CN202679722U - 一种led驱动电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种LED驱动电源，用于为LED负载提供电能，所述LED驱动电源包括：电压输入端、EMC滤波电路、桥式整流电路、PFC功率变换电路、LLC功率变换电路与PFC和LLC控制电路，还包括用于根据PFC输出电压值产生控制LLC功率变换电路工作的控制信号的PFC和LLC开机时序控制电路，所述PFC和LLC开机时序控制电路连接PFC和LLC控制电路、PFC功率变换电路和LLC功率变换电路。其通过PFC和LLC开机时序控制电路确保PFC功率变换电路先工作，而LLC功率变换电路后工作，大大地提高了电源的可靠性，同时还减少了外部零件数量，降低了成本。

Description

一种LED驱动电源

技术领域

本实用新型涉及LED照明技术领域，特别涉及一种LED驱动电源。 

背景技术

随着LED照明被广泛的应用，LED照明的可靠性越来越受到重视，而目前LED照明的可靠性主要依赖于LED驱动电源的可靠性。

目前，大功率LED驱动电源的可靠性不高，其主要原因在于PFC（功率因数校正电路）和LLC（串联谐振转换电路）的时序控制，而LED驱动电源对PFC和LLC两部分的时序要求很严格，必须是PFC部分先工作起来后，LLC部分才开始工作。否则很容易发生电源炸机。而现有技术中LLC部分在输入电压较低（如低于250V）时便开始工作，使LLC部分的MOS管和变压器温升很高，导致电源损坏，而且PFC和LLC之间没有办法进行时序控制，导致电源的可靠性较差。

鉴于此，现有技术还有待改进和提高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供LED驱动电源，以解决现有技术中PFC电路还未工作，LLC电路已经开始工作，从而导致电源炸机的问题。

为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：

一种LED驱动电源，用于为LED负载提供电能，所述LED驱动电源包括：电压输入端、EMC滤波电路、桥式整流电路、PFC功率变换电路、LLC功率变换电路和PFC和LLC控制电路，所述电压输入端依次通过EMC滤波电路、桥式整流电路、PFC功率变换电路、LLC功率变换电路连接LED负载，所述PFC和LLC控制电路连接PFC功率变换电路和LLC功率变换电路，所述LED驱动电源还包括用于根据PFC输出电压值产生控制LLC功率变换电路工作的控制信号的PFC和LLC开机时序控制电路，所述PFC和LLC开机时序控制电路连接PFC和LLC控制电路、PFC功率变换电路和LLC功率变换电路。

所述的LED驱动电源中，所述PFC和LLC开机时序控制电路包括：连接PFC功率变换电路的PFC电压输入端、与所述PFC和LLC控制电路相连的控制信号输出端、基准电压输入端、第一分压电阻、第二分压电阻、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、稳压二极管、三极管、运算放大器和稳压装置；

所述PFC电压输入端通过第一分压电阻后分为两路，一路连接运算放大器的负输入端，另一路通过第二分压电阻接地；所述基准电压输入端通过第一电阻连接稳压装置的第三端和第二端，所述稳压装置的第一端接地；所述运算放大器的正输入端分为两路，一路通过第二电阻连接稳压装置的第三端，另一路通过第三电阻连接运算放大器的输出端，所述运算放大器的输出端通过第四电阻连接三极管的基极，三极管的发射极连接稳压二极管的负极，三极管的集电极连接控制信号输出端；所述稳压二极管的正极接地。

