CN206650893U - 一种交流供电的可调光led驱动电路 - Google Patents

一种交流供电的可调光led驱动电路 Download PDF

Info

Publication number
CN206650893U
CN206650893U CN201720413690.2U CN201720413690U CN206650893U CN 206650893 U CN206650893 U CN 206650893U CN 201720413690 U CN201720413690 U CN 201720413690U CN 206650893 U CN206650893 U CN 206650893U
Authority
CN
China
Prior art keywords
electric capacity
ncl30051
pins
diode
module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201720413690.2U
Other languages
English (en)
Inventor
胡斌
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Cixi Rui En Electronic Science And Technology Co Ltd
Original Assignee
Cixi Rui En Electronic Science And Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cixi Rui En Electronic Science And Technology Co Ltd filed Critical Cixi Rui En Electronic Science And Technology Co Ltd
Priority to CN201720413690.2U priority Critical patent/CN206650893U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN206650893U publication Critical patent/CN206650893U/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

本实用新型公开了一种交流供电的可调光LED驱动电路,包括整流滤波模块、功率因数校正模块、NCL30051控制模块、谐振半桥模块、恒压恒流反馈模块、DC‑DC恒流驱动模块和调光接口。采用本实用新型的技术方案,由于本实用新型的技术方案采用专用电源集成IC NCL30051芯片和集成LED芯片NCL30160,仅需少量的外围器件就能实现高能效、高功率因数的LED恒流驱动电源,大大降低了LED驱动电路的复杂度,缩小了驱动电路的体积尺寸;同时NCL30160具有专用于PWM调光的输入引脚,可以实现宽范围的PWM调光,便于接入智能照明系统。

Description

一种交流供电的可调光LED驱动电路
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及开关电源领域,尤其涉及一种交流供电的可调光驱动电路。
背景技术
[0002]目前,家用LED灯通常采用交流直接供电,LED灯泡内尺寸空间比较狭小,对LED驱 动电源的尺寸要求较高丄ED驱动电源的调光方式有模拟调光(Analog Dimming),双向可控 娃TRIAC调光,PWM调光(Pulse Width Modulation Dimming)等方式。模拟调光是一种线性 调光。模拟调光比最高能达到50:1,一般在10:1以下。模拟调光的缺点是易产生颜色的偏 差,因为LED的色度与电流有关,当模拟调光的输出电流变化时会造成LED颜色出现偏差。模 拟调光的范围较窄。模拟调光还会影响LED电源的效率,以致系统消耗更多的能量。因此模 拟调光的应用范围有限。TRIAC调光通常应用于交流输入,传统的照明领域普遍采用双向晶 闸管来调光,是将输入正弦电压削去一部分,使输入到电源的电压无法实现正弦波,因此由 于正弦波电压的不完整会出现大量的谐波,造成严重的电磁干扰,同时,也会导致LED电源 效率和功率因素的降低。而且使用TRIAC调光对LED电源,调光效果容易出现LED灯闪烁现 象。PWM调光是利用方波控制信号开/关LED恒流电源,来调节LED光源平均亮度的方式来实 现调光的。无论调光的方波信号如何变化,LED始终在恒定输出电流的条件下发光。在整过 调光范围内,由于LH)的输出电流在最大值和零之间变换,通过调节占空比来调节输出电流 处于最大值和处于最小值的时间来改变Lm)输出的平均电流,所以PWM调光方式不存在颜色 偏差的问题。随着现有技术照明智能化的兴起,PWM调光方式能够更方便接入数字控制系 统,因此,PWM调光有着更广泛的应用范围。
