CN202282885U

CN202282885U - Led路灯驱动电源

Info

Publication number: CN202282885U
Application number: CN2011200882579U
Authority: CN
Inventors: 鲍建宇; 何杞鑫; 孙林军; 杨慧梅
Original assignee: Ningbo Institute of Technology of ZJU
Current assignee: Ningbo Institute of Technology of ZJU
Priority date: 2011-03-30
Filing date: 2011-03-30
Publication date: 2012-06-20
Anticipated expiration: 2021-03-30

Abstract

本实用新型公开了一种LED路灯驱动电源，包括EMI滤波电路、桥式整流滤波电路及串联LED灯组，还包括准谐振反激变换电路、恒流控制电路、恒压控制电路及光电耦合器；EMI滤波电路（1）与桥式整流滤波电路（2）连接，桥式整流滤波电路（2）与准谐振反激变换电路（3）连接，准谐振反激变换电路（3）与串联LED灯组（7）、恒流控制电路（4）及光电耦合器（6）连接，恒流控制电路（4）与串联LED灯组（7）及光电耦合器（6）连接，恒压控制电路（5）与光电耦合器（6）及串联LED灯组（7）连接。该LED路灯驱动电源在成本低廉的基础上，不但能提高电源的工作效率，而且能够使灯具中每颗LED芯片在恒流状态下都稳定、可靠地工作。

Description

LED路灯驱动电源

技术领域

本实用新型涉及一种LED路灯驱动电源。

背景技术

目前，各生产厂家的LED路灯驱动电路大多采用开关电源方案，电压一般在24~48伏之间，由于路灯的功率较大，一般在100W以上，故要同时使用多组开关电源，不但成本高昂，同时开关电源本身的平均功耗损失均在15~20%之间，这使原本节能省耗的LED路灯白白浪费了15~20%的电能。同时，开关电源一般仅提供恒压，但是LED在高温下长期工作后，面临导通电压下降，电流上升的问题，这使得LED路灯的稳定性及可靠性存在问题。有鉴于此，一种简单的改进方法就是在开关电源中引入恒流控制功能，由于LED路灯功率较大，灯具通常采用串并联混合的方式连接，因此所谓的恒流只能相对于开关电源的总电流而言，这种方法并不能保证灯具的各并联支路的LED电流都相等，各并联支路LED的电流均匀性还是要取决于LED芯片本身特性的一致性，因此低压大电流的驱动电源很难真正实现每颗LED芯片的恒流控制。为此，市面上又出现了一种可以真正实现恒流控制的驱动电源，它是通过在每串LED支路中接入一个专用恒流控制芯片来实现的，其恒流精度一般可控制在5%以内，由于专用的恒流控制芯片价格比较昂贵，在一定程度上增加了LED驱动电源的电路成本。因此，开发一种效率高、成本低廉、同时具有恒流功能的LED路灯驱动电源对于推广LED照明应用具有重要的实际意义。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是，提供一种在成本低廉的基础上，不但能提高电源的工作效率，而且能够使灯具中每颗LED芯片在恒流状态下都稳定、可靠地工作的LED路灯驱动电源。

本实用新型的技术解决方案是，提供一种具有以下结构的LED路灯驱动电源，包括EMI滤波电路、桥式整流滤波电路及串联LED灯组，还包括准谐振反激变换电路、恒流控制电路、恒压控制电路及光电耦合器；所述的EMI滤波电路与所述的桥式整流滤波电路连接，所述的桥式整流滤波电路与准谐振反激变换电路连接，所述的准谐振反激变换电路与串联LED灯组、恒流控制电路及光电耦合器连接，所述的恒流控制电路与串联LED灯组及光电耦合器连接，所述的恒压控制电路与光电耦合器及串联LED灯组连接。

采用以上结构后，本实用新型LED路灯驱动电源与现有技术相比，具有以下优点：

由于本实用新型LED路灯驱动电源将灯具中所有LED串联在一起，使得流过每颗LED的电流都是一致的，真正实现了每颗LED的恒流控制；通过引入准谐振软开关PWM技术，将传统反激式变换电路的工作效率从80%左右提高到90%以上，改善了整个LED路灯系统的节能效果；没有采用专用的恒流控制芯片，采用单端反激式变换电路，结构简单，控制方法成熟，电路成本低，易于大批量生产。

附图说明

图1是本实用新型LED路灯驱动电源的电路框图。

图2是本实用新型LED路灯驱动电源的电路原理图。

图中所示：1、EMI滤波电路，2、桥式整流滤波电路，3、准谐振反激变换电路，4、恒流控制电路，5、恒压控制电路，6、光电耦合器，7、串联LED灯组，8、采样电路，9、基准电压电路。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

请参图1及图2所示，本实用新型LED路灯驱动电源包括EMI滤波电路1、桥式整流滤波电路2、串联LED灯组7、准谐振反激变换电路3、恒流控制电路4、恒压控制电路5及光电耦合器6。所述的EMI滤波电路1与所述的桥式整流滤波电路2连接，所述的桥式整流滤波电路2与准谐振反激变换电路3连接，所述的准谐振反激变换电路3与串联LED灯组7、恒流控制电路4及光电耦合器6连接，所述的恒流控制电路4与串联LED灯组7及光电耦合器6连接，所述的恒压控制电路5与光电耦合器6及串联LED灯组7连接。