所述的LED驱动电源中，所述第一分压电阻的阻值为1.8MΩ，所述第二分压电阻的阻值为18KΩ。

所述的LED驱动电源中，所述第一电阻的阻值为18KΩ，所述第二电阻的阻值为18KΩ，所述第三电阻的阻值为200KΩ，所述第四电阻的阻值为1KΩ。

所述的LED驱动电源中，所述电压输入端输入的电压的范围在100V到240V之间。

所述的LED驱动电源中，所述PFC和LLC控制电路包括一用于控制PFC功率变换电路和LLC功率变换电路工作的控制芯片，所述控制芯片的型号为TEA1713。

所述的LED驱动电源中，所述TEA1713的高压输入端通过第五电阻连接PFC电压输入端。

所述的LED驱动电源中，所述TEA1713的芯片供电输入端通过温度开关连接基准电压输入端。

所述的LED驱动电源中，还包括一恒流恒压控制电路，所述恒流恒压控制电路连接LLC功率变换电路以及PFC和LLC控制电路。

所述的LED驱动电源，其中，所述恒流恒压控制电路包括：连接LLC功率变换电路的恒流采样电压输入端、连接LLC功率变换电路的恒压采样电压输入端、双路运算放大器、第六电阻、第七电阻和光耦，所述恒流采样电压输入端通过第六电阻连接双路运放器的第一负输入引脚，恒压采样电压输入端通过第七电阻连接双路运算放大器的第二负输入引脚，所述双路运算放大器的第一输出引脚、第二输出引脚均通过光耦连接到PFC和LLC控制电路。

有益效果：

本实用新型的LED驱动电源，通过PFC和LLC开机时序控制电路确保PFC功率变换电路先工作，而LLC功率变换电路后工作，防止LLC部分在低输入电压下MOS管和变压器温升高从而导致电源损坏情况的出现，大大地提高了电源的可靠性，同时还减少了外部零件数量，降低了成本。 

附图说明

图1为本实用新型的LED驱动电源的功能模块框图。

图2为本实用新型的LED驱动电源中PFC和LLC开机时序控制电路的实施例的电路原理图。

图3为本实用新型的LED驱动电源中PFC和LLC控制电路的实施例的电路原理图。

图4为本实用新型的LED驱动电源中恒流恒压控制电路的实施例的电路原理图。 

具体实施方式

本实用新型提供了一种LED驱动电源。为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，其为本实用新型的LED驱动电源的功能模块框图。如图所示，所述LED驱动电源用于为LED负载20提供电能，其包括：电压输入端10、EMC滤波电路100、桥式整流电路200、PFC功率变换电路300、LLC功率变换电路400、PFC和LLC控制电路500、PFC和LLC开机时序控制电路700。所述电压输入端10依次通过EMC滤波电路100、桥式整流电路200、PFC功率变换电路300、LLC功率变换电路400连接LED负载20，所述PFC和LLC控制电路500连接PFC功率变换电路300和LLC功率变换电路400，所述PFC和LLC开机时序控制电路700分别连接PFC和LLC控制电路500、PFC功率变换电路300和LLC功率变换电路400。

具体说来，当电源开启时，电压输入端10输入的电压依次流经EMC滤波电路100、桥式整流电路200、PFC功率变换电路300和LLC功率变换电路400后输出到LED负载20上；所述PFC和LLC控制电路500用于分别控制PFC功率变换电路300和LLC功率变换电路400的工作。

而本申请的关键在于，提供了PFC和LLC开机时序控制电路700，用于根据PFC功率变换电路300输出电压值产生控制LLC功率变换电路400工作的控制信号，即确定PFC功率变换电路300和LLC功率变换电路400工作的时序：确保在任何情况下，都是PFC功率变换电路300先工作，而LLC功率变换电路400后工作。即PFC功率变换电路300输出的电压值达到一定值时，LLC功率变换电路400才工作。具体如下：

当所述PFC功率变换电路300的输出的电压低于第一预定电压时，PFC和LLC开机时序控制电路700发送控第一制信号到所述PFC和LLC控制电路500，令PFC和LLC控制电路500关断所述LLC功率变换电路400；当所述PFC功率变换电路300的输出的电压高于第一预定电压时，PFC和LLC开机时序控制电路700发送第二控制信号到所述PFC和LLC控制电路500，令PFC和LLC控制电路500开启所述LLC功率变换电路400。这样一来，只要PFC功率变换电路300的输出的电压低于第一预定电压，LLC功率变换电路400便不会工作。只有当PFC功率变换电路300的输出的电压高于第一预定电压时（此时PFC功率变换电路300开始工作），LLC功率变换电路400才会启动，从而提高了电源的可靠性，避免了因LLC功率变换电路400提前工作出现电源炸机的问题。

关于EMC滤波电路100、桥式整流电路200、PFC功率变换电路300、LLC功率变换电路400，因其为现有技术，这里就不做过多描述了，而PFC和LLC开机时序控制电路700为本申请的重点，下面着重描述所述PFC和LLC开机时序控制电路700的电路结构和工作原理。

