CN203537623U - 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，在交流电整流过程中，利用一只自关断器件可控特性和二极管单向导电特性，将两只电容器串联充电后，由自关断器件控制第一只电容器对第二只电容器进行放电，第二只电容器的端电压作为输出电压；当输出电流高于预定电电流时，山另一只自关断器件控制第三只容量较小的电容器经限流电感与第二只电容器并联，以达到对直流电输出恒流控制。本实用新型简化了从交流电到直流电的稳压变换过程，用本实用新型设计的LED驱动电源具有结构简单、成本低、使用寿命长等优点；突破了现有开关型LED驱动电源使用寿命短的瓶颈。

Description

一种LED驱动电源

技术领域

本实用新型涉及电工技术领域的变流器，具体为一种LED驱动电源，特别涉及到利用电力电子技术控制电容器对交流电进行分压式整流恒流电源。

背景技术

和传统的白炽灯、日光灯和市售的节能灯相比，LED照明灯在发光效率、节能环保以及使用寿命等多方面具有明显的优势，因此被誉为二十一世纪最有发展前景的绿色光源。现有的LED照明灯大都采用开关电源作为驱动电源，开关电源的开关频率一般在20-100千周，其主要滤波器件为电解电容器，而长时间高频工作环境会导致介质损耗和等效电感损耗很大；且使用温度高，开关电源的使用寿命只有数千小时，与LED照明灯的寿命相差很大，严重制约了LED照明灯的推广与发展。另一方面，开关电源虽采用恒流驱动，但开关电源的电压检测电路的响应时间滞后，工作时某一瞬间检测电路的电流会超过恒流电流的数倍，这会超出LED照明灯的正常工作电流，导致LED照明灯的使用寿命大为降低。由此可见，采用开关电源进行驱动的方式已经满足不了LED照明灯市场的需求，寻找一种电路简单、交流直流转换效率和功率因数高的大功率驱动电源，是当前电力电子技术领域亟待解决的课题。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型要解决的技术问题是：提供一种LED驱动电源。该电源利用自关断器件的可关断特性，通过控制自关断器件对电解电容器的充放电过程，实现对交流电进行电容器分压整流；通过在输出端并联调整电容器实现恒流输出，达到LED恒流驱动的目的。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是，一种LED驱动电源由输入端L和N、整流电路、驱动电路、开关电路、电流调整电路、恒流控制电路、输出端E-、E+和负载LEDn照明灯组构成。该电路的工作步骤和物理过程是：交流电经共模电感和滤波电容滤波后，由整流桥整流成脉动直流电，经隔离二极管和充电二极管对两只串联电容器进行充电；当输入交流电压低于第二只电容器的输出电压，隔离二极管的负极电压为正时，第一只自关断器件导通，控制第一只电容器经放电二极管和第一只限流电感对第二只电容器进行放电；当隔离二极管的反向电压降到低于第一只自关断器件关断电压时，第一只自关断器件关断，第二只电容器的两端电压作为输出电压；当输出电压因输入交流电压波动大于正常值时，电流调整电路内阴阳极反向并联有续流二极管的自关断器件控制第三只电容器经第二只限流电感与第二只电容器并联，第三只电容器放电由续流二极管实现，达到降低第二只电容器端电压的目的，进而实现了电容器分压整流的恒流输出；存储在第一只电感的电磁能经第一只回能二极管释放到第二只电容器中，第二只限流电感内的电磁能经第二只回能二极管释放回第三只电容器。

所述的整流电路由共模电感L1、滤波电容器CL和整流桥DQ构成；所述的驱动电路由驱动电阻R1、释放电阻R2、稳压二极管dw1、隔离二极管D1构成；所述的开关电路由第一只电容器C1和第二只电容器C2、放电二极管D2和充电二极管D3、限流电感L2、第一只回能二极管D4和自关断器件V1构成；所述的电流调整电路由第二只回能二极管D5、反向并联有续流二极管D6的第二只自关断器件V2、第三只电容器C3和限流电感L3构成；所述的恒流控制电路山电压比较器B、电阻R3、R4、R5和R6、稳压二极管dw2和dw3构成。所述的自关断器件可以采用功率三极管，功率场效应管,IGBT和GTO等具有可控制关断属性的半导体功率器件。