[0003]故,针对目前现有技术中存在的上述缺陷,实有必要进行研宄,以提供一种方案, 解决现有技术中存在的缺陷。 实用新型内容
[0004]为了克服现有技术存在的缺陷,确有必要提供一种交流供电的可调光LED驱动电 路,提供一种低成本、小体积、高可靠性的可调光LHD驱动电路,并能通过调光接口方便地接 入智能照明系统。
[0005]为了解决现有技术存在的技术问题,本实用新型的技术方案如下:
[0006] 一种交流供电的可调光LED驱动电路,包括整流滤波模块、功率因数校正模块、 NCL30051控制模块、谐振半桥模块、恒压恒流反馈模块、DC-DC恒流驱动模块和调光接口,其 中,
[0007] 所述整流滤波模块与交流市电输入相连接,用于将交流市电进行整流滤波后输出 给所述功率因数校正模块;
[0008] 所述功率因数校正模块与所述NCL30051控制模块和谐振半桥模块相连接,用于进 行功率因数校正并输出直流高压信号至所述谐振半桥模块;
[0009] 所述谐振半桥模块与所述NCL30051控制模块和恒压恒流反馈模块,用于通过LLC 谐振输出恒定电压给所述DC-DC恒流驱动模块提供供电电压;
[0010] 所述恒压恒流反馈模块用于监测所述谐振半桥模块输出信号的电压的变化和电 流的变化并反馈至所述NCL30051控制模块;
[0011] 所述NCL30051控制模块用于根据所述恒压恒流反馈模块的反馈信号和所述功率 因数校正模块的输出信号调节所述功率因数校正模块和所述谐振半桥模块的工作使所述 谐振半桥模块的输出信号维持恒定电压;
[0012] 所述DC-DC恒流驱动模块与所述谐振半桥模块相连接,用于输出恒流驱动LED光 源;所述调光接口与所述DC-DC恒流驱动模块相连接,用于接入智能照明系统并根据调光指 令控制所述DC-DC恒流驱动模块相应调整输出恒流值;
[0013] 所述DC-DC恒流驱动模块采用集成LED控制芯片NCL3〇160实现。
[0014] 优选地,所述NCL30051控制模块包括NCL30051芯片、第一电容C1、第二电容C2、第 三电容C3、第四电容C4、第五电容C5和第一二极管D1,其中,所述NCL3〇051芯片的VREF引脚 与第一电容C1的一端相连接,所述NCL30051芯片的PCT引脚与第二电容C2的一端相连接,所 述NCL30051芯片的0SC引脚与第三电容C3的一端相连接,所述NCL30051芯片的HVS引脚与第 四电容C4的一端相连接,所述第四电容C4的另一端与所述NCL3〇051芯片的HBoost引脚和所 述第一二极管D1的负端相连接,所述第一二极管D1的正端与所述NCL3〇051芯片的VCC引脚 和所述第五电容C5的一端相连接,所述第五电容C5的另一端与功率因数校正模块的辅助供 电端相连接;所述NCL30051芯片的PCS引脚、TORV引脚、PZCD引脚、HV引脚、PFB引脚与所述功 率因数校正模块相连接,所述第一电容C1的另一端、所述第二电容C2的另一端、所述第三电 容C3的另一端、所述NCL30051芯片的GND引脚、PGND引脚与地端相连接;所述NCL30051芯片 的PControl引脚与所述恒压恒流反馈模块的输出端相连接;所述NCL30051芯片的HDRVh弓I 脚、HVS引脚、HDRVlo引脚与所述谐振半桥模块相连接。
