CN204578835U - 高效、大功率led照明灯驱动器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种高效、大功率LED照明灯驱动器，包括连接于整流器输出端的功率因数校正控制器，功率因数校正控制器输出端与LLC半桥谐振功率变换电路输入端连接，LLC半桥谐振功率变换电路输出端经隔离变压器和整流滤波电路与恒压恒流源电路输入端连接；LLC半桥谐振功率变换电路的控制输入端与高压谐振控制器的输出控制端连接，高压谐振控制器的采样信号输入端与恒压恒流源电路输出端连接，高压谐振控制器的采样信号输出端与功率因数校正控制器的采样信号输入端连接；LED灯负载连接于恒压恒流源电路的输出端。本实用新型优点在于解决现有大功率LED照明灯驱动电路效率低、可靠性差的问题。本驱动器驱动能力强；系统稳定性高。
Description
技术领域
本实用新型涉及照明灯驱动器，尤其是涉及高效、大功率LED照明灯驱动器。
背景技术
随着LED（Light-Emitting Diode）技术的发展，大功率 LED照明灯在能源告急的今天得到世界各国的高度重视。
当前，很多LED照明灯厂家生产的驱动器产品主要采用恒流或恒压两种方式驱动。由于受到技术和成本限制等因素的影响，多数LED照明灯驱动电路存在着电路稳压精度不够、稳流能力较差、效率低、可靠性差等缺点。据统计，目前LED白光照明灯具出现的光效故障70%左右是电源问题，20%左右是线路和结构问题，只有10%左右是LED灯管本身的质量问题。因此，高效、高可靠性的驱动电源是影响当前LED照明灯产业能否快速发展的主要影响因素。
发明内容
本实用新型目的在于提供一种高效、大功率LED照明灯驱动器，以提供较高的电源转换效率和功率，满足当前LED照明产业的发展需要。
为实现上述目的，本实用新型采取下述技术方案：
本实用新型所述的高效、大功率LED照明灯驱动器，包括连接于整流器输出端的功率因数校正控制器，所述功率因数校正控制器输出端与LLC半桥谐振功率变换电路输入端连接，所述LLC半桥谐振功率变换电路输出端经隔离变压器和整流滤波电路与恒压恒流源电路输入端连接；所述LLC半桥谐振功率变换电路的控制输入端与高压谐振控制器的输出控制端连接，所述高压谐振控制器的采样信号输入端与所述恒压恒流源电路输出端连接，高压谐振控制器的采样信号输出端与功率因数校正控制器的采样信号输入端连接；所述LED灯负载连接于恒压恒流源电路的输出端。
本实用新型优点在于解决现有大功率LED照明灯驱动电路效率低、可靠性差的问题。本驱动器的电源转换效率大于0.9，功率因数大于0.97，驱动能力强；通过反馈电路网络调节恒压恒流源电路的输出电压和电流，使得输出呈现很高的恒压恒流特性，提高了系统的稳定性。
附图说明
图1是本实用新型的电路原理框图。
图2是本实用新型所述LLC半桥谐振功率变换电路、隔离变压器和整流滤波电路的原理图。
图3是本实用新型所述的恒压恒流源电路原理图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型所述的高效、大功率LED照明灯驱动器，包括连接于整流器输出端的功率因数校正控制器，所述功率因数校正控制器输出端与LLC半桥谐振功率变换电路输入端连接，所述LLC半桥谐振功率变换电路输出端经隔离变压器和整流滤波电路与恒压恒流源电路输入端连接；所述LLC半桥谐振功率变换电路的控制输入端与高压谐振控制器的输出控制端连接，所述高压谐振控制器的采样信号输入端与所述恒压恒流源电路输出端连接，高压谐振控制器的采样信号输出端与功率因数校正控制器的采样信号输入端连接；所述LED灯负载连接于恒压恒流源电路的输出端。
功率因数校正控制器采用ST公司（意法半导体ST公司）的过渡模式(TM)电流型PFC控制器（型号：L6563H）。PFC控制器是一个电流模式下PFC控制器，它提供了高限性倍增器，以及一个特殊的校正电路，从而降低了主电流的交越失真，使得该控制器能在很大负载变动下有效运行。