一并参阅图2，其为本实用新型的PFC和LLC开机时序控制电路700的实施例的电路原理图。在本实施例中，PFC和LLC开机时序控制电路700包括：用于输入PFC功率变换电路300的输出电压的PFC电压输入端HV+、用于输出第一控制信号或第二控制信号到所述PFC和LLC控制电路500的控制信号输出端EN、基准电压输入端VOP、第一分压电阻R11、第二分压电阻R12、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、稳压二极管D1、三极管Q1、运算放大器U1和稳压装置U2。其中，所述三极管Q1采用NPN三极管，稳压装置U2采用稳压芯片。所述PFC电压输入端HV+通过第一分压电阻R11后分为两路，一路连接运算放大器U1的负输入端，另一路通过第二分压电阻R12接地；所述基准电压输入端VOP通过第一电阻R1连接稳压装置U2的第三端33和第二端22，所述稳压装置U2的第一端11接地；所述运算放大器U1的正输入端分为两路，一路通过第二电阻R2连接稳压装置U2的第三端33，另一路通过第三电阻R3连接运算放大器U1的输出端，所述运算放大器U1的输出端通过第四电阻R4连接三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极连接稳压二极管D1的负极，集电极连接控制信号输出端EN；所述稳压二极管D1的正极接地。

一并参阅图2，所述PFC和LLC开机时序控制电路700的实施例的电路原理如下：电源开启时，电压输入端输入的电压（如220V市电，当然输入的电压的范围也可以在100V到240V之间）流经PFC功率变换电路300后，通过PFC电压输入端HV+输出到所述PFC和LLC开机时序控制电路700，其经过第一分压电阻R11分压后输出到运算放大器U1的负输入端，此时，基准电压输入端VOP输入的电压经稳压装置U2后，输出基准电压（如2.5V）到运算放大器U1的正输入端，当PFC电压输入端HV+的电压小于运算放大器U1的正输入端输入的电压时，运算放大器U1的输出端输出高电平信号到三极管Q1的基极，使得三极管Q1导通，此时控制信号输出端EN的电压被拉低（在本实施例中，小于2.2V大于1.2V），则控制与其相连的PFC和LLC控制电路500关断所述LLC功率变换电路400，使LLC功率变换电路400不工作。而当PFC电压输入端HV+输出的电压高到一定值时（即超过第一预定电压，本实施例中第一预定电压为250V，该电压值还可根据PFC和LLC开机时序控制电路700中相应分压电阻的大小进行设置），运算放大器U1的负输入端输入的电压高于运算放大器U1的正输入端输入的电压，则运算放大器U1的输出端输出低电平信号到三极管Q1的基极，使得三极管Q1截止，此时控制信号输出端EN的电压也升高到一定值，PFC和LLC控制电路500则开启所述LLC功率变换电路400，使LLC功率变换电路400开始工作。

进一步地，在本实施例中，所述第一分压电阻R11的阻值为1.8MΩ，所述第二分压电阻R12的阻值为18KΩ。另外，所述第一电阻R1的阻值为18KΩ，所述第二电阻R2的阻值为18KΩ，所述第三电阻R3的阻值为200KΩ，所述第四电阻R4的阻值为1KΩ。

这样一来，通过PFC和LLC开机时序控制电路700确保PFC功率变换电路300正常工作后，LLC功率变换电路400才工作，避免了LLC功率变换电路400在低压输入时工作使LLC功率变换电路400中的电子元器件（如：MOS管和变压器等）温升很高从而导致电源损坏的问题，从而大大地提高了电源的可靠性。

参阅图1，所述的PFC和LLC控制电路500可通过PFC控制电路和LLC控制电路分别实现PFC功率变换电路300和LLC功率变换电路400的控制，在本申请中，所述PFC和LLC控制电路500采用一个集成芯片来实现控制，大大减少了外围电路，降低了成本。其中，所述PFC和LLC控制电路500的控制芯片可以采用NXP的TEA1713或PI公司的PLC810PG来实现。我们以TEA1713为例来说明所述PFC和LLC控制电路500，一并参阅图3，其为本实用新型的PFC和LLC控制电路500的实施例的电路原理图。在本实施例中，采用TEA1713作为用于控制PFC功率变换电路300和LLC功率变换电路400的控制芯片，其外围电路图可以参考TEA1713的IC资料，这里就不再做过多赘述了。需要注意的是，为了避免在电源开启时出现雷击浪涌现象，故在所述TEA1713的SUPHV端（即高压输入端，用于给内部高压启动电路供电）与PFC电压输入端HV+之间串联一第五电阻R5。

