CN202153795U - 一种led模组驱动电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种LED模组驱动电源，属于驱动电源技术领域。所述驱动电源包括三相整流桥，三相整流桥的三相输出端并联后输入到BUCK开关电源，还包括：至少两个BUCK开关电源电路，每个BUCK开关电源电路的电流电压输出端并联后与LED模组的正极端连接，控制输入端与移相控制器的控制输出端连接；电流采样电阻，一端与LED模组的负极端连接，另一端接地；移相控制器；单片机，一个输入端与LED模组的正极端连接，另一个输入端与电流采样电阻和LED模组的共同端连接，单片机的输出端与移相控制器的输入端连接。本新型解决了现有技术中采用电解质点容易导致LED路灯寿命大大缩短的技术问题。

Description

一种LED模组驱动电源

技术领域

本实用新型涉及开关电源技术领域，尤其是一种适用于LED路灯、隧道灯的LED模组驱动电源。

背景技术

随着LED技术的不断发展，很多厂家已经开始研制将LED作为照明的光源。将LED作为通用照明时，由于LED的驱动电压较低，一般的工作直流电压在1.4～3V，而我们使用的市电是三相220V的交流电，所以将LED作为照明光源时就必须设计一个驱动电源将交流的三相220V的市电转换成LED使用低压直流电。

目前，我国生产、配送的都是三相交流电。三相交流电是由三个频率相同、电势振幅相等、相位差互差120°角的交流电路组成的电力系统，三相电各相的波形如图1所示。

利用LED作为照明光源时，单个的LED是满足不了照明的需求的，一般都是将多个LED集成为LED模组，由LED模组提供充足的光源。将交流的三相220V的市电转换成LED模组所需要的低压直流电，那么就需要将三相交流电进行整流、滤波、降压为LED模组所需的低压直流电。整流可以采用三相整流桥，使负半轴的电压幅值翻转至正半轴或者滤掉负半轴的电压幅值，如图2所示，对整流后的三相电压进行叠加以后形成如图3所示的脉动的直流电压。由于LED模组需要工作在稳定的直流电下，所以需要对脉动的直流电进行滤波为稳定的直流电，现有技术中一般采用电解质电容进行滤波。

LED的使用寿命比较长，可以达数万小时的使用寿命。在现有技术的LED模组的驱动电源中的电解质滤波电容的使用寿命一般只有2000～3000小时，即使采用目前最好的电解质电容器的使用寿命也只有不到10000小时，这种最好的电容器的价格也是最贵的。由于电解质电容器的寿命远远短于LED，因此，采用电解质电容的驱动电源会使LED路灯的使用寿命大打折扣，造成LED路灯的维护、使用成本高昂，不利于LED路灯这种使用寿命长、节能环保的照明方式的推广与普及。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种LED模组驱动电源，采用单片机通过PWM方波控制BUCK降压电路进行降压并实现滤波的目的，解决了现有技术采用电解质电容进行滤波而造成的LED路灯使用寿命大大缩短的技术问题。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种LED模组驱动电源，包括三相整流桥，三相整流桥的三相输出端并联后输入到BUCK开关电源，所述驱动电源还包括：至少两个BUCK开关电源电路，每个BUCK开关电源电路的电流电压输出端并联后与LED模组的正极端连接，每个BUCK开关电源电路的控制输入端与移相控制器的控制输出端连接；电流采样电阻，一端与LED模组的负极端连接，另一端接地；移相控制器，在单片机的控制下产生PWM方波以控制BUCK开关电源电路输出LED模组的工作电流电压；单片机，所述的单片机的一个输入端与LED模组的正极端连接以对LED模组电压取样，另一个输入端与电流采样电阻和LED模组的共同端连接以对LED模组电流取样，单片机的输出端与移相控制器的输入端连接，所述单片机用于根据取样电压与取样电流的值以设定移相控制器产生PWM矩形方波的频率。

上述的每个BUCK开关电源电路包括变压器和MOSFET管，变压器的一个输入端与三相整流桥的输出端连接，另一个输入端与MOSFET管的漏极连接，一个输出端接地，各个变压器的另一输出端并联后与LED模组正极端连接；每个MOSFET管的源极接地，栅极为BUCK开关电源电路的控制输入端。

作为优选，本发明的LED模组驱动电源包括三个BUCK开关电源电路。每个变压器的另一输出端串联一个二极管，且变压器的另一输出端与二极管的正极端连接。

本实用新型的三相整流桥包括六只二极管D1～D6，三相电的第一相U与第一二极管D1的正极端和第二二极管D2的负极端连接，第二项V与第三二极管D3的正极端和第四二极管D4的负极端连接，第三项W与第五二极管D5的正极端和第六二极管D6的负极端连接，第一二极管D1、第三二极管D3和第五二极管D5的负极端并联后输入到BUCK开关电源，第二二极管D2、第四二极管D4和第六二极管D6的正极端并联后接地。

