CN205249541U - 全隔离高功率因数led恒流照明驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种全隔离高功率因数LED恒流照明驱动电路，包括交流供电电源、单相桥式整流电路、高频振荡电路、启动触发电路、隔离式恒流输出电路和LED照明负载，隔离式恒流输出电路包括高频输出变压器T2、整流二极管D6和D7，高频输出变压器T2的初级绕组N1连接在高频振荡电路的两输出端，次级绕组N2具有中间抽头和两个电压输出端，次级绕组N2与二极管D6和D7构成单相中间抽头全波整流电路，滤波电容C6连至单向中间抽头全波整流电路的两电压输出端之间，电路经滤波电容C6滤波之后串接一恒流二极管DH1驱动LED照明负载。本实用新型具有体积小、重量轻、电源转化效率高、干扰问题小、工作性能稳定、成本低的特点，特别适合中小功率的LED恒流照明驱动电路。

Description

全隔离高功率因数LED恒流照明驱动电路

技术领域

本实用新型涉及一种LED照明驱动电路，具体地说是一种全隔离高功率因数LED恒流照明驱动电路。

背景技术

由于LED是电流随电压变化显著的器件，当LED正向导通时，其正向电压的微小变化便可引起LED电流的巨大变化。对于稳压式LED驱动电源而言，当负载变化时，电流波动较大，LED在大电流下工作较长时间会损坏。实验表明当流经LED的实际电流为其允许的最大电流的70%时，LED的发光效能为最佳。同时，由于发光二极管PN结的电压温度系数为-2mVP℃左右，当LED散热不良导致温度升高时，其工作电流也会较初始阶段有明显变化，这也是市面上各种LED产品快速老化的主要原因。显然，保证LED的驱动电流稳定对于LED的防老化显得尤为重要。因此，恒流式驱动电源是比较理想的LED驱动方式。通常驱动LED均采用专用恒流源或者驱动芯片，当受体积和成本等因素的限制时，最经济实用的方法就是采用电容降压式电源。用它驱动小功率LED具有不怕负载短路、电路简单等优点，而且一个电路能驱动1~70个小功率LED。但是，这种电源电路启动时的电流冲击，尤其是频繁启动，会给LED造成破坏。就目前而言，PWM控制方式设计的LED电源是比较理想的，因为这种开关电源的输出电压或电流都很稳定，电源转换效率极高，一般都可以高达80~90%，并且输出电压、电流十分稳定，但也是最昂贵及技术最复杂的LED电流控制方案。

发明内容

本实用新型的技术任务是解决现有技术的不足，提供一种体积小、重量轻、电源转化效率高、工作性能稳定，成本低的全隔离高功率因数LED恒流照明驱动电路。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

全隔离高功率因数LED恒流照明驱动电路，包括交流供电电源、单相桥式整流电路、高频振荡电路、启动触发电路、隔离式恒流输出电路和LED照明负载，交流供电电源经单相桥式整流电路连接启动触发电路和高频振荡电路，为启动触发电路和高频振荡电路提供直流供电，之后经高频振荡电路输出差分脉冲信号，作为隔离式恒流输出电路的信号输入端，隔离式恒流输出电路的信号输出端用于驱动LED照明负载；

上述隔离式恒流输出电路包括高频输出变压器T2、整流二极管D6和D7，高频输出变压器T2的初级绕组N1连接在高频振荡电路的两输出端，次级绕组N2具有中间抽头和两个电压输出端，次级绕组N2与二极管D6和D7构成单相中间抽头全波整流电路，用于实现全隔离高功率因数LED恒流照明驱动电路AC-DC的转换，滤波电容C6连接在单向中间抽头全波整流电路的两电压输出端之间，电路经滤波电容C6滤波之后串接一恒流二极管DH1驱动LED照明负载。

所述交流供电电源的火线L端和零线N端分别接在四只整流二极管D1~D4所构成的单相桥式整流电路的输入端，单相桥式整流电路输出端正极接VCC端，负极接GND端，为启动触发电路和高频振荡电路的提供直流供电。

