CN202210884U - 用于led照明的多路恒流驱动电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于LED照明的多路恒流驱动电源，用于驱动多路大功率LED照明，包括功率变换主回路和控制回路；所述功率变换器主回路包括依次连接的交流输入端、全桥整流电路、有源功率因数升压变换器、半桥谐振DC/DC变换器、DC/DC恒流升压变换器以及直流恒流输出端；所述控制回路包括依次连接的高功率因数校正控制电路、辅助电源、半桥谐振DC/DC变换器控制电路，电压反馈控制电路、DC/DC恒流控制电路以及电流反馈控制电路。其中DC/DC恒流升压变换器、DC/DC恒流控制电路、电流反馈控制电路以及直流恒流输出端组成DC/DC变换回路，所述电源可包括多个所述DC/DC变换回路。本实用新型具有宽电压输入、高效率、高功率密度、保护功能齐全的特点。

Description

用于LED照明的多路恒流驱动电源

技术领域

本实用新型涉及一种多路恒流驱动电源，尤其涉及一种用于LED照明的多路恒流驱动电源。

背景技术

LED(Lighting Emitting Diode)即发光二极管，是一种半导体固体发光器件。它是利用固体半导体芯片作为发光材料，在半导体中通过载流子发生复合放出过剩的能量而引起光子发射，直接发光。LED照明产品就是利用LED作为光源制造出来的照明器具。LED被称为第四代照明光源或绿色光源，具有节能、环保、寿命长、体积小等特点，可以广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域。LED光源采用直流驱动，超低功耗(单管0.03瓦-1瓦)电光功率转换接近100％，相同照明效果比传统光源节能80％以上。LED光源属于固体冷光源，环氧树脂封装，灯体内也没有松动的部分，不存在灯丝发光易烧、热沉积、光衰等缺点，使用寿命可达5万到10万小时，比传统光源寿命长10倍以上。LED光源属于典型的绿色照明光源。光谱中没有紫外线和红外线，热量低和无频闪，无辐射，而且废弃物可回收，没有污染不含汞元素，冷光源，可以安全触摸。

目前LED均采用直流驱动，因此在市电与LED之间需要加一个电源适配器，把交流市电转换成合适LED的直流电，这个电源适配器就是LED驱动电源。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。随着LED的应用日益广泛，LED驱动电源的性能将越来越适合LED的要求，LED电源表现出来的稳定性、节能性及寿命长短对LED的工作具备重要的作用。

对于诸如大功率LED路灯、广场灯、广告灯等需要多路驱动的应用环境，传统的多路输出技术存在交叉调整率较差或者电路过于复杂等问题，恒流源多路输出技术可较好地实现对不同LED的供电。

本实用新型中涉及以下现有技术：

DC/DC概念是指将一个固定的直流电压变换为可变的直流电压，这种技术被广泛应用于无轨电车、地铁列车、电动车的无级变速和控制，同时使上述控制获得加速平稳、快速响应的性能，并同时收到节约电能的效果。用直流斩波器代替变阻器可节约电能(20-30)％。直流斩波器不仅能起调压的作用(开关电源)，同时还能起到有效地抑制电网侧谐波电流噪声的作用。

EMC滤波器，又名“电磁兼容性滤波器”，主要用于仪器仪表，自动化控制系统中，用来抑制和消除工业自动化系统现场的强电磁干扰和电火花干扰，勘正现场仪器仪表，保证自动化控制系统的安全可靠运行。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种用于LED照明的多路恒流驱动电源，对多路大功率LED照明提供恒流驱动，其具有稳定直流输出电流和限压功能、适用于全球电压输入范围、高效率、高功率密度、保护功能齐全的特点。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于LED照明的多路恒流驱动电源，用于驱动多路大功率LED照明。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种用于LED照明的多路恒流驱动电源，包括功率变换主回路和控制回路。所述功率变换回路包括依次连接的一个交流输入端、一个将输入工频交流电转换为脉动直流电的全桥整流电路、一个将脉动直流电压转换为稳定直流电压的有源功率因数升压变换器、一个将稳定直流电压转换为高频脉冲的半桥谐振DC/DC变换器、一个直流恒压输出端、一个将稳定的直流电压转换为稳定的直流电流的DC/DC恒流升压变换器以及一个直流恒流输出端，所述控制回路包括依次连接的一个高功率因数校正控制电路、一个辅助电源、一个半桥谐振DC/DC变换器控制电路、一个电压反馈控制电路，一个DC/DC恒流控制电路以及一个电流反馈控制电路，其中所述高功率因数校正控制电路的输出端连接所述有源功率因数升压变换器的输入端，所述半桥谐振DC/DC变换器控制电路的输出端连接所述半桥谐振DC/DC变换器的输入端，所述电压反馈控制电路的输出端连接所述直流恒压输出端的输入端，所述DC/DC恒流控制电路的输出端连接所述DC/DC恒流升压变换器的输入端，所述电流反馈控制电路的输出端连接所述直流恒流输出端的输入端。