另外，为了起到过温保护作用，所述TEA1713芯片的SUPIC端（即芯片供电输入脚）通过温度开关RN1连接基准电压输入端VOP。如果电源工作环境温度太高，温度开关RN1的温度超过105℃时，温度开关RN1断开，使电源停止工作。

更进一步地，当输入电压降到一定值时，TEA1713芯片的SNSMAINS端（即交流输入电压检测输入脚，当交流输入电压经过电阻分压后输入）电压低于0.89V时，电源停止工作。因为输入电压过低时如果电源继续工作会使电源局部温度过高从而损坏电源。另外，当输出电压上升到一定值时，TEA1713的SNSOUT端（即输出电压监测脚）电压超过3.5V，电源也会停止工作。

请继续参阅图1，进一步地，所述LED驱动电源还可以包括恒流恒压控制电路600，所述恒流恒压控制电路600连接LLC功率变换电路400以及PFC和LLC控制电路500，恒流恒压控制电路600用于实现电路的恒流恒压，对LED负载实现恒流或恒压驱动。

如图1和4所示，其为本实用新型的LED驱动电源中恒流恒压控制电路600的实施例的电路原理图。所述恒流恒压控制电路600包括：恒流采样电压输入端VS、恒压采样电压输入端VOUT2、双路运算放大器（双路运算放大器采用LM2904双路运放，图中为了方便描述工作原理，将LM2904双路运放画成两部分：U402-A和U402-B）、第六电阻R6、第七电阻R7和光耦M，所述恒流采样电压输入端VS通过第六电阻R6连接双路运算放大器的2脚（即第一负输入引脚），恒压采样电压输入端VOUT2通过第七电阻R7连接双路运算放大器的6脚（即第二负输入引脚），所述双路运算放大器的1脚（即第一输出引脚）、7脚（即第二输出引脚）均通过光耦M连接到PFC和LLC控制电路500，在本实施例中，其连接到TEA1713芯片的SNSFB端（输出电压反馈输入脚），图4中用SXKZ表示。因其分为恒流、恒压两种工作模式，下面分别描述其工作原理（因为双路运算放大器的内部结构为现有技术，就不再对其解释了）。

请一并参阅图3，恒流工作模式：恒流采样电压输入端VS输入的恒流采样电压经过第六电阻R6到达双路运算放大器的2脚，其与通过双路运算放大器的3脚输入的恒流基准电压进行比较：当恒流采样电压输入端VS的电流增大时，恒流采样电压升高，则双路运算放大器的2脚的电压也上升，导致双路运算放大器的1脚输出电压降低；当恒流采样电压输入端VS的电流减少时，恒流采样电压降低，则双路运算放大器的2脚的电压也下降，导致双路运算放大器的1脚输出电压升高；而由1脚输出的电压经过光耦M输入到PFC和LLC控制电路500中的TEA1713芯片的SNSFB端，由TEA1713芯片的GATELS端（即LLC下MOS管驱动输出脚）和GATEHS端（即LLC上MOS管驱动输出脚）输出控制信号到LLC功率变换电路400，保证其电流为恒定值。简单来说，是一个负反馈过程。

恒压工作模式与恒流工作模式基本相同，恒压采样电压输入端VOUT2输入的恒压采样电压经过第七电阻R7输入到双路运算放大器的6脚，与双路运算放大器的5脚输入的恒压基准电压进行比较，当恒压采样电压输入端VOUT2的电压上升时，双路运算放大器的7脚输出电压降低；当恒压采样电压输入端VOUT2的电压下降时，双路运算放大器的7脚输出电压升高；再通过光耦M反馈到PFC和LLC控制电路500中的TEA1713芯片的SNSFB引脚，同样由TEA1713芯片的GATELS端和GATEHS端输出控制信号到LLC功率变换电路400，保证其电压为恒定值。