所述高频振荡电路包括硅晶体管BG1和BG2、电容C2~C5、电感线圈L1~L3，电感线圈L1~L3绕在同一铁氧体磁环上构成高频振荡变压器T1,硅晶体管BG1集电极分别接VCC端、电容C2的一端和电容C4的一端，硅晶体管BG1发射极接电感线圈L1的一端和电容C3的一端，硅晶体管BG1基极接电容C2的另一端和电感线圈L1的另一端，硅晶体管BG2发射极分别接电感线圈L2、电容C5的一端和GND端，硅晶体管BG2基极分别接电感线圈L2另一端和电容C3的另一端，硅晶体管BG1发射极与硅晶体管BG2集电极相连后，串接一电感线圈L3，作为高频振荡电路的一输出端，电容C4另一端和电容C5另一端相连后作为高频振荡电路的另一输出端，获得硅晶体管BG1和BG2发射极之间的差分脉冲信号，作为隔离式恒流输出电路的信号输入端。

所述启动触发电路包括积分电阻R2、电容C1、双向触发二极管D5，积分电阻R2和电容C1构成RC积分电路，用于波形变换，作为触发信号，积分电阻R2一端接VCC端，另一端分别接电容C1和双向触发二极管D5的一端，电容C1另一端接GND端。

所述交流供电电源为220V市电电源。

所述LED照明负载以多个LED发光二极管串联成一个LED灯组，多个LED灯组并联成LED阵列。

所述硅晶体管BG1和BG2均为NPN型。

本实用新型的全隔离高功率因数LED恒流照明驱动电路与现有技术相比，所产生的有益效果是，

1、本实用新型电路结构简单，由于采用将电感线圈L1~L3绕在同一铁氧体磁环上构成高频振荡变压器T1的方案，具有体积小、重量轻的特点，所设计的LED照明驱动电路电源转化效率高、干扰问题小、工作性能稳定、成本低，特别适合于中、小功率的电源电路；

2、本实用新型高频输出变压器T2的次级绕组N2具有中间抽头和两个电压输出端，次级绕组N2与二极管D6和D7构成单相中间抽头全波整流电路，用于实现全隔离高功率因数LED恒流照明驱动电路AC-DC的转换，此处采用单相中间抽头全波整流电路，并非采用单向桥式整流电路，虽然单向桥式整流电路变压功率是其0.7倍，但若综合考虑到成本，单向中间抽头整流电路体积小，且在中、小功率的LED照明驱动电路中更有利。

附图说明

附图1是本实用新型全隔离高功率因数LED恒流照明驱动电路的电路原理图。

图中，1、单相桥式整流电路，2、高频振荡电路，3、启动触发电路，4、隔离式恒流输出电路，5、LED照明负载。

具体实施方式

下面结合附图1对本实用新型的全隔离高功率因数LED恒流照明驱动电路作以下详细说明。

如附图1所示，本实用新型的全隔离高功率因数LED恒流照明驱动电路，其结构包括220V市电电源、单相桥式整流电路1、高频振荡电路2、启动触发电路3和隔离式恒流输出电路4和LED照明负载5。

220V市电电源的火线L端和零线N端分别接在限流电阻R1和四只整流二极管D1~D4所构成的单相桥式整流电路1的输入端，单相桥式整流电路1输出端正极接VCC端，负极接GND端，构成启动触发电路3和高频振荡电路2的直流供电端。

高频振荡电路2包括硅晶体管BG1和BG2、电容C2~C5、电感线圈L1~L3，电感线圈L1~L3绕在同一铁氧体磁环上构成高频振荡变压器T1,硅晶体管BG1集电极分别接VCC端、电容C2的一端和电容C4的一端，硅晶体管BG1发射极接电感线圈L1的一端和电容C3的一端，硅晶体管BG1基极接电容C2的另一端和电感线圈L1的另一端，硅晶体管BG2发射极分别接电感线圈L2、电容C5的一端和GND端，硅晶体管BG2基极分别接电感线圈L2另一端和电容C3的另一端，硅晶体管BG1发射极与硅晶体管BG2集电极相连后，串接一电感线圈L3，作为高频振荡电路2的一输出端，电容C4另一端和电容C5另一端相连后作为高频振荡电路2的另一输出端，获得硅晶体管BG1和BG2发射极之间的差分脉冲信号，作为隔离式恒流输出电路4的信号输入端。