所述的准谐振反激变换电路3包括控制芯片U61、变压器TR1及MOS管Q60；变压器TR1的初级绕组（1脚和3脚）与桥式整流滤波电路2连接；变压器TR1的次级绕组Ⅰ（6脚）经电阻R61、二极管D62整流和电容C64、电容C62滤波后连接控制芯片U61的VDD脚；变压器TR1的次级绕组Ⅰ（6脚）还经电阻R79、电阻R78分压和电容C85滤波后连接控制芯片U61的DET脚；变压器TR1的次级绕组Ⅱ（12脚）与串联LED灯组7连接；变压器TR1的次级绕组Ⅲ（7脚）与光电耦合器6和恒流控制电路4连接；MOS管Q60的漏极与变压器TR1的初级绕组（1脚）连接，MOS管Q60的原极与由电阻R69、电阻R70、电阻R71和电阻R72构成的采样电路8连接，所述的采样电路8经电阻R76、电容C63滤波后连接控制芯片U61的CS脚；MOS管Q60的栅极与控制芯片U61的GATE脚连接；控制芯片U61的GND接地。所述的控制芯片U61采用型号为FAN6300的芯片。

所述的准谐振反激变换电路3的工作原理：交流进线电压通过二极管D60、电阻R64给控制芯片U61提供一个启动电流，控制芯片U61启动后，变压器TR1次级绕组Ⅰ的感应电压经电阻R61、二极管D62整流，电容C64、电容C62滤波后，作为控制芯片U61正常工作时的辅助电源；该次级绕组Ⅰ还用作检测MOS管Q60漏源两端的端电压。当MOS管Q60关断后，一旦次级绕组Ⅰ的开关电流衰竭到零，就会产生一个“谷底”电压信号，该电压经电阻R78、电阻R79分压电容C85滤波后送入控制芯片U61的DET端，只要该电压低于控制芯片U61内部设定的参考电压，本具体实施例中该参考电压为2.5V，说明开关管的端电压已经将到最低，这时这一周期的MOS管Q60开始开通，这样就可以确保在近似零电压条件下开通MOS管Q60，以降低开关损耗，同时减少EMI。采样电路8的电阻R69、电阻R70、电阻R71、电阻R72用来采样变压器TR1初级绕组（1脚）的峰值电流，经电阻R76、电容C63滤波后接到控制芯片U61的CS脚，一旦该点电压超过控制芯片U61内部的设定值，控制芯片U61立即封锁PWM脉冲信号，从而起到保护MOS管Q60的作用。

所述的恒流控制电路4包括运算放大器U64、稳压管U62和二极管D64；所述的二极管D64的输入端与所述的恒压控制电路5连接，二极管D64的输出端与运算放大器U64的输出端连接；变压器TR1的次级绕组Ⅲ的输出端（7脚）与由稳压管U62、电阻106、电阻107及电容C72构成的基准电压电路9的输入端连接，基准电压电路9的输出端连接运算放大器U64的同相输入端（5脚）；电阻R81、电阻R85串入所述的串联LED灯组7回路检测电流经电阻R104、电容C73滤波后送入运算放大器U64的反相输入端（6脚）；二极管D64的输出端经电容C74与运算放大器U64的反相输入端连接；运算放大器U64的其中一脚（4脚）接地，运算放大器U64的其中另一脚（8脚）与变压器TR1的次级绕组Ⅲ的输出端连接。

所述的恒流控制电路4的工作原理：电阻R106、电阻R107、稳压管U62和电容C72产生一个基准电压，送入运算放大器U64的同相输入端，作为恒流源的设定值；电阻R81、电阻R85串入串联LED灯组7回路检测电流经电阻R104、电容C73滤波后送入运算放大器U64的反相输入端，与同相端的设定值进行比较。当由于某种原因使流过串联LED灯组7的回路的电流增加时，运算放大器U64反相输入端的电压值也增加，一旦大于同相端的设定值，则运算放大器U64的7脚输出电压减小，二极管D64逐渐导通，使光耦U60的发光二极管电流增大，耦合到控制芯片U61的FB脚并导致该点电压下降，引起控制芯片U61的GATE脚输出的PWM信号占空比减小，即MOS管Q60的导通时间缩短，从而使流过串联LED灯组7回路的电流减小，直至运算放大器U64的反相输入端电压与同相输入端电压再次相等，电路才进入稳态，即流过串联LED灯组7回路的电流是恒定的。反之，如果由于某种原因使流过串联LED灯组7回路的电流减小时，电阻R81、R85两端的电压降低，运算放大器U64反相输入端的电压值也降低，一旦小于同相端的设定值，则运算放大器U64的7脚输出电压增大，二极管D64逐渐关断，使光电耦合器6的发光二极管电流减小，耦合到控制芯片的FB脚并导致该点电压上升，引起控制芯片GATE脚输出的PWM信号占空比增加，即MOS管Q60的导通时间延长，从而使流过串联LED灯组7回路的电流增大，直至运算放大器U64的反相输入端电压与同相输入端电压再次相等，电路又进入稳态，最终又使流过串联LED灯组7回路的电流保持恒定。