综上所述，本申请的LED驱动电源，用于为LED负载提供电能，所述LED驱动电源包括：电压输入端、EMC滤波电路、桥式整流电路、PFC功率变换电路、LLC功率变换电路和PFC和LLC控制电路，所述电压输入端依次通过EMC滤波电路、桥式整流电路、PFC功率变换电路、LLC功率变换电路连接LED负载，所述PFC和LLC控制电路连接PFC功率变换电路和LLC功率变换电路，其中，所述LED驱动电源还包括用于根据PFC输出电压值产生控制LLC功率变换电路工作的控制信号的PFC和LLC开机时序控制电路，所述PFC和LLC开机时序控制电路连接PFC和LLC控制电路、PFC功率变换电路和LLC功率变换电路。通过PFC和LLC开机时序控制电路确保PFC功率变换电路先工作，而LLC功率变换电路后工作，大大地提高了电源的可靠性，同时还减少了外部零件数量，降低了成本。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，比如改变控制芯片的型号等，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。 

Claims (10)

1.一种LED驱动电源，用于为LED负载提供电能，所述LED驱动电源包括：电压输入端、EMC滤波电路、桥式整流电路、PFC功率变换电路、LLC功率变换电路与PFC和LLC控制电路，所述电压输入端依次通过EMC滤波电路、桥式整流电路、PFC功率变换电路、LLC功率变换电路连接LED负载，所述PFC和LLC控制电路连接PFC功率变换电路和LLC功率变换电路，其特征在于，所述LED驱动电源还包括用于根据PFC功率变换电路输出电压值产生控制LLC功率变换电路工作的控制信号的PFC和LLC开机时序控制电路，所述PFC和LLC开机时序控制电路连接PFC和LLC控制电路、PFC功率变换电路和LLC功率变换电路。

2.根据权利要求1所述的LED驱动电源，其特征在于，所述PFC和LLC开机时序控制电路包括：连接PFC功率变换电路的PFC电压输入端、与所述PFC和LLC控制电路相连的控制信号输出端、基准电压输入端、第一分压电阻、第二分压电阻、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、稳压二极管、三极管、运算放大器和稳压装置；

所述PFC电压输入端通过第一分压电阻后分为两路，一路连接运算放大器的负输入端，另一路通过第二分压电阻接地；所述基准电压输入端通过第一电阻连接稳压装置的第三端和第二端，所述稳压装置的第一端接地；所述运算放大器的正输入端分为两路，一路通过第二电阻连接稳压装置的第三端，另一路通过第三电阻连接运算放大器的输出端，所述运算放大器的输出端通过第四电阻连接三极管的基极，三极管的发射极连接稳压二极管的负极，三极管的集电极连接控制信号输出端；所述稳压二极管的正极接地。

3.根据权利要求2所述的LED驱动电源，其特征在于，所述第一分压电阻的阻值为1.8MΩ，所述第二分压电阻的阻值为18KΩ。

4.根据权利要求2所述的LED驱动电源，其特征在于，所述第一电阻的阻值为18KΩ，所述第二电阻的阻值为18KΩ，所述第三电阻的阻值为200KΩ，所述第四电阻的阻值为1KΩ。

5.根据权利要求1所述的LED驱动电源，其特征在于，所述电压输入端输入的电压的范围在100V到240V之间。

6.根据权利要求1所述的LED驱动电源，其特征在于，所述PFC和LLC控制电路包括一用于控制PFC功率变换电路和LLC功率变换电路工作的控制芯片，所述控制芯片的型号为TEA1713。

7.根据权利要求6所述的LED驱动电源，其特征在于，所述TEA1713的高压输入端通过第五电阻连接PFC电压输入端。

8.根据权利要求6所述的LED驱动电源，其特征在于，所述TEA1713的芯片供电输入端通过温度开关连接基准电压输入端。

9.根据权利要求1所述的LED驱动电源，其特征在于，还包括一恒流恒压控制电路，所述恒流恒压控制电路连接LLC功率变换电路以及PFC和LLC控制电路。

10.根据权利要求9所述的LED驱动电源，其特征在于，所述恒流恒压控制电路包括：连接LLC功率变换电路的恒流采样电压输入端、连接LLC功率变换电路的恒压采样电压输入端、双路运算放大器、第六电阻、第七电阻和光耦，所述恒流采样电压输入端通过第六电阻连接双路运放器的第一负输入引脚，恒压采样电压输入端通过第七电阻连接双路运算放大器的第二负输入引脚，所述双路运算放大器的第一输出引脚、第二输出引脚均通过光耦连接到PFC和LLC控制电路。

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