启动触发电路3包括积分电阻R2、电容C1、双向触发二极管D5，积分电阻R2和电容C1构成RC积分电路，用于波形变换，作为触发信号，积分电阻R2一端接VCC端，另一端分别接电容C1和双向触发二极管D5的一端，电容C1另一端接GND端。

隔离式恒流输出电路4包括高频输出变压器T2、整流二极管D6和D7，高频输出变压器T2的初级绕组N1连接在高频振荡电路2的两输出端，次级绕组N2具有中间抽头和两个电压输出端，次级绕组N2与二极管D6和D7构成单相中间抽头全波整流电路，用于实现全隔离高功率因数LED恒流照明驱动电路C-DC的转换，滤波电容C6连接在单向中间抽头全波整流电路的两电压输出端之间，电路经滤波电容C6滤波之后串接一恒流二极管DH1输出6V直流电，驱动LED照明负载5。

LED照明负载5以多个LED发光二极管串联成一个LED灯组，多个LED灯组并联成LED阵列。

上述元件规格为；限流电阻R1阻值为1欧，积分电阻R2阻值为200K欧，电容C1~C5均选用聚丙聚酯涤纶电容，电容C1型号为0.01u/100V，电容C1型号为0.01u/100V，电容C2和C3型号为1000P/1kV，电容C4和C5型号为0.47u/250V，整流二极管D1~D4选用IN4007型，双向触发二极管D5的型号为DB332V2ADIP，它二端达到触发电压32V后开始击穿导通，击穿导通后的电压降到28V，电流最大值Itrm为2A，硅晶体管BG1和BG2选用C3039型，高频振荡变压器T1选用外径7毫米、内径4毫米、高2毫米的铁氧体磁环，电感线圈L1~L3选用直径0.1毫米的高强度绕线绕，电感线圈L1和L2绕6匝，电感线圈L3绕1匝，高频输出变压器T2选用边长31毫米、宽18毫米、厚7毫米的EE25铁氧体磁芯，初级绕组N1选用直径0.1毫米的高强度绕线绕340匝，次级绕组N2选用直径1.45毫米的高强度线绕20匝。

本实用新型的全隔离高功率因数LED恒流照明驱动电路，其电路原理描述如下：

1、220V市电电源经限流电阻R1和四只整流二极管D1~D4所构成的单相桥式整流电路1后转化为220V脉动直流，为启动触发电路3和高频振荡电路2供电，具体的：

在电源接通时，硅晶体管BG2在启动触发电路3的触发下导通，220V脉动直流经电容C4和C5、硅晶体管BG2发射极、硅晶体管BG2集电极及电感线圈L2形成回路，对电容C2和C3充电，由于高频变压器T1各电感线圈L1~L3的耦合作用，硅晶体管BG2很快由导通变为截止，硅晶体管BG2则由截止变为导通，此时电容C2和C3放电，同样由于高频变压器T1各电感线圈L1~L3的耦合作用，硅晶体管BG1很快由导通变为截止，如此往复循环，则电路不间断地振荡。由于硅晶体管BG1和BG2的基极偏置电压均取自高频振荡变压器T1的振荡反馈电压，电路未起振时，硅晶体管BG1和BG2均因无基极偏置电压而截至，因此在电源接通瞬间，必须由启动触发电路3使电路起振，这样在接通时，220V直流电压开始经积分电阻R2对电容C1充电，当电容C1上电压上升到硅晶体管BG2的阈值时，电容C2所储存的电荷经双向触发二极管D5加于硅晶体管BG2的基极上，向BG2基极提供偏置电压使其导通，引起振荡。启动触发电路3只是在LED恒流照明驱动电路刚开始工作的瞬间起作用，待硅晶体管BG1和BG2进入正常的振荡工作状态后，则不再需要启动触发电路3的触发电压了。