[0015] 优选地,所述功率因数校正模块包括第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第一 电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第一变压器T1、第 一 M0S管Q1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4,其中,所述第六电容C6并接在所 述整流滤波模块的输出端,所述第六电容C6的一端与所述第一变压器T1的第一引脚、所述 第一电阻R1的一端、所述第三二极管D3的正端相连接,所述第一电阻R1的另一端与所述 NCL30051芯片的HV引脚相连接;所述第一变压器T1的第二引脚与所述第四二极管D4的正 端、所述第一 M0S管Q1的漏极相连接,所述第四二极管D4的负端与所述第三二极管D3的负 端、所述第七电容C7的一端、所述第五电阻R5的一端相连接并作为PFC输出端与所述谐振半 桥模块相连接,所述第五电阻R5的另一端与所述第六电阻R6的一端相连接并共同与所述 NCL30051芯片的PFB引脚相连接;所述第一变压器T1的第四引脚与所述第二二极管D2的正 端、所述第二电阻R2的一端相连接,所述第二电阻R2的另一端与所述NCL30051芯片的PZCD 引脚相连接,所述第二二极管D2的负端作为辅助供电端;所述第一 M0S管Q1的栅极与所述 NCL30051芯片的PDRV引脚相连接;所述第一 M0S管Q1的源极与所述第三电阻R3的一端、所述 第四电阻R4的一端相连接,所述第三电阻R3的另一端与所述第八电容C8的一端相连接共同 与所述NCL30051芯片的PCS引脚相连接;所述第六电容C6的另一端、所述第四电阻R4的另一 端、所述第六电阻R6的另一端、所述第七电容C7的另一端、所述第八电容C8的另一端以及所 述第一变压器T1的第三引脚共同与地端相连接。
[0016] 优选地,所述谐振半桥模块包括第二M0S管Q2、第三M0S管Q3、第九电容C9、第十电 容C10、第i^一电容C11、第五二极管D5、第六二极管D6、第七二极管D7、第八二极管D8、第七 电阻R7、第一电感L1、第二电感L2和第二变压器T2,其中,所述第二M0S管Q2的栅极与所述 NCL30051芯片的HDRVhi引脚相连接,所述第二M0S管Q2的漏极与所述第十电容C10的一端、 第八二极管D8的负端相连接共同与所述功率因数校正模块的PFC输出端相连接,所述第十 电容C10的另一端与所述第八二极管D8的正端、所述第一电感L1的一端所述第九电容C9的 一端、所述第七二极管D7的负端相连接,所述第一电感L1的另一端与所述第二电感L2的一 端、所述第二变压器T2的第一引脚相连接;所述第二M0S管Q2的源级与所述第三M0S管Q3的 源级、所述第二电感L2的另一端、所述第二变压器T2的第二引脚相连接并共同与所述 NCL30051芯片的HVS引脚相连接;所述第三M0S管Q3的栅极与所述NCL3〇〇5l芯片的HDRVlo引 脚相连接,所述第三M0S管Q3的漏极与所述第九电容C9的另一端、所述第七二极管D7的正端 相连接并共同与地端相连接;所述第二变压器T2的第三引脚与所述第六二极管D6的正端相 连接,所述第六二极管D6的负端与所述第五二极管D5的负端、所述第十一电容C11的一端相 连接并作为输出正端与所述DC-DC恒流驱动模块相连接;所述第二变压器T2的第五引脚与 所述第五二极管D5的正端相连接;所述第二变压器T2的第四引脚与所述第七电阻R7的一端 相连接,所述第七电阻R7的另一端作为输出地端与所述DC-DC恒流驱动模块相连接,所述第 十一电容C11的另一端与输出地端相连接。
[0017] 优选地,所述恒压恒流反馈模块包括恒压反馈控制环和恒流反馈控制环,所述恒 压反馈控制环用于监测所述谐振半桥模块输出信号的电压的变化并将其反馈至所述 NCL30051芯片的PControl引脚,所述恒流反馈控制环用于监测所述谐振半桥模块输出信号 的电流的变化并将其反馈至所述NCL30051芯片的PControl引脚。
[0018] 优选地,所述DC-DC恒流驱动模块包括第二芯片U2、第八电阻R8、第九电阻R9、第十 二电容C12、第十三电容C13、第三电感L3和第一稳压管Z1,其中,所述第二芯片U2采用集成 LED控制芯片NCL30160;所述第一稳压管Z1的负端与所述谐振半桥模块的输出正端相连接, 所述第一稳压管Z1的正端与所述第三电感L3的一端和所述第二芯片U2的第八引脚相连接, 所述第三电感L3的另一端与LED光源相连接;所述第二芯片U2的第七引脚与所述第十三电 容C13的一端相连接;所述第二芯片U2的第六引脚与所述调光接口的PWM控制端相连接;所 述第二芯片U2的第五引脚与所述第九电阻R9的一端相连接,所述第九电阻R9的另一端与所 述第二芯片U2的第四引脚和所述第十二电容C12的一端相连接,所述第十二电容C12的另一 端、所述第八电阻R8的一端、所述第二芯片U2的第三引脚、所述第十三电容C13的另一端共 同与输出地端相连接;所述第八电阻RS的另一端与所述第二芯片U2的第一引脚和第二引脚 相连接。
