CN202135375U - 一种用于led的多路恒流驱动电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于LED的多路恒流驱动电源，包括控制输出电压高低的开关单元以及输出控制波形使得所述开关单元导通或截止的控制单元，还包括分别连接在所述电源的多路输出上的多个电流取样单元、并接在所述电源一路输出端上的电压取样单元、用于转换上述电压采样单元输出的电压控制单元、多个分别用于转换所述多个电流取样单元输出的电流控制单元以及将所述电压控制单元及所述多个电流控制单元的输出合并后传输到所述控制单元的信号传输单元。实施本实用新型的用于LED的多路恒流驱动电源，具有以下有益效果：电源的结构较为简单、寿命较长。

Description

一种用于LED的多路恒流驱动电源

技术领域

本实用新型涉及LED照明领域，更具体地说，涉及一种用于LED的多路恒流驱动电源。

背景技术

  LED由于其高效节能和长寿命特性在照明领域获得了广泛的应用，其市场前景巨大。目前在国内外市场上已经出现了各种形式的采用LED为光源的路灯、街灯、日光灯、筒灯、球泡灯等照明器具，用于替代传统的碘钨灯、白炽灯和节能灯。传统灯具采用交流市电直接供电，无需考虑恶劣的应用环境和电源寿命。但LED灯具则不能使用市电直接供电，需要低压恒流电源驱动，并且随着LED组合方式的不同，电源的输出电流和电压也不相同。对于大功率灯具，有时还需要LED电源具有多路恒流输出并具有均流特性。同时，大于一定功率的电源还必须附加功率因素校正（PFC），由于LED的寿命可达50000小时，高质量的LED驱动电源要求在70度（甚至更高）的环境温度下能保证至少50000小时以上的设计寿命。在现有技术中，通常采用的LED电源包括单路输出和多路输出两种，如图1和图2所示。图1中是常用的单路恒流输出LED驱动电源，常用于电源功率为20W以下，采用单级PFC降压，恒流控制。图2是多路恒流输出LED驱动电源，常用于20W以上，采用前级PFC恒压+多个DC/DC恒流电路单元的电路结构。图1中的电源只能提供单路输出，虽结构简单，但由于变压器变比的限制，在大输入电压范围时，电源效率低，而且输出不能空载，所以实际使用时还需要增加过压保护电路，使控制电路复杂；或增加死负载，使电源效率进一步降低。综合性能无法满足高性能LED电源的技术要求，电源设计寿命在50度的环境温度下一般不超过50000小时。图2中的电源先通过一个独立的单级PFC电路将输入电压引导至一个400V左右的稳态电压，再根据输出路数要求由几个独立的DC/DC单元提供相应路数的恒流输出。这个电路结构复杂，但一样存在大输入电压范围时电源效率偏低的问题。且每增加一路输出，就需要增加一个DC/DC单元。一般情况下，由于电路复杂、元件数量多，采用这种电路结构的电源，设计寿命在50度的环境温度下通常不会超过30000小时，而且成本高，远远无法满足高质量LED电源的技术要求。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述LED电源在多路输出时电路较为复杂、电源寿命较短的缺陷，提供一种电路结构较为简单、寿命较长的用于LED的多路恒流驱动电源。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种用于LED的多路恒流驱动电源，包括控制输出电压高低的开关单元以及输出控制波形使得所述开关单元导通或截止的控制单元，还包括分别连接在所述电源的多路输出上的多个电流取样单元、并接在所述电源一路输出端上的电压取样单元、用于转换所述电压采样单元输出的电压控制单元、多个分别用于转换所述多个电流取样单元输出的电压控制单元以及将所述电压控制单元及所述多个电流控制单元的输出合并后传输到所述控制单元的信号传输单元。

在本实用新型所述的用于LED的多路恒流驱动电源中，所述电源包括多路相同电压的输出端，所述每路输出端包括一个电流取样单元，所述每个电流取样单元对应一个电流控制单元。

在本实用新型所述的用于LED的多路恒流驱动电源中，所述电流采样单元为串接在所述每路输出端上的电流采样电阻，所述电流采样信号由所述电流采样电阻一端输出。 

在本实用新型所述的用于LED的多路恒流驱动电源中，所述电压采样单元为串接后并接在所述电压输出端之间的两个电阻，所述电压采样单元在所述两个电阻之间的连接点输出。

在本实用新型所述的用于LED的多路恒流驱动电源中，所述电流控制单元包括运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容、第二电容、第三电容以及二极管；所述运算放大器的负输入端通过第一电阻连接到所述电流采样信号输出端；所述负输入端还通过串接的第三电阻和第三电容连接到所述运算放大器的输出端；所述负输入端还通过第一电容接地；所述运算放大器输出端还与所述二极管负极连接，所述二极管正极连接到所述信号传输单元的信号输入端；所述运算放大器的正输入端通过第二电阻连接到电源端，所述正输入端还通过并接的第四电阻和第二电容连接到地。 