优选地，所述功率变换主回路还包括一个EMC滤波器和一个防雷浪涌吸收电路，所述EMC滤波器的输入端连接所述交流输入端，所述EMC滤波器的输出端连接所述防雷浪涌吸收电路的输入端，所述防雷浪涌吸收电路的输出端连接所述全桥整流电路的输入端。

优选地，所述控制回路还包括过压保护电路、过温保护电路和过流保护电路，所述过压保护电路、所述过温保护电路和所述过流保护电路均与所述半桥谐振DC/DC变换控制电路相连接，所述过压保护电路、所述过温保护电路和所述过流保护电路均与辅助电源相连接。

优选地，所述控制回路还包括开路保护电路、过载保护电路和短路保护电路，所述开路保护电路、所述过载保护电路和所述短路保护电路均与所述DC/DC恒流控制电路相连接。

优选地，所述辅助电源分别向所述高功率校正控制电路、所述半桥谐振DC/DC变换控制电路和DC/DC恒流控制电路供电。

优选地，所述EMC滤波器是在30MHz以下频率范围内吸收高频噪声的滤波器。

优选地，所述DC/DC恒流升压变换器、所述DC/DC恒流控制电路、所述电流反馈控制电路以及所述直流恒流输出端组成DC/DC变换回路，所述电源包括多个所述DC/DC变换回路，多个所述DC/DC变换回路并联连接。

由于使用了以上技术，本实用新型与现有技术相比，本实用新型的用于LED照明的多路恒流驱动电源中的功率变换主回路采用了电流连续型有源功率因数升压变换器和半桥谐振DC/DC变换器技术，线路简洁可靠，转换效率高；控制电路完成输入电压前馈，输入过、欠压保护，输出开路、过载保护、输出短路保护，过温保护等保护功能，从而构成宽范围电压输入、高效率、高功率密度、保护功能齐全的用于LED照明的多路恒流驱动电源。

以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本实用新型的用于LED照明的多路恒流驱动电源的模块连接框图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的用于LED照明的多路恒流驱动电源，用于驱动多路大功率LED照明，包括功率变换主回路1和控制回路2。

功率变换主回路1包括依次连接的一个交流输入端11、一个将输入工频交流电转换为脉动直流电的全桥整流电路14、一个将脉动直流电压转换为稳定直流电压的有源功率因数升压变换器15、一个将稳定直流电压转换为高频脉冲的半桥谐振DC/DC变换器17、一个直流恒压输出端19、一个将稳定的直流电压转换为稳定的直流电流的DC/DC恒流升压变换器20以及一个直流恒流输出端21。控制回路2包括依次连接的一个高功率因数校正控制电路101、一个辅助电源102、一个半桥谐振DC/DC变换器控制电路103、一个电压反馈控制电路104，一个DC/DC恒流控制电路105以及一个电流反馈控制电路106。高功率因数校正控制电路101的输出端连接有源功率因数升压变换器15的输入端，半桥谐振DC/DC变换器控制电路103的输出端连接半桥谐振DC/DC变换器17的输入端，电压反馈控制电路104的输出端连接直流恒压输出端19的输入端，DC/DC恒流控制电路105的输出端连接DC/DC恒流升压变换器20的输入端，电流反馈控制电路106的输出端连接直流恒流输出端21的输入端。