[0019] 与现有技术相比较,由于本实用新型的技术方案采用专用电源集成IC NCL30051 芯片和集成LED芯片NCL30160,仅需少量的外围器件就能实现高能效、高功率因数的LED恒 流驱动电源,大大降低了 LED驱动电路的复杂度,缩小了驱动电路的体积尺寸;同时 NCL30160具有专用于HVM调光的输入引脚,可以实现宽范围的PflfM调光,便于接入智能照明 系统。
附图说明
[0020]图1为本实用新型交流供电的可调光LED驱动电路的原理框图。
[0021]图2为本实用新型中NCL30051控制模块的电路原理图。
[0022]图3为本实用新型中功率因数校正模块的电路原理图。
[0023]图4为本实用新型中谐振半桥模块的电路原理图。
[0024]图5为本实用新型中恒压恒流反馈模块的原理示意图。
[0025]图6为本实用新型中DC-DC恒流驱动模块的电路原理图。
[0026]如下具体实施例将结合上述附图进一步说明本实用新型。
具体实施方式
[0027]以下将结合附图对本实用新型提供的技术方案作进一步说明。
[0028]参见图1,所示为本实用新型交流供电的可调光LED驱动电路的原理框图,包括整 流滤波模块、功率因数校正模块、NCL30051控制模块、谐振半桥模块、恒压恒流反馈模块、 DC-DC恒流驱动模块和调光接口,其中,整流滤波模块与交流市电输入相连接,用于将交流 市电进行整流滤波后输出给功率因数校正模块;功率因数校正模块与NCL30051控制模块和 谐振半桥模块相连接,用于进行功率因数校正并输出直流高压信号至谐振半桥模块;谐振 半桥模块与NCL30〇5l控制模块和恒压恒流反馈模块,用于通过LLC谐振输出恒定电压给DC-DC恒流驱动模块提供供电电压;恒压恒流反馈模块用于监测谐振半桥模块输出信号的电压 的变化和电流的变化并反馈至NCL30051控制模块;NCL30051控制模块用于根据恒压恒流反 馈模块的反馈信号和功率因数校正模块的输出信号调节功率因数校正模块和谐振半桥模 块的工作使谐振半桥模块的输出信号维持恒定电压;DC-DC恒流驱动模块与谐振半桥模块 相连接,用于输出恒流驱动LED光源;调光接口与DC-DC恒流驱动模块相连接,用于接入智能 照明系统并根据调光指令控制DC-DC恒流驱动模块相应调整输出恒流值;DC-DC恒流驱动模 块采用集成LED控制芯片NCL30160实现。
[0029] 上述电路中,恒压部分采用NCL30051芯片,NCL30051是一款专用电源集成电路 (1C),能够为降压直流-直流(DC-DC)转换器/LED驱动器提供恒定电压。这器件集成了一个 临界导电模式(CrM) PFC控制器及一个半桥谐振控制器,并内置600伏(V)驱动器,针对离线 电源应用进行了优化,具备了所有实现高能效、小外形因数设计所需的特性。NCL30051的半 桥段采用固定频率工作。这器件通过调节PFC段的输出电压来稳压,且集成了反馈环路开路 保护,再加PFC过压和欠压检测机制,以及可以最高设定为75千赫兹(kHz)的可调节频率振 荡器。正是由于NCL30051芯片集成了上述功能单元,能够以最少的所需外部元件简化电源 电路设计,为空间受限且讲究高能效的电源应用提供极佳解决方案。
[0030]本实用新型中功率因数校正模块和谐振半桥模块共用一个反馈控制,这与传统的 拓扑结构中两个阶段的反馈控制相互独立是完全不同的,同时,由于采用NCL30051,谐振半 桥模块工作在固定频率,这就意味着,输出电压的调整依赖于功率因数校正模块输出电压 的调整,功率因数校正模块的输出与谐振半桥模块的输出保持固定的比例不变,这种改进 简化了控制的复杂性。谐振半桥模块工作在固定频率下,这又减轻了电源电磁干扰的问题, 简化了 EMI滤波器的设计。