在本实用新型所述的用于LED的多路恒流驱动电源中，所述信号传输单元为光电耦合器，所述光电耦合器的发光管的正极连接到电源端，所述发光管的负极与所述多个电流控制单元中的所述二极管正极连接。

在本实用新型所述的用于LED的多路恒流驱动电源中，所述电压控制单元的输出端连接在所述光电耦合器中发光管的负极。

在本实用新型所述的用于LED的多路恒流驱动电源中，所述控制单元为PFC控制单元。

在本实用新型所述的用于LED的多路恒流驱动电源中，所述光电耦合器中的光敏管的发射极与所述PFC控制单元的电压控制输入端连接，并通过一个电阻与所述PFC控制单元的电流控制输入端连接。

实施本实用新型的用于LED的多路恒流驱动电源，具有以下有益效果：由于在电源的多路输出上分别设置有多个电流取样单元、电流控制单元、在一路输出上还设置有电压取样单元、电压控制单元，并且上述电流控制单元、电压控制单元的输出还合并后传输到控制单元调整控制单元输出的控制信号。这使得任意一路的电流变化都会使得控制单元输出的控制信号受到调整，使得该路的输出电流变化受到控制。进而使得电源的结构较为简单、寿命较长。

附图说明

图1是现有技术中单路恒流输出LED驱动电源的结构示意图；

图2是现有技术中多路恒流输出LED驱动电源的结构示意图；

图3是本实用新型用于LED的多路恒流驱动电源第一实施例的逻辑框图；

图4是所述第一实施例的电路原理图；

图5是所述第一实施例中电流控制单元的电原理图；

图6是本实用新型用于LED的多路恒流驱动电源第二实施例的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型实施例作进一步说明。

如图3所示，在本实用新型用于LED的多路恒流驱动电源第一实施例中，该电源包括控制输出电压高低的开关单元301，输出控制波形使得开关单元301导通或截止的控制单元302，还包括分别连接在该电源的多路输出端上的多个电流取样单元（317、…、3n7）、连接在该电源一路输出端上的电压取样单元305、用于转换上述电压采样单元305输出信号的电压控制单元304、多个分别用于转换上述多个电流取样单元（317、…、3n7）输出信号的电压控制单元（316、…、3n6）、将所述电压控制单元304及多个电流控制单元（316、…、3n6）的输出合并后传输到控制单元302的信号传输单元303。在第一实施例中，该电源为一个隔离式多路输出恒流LED驱动电源，参见图4，该电源除了上述各部分外，其他部分与通常的隔离式电源大致上是相通的，例如，整流部分、变压器等等。实际上，在第一实施例中，与通常的多路输出恒流电源的主要的不同之处在于上述个单元的设置及连接关系上。

如图3、4所示，在第一实施例中该电源包括多路电压相同的输出端，每路输出端均包括一个输出正端和一个输出负端，在一对输出正端和负端之间的电压相同，其电流恒定；每路输出端设置有一个电流取样单元（317、…、3n7），而每个电流取样单元（317、…、3n7）对应一个电流控制单元（316、…、3n6）；电流取样单元（317、…、3n7）的输出直接连接到其对应的电流取样单元（317、…、3n7）上。在第一实施例中电流采样单元（317、…、3n7）为串接在上述每路输出端上的电流采样电阻，其输出（电流采样信号）由电流采样电阻靠近输出负端的那一端输出，参见图4。 

在第一实施例中，电压采样单元305为串接后并接在一对输出端之间的两个电阻，所述电压采样信号由所述两个电阻之间输出，也就是电压控制单元304的输入端是连接在上述两个电阻之间的。

如图5所示，在第一实施例中，电流控制单元包括运算放大器、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3以及二极管D1；运算放大器的负输入端通过第一电阻R1连接到该电流控制单元对应的电流采样单元输出端（在图5中，该端子以INPUT表示）；该运放负输入端还通过串接的第三电阻R3和第三电容C3连接到运算放大器的输出端；同时，该负输入端还通过第一电容C1接地；运算放大器输出端还与二极管D1负极连接，该二极管D1正极连接到上述信号传输单元（即光电耦合器）的信号输入端（图5中表示为OUTPUT）；此外，运算放大器的正输入端通过第二电阻R2连接到为该运算放大器提供基准电压的电源端Vref，该运放正输入端还通过并接的第四电阻R4和第二电容C2连接到地。 

