻R316、第十七电阻R317、第六电容C306、第七电容C307、第八电容C308、第九电容C309。

所述芯片L6562的管脚1(INV脚)经第十二电阻R312接地；管脚2(COMP脚)经第十四电阻R314和第十二电阻R312接地；所述第十三电阻R313和第六电容C306并联接在管脚1(INV脚)和管脚2(COMP脚)之间；管脚4(CS脚)经第九电容C309接地；管脚3(MULT脚)经第七电容C307接地，所述第十六电阻R316和第十七电阻R317并联接在所述第七电容C307两端；所述第十五电阻R315并联接在管脚2(COMP脚)和管脚3(MULT脚)之间；管脚8(VCC脚)接工作电源和第八电容C308，所述第八电容C308的另一端接地；管脚6(GND脚)接地。

本实用新型实施例所述BUCK模块30中，采用L6562控制模块，通过调节所述第七可调电阻R307，调整参考电压(即为稳压管TL431上产生的电压)，从而改变第五电阻RS305上的采样峰值电流，使得输出电流改变，达到对LED光源的调光功能。

其工作原理如下所述：

如图5所示，启动BUCK模块，芯片L6562供电正常，驱动MOS管Q301导通。当MOS管Q301导通时，电感L301的电流从右向左流经MOS管Q301到地，逐步增大，当电流达到设定的最大值时，所述MOS管Q301关断。所述MOS管Q301的导通和关断都是由芯片L6562控制。

MOS管Q301关断后，电感L301续流，电流从右向左逐步减小，此时电感L301的电流有两条支路，一路是通过第一二极管D301达到直流正母线，一路通过第二电容C302和第一电阻R301耦合到芯片L6562的管脚5(ZCD脚)形成高电平。当电感L301上电流减小到零的时候，芯片L6562的5脚(ZCD脚)由高电平变成低电平，下降沿产生，使得芯片L6562的驱动输出跳变，MOS管Q301再次导通。临界模式下，LED输出平均电流等于电感L301峰值采样电流的一半，其峰值采样电流可以通过对芯片L6562的管脚2(COMP)和管脚3(MULT)上电压与第五电阻RS305上面采样得到的电压来确定。所述峰值采样电流经过负反馈运算放大器U3A与稳压管TL431的基准进行比较输出，通过调节第七可调电阻R307，调节参考电压输出，根据所比较的值不同来实现输出峰值电流的改变。

其中，参考电压Vo＝(1+R307/R308)Vref)；Vref＝2.5V。

现有通常采用的PFM调制恒流BUCK模块中，一般采用主电感加辅助线圈作为储能元件，类似高频变压器的做法，所述L6562芯片的管脚ZCD通过电阻接变压器的副边绕组，由此实现对变压器的电流过零点检测。但是，在实际应用时，不同的BUCK模块，其需要的变压器的实际参数是不相同的。因此，现有的BUCK模块中，其变压器的参数需要单独设计、特别定制，致使其电路造价较高且不利于推广，普适性较差。

本实用新型实施例所述驱动电源，采用AC220V市电输入，多路低压直流输出。在采样原边电流和副边输出电压的同时，再对每个支路的电流进行采样，并将支路电流采样信号，通过负反馈模拟运算放大器U3A改变副边输出电压的基准采样信号的方法送入控制芯片L6562，在串并混联的大功率LED光源中，即使一个回路开路也不回引起其他回路的电流加大，不会影响其他回路的正常工作，因而不会造成光源熄灭，大大提高了电路的整体可靠性。

具体的，如图5所示，本实用新型实施例中，采用电感L301代替传统的变压器结构，同时，采用第二电容C302耦合的方式，省略了传统变压器的副边绕组。如图5所示，所述L6562芯片的管脚ZCD通过第一电阻R301和第三电容C303接到电感L301上，由此简化了电路结构。同时，对于不同的BUCK模块，只需设计适当的电感L301、第一电阻R301和第三电容C303的具体参数即可。而上述三种元器件均是市场上的常规器件，很容易满足其规格需求，既能降低电路造价，又易于实现。

图5所示BUCK模块的其他电路结构(L6562芯片及其外围电路接法等)为现有BUCK模块的电路的常规接法，在此不做赘述。

以上对本实用新型所提供的一种多路可调光的发光二极管的驱动电源，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims

1.一种多路可调光的发光二极管驱动电源，其特征在于，所述驱动电源包括：PFC模块、LLC模块、至少一路BUCK模块；

2.根据权利要求1所述的多路可调光的发光二极管驱动电源，其特征在于，所述BUCK模块包括：

3.根据权利要求2所述的多路可调光的发光二极管驱动电源，其特征在于，所述芯片L6562的外围电路包括：

4.根据权利要求1所述的多路可调光的发光二极管驱动电源，其特征在于，所述驱动电源还包括EMI滤波器；

5.根据权利要求4所述的多路可调光的发光二极管驱动电源，其特征在于，所述EMI滤波器为由电容和共模电感组成的低通滤波器。

6.根据权利要求1所述的多路可调光的发光二极管驱动电源，其特征在于，所述LLC模块为软开关DC-DC隔离降压电路。

7.根据权利要求1所述的多路可调光的发光二极管驱动电源，其特征在于，所述LLC模块采用基于L6599芯片控制的双MOS管LLC谐振变换器电路。

8.根据权利要求1所述的多路可调光的发光二极管驱动电源，其特征在于，所述PFC模块采用由L6562芯片、MOS管、电感和二极管组成的临界模式下的BOOST升压结构。

9.根据权利要求1至8任一项所述的多路可调光的发光二极管驱动电源，其特征在于，所述驱动电源的输入电压范围为AC130V～AC260V，稳定工作时输入电压为市电220V的80％～120％。

10.根据权利要求1至8任一项所述的多路可调光的发光二极管驱动电源，其特征在于，所述驱动电源的负载范围为0～90W。