[0031]参见图2,所示为本实用新型中NCL30051控制模块的电路原理图,NCL30051控制模 块包括NCL3〇051芯片、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5和第 一二极管D1,其中,NCL30051芯片的VREF引脚与第一电容Cl的一端相连接,NCL30051芯片的 PCT引脚与第二电容C2的一端相连接,NCL30051芯片的OSC引脚与第三电容C3的一端相连 接,NCL30051芯片的HVS引脚与第四电容C4的一端相连接,第四电容C4的另一端与NCL30051 芯片的HBoost引脚和第一二极管D1的负端相连接,第一二极管D1的正端与NCL30051芯片的 VCC引脚和第五电容C5的一端相连接,第五电容C5的另一端与功率因数校正模块的辅助供 电端相连接;NCL30051芯片的PCS引脚、PDRV引脚、PZCD引脚、HV引脚、PFB引脚与功率因数校 正模块相连接,第一电容C1的另一端、第二电容C2的另一端、第三电容C3的另一端、 NCL30051芯片的GND引脚、PGND引脚与地端相连接;NCL30051芯片的PControl引脚与恒压恒 流反馈模块的输出端相连接;NCL30051芯片的HDRVh引脚、HVS引脚、HDRVlo引脚与谐振半桥 模块相连接。
[0032]由于NCL30051芯片集成了一个临界导电模式(CrM)PFC控制器及一个半桥谐振控 制器,因此,其外围电路结构相对简单。
[0033]参见图3,所示为本实用新型中功率因数校正模块的电路原理图,功率因数校正模 块包括第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四 电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第一变压器T1、第一 M0S管Q1、第二二极管D2、第三二极管 D3和第四二极管D4,其中,第六电容C6并接在整流滤波模块的输出端,第六电容C6的一端与 第一变压器T1的第一引脚、第一电阻R1的一端、第三二极管D3的正端相连接,第一电阻R1的 另一端与NCL30051芯片的HV引脚相连接;第一变压器T1的第二引脚与第四二极管D4的正 端、第一 M0S管Q1的漏极相连接,第四二极管D4的负端与第三二极管D3的负端、第七电容C7 的一端、第五电阻R5的一端相连接并作为PFC输出端与谐振半桥模块相连接,第五电阻R5的 另一端与第六电阻R6的一端相连接并共同与NCL30051芯片的引脚相连接;第一变压器 T1的第四引脚与第二二极管D2的正端、第二电阻R2的一端相连接,第二电阻R2的另一端与 NCL30051芯片的PZCD引脚相连接,第二二极管D2的负端作为辅助供电端;第一 M0S管Q1的栅 极与NCL30051芯片的PDRV引脚相连接;第一 M0S管Q1的源极与第三电阻R3的一端、第四电阻 R4的一端相连接,第三电阻R3的另一端与第八电容C8的一端相连接共同与NCL30051芯片的 PCS引脚相连接;第六电容C6的另一端、第四电阻R4的另一端、第六电阻R6的另一端、第七电 容C7的另一端、第八电容C8的另一端以及第一变压器T1的第三引脚共同与地端相连接。 [0034] 在上述电路中,由于NCL30051芯片内部集成了一个临界导电模式(CRM)PFC控制 器,功率因数校正模块通过架构外围电路实现功率因数校正。在图3的电路设计要点如下: [0035] (l)NCL30〇5l芯片PFB脚和R5,R6组成的电阻分压网络来实现PFC过压告警保护功 能。当最高PFC电压设置为430Vdc时,要求当PFC输出电压高于430V时就使PFC驱动信号关 闭;
[0036] (2) PFC输出电压的大小由谐振半桥输出电压信号通过恒压恒流反馈模块反馈到 Pcontrol脚来实现;
[0037] ⑶PFC M0SFET (第一M0S管Q1)的设计主要考虑漏源极耐压大小,漏极负载电流大 小,导通阻抗引起的散热问题等。PFC电压最大设置为430Vdc,因此所选M0SFET的耐压为 600V或以上便可以满足要求,而额定电流主要考虑在M0SFET导通期间,PFC电感最大峰值电 流的值,所选择的M0SFET的额定电流需要大于电感电流峰值即可。因为CRM PFC模式可以实 现零电压开关,因此M0SFET的损耗主要是通态电阻和漏极电流引起的导通损耗。综合考虑 后,选择650V,9A的MOSFET,IPA60R385CP,其导通阻抗为25度时为0.385 Q ;
[OO38] ⑷CRM PFC模式的一个优点就是PFC二极管(第四二极管D4)工作在零电流关断模 式,因此,对二极管D4的反向恢复现象没有严格的要求,一般超快恢复二极管就能满足要 求。二极管的耐压与M0SFET的耐压要求一致,选择600V或以上耐压的二极管即可。为了改善 效率,降低二极管的导通损耗,可以考虑选择额定电流稍高的二极管以降低二极管导通压 降Vf。因此选择600V 3A的超快恢复二极管MURS360遍可以满足设计要求。