本实用新型技术方案可以达到的有益技术效果：解决了现有技术中采用电解质点容易导致LED路灯寿命大大缩短的技术问题，进一步的可以单片机通过采样LED模组的电流和电压，以适应不同厂家不同型号模组对电流电压的需求，使得LED模组驱动电源有更强的适用性。

附图说明

本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是三相交流电的波形图。

图2是三相交流电整流后的波形图。

图3是三相交流电整流并并联后的波形图。

图4是本实用新型LED模组驱动电源电路原理图。

图5是本实用新型LED模组驱动电源的驱动方法流程图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

本实用新型的电路图如图4所示。一种LED模组驱动电源，包括三相整流桥，其特征在于，三相整流桥的三相输出端并联后输入到BUCK开关电源，所述驱动电源还包括：至少两个BUCK开关电源电路，每个BUCK开关电源电路的电流电压输出端并联后与LED模组的正极端连接，每个BUCK开关电源电路的控制输入端与移相控制器的控制输出端连接；电流采样电阻，一端与LED模组的负极端连接，另一端接地；移相控制器，在单片机的控制下产生PWM方波以控制BUCK开关电源电路输出LED模组的工作电流电压；单片机，所述的单片机的一个输入端与LED模组的正极端连接以对LED模组电压取样，另一个输入端与电流采样电阻和LED模组的共同端连接以对LED模组电流取样，单片机的输出端与移相控制器的输入端连接，所述单片机用于根据取样电压与取样电流的值以设定移相控制器产生PWM矩形方波的频率。

上述的每个BUCK开关电源电路包括变压器和MOSFET管，变压器的一个输入端与三相整流桥的输出端连接，另一个输入端与MOSFET管的漏极连接，一个输出端接地，各个变压器的另一输出端并联后与LED模组正极端连接；每个MOSFET管的源极接地，栅极为BUCK开关电源电路的控制输入端。

作为优选，本发明包括三个BUCK开关电源电路。每个变压器的另一输出端串联一个二极管，且变压器的另一输出端与二极管的正极端连接。

所述的三相整流桥包括六只二极管D1～D6，三相交流电的第一相U与第一二极管D1的正极端和第二二极管D2的负极端连接，第二项V与第三二极管D3的正极端和第四二极管D4的负极端连接，第三项W与第五二极管D5的正极端和第六二极管D6的负极端连接，第一二极管D1、第三二极管D3和第五二极管D5的负极端并联后输入到BUCK开关电源，第二二极管D2、第四二极管D4和第六二极管D6的正极端并联后接地。

三相交流电的第一相U通过第一二极管D1和第二二极管D2整流得到脉动直流电；三相交流电的第二相V通过第三二极管D3和第四二极管D4整流得到脉动直流电；三相交流电的第三相W通过第五二极管D5和第六二极管D6整流得到脉动直流电。三相交流电是相互相位差为120°的，整流后交流电的所有的正弦的下半波都通过三相交流电每相的两个整流二极管转换为上半波。此时三相交流电经过整流后已经转换为成正弦上半波变化的脉动的直流电如图2。将这三相交流电整流电路并联，所以整流后的三相成正弦上半波变化的脉动的直流电就叠加在了一起，叠加以后的波形图如图3。叠加以后将成功的将脉动的直流电转换为了比较平滑的直流电，起到了电解质电容滤波的效果。此时的直流电压很高不能供LED使用。本发明采用BUCK开关电源电路进行降压，图4中第一变压器T1与第一场效应管Q1构成BUCK开关电源电路，第一场效应管Q1通过它的栅极（触发极）受单片控制它的通断从而形成PWM脉宽调制控制。由于BUCK开关电源工作时输出的电流是脉动的直流电，而脉动的直流电不能供LED工作（LED工作需要低压的很平滑的直流电），在这里又要将脉动的直流电转换为平滑的直流电。由于本发明是不使用电解质电容进行滤波的LED灯电源适配器，所以本发明专利完成滤波的方法就只有利用三相相位不同的直流电进行叠加。利用三相交流电整流后叠加得到平滑的直流电，而利用BUCK开关电源降压后得到是脉动的直流电。本发实用新型专利就利用三个BUCK开关电源通过单片机产生三个方波分别对BUCK开关电源进行脉宽调制，通过单片控制这三个方波产生有一定的先后时间（时间差）从而使三个BUCK开关电源产生的脉动直流电相互移相（相位差）。由于这个三个BUCK电源电路的输出断并联，所以脉动的直流电就叠加在了一起。叠加以后将成功的将脉动的直流电转换为了比较平滑的直流电，起到了电解质电容滤波的效果。在电路图4中第二变压器T2与第二场效应管Q2构成第二个BUCK开关电源电路；第三变压器T3与第三场效应管Q1构成第三个BUCK开关电源电路。Q1和Q2场效应管通过它的栅极（触发极）受单片控制它的通断从而形成PWM脉宽调制控制。与第一个BUCK开关电源电路输出端相连接的第七二极管D7,与第二个BUCK开关电源电路输出端相连接的第八二极管D8,与第三个BUCK开关电源电路输出端相连接的第九二极管D9，D7、D8、D9这三个二极管用来防止有逆向的电压而损坏LED。这三个BUCK开关电源电路通过这三个二极管将输出端并联在一起。从而使他们输出的具有相位差的脉动的直流电叠加在一起。当然叠加在一起的相互间存在相位差的脉动直流电越多滤波效果越好。BUCK开关电源工作时是通过单片机产生矩形方波控制MOSFET功率开关管的通断（PWM脉宽调制）所以它输出的直流电就存在着最大值和最小值。最大值和最小值随着开关频率（矩形方波的频率）周期性的出现。如果只是有两相这样脉动直流电相叠加，单片机控制好这两相脉动直流电的相位差要相当精确这就增加了单片机控制的难度，而且只用两相使叠加后得到直流电没有三相叠加的直流电平滑。当然叠加的相越多越好。电路图四中三个LED表示LED模组（很多led芯串联或者混联的模组）。LED模组需要的电压计算公示U1=N*u（N为模组中串联的LED个数，u为单个LED的驱动电压不同厂家生产的led驱动电压有差别）。LED模组需要的电流计算公示I1=N*i（N为模组中并联的led个数，i为单个LED的额定电流不同厂家生产的led额定电流有差别）。电路图四中的电阻R是电流取样电阻。