所述的恒压控制电路5，由电阻R74、电阻R75、电阻R112、电阻R113及电容C75、C76和三端稳压集成块U63所构成。电阻R74、电阻R112采样输出电压，其阻值可根据所需的输出电压值来确定，三端稳压集成块U63提供一个基准电压，并与电阻R75、电容C75、电容C76构成一个反馈误差放大器，该基准电压与采样电压相比较后就会产生相应的误差电压，该误差电压通过光电耦合器6转换成误差电流并耦合到控制芯片的FB脚，用以调节输出电压。当由于某种原因使输出电压增加时，如采样电压大于U63的基准电压，则U63的阴极端电压减小，光电耦合器6的发光二极管电流将增大，耦合到控制芯片的FB脚并导致该点电压下降，引起控制芯片GATE脚输出的PWM信号占空比减小，即MOS管Q60的导通时间缩短，从而使输出电压减小，直至采样电压等于U63的基准电压，电路才进入稳态，即输出电压保持恒定。反之，如果由于某种原因使输出电压减小时，如采样电压小于U63的基准电压，则U63的阴极端电压增加，光电耦合器的发光二极管电流将减小，耦合到控制芯片的FB脚并导致该点电压上升，引起控制芯片GATE脚输出的PWM信号占空比增大，即MOS管Q60的导通时间加长，从而使输出电压增大，直至采样电压等于U63的基准电压，电路才进入稳态，即输出电压保持恒定。

所述的恒流控制电路4与所述的恒压控制电路5，两者之间需要相互配合，即满足先恒流再恒压的原则。根据LED的V-I特性，1W LED的电压降一般在3~3.5V左右，如采用N颗LED串联，则所有LED的电压降为N×(3~3.5)V，只要变压器TR1的次级绕组电压按照最大的LED压降来计算即可满足相应的调节范围。

Claims

1.一种LED路灯驱动电源，包括EMI滤波电路（1）、桥式整流滤波电路（2）及串联LED灯组（7），其特征在于：还包括准谐振反激变换电路（3）、恒流控制电路（4）、恒压控制电路（5）及光电耦合器（6）；所述的EMI滤波电路（1）与所述的桥式整流滤波电路（2）连接，所述的桥式整流滤波电路（2）与准谐振反激变换电路（3）连接，所述的准谐振反激变换电路（3）与串联LED灯组（7）、恒流控制电路（4）及光电耦合器（6）连接，所述的恒流控制电路（4）与串联LED灯组（7）及光电耦合器（6）连接，所述的恒压控制电路（5）与光电耦合器（6）及串联LED灯组（7）连接。

2.根据权利要求1所述的LED路灯驱动电源，其特征在于：所述的准谐振反激变换电路（3）包括控制芯片（U61）、变压器（TR1）及MOS管（Q60）；变压器（TR1）的初级绕组与桥式整流滤波电路（2）连接；变压器（TR1）的次级绕组Ⅰ经电阻R61、二极管D62整流和电容C64、电容C62滤波后连接控制芯片（U61）的VDD脚；变压器（TR1）的次级绕组Ⅰ还经电阻R79、电阻R78分压和电容C85滤波后连接控制芯片（U61）的DET脚；变压器（TR1）的次级绕组Ⅱ与串联LED灯组（7）连接；变压器（TR1）的次级绕组Ⅲ与光电耦合器（6）和恒流控制电路（4）连接；MOS管（Q60）的漏极与变压器（TR1）的初级绕组连接，MOS管（Q60）的原极与由电阻R69、电阻R70、电阻R71和电阻R72构成的采样电路（8）连接，所述的采样电路（8）经电阻R76、电容C63滤波后连接控制芯片（U61）的CS脚；MOS管（Q60）的栅极与控制芯片（U61）的GATE脚连接；控制芯片（U61）的GND接地。

3.根据权利要求2所述的LED路灯驱动电源，其特征在于：所述的恒流控制电路（4）包括运算放大器（U64）、稳压管（U62）和二极管D64；所述的二极管D64的输入端与所述的恒压控制电路（5）连接，二极管D64的输出端与运算放大器（U64）的输出端连接；变压器（TR1）的次级绕组Ⅲ的输出端与由稳压管（U62）、电阻106、电阻107及电容C72构成的基准电压电路（9）的输入端连接，基准电压电路（9）的输出端连接运算放大器（U64）的同相输入端；电阻R81、电阻R85串入所述的串联LED灯组（7）回路检测电流经电阻R104、电容C73滤波后送入运算放大器（U64）的反相输入端；二极管D64的输出端经电容C74与运算放大器（U64）的反相输入端连接；运算放大器（U64）的其中一脚接地，运算放大器（U64）的其中另一脚与变压器（TR1）的次级绕组Ⅲ的输出端连接。