[0039]为了使PFC控制器工作在核实的频率范围,选择电感为650yH-700uH较为合理。因 此,第一变压器T1的初级电感值设定为650yH-7〇OyH。为了提供一路MVdc-18Vdc之间的辅 助电压,第一变压器T1的次级辅助线圈匝比选择10:1较为合适。为了维持整个设计选材尽 量一致的原则,选择PQ-2020铁氧体磁芯作为PFC电感和谐振半桥隔离变压器的磁芯。基于 0.83A输入RMS电流,选择三股AWG#30励磁线用于主绕组线圈以减小交流损耗。其线径为 0.61mm。磁芯的骨架内部绕线宽度约为12mm。这表明每层绕制18圈,一共绕制4或5层的话, 可以绕制75匝。
[0040]参见图4,所示为谐振半桥模块的原理框图,谐振半桥模块包括第二M0S管Q2、第三 M0S管Q3、第九电容C9、第十电容C10、第^^一电容C11、第五二极管D5、第六二极管D6、第七二 极管D7、第八二极管D8、第七电阻R7、第一电感L1、第二电感L2和第二变压器T2,其中,第二 M0S管Q2的栅极与NCL30051芯片的HDRVhi引脚相连接,第二M0S管Q2的漏极与第十电容C10 的一端、第八二极管D8的负端相连接共同与功率因数校正模块的PFC输出端相连接,第十电 容C10的另一端与第八二极管D8的正端、第一电感L1的一端第九电容C9的一端、第七二极管 D7的负端相连接,第一电感L1的另一端与第二电感L2的一端、第二变压器T2的第一引脚相 连接;第二M0S管Q2的源级与第三M0S管Q3的源级、第二电感L2的另一端、第二变压器T2的第 二引脚相连接并共同与NCL30051芯片的HVS引脚相连接;第三M0S管Q3的栅极与NCL30051芯 片的HDRVlo引脚相连接,第三M0S管Q3的漏极与第九电容C9的另一端、第七二极管D7的正端 相连接并共同与地端相连接;第二变压器T2的第三引脚与第六二极管D6的正端相连接,第 六二极管D6的负端与第五二极管D5的负端、第^^一电容C11的一端相连接并作为输出正端 与DC-DC恒流驱动模块相连接;第二变压器T2的第五引脚与第五二极管D5的正端相连接;第 二变压器T2的第四引脚与第七电阻R7的一端相连接,第七电阻R7的另一端作为输出地端与 DC-DC恒流驱动模块相连接,第十一电容C11的另一端与输出地端相连接。
[0041 ]上述电路设计中,为了开发高效率和高开关频率的LED驱动电源,以实现较高的功 率密度和较小的体积,采用LLC谐振软开关技术实现了开关电源高频高效高功率密度的要 求。本实用新型的谐振半桥模块的功能是将PFC输出电压转换为38.5Vdc的恒定直流电压。 其关键器件的设计与选型如下:
[0042] (1)半桥谐振变压器(第二变压器T2)的功率为60W,工作频率为35KHz,磁芯类型为 铁氧体PQ-2020,材料为PC40,原边感量最小6mH,原边漏感:90uH-100uH,骨架类型为PQ-2020 14脚PC材质;原边组线圈为2,5脚,96匝,2股AWG#28励磁线并饶3层,每层32匝;副边绕 组线圈为7-10,11-14脚,带中心抽头,19匝,两股AWG#26线绕制两层。绕制好的电感需要抽 真空,浸凡立水工艺,并且需要进行3000Vdc以上的安全耐压测试;
[0043] (2)谐振半桥功率开关(第二M0S管Q2和第三M0S管Q3)的选取,主要考虑谐振半桥 输入电压的大小以及半桥谐振拓补结构中功率M0SFET所承受的电压应力和电流应力大小 以及MOSFET导通阻抗的大小。谐振半桥中的功率MOSFET所承受的电压应力等于输入电压, 即385到430Vdc,因此选用耐压6〇OVdc及以上的功率M0SFFET可以满足耐压要求。而输入电 流峰值远小于1A,选择额定电流为3A及以上的功率MOSFET可以满足电流应力的要求。而对 于导通阻抗的选取,主要考量其造成的导通损耗大小。在满足耐压和额定电流的前提下,导 通阻抗越小越好。根据上面的分析,本实用新型中选用的6 〇 〇 v n沟道功率 MOSFETNDD04Ne〇Z,其额定电流为4.1A,其最大导通阻抗为2Q。这一选择比较合理的满足了 设计的要求;