图5为本实用新型的控制方法流程图。三相交流电进来后首先通过三相整流桥整流叠加，然后入BUCK进行降压叠加，这里采用三个或者多个BUCK进行降压叠加；通过BUCK降压叠加后就得到无电解质电容的驱动器。该驱动器驱动LED模组工作。为了更好的达到恒流稳压功能，在驱动器中设置了一个电流电压取样电路，电流电压取样电路的采样电流电压信号输送给单片机，单片机根据采样电流的变化对驱动电路进行反馈控制，控制方式是单片机通过控制PWM来驱动BUCK（一项PWM驱动一个BUCK电路），从而控制驱动器的输出电流电压。其控制情况：一、当驱动器输出的电流I大于I1或驱动器输出电压U大于U1时，单片机控制PWM调制通时间增加；二、当驱动器输出电流I小于I1时或驱动器输出电压U小于U1时，单片机控制PWM调制通时间减少。

本实用新型并不局限于前述的具体实施方式。本实用新型扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (5)

1.一种LED模组驱动电源，包括三相整流桥，其特征在于，三相整流桥的三相输出端并联后输入到BUCK开关电源，所述驱动电源还包括：

至少两个BUCK开关电源电路，每个BUCK开关电源电路的电流电压输出端并联后与LED模组的正极端连接，每个BUCK开关电源电路的控制输入端与移相控制器的控制输出端连接；

电流采样电阻，一端与LED模组的负极端连接，另一端接地；

移相控制器，在单片机的控制下产生PWM方波以控制BUCK开关电源电路输出LED模组的工作电流电压；

单片机，所述的单片机的一个输入端与LED模组的正极端连接以对LED模组电压取样，另一个输入端与电流采样电阻和LED模组的共同端连接以对LED模组电流取样，单片机的输出端与移相控制器的输入端连接，所述单片机用于根据取样电压与取样电流的值以设定移相控制器产生PWM矩形方波的频率。

2.根据权利要求1所述的LED模组驱动电源，其特征在于，每个BUCK开关电源电路包括变压器和MOSFET管，变压器的一个输入端与三相整流桥的输出端连接，另一个输入端与MOSFET管的漏极连接，一个输出端接地，各个变压器的另一输出端并联后与LED模组正极端连接；每个MOSFET管的源极接地，栅极为BUCK开关电源电路的控制输入端。

3.根据权利要求1或2所述的LED模组驱动电源，其特征在于，包括三个BUCK开关电源电路。

4.根据权利要求3所述的LED模组驱动电源，其特征在于，每个变压器的另一输出端串联一个二极管，且变压器的另一输出端与二极管的正极端连接。

5.根据权利要求1所述的LED模组驱动电源，其特征在于，所述三相整流桥包括六只二极管（D1～D6），三相交流电的第一相U与第一二极管（D1）的正极端和第二二极管（D2）的负极端连接，第二项V与第三二极管（D3）的正极端和第四二极管（D4）的负极端连接，第三项W与第五二极管（D5）的正极端和第六二极管（D6）的负极端连接，第一二极管（D1）、第三二极管（D3）和第五二极管（D5）的负极端并联后输入到BUCK开关电源，第二二极管（D2）、第四二极管（D4）和第六二极管（D6）的正极端并联后接地。

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