一种LED驱动电源的各电路连接关系如下，输入端L连接至所述的整流电路内共模电感L1的一个绕组，该绕组的另一端与所述的整流电路内的整流桥DQ的交流输入的一端相连，输入端N与共模电感L1的另一个绕组的一端相连，该绕组的另一端与整流桥DQ的交流输入的另一端相连；所述的整流电路内的整流桥DQ的输出正电位与输出端的E+相连，整流桥DQ的输出负电位与所述的驱动电路内的隔离二极管D1的负极相连；所述的驱动电路内的驱动电阻R1的一端与输出端E+相连，驱动电阻R1的另一端与驱动电路内的稳压二极管dw1的负极和释放电阻R2的一端以及所述的开关电路内的自关断器件V1的驱动极相连接；释放电阻R2的另一端与稳压二极管dw1的正极和隔离二极管D1的正极相连接；所述的开关电路内的第一只电容器C1的负极与自关断器件V1的阴极和所述的驱动电路内的隔离二极管D1的正极相连，第一只电容器C1的正极与放电二极管D2的正极和充电二极管D3的负极相连接，放电二极管D2的负极与输出端的E+相连，充电二极管D3的正极与第二只电容器C2的负极和所述的恒流控制电路内的电流检测电阻R4的一端相连；所述的开关电路内的自关断器件V1的阳极与限流电感L1的一端和回能二极管D4的正极相连，限流电感L1的另一端与第二只电容器C2的负极相连，回能二极管D4的负极与输出端E+相连接；输出端E+连接负载LEDn照明灯组的正极；所述的恒流控制电路内的电阻R4的另一端和输出端E-和LEDn照明灯组的负极相连接，电路内的电压电压比较器的一个输入端与稳压二极管dw2的负极和电阻R3的一端相连，稳压二极管dw2的正极与恒流控制电路内的电阻R4相连，电阻R3的另一端与恒流控制电路内的稳压二极管dw3的负极和电阻R6的一端相连，R6的另一端与输出直流电的E+相连，稳压二极管dw3的正极与电阻R4的一端相连，电压比较器B的另一输入端与电阻R4的另一端和电阻R5的一端相连，电阻R5的另一端与电阻R4的一端相连，电压比较器B的输出端与电流调整电路内的自关断器件V2的驱动极相连接；电流调整电路内的自关断器件V2的阴极与续流二极管D6的正极和电阻R4的一端相连，阳极与续流二极管D6的阴极、第二只限流电感L3的一端和第二只回能二极管D5的阳极相接，限流电感L3的另一端与第二只回能二极管D5的阴极和输出端E+相接。

当输入端N和L接入220V50Hz交流电时，经共模电感L1和滤波电容器CL滤波后，由整流桥DQ整流成脉动直流电，经隔离二极管D1和充电电容器D3对电容器C1和C2进行串联式充电，同时对负载LEDn照明灯组供电。当交流电电压低于输出直流电压时，直流电流经驱动电路内的驱动电阻R1，在稳压二极管dw1两端有电压产生，驱动自关断器件V1导通，将存储在电容器C1内的电荷经放电二极管D2释放到电容器C2；当输入交流电压高于输出直流电压时，稳压二极管dw1两端无电压，自关断器件V1的驱动极因释放电阻R2放电而关断。输出电压即电容器C2的端电压的高低由电容器C1和C2的容量比值决定的；当E1为输入电压，E2为输出电压时，

当因负载的变换或输入电压的波动造成电压升高时，恒流控制电路内的电阻R5和R4将输出电流变化量分压给电压比较器B的一个比较端，与电压比较器B另一端的由稳压二极管dw3和电阻R3设定的电压值进行比较，控制自关断器件V2导通，第三只电容器C3经限流电感L3投入与电容器C2成并联，将输出电流降低；当输出电流降低时，电压比较器B控制自关断器件V2关断，存储在限流电感L3的电荷经续流二极管D6释放到第三只电容器C3，第三只电容器C3存储的电荷经回能二极管D5释放到负载LEDn照明灯组和电容器C3中，达到自动恒流输出的目的。

本实用新型有益效果在于山于采用了分压整流，简化现有整流电路，提高了转换效率，缩小了电源的体积。利用电容器与输出电容器并联，调整输出电流，实现恒流输出，提高了输出直流电质量。

附图说明

图1一种LED驱动电源原理图

图中标号：

1 整流电路

2 驱动电路

3 开关电路

4 电流调整电路

5 恒流控制电路

具体实施方式

下面结合实施例及其附图对本发明做进一步详细说明。

本实用新型是一种LED驱动电源，图1为一种LED驱动电源原理图。该电路由输入端L和N、整流电路1、驱动电路2、开关电路3、电流调整电路4，恒流控制电路5、输出端E-、E+和负载LEDn照明灯组构成。所述的整流电路1由共模电感L1、滤波电容器CL和整流桥DQ构成；所述的驱动电路2由驱动电阻R1、释放电阻R2、稳压二极管dw1、隔离二极管D1构成；所述的开关电路3山第一只电容器C1和第二只电容器C2、放电二极管D2和充电二极管D3、限流电感L2、第一只回能二极管D4和自关断器件V1构成；所述的电流调整电路4由第二只回能二极管D5、反向并联有续流二极管D6的第二只自关断器件V2、第三只电容器C3和限流电感L3构成；所述的恒流控制电路5由电压比较器B、电阻R3、R4、R5和R6、稳压二极管dw2和dw3构成。