[0044] (3)谐振半桥模块输出整流二极管(第五二极管Df5和第六二极管D6)工作在带中心 抽头%!J出的半波整流模式,因为没有输出电感,每一个整流二极管承受两倍的输出电压的 应力,考虑一定的裕量的情况下,选择150V耐压的肖特基整流二极管能满足设计的需要。同 时,肖特基二极管具有很低的正向导通压降,这降低了导通损耗,而肖特基二极管的另外一 个优点是,它没有反向恢复现象。这都有助于效率的提升。而输出整流二极管额定电流的大 小必须大于输出电流,同时考虑一定的设计裕量。本实用新型中第五二极管D5和第六二极 管D6选择耐压150V,额定电流为10A的肖特基整流二极管MBRF10H150。
[0045] 参见图5,所示为恒压恒流反馈模块的原理示意图,恒压恒流反馈模块包括恒压反 馈控制环和恒流反馈控制环,恒压反馈控制环用于监测谐振半桥模块输出信号的电压的变 化并将其反馈至NCL300f51芯片的PControl引脚,恒流反馈控制环用于监测谐振半桥模块输 出信号的电流的变化并将其反馈至NCL30051芯片的PControl引脚。反馈信号是通过光耦反 馈到NCL30051芯片的PControl引脚。
[0046] 在上述电路中的恒压和恒流两部分在同一时刻只有一部分器作用,当负载电流小 于最大容许的负载电流Ioutmax时,恒压反馈控制环器作用,确保输出电压恒定在正常输出 电压容许的波动范围之内。当输出负载电流达到设定的最大负载电流1〇111:„1;^时,电压反馈 控制环路被恒流反馈控制环路取代,此时输出将保持恒定的电流大小。
[0047]参见图6,所示为本实用新型中DC-DC恒流驱动模块的电路原理图,DC-DC恒流驱动 模块进一步包括第二芯片U2、第八电阻R8、第九电阻R9、第十二电容C12、第十三电容C13、第 三电感L3和第一稳压管Z1,其中,第二芯片U2采用集成LED控制芯片NCL30160;第一稳压管 Z1的负端与谐振半桥模块的输出正端相连接,第一稳压管Z丨的正端与第三电感L3的一端和 第二芯片U2的第八引脚相连接,第三电感L3的另一端与LED光源相连接;第二芯片U2的第七 引脚与第十三电容C13的一端相连接;第二芯片U2的第六引脚与调光接口的PWM控制端相连 接;第二芯片U2的第五引脚与第九电阻Rg的一端相连接,第九电阻R9的另一端与第二芯片 U2的第四引脚和第十二电容Q2的一端相连接,第十二电容C12的另一端、第八电阻R8的一 端、第二芯片U2的第三引脚、第十三电容C13的另一端共同与GND地端相连接;第八电阻R8的 另一端与第二芯片U2的第一引脚和第二引脚相连接。
[0048]在本实用新型中,DC-DC恒流驱动模块采用集成LED控制芯片NCL30160实现。 NCL30160是一款用于集成LED的开关稳压器,从而仅需很少的外围器件就实现为LED光源提 供恒定电流,大大简化了电路结构同时缩减LED驱动电路的体积。NCL30160内部集成仅55毫 欧(mfi)的低导通阻抗内部M0SFET,最高L4兆赫兹(MHz)的高开关频率使设计人员可采用 更小的外部元件,帮助将电路板尺寸减至最小及成本降至最低。NCL30160支持输入电压范 围为6 • 3 V到40 V,此控制芯片具有专用于PflfM调光的输入引脚,可以实现宽范围的PffM调光。 芯片具有电阻编程调整恒流大小的输入脚。具有短路保护,欠压保护和过热保护关机等保 护功能。而且其外围电路及其简单,只需要少量的几颗零件就可以驱动LED光源,最大输出 电流为1A。
[0049] 图6是采用NCL30160芯片驱动LED光源的完整电路原理图。1,2脚CS是电流侦测反 馈脚,通过连接一个电阻R8在CS脚和地之间来设置流过LH)光源的电流大小。NCL30160是电 流模式控制的,当内部FET导通时,电流从输入经过电感和LED光源和FET,然后到地。当FET 关断时,电流连续的通过电感和LED和二极管。输出电流控制电路是通过CS比较器阈值的设 置提供10 %的纹波电流来实现的。峰值电流比较器阈值为220mV,设置为比均值电流高 10 %,而谷值电流比较器的阈值为180mV,设置为比均值低10 °乂。当FET导通时,在电感中的 电流按斜波上升。这个电流通过CS脚与地之间的外部电阻R8来侦测。当CS脚的电压达到 220mV时,峰值电流比较器将关断功率FET。一个传统的滞后控制器继续监控负载电流,并且 当负载电流降低直到CS电压达到180mV时,谷值比较器将FET开通。但是当FET关断时,电流 信息无法获取,因此设置合适的FET关断时间,并且当FET在此导通时通过校正信号去调整 关断时间是必要的。短路保护也是通过CS比较器来实现的,用于短路保护的CS比较器的阈 值为500mV,即均值电流的2.5倍。当CS脚侦测到短路电流大于正常输出均值电流的2.5倍 时,用于短路保护的CS比较器将关断FET。起到短路保护的功能。