在第一实施例中，控制单元为该电源的PFC控制单元。也就是带有PFC功能的电源控制集成电路。信号传输单元是光电耦合器，该光电耦合器的发光管的正极连接到为其供电的电源端，发光管的负极与多个电流控制单元中的二极管正极连接；同时，电压控制单元的输出端也连接在光电耦合器中发光管的负极。而光电耦合器中的光敏管的发射极与上述PFC控制单元的电压控制输入端连接；同时，并该光敏管的发射极还通过一个电阻与所述PFC控制单元的电流控制输入端连接。这样，上述光敏管的发射极上的输出变化就能够通过上述PFC控制单元使得其输出的驱动波形发生变化，进而稳定该电源多路输出的电流和电压。

在本实施例中，上述每个电流控制单元具有完全相同的电路和参数，它们与电压控制单元一起接入作为信号传输单元的光电耦合器，从逻辑的角度而言，这些信号在接入时是以“或”的方式连接的。当某一路输出电流大于设定值（由电流控制回路的基准值决定），通过该路的电流控制单元的变化达到调整光电耦合器的输出的效果，从而改变PFC IC的输出，使得各路输出电流稳定在设定值并趋于相等。这样，每路输出的电流精度主要取决于电流采样电阻（图4中Rs1~Rs3）的精度和电流控制单元的参数离散性。在实际运用中，通过对电流控制回路的参数优化，可以方便地扩展输出至最多8路，并保证每路输出电流的均流误差在5%以内。而电压控制单元直接对输出电压进行控制，可以根据设计需要将输出电压上限限定在一定范围（比如50V或其他需要的电压），即控制PFC 启动电压跟随输入电压并保持一个基本恒定的电压差。一方面，这种跟随方式可以最大限度地简化电路，并显著地减小启动电感（图4中L1）的尺寸和成本；另一方面，这样做还有一个附带的好处，即使任何一路输出空载，输出电压也不会超过设定值上限，省掉了过压保护电路。从上面的描述来看，在本实施例中巧妙地利用通用PFC控制IC的电压和电流控制环路，将PFC校正电路和多路恒流控制集成在一起，实现了高功率因素、高效率和长寿命电源设计，很好地满足了高质量LED电源的各项技术要求。

图6示出了本实用新型的第二实施例，其为一个非隔离的多路恒流LED驱动电源。基本上，除了电源的电路结构与第一实施例不同之外，其余部分与第一实施例大致相同，在此就不再赘述。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。   

Claims (9)

1.一种用于LED的多路恒流驱动电源，包括控制输出电压高低的开关单元以及输出控制波形使得所述开关单元导通或截止的控制单元，其特征在于， 还包括分别连接在所述电源的多路输出上的多个电流取样单元、并接在所述电源一路输出端上的电压取样单元、用于转换上述电压采样单元输出的电压控制单元、多个分别用于转换所述多个电流取样单元输出的电流控制单元以及将所述电压控制单元及所述多个电流控制单元的输出合并后传输到所述控制单元的信号传输单元。

2.根据权利要求1所述的用于LED的多路恒流驱动电源，其特征在于，所述电源包括多路相同电压的输出，所述每路电压输出包括一个电流取样单元，所述每个电流取样单元对应一个电流控制单元。

3.根据权利要求2所述的用于LED的多路恒流驱动电源，其特征在于，所述电流采样单元包括串接在所述每路输出端上的电流采样电阻，所述电流采样信号由所述电流采样电阻一端输出。

4.根据权利要求3所述的用于LED的多路恒流驱动电源，其特征在于，所述电压采样单元包括串接后并接在所述电压输出端之间的两个电阻，所述电压采样信号由所述两个电阻之间输出。

5.根据权利要求4所述的用于LED的多路恒流驱动电源，其特征在于，所述电流控制单元包括运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容、第二电容、第三电容以及二极管；所述运算放大器的负输入端通过第一电阻连接到所述电流采样信号输出端；所述负输入端还通过串接的第三电阻和第三电容连接到所述运算放大器的输出端；所述负输入端还通过第一电容接地；所述运算放大器输出端还与所述二极管负极连接，所述二极管正极连接到所述信号传输单元的信号输入端；所述运算放大器的正输入端通过第二电阻连接到电源端，所述正输入端还通过并接的第四电阻和第二电容连接到地。

6.根据权利要求5所述的用于LED的多路恒流驱动电源，其特征在于，所述信号传输单元为光电耦合器，所述光电耦合器的发光管的正极连接到电源端，所述发光管的负极与所述多个电流控制单元中的所述二极管正极连接。

7.根据权利要求6所述的用于LED的多路恒流驱动电源，其特征在于， 所述电压控制单元的输出端连接在所述光电耦合器中发光管的负极。

8.根据权利要求7所述的用于LED的多路恒流驱动电源，其特征在于，所述控制单元为PFC控制单元。

9.根据权利要求8所述的用于LED的多路恒流驱动电源，其特征在于，所述光电耦合器中的光敏管的发射极与所述PFC控制单元的电压控制输入端连接，并通过一个电阻与所述PFC控制单元的电流控制输入端连接。

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