其中，功率变换主回路1还包括一个EMC滤波器12，一个防雷浪涌吸收电路13，一个防开机冲击电流电路16以及一个对脉冲进行平滑滤波的高频整流滤波电路18。EMC滤波器12的输入端连接交流输入端11，EMC滤波器12的输出端连接全桥整流电路14。防雷浪涌吸收电路13的输入端连接EMC滤波器12，防雷浪涌吸收电路13的输出端连接全桥整流电路14。防开机冲击电流电路16的输入端连接有源功率因数升压变换器15，防开机冲击电流电路16的输出端连接半桥谐振DC/DC变换器17。高频整流滤波电路18的输入端连接半桥谐振DC/DC变换器17，高频整流滤波电路18的输出端连接直流恒压输出端19。EMC滤波器12是在30MHz以下频率范围内吸收高频噪声的滤波器。辅助电源102分别向高功率因数校正控制电路101、半桥谐振DC/DC变换器控制电路103和DC/DC恒流控制电路105供电。控制回路2还包括过流保护电路109、过压保护电路107以及过温保护电路108，分别连接半桥谐振DC/DC变换器控制电路103；控制回路2还包括开路保护电路110、过载保护电路111以及短路保护电路112，分别连接DC/DC恒流控制电路105。

以下对本实用新型的LED照明的多路恒流驱动电源各部分进行详细介绍。

交流输入端11的接口J1，具有足够的绝缘耐压强度和安全间距，其连接具有抗震性能和防盐雾性能。

EMC滤波器12具有30MHz以下频率范围内吸收高频噪声的性能，抑制电源高频噪声对交流供电线路的影响；2只Y电容CY1和CY2以及共模电感LF1和L2分别组成2级滤波器用于去除共模干扰，2只X2电容C1和C2以及差模电感L3用于滤除拆模干扰。

防雷浪涌吸收电路13主要由氧化锌压敏电阻MOV1和MOV4组成二级吸收保护，用于吸收雷击感应浪涌和其它感性负载运行中产生的浪涌，保护后级电路免遭损坏。

全桥整流电路14的整流桥堆BD1将输入的工频交流电转换为脉动的直流电。

防开机冲击电流电路16由热敏电阻RT1构成。当开机时热敏电阻RT1阻值呈高阻状态，因而限制了开机浪涌电流。当电路正常工作后由于电流通过热敏电阻RT1的阻值下降呈低阻态，防开机冲击电流限流过程结束。

电流连续型有源功率因数升压变换器15的电路主要由升压电感L4、高频功率电子开关Q17、超快恢复二极管D2、电解电容C7和PFC电流采用电阻R47组成；Q17的驱动信号来自高功率因数校正控制器U1；当Q17导通时L4中电流流过，电感储能。Q17截止时L4中储存的电能通过D3向C7充电；在高功率因数校正控制器的控制下流经L4的电流是连续的，C7的电压也保持在设定的电流电压上(400VDC)，该电压不受输入电压波动以及负载变换的影响。

半桥谐振DC/DC变换器17主要由高频半导体功率器件Q8和Q9、功率主变压器T1，谐振电感L7，谐振电容C25组成；将有源功率因数校正电路输出的直流电压通过隔离降压电子变压器转换为高频、脉宽受控的电压脉冲，实现与前级主电路隔离、降压的功能。

高频整流滤波电路18主要包括高压软特性超快恢复二极管D18和D19、大容量电解电容C33组成。当T1的同名端为正时主变压器副边通过D18和C33组成的回路向负载供电，当T1的同名端为负时主变压器副边通过D19和C33组成的回路向负载供电。

直流恒压输出端19为DC/DC恒流变换器提供一个稳定的低纹波的直流恒定电压。

DC/DC恒流升压变换器20由升压电感2L1、高频功率电子开关2Q1、超快恢复二极管2D2、电解电容2C11和PFC电流采用电阻2R7组成；2Q1的驱动信号来自高功率因数校正控制器2U1；当2Q1导通时2L1中电流流过，电感储能。2Q1截止时2L1中储存的电能通过2D2向2C11充电。

直流恒流输出端21的接口J2，具有足够的绝缘耐压强度和安全间距，其连接具有抗震性能和防盐雾性能。

通过上述功率变换主回路1，使输出电压变换为符合要求的直流恒定电流。

高功率因数校正控制电路101由采用平均电流模式的功率因数校正控制器和若干被动元件组成。

辅助电源102包括L4辅助绕组和T1变压器的副主绕组以及若干其它被动元件组成。

半桥谐振DC/DC变换器控制电路103主要包括半桥谐振控制器及其外围电路、输出电流、电压控制反馈电路、输出限压控制反馈电路和高精度低温漂参考电源；控制器采用电流工作模式，外围电路主要包括软启动电容、谐波补偿电路、振荡器外接电阻和电容、延时设定电阻网络、误差放大器阻容相位补偿网络。