工作时，输入端L和N接入市电交流电，交流电经共模电感L1和滤波电容器CL组成的滤波电路滤波后，由整流桥DQ整流成脉动直流电，经隔离二极管D1和充电电容器D3对电容器C1和C2进行串联式充电，同时对负载LEDn照明灯组供电。当交流电电压低于输出直流电压时，直流电流经驱动电路2内的驱动电阻R1，稳压二极管dw1两端有电压产生，驱动自关断器件V1导通，将存储在电容器C1内的电荷经放电二极管D2释放到电容器C2；当输入交流电压高于输出直流电压时，稳压二极管dw1两端无电压，自关断器件V1的驱动极因释放电阻R2放电而关断。当因负载的变换或输入电压的波动造成电压升高时，恒流控制电路5内的电阻R5和R4将输出电压变化量分压给电压比较器B的一个比较端，与电压比较器B另一端的由稳压二极管dw2和电阻R3设定的电压值进行比较，控制自关断器件V2导通和关断，电容器C3经限流电感L3投入与输出电容器C2成并联，将输出直流电流自动恒定在一定范围。

由于该电源采用恒流驱动LED工作，当输入额定交流电压为220V，电压在160V到250V之间波动或环境温度变化时，流过LED照明灯的工作电流恒定在一定值；满足了LED工作电流恒定的要求，进而提高了LED的使用寿命。

Claims (4)

1.一种LED驱动电源，其特征在于：该驱动电源由输入端L和N、整流电路(1)、驱动电路(2)、开关电路(3)、电流调整电路(4)、恒流控制电路(5)、输出端E-、E+和负载LEDn照明灯组构成；所述的整流电路(1)由共模电感L1、滤波电容器CL和整流桥DQ构成；所述的驱动电路(2)山驱动电阻R1、释放电阻R2、稳压二极管dw1、隔离二极管D1构成；所述的开关电路(3)由第一只电容器C1和第二只电容器C2、放电二极管D2和充电二极管D3、限流电感L2、第一只回能二极管D4和自关断器件V1构成；所述的电流调整电路(4)山第二只回能二极管D5、反向并联有续流二极管D6的第二只自关断器件V2、第三只电容器C3和限流电感L3构成；所述的恒流控制电路(5)由电压比较器B、电阻R3、R4、R5和R6、稳压二极管dw2和dw3构成。 

2.根据权利要求1所述的一种LED驱动电源,其特征在于：自关断器件可以采用功率三极管、功率场效应管、IGBT和GTO等具有可控制关断属性的半导体功率器件。 

3.根据权利要求1所述的一种LED驱动电源，其特征在于：各电路连接关系如下，输入端L连接至所述的整流电路(1)内共模电感L1的一个绕组，该绕组的另一端与所述的整流电路(1)内的整流桥DQ的交流输入的一端相连，输入端N与共模电感L1的另一个绕组的一端相连，该绕组的另一端与整流桥DQ的交流输入的另一端相连；所述的整流电路(1)内的整流桥DQ的输出正电位与输出端的E+相连，整流桥DQ的输出负电位与所述的驱动电路(2)内的隔离二极管D1的负极相连；所述的驱动电路(2)内的驱动电阻R1的一端与输出端E+相连，驱动电阻R1的另一端与驱动电路内的稳压二极管dw1的负极和释放电阻R2的一端以及所述的开关电路(3)内的自关断器件V1的驱动极相连接；释放电阻R2的另一端与稳压二极管dw1的正极和隔离二极管D1的正极相连接；所述的开关电路(3)内的第一只电容器C1的负极与自关断器件V1的阴极和所述的驱动电路(2)内的隔离二极管D1的正极相连，第一只电容器C1的正极与放电二极管D2的正极和充电二极管D3的负极相连接，放电二极管D2的负极与输出端的E+相连，充电二极管D3的正极与第二只电容器C2的负极和所述的恒流控制电路(5)内的电阻R4的一端相连；所述的开关电路(3)内的自关断器件V1的阳极与限流电感L1的一端和回能二极管D4的正极相连，限流电感L1的另一端与第二只电容器C2的负极相连，回能二极管D4的负极与输出端E+相连接；输出端E+连接负载LED照明灯组的正极；所述的恒流控制电路(5)内的电阻R4的另一端和输出端E-和LED照明灯组的负极相连接，恒流控制电路(5)内的电压比较器B的一个输入端与稳压二极管dw2的负极和电阻R3的一端相连，稳压二极管dw2的正极与恒流控制电路(5)内的电阻R4相连，电阻R3的另一端与电路内的稳压二极管dw3的负极和电阻R6的一端相连，R6的另一端与输出 直流电的E+相连，稳压二极管dw3的正极与电阻R4的一端相连，电压比较器B的另一输入端与电阻R4的另一端和电阻R5的一端相连，电阻R5的另一端与电阻R4的一端相连，电压比较器B的输出端与电流调整电路(4)内的自关断器件V2的驱动极相连接；电流调整电路(4)内的自关断器件V2的阴极与续流二极管D6的正极和电阻R4的一端相连。 

4.根据权利要求1所述的一种LED驱动电源，其特征在于：自关断器件V2的阳极与续流二极管D6的阴极、第二只限流电感L3的一端和第二只回能二极管D5的阳极相接，限流电感L3的另一端与第二只回能二极管D5的阴极和输出端E+相接。 

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