如图2所示（图2中，J1是与功率因数校正控制器输出端的连接接口；J2是与高压谐振控制器输出端的连接接口；J3是与恒压恒流源电路输入端的连接接口），LLC半桥谐振功率变换电路采用高频“软开关技术”，在开关电路中引入缓冲电感Lr和电容C3；通过由场效应管Q1、Q2，二极管D1、D2和电容C1、C2构成的半桥谐振电路，使得开关器件中的电流或两端电压按正弦或准正弦规律变化，当电流自然过零时使器件关断，当电压下降到零时使器件开通，即零电流开关(ZCS）和零电压开关（ZVS)，在开关过渡过程中减少开关的压力而使储存的电磁能量增大，有利于提高功率变换器的开关频率和效率。
LLC半桥谐振频率由高压谐振控制器实现。高压谐振控制器选用ST公司生产的高压谐振控制器（型号：L6599），它适用于串联半桥拓扑设计的双终端控制芯片，可直接连接功率因数校正器，具有轻负载突发模式。
LLC半桥谐振功率变换电路的原理为：LLC半桥谐振功率变换电路有两个谐振频率，当隔离变压器T的初级电压被输出电压箝位时，即次级负载映射期间，电感Lm不参加谐振，隔离变压器T初级线圈电阻和缓冲电容C3产生的串联谐振频率为fr；当隔离变压器T不向次级传递能量时，即次级负载断开期间，电感Lm电压不被箝位，电感Lm、隔离变压器T的初级线圈电阻、电容C3共同参加谐振，构成谐振频率fr。
LLC半桥谐振功率变换电路工作在谐振频率范围内，设ir和im分别为谐振电流和隔离变压器T原边激磁电流，电路工作可分为两个阶段：一是传输能量阶段，隔离变压器T初级线圈电阻和电容C3流过正弦电流且ir＞im，能量通过隔离变压器T传递到副边；二是续流阶段，ir﹦im，原边停止向副边传递能量，隔离变压器T初级线圈的电感、电感Lm和电容C3发生谐振，整个谐振回路感抗较大，隔离变压器T原边电流以相对较慢的速度下降。通过合理设计可以使连接于隔离变压器T原边的场效应管Q1、Q2零电压开启，连接于隔离变压器T副边的整流滤波电路中的整流二极管D3、D4、D5、D6在ir﹦im时电流降至零，实现零电流关断，降低开关损耗。
本实用新型恒压恒流源电路如图3所示，通过运算放大器IC1、IC2和精密电阻构成的反馈网络来调节驱动电路的输出电压和电流，使输出呈现较高的稳定性。
恒压电路工作原理：运算放大器IC1、IC2、电阻R1、电阻R2、二极管D7、电阻R3、电容C5、电阻R4、光电耦合器PC组成电压控制环路，晶闸管U1（TL431）是精密的电压调整器件，其阴极K与控制极G直接短路构成精密的2.5V基准电压，电阻R5是晶闸管U1的限流电阻。2.5V基准电压由电阻R6送到IC2同相输入端，而IC2反相输入端由电阻R1、电阻R2的分压比来设定。若输出电压上升，电阻R2电压上升，该电压与反相输入端2.5V基准电压比较，误差信号再经过电阻R3和D7变成电流信号，输出给光电耦合器PC，进而经过电阻R7通过反馈控制网络控制高压谐振控制器，从而改变高压谐振控制器的电容C3的放电频率，进而实现频率的改变。当输出电压小于等于额定电压时，变换器工作在固定的最小开关频率。
恒定电流工作原理：由运算放大器IC1，电阻R8，电阻R9，晶闸管晶闸管U1，电阻R10，电容C6，电阻R11，电阻R12组成电流控制环路。电阻R8是输出电流取样电阻，输出电流在电阻R8上产生电压降。该直流电压降直接到运算放大器IC1反相输入端，而2.5V基准电压则由电阻R11，电阻R12组成分压电路，再将分压电压送到运算放大器IC1同相输入端，输出电压在电阻R8上的电压与2.5V基准电压进行比较。运算放大器IC1输出误差信号，再经过电阻R13和D8变成电流信号，改变光电耦合器PC中的发光二极管电流，进而通过反馈控制网络控制输出占空比，使输出特性呈现恒流特性。电阻R4、电容C5和电阻R10、电容C6分别是相位补偿元件。
Claims (1)
1.一种高效、大功率LED照明灯驱动器，其特征在于：包括连接于整流器输出端的功率因数校正控制器，所述功率因数校正控制器输出端与LLC半桥谐振功率变换电路输入端连接，所述LLC半桥谐振功率变换电路输出端经隔离变压器和整流滤波电路与恒压恒流源电路输入端连接；所述LLC半桥谐振功率变换电路的控制输入端与高压谐振控制器的输出控制端连接，所述高压谐振控制器的采样信号输入端与所述恒压恒流源电路输出端连接，高压谐振控制器的采样信号输出端与功率因数校正控制器的采样信号输入端连接；所述LED灯负载连接于恒压恒流源电路的输出端。
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