2、经高频振荡电路2后，脉动直流转变为高频高压脉冲，然后由输出变压器T2对高频高压脉冲降压，获得所需的电压和功率，然后经整流二极管D6和D7所组成的单相中间抽头全波整流电路，转化为直流电，经滤波电容C6滤波、恒流二极管DH1恒流后驱动照明负载。

Claims (7)

1.全隔离高功率因数LED恒流照明驱动电路，其特征在于，包括交流供电电源、单相桥式整流电路、高频振荡电路、启动触发电路、隔离式恒流输出电路和LED照明负载，交流供电电源经单相桥式整流电路连接启动触发电路和高频振荡电路，为启动触发电路和高频振荡电路提供直流供电，之后经高频振荡电路输出差分脉冲信号，作为隔离式恒流输出电路的信号输入端，隔离式恒流输出电路的信号输出端用于驱动LED照明负载；

上述隔离式恒流输出电路包括高频输出变压器T2、整流二极管D6和D7，高频输出变压器T2的初级绕组N1连接在高频振荡电路的两输出端，次级绕组N2具有中间抽头和两个电压输出端，次级绕组N2与二极管D6和D7构成单相中间抽头全波整流电路，用于实现全隔离高功率因数LED恒流照明驱动电路AC-DC的转换，滤波电容C6连接在单向中间抽头全波整流电路的两电压输出端之间，电路经滤波电容C6滤波之后串接一恒流二极管DH1驱动LED照明负载。

2.根据权利要求1所述的全隔离高功率因数LED恒流照明驱动电路，其特征在于,所述交流供电电源的火线L端和零线N端分别接在四只整流二极管D1~D4所构成的单相桥式整流电路的输入端，单相桥式整流电路输出端正极接VCC端，负极接GND端，为启动触发电路和高频振荡电路的提供直流供电。

3.根据权利要求2所述的全隔离高功率因数LED恒流照明驱动电路，其特征在于,所述高频振荡电路包括硅晶体管BG1和BG2、电容C2~C5、电感线圈L1~L3，电感线圈L1~L3绕在同一铁氧体磁环上构成高频振荡变压器T1,硅晶体管BG1集电极分别接VCC端、电容C2的一端和电容C4的一端，硅晶体管BG1发射极接电感线圈L1的一端和电容C3的一端，硅晶体管BG1基极接电容C2的另一端和电感线圈L1的另一端，硅晶体管BG2发射极分别接电感线圈L2、电容C5的一端和GND端，硅晶体管BG2基极分别接电感线圈L2另一端和电容C3的另一端，硅晶体管BG1发射极与硅晶体管BG2集电极相连后，串接一电感线圈L3，作为高频振荡电路的一输出端，电容C4另一端和电容C5另一端相连后作为高频振荡电路的另一输出端，获得硅晶体管BG1和BG2发射极之间的差分脉冲信号，作为隔离式恒流输出电路的信号输入端。

4.根据权利要求2或3所述的全隔离高功率因数LED恒流照明驱动电路，其特征在于,所述启动触发电路包括积分电阻R2、电容C1、双向触发二极管D5，积分电阻R2和电容C1构成RC积分电路，用于波形变换，作为触发信号，积分电阻R2一端接VCC端，另一端分别接电容C1和双向触发二极管D5的一端，电容C1另一端接GND端。

5.根据权利要求1或2或3所述的全隔离高功率因数LED恒流照明驱动电路，其特征在于,所述交流供电电源为220V市电电源。

6.根据权利要求1或2或3所述的全隔离高功率因数LED恒流照明驱动电路，其特征在于,所述LED照明负载以多个LED发光二极管串联成一个LED灯组，多个LED灯组并联成LED阵列。

7.根据权利要求3所述的全隔离高功率因数LED恒流照明驱动电路，其特征在于,所述硅晶体管BG1和BG2均为NPN型。