电流反馈控制电路106主要包含输出电流电阻采样网络、输出参考电流设定网络、比较器及其阻容相位补偿网络。

其中，DC/DC恒流升压变换器20、直流恒流输出端21、DC/DC恒流控制电路105、电流反馈控制电路106、开路保护电路110、过载保护电路111和短路保护电路112组成一个DC/DC变换回路3。本实用新型的用于LED照明的多路恒流驱动电源可包括多个DC/DC变换回路3，多个DC/DC变换回路3可以多路并联连接使用。

由于使用了以上技术，本实用新型的用于LED照明的多路恒流驱动电源中的功率变换主回路采用了电流连续型有源功率因数升压变换器和半桥谐振DC/DC变换器技术，线路简洁可靠，转换效率高；控制电路完成输入电压前馈，输入过、欠压保护，输出开路、过载保护、输出短路保护，过温保护等保护功能，从而构成宽范围电压输入、高效率、高功率密度、保护功能齐全的用于LED照明的多路恒流驱动电源。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域的技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种用于LED照明的多路恒流驱动电源，其特征在于：包括功率变换主回路(1)和控制回路(2)；

所述功率变换主回路(1)包括依次连接的一个交流输入端(11)、一个将输入工频交流电转换为脉动直流电的全桥整流电路(14)、一个将脉动直流电压转换为稳定直流电压的有源功率因数升压变换器(15)、一个将稳定直流电压转换为高频脉冲的半桥谐振DC/DC变换器(17)、一个直流恒压输出端(19)、一个将稳定直流电压转为稳定的直流电流的DC/DC恒流升压变换器(20)以及一个直流恒流输出端(21)；

所述控制回路(2)包括依次连接的一个高功率因数校正控制电路(101)、一个辅助电源(102)、一个半桥谐振DC/DC变换器控制电路(103)、一个电压反馈控制电路(104)，一个DC/DC恒流控制电路(105)以及一个电流反馈控制电路(106)；

所述高功率因数校正控制电路(101)的输出端连接所述有源功率因数升压变换器(15)的输入端，所述半桥谐振DC/DC变换器控制电路(103)的输出端连接所述半桥谐振DC/DC变换器(17)的输入端，所述电压反馈控制电路(104)的输出端连接所述直流恒压输出端(19)的输入端，所述DC/DC恒流控制电路(105)的输出端连接所述DC/DC恒流升压变换器(20)的输入端，所述电流反馈控制电路(106)的输出端连接所述直流恒流输出端(21)的输入端。

2.如权利要求1所述的用于LED照明的多路恒流驱动电源，其中所述功率变换主回路(1)还包括一个EMC滤波器(12)和一个防雷浪涌吸收电路(13)，所述EMC滤波器(12)的输入端连接所述交流输入端(11)，所述EMC滤波器(12)的输出端连接所述防雷浪涌吸收电路(13)的输入端，所述防雷浪涌吸收电路(13)的输出端连接所述全桥整流电路(14)的输入端。

3.如权利要求1或2所述的用于LED照明的多路恒流驱动电源，其中所述控制回路(2)还包括过压保护电路(107)、过温保护电路(108)和过流保护电路(109)，所述过压保护电路(107)、所述过温保护电路(108)和所述过流保护电路(109)均与所述半桥谐振DC/DC变换器控制电路(103)相连接，所述过压保护电路(107)、所述过温保护电路(108)和所述过流保护电路(109)均与所述辅助电源(102)相连接。

4.如权利要求1或2所述的用于LED照明的多路恒流驱动电源，其中所述控制回路(2)还包括开路保护电路(110)、过载保护电路(111)和短路保护电路(112)，所述开路保护电路(110)、所述过载保护电路(111)和所述短路保护电路(112)均与所述DC/DC恒流控制电路(105)相连接。

5.如权利要求1或2所述的用于LED照明的多路恒流驱动电源，其中所述辅助电源(102)分别向所述高功率因数校正控制电路(101)、所述半桥谐振DC/DC变换器控制电路(103)和所述DC/DC恒流控制电路(105)供电。

6.如权利要求1或2所述的用于LED照明的多路恒流驱动电源，其中所述EMC滤波器(12)是在30MHz以下频率范围内吸收高频噪声的滤波器。

7.如权利要求1或2所述的用于LED照明的多路恒流驱动电源，其中所述DC/DC恒流升压变换器(20)、所述DC/DC恒流控制电路(105)、所述电流反馈控制电路(106)以及所述直流恒流输出端(21)组成DC/DC变换回路(3)，所述电源包括多个所述DC/DC变换回路(3)，多个所述DC/DC变换回路(3)并联连接。

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