[0050] NCL30160芯片的ROT脚是关断时间设置电阻连接引脚。外接电阻连接在ROT脚和 VCC脚之间来设置滞后控制器的关断时间。而在后续开关周期中,当FET导通时CS脚侦测到 的电压,而当FET关断时,依据CS电压变化的幅度调整器阈值。
[0051] NCL30160芯片的DIM/EN脚是PWM调光控制或使能引脚。连接一个逻辑高低电平的 PWM信号到这个引脚来使能或关闭功率M0SFET和Lm)光源的电流。使输出电流在正常值及以 下根据占空比变动。从而实现对LED亮度的调节。PWM的频率必须高于100Hz以上,否则LED光 源会出现闪烁现象。但PWM频率也不易过高,过高会导致EMI严重。在一种优选的实施方式 中,可以选择245Hz的PWM频率。
[0052] NCL30160芯片的LX脚是与内部功率M0SEFET的漏极相连的。外部的第三电感L3与 LX脚相连。第三电感L3的值决定了工作过程中,输出电流斜坡上升和下降的斜率。而电感电 流的斜坡决定了当FET导通时,电流从纹波的谷值到峰值需要多长的时间;以及当FET截止 时,电流从纹波电流的峰值到谷值需要多长的时间。更高的电感值降低了输出电流上升和 下降的斜率,这使得实际的输出电流的纹波和期望值之间的误差变小。但电感的选择应使 输出峰值电流值不超过电流的饱和电流值。电感值变大,频率降低,而频率降低之后, M0SFET的开关损耗响应也会降低。所以电感值的选择需要综合考虑,成本,体积和损耗的需 求D
[0053]以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指 出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型原理的前提下,还可以对本 实用新型进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围 内。
[0054]对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新 型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定 义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因 此,本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理 和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1. 一种交流供电的可调光LED驱动电路,其特征在于,包括整流滤波模块、功率因数校 正模块、NCL30051控制模块、谐振半桥模块、恒压恒流反馈模块、DC-DC恒流驱动模块和调光 接口,其中, 所述整流滤波模块与交流市电输入相连接,用于将交流市电进行整流滤波后输出给所 述功率因数校正模块; 所述功率因数校正模块与所述NCL30051控制模块和谐振半桥模块相连接,用于进行功 率因数校正并输出直流高压信号至所述谐振半桥模块; 所述谐振半桥模块与所述NCL30051控制模块和恒压恒流反馈模块,用于通过LLC谐振 输出恒定电压给所述DC-DC恒流驱动模块提供供电电压; 所述恒压恒流反馈模块用于监测所述谐振半桥模块输出信号的电压的变化和电流的 变化并反馈至所述NCL30051控制模块; 所述NCL30051控制模块用于根据所述恒压恒流反馈模块的反馈信号和所述功率因数 校正模块的输出信号调节所述功率因数校正模块和所述谐振半桥模块的工作使所述谐振 半桥模块的输出信号维持恒定电压; 所述DC-DC恒流驱动模块与所述谐振半桥模块相连接,用于输出恒流驱动LED光源;所 述调光接口与所述DC-DC恒流驱动模块相连接,用于接入智能照明系统并根据调光指令控 制所述DC-DC恒流驱动模块相应调整输出恒流值; 所述DC-DC恒流驱动模块采用集成LED控制芯片NCL30160实现。
2. 根据权利要求1所述的交流供电的可调光LK)驱动电路,其特征在于,所述NCL30051 控制模块包括NCL30051芯片、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容 C5和第一二极管D1,其中,所述NCL30051芯片的VREF引脚与第一电容C1的一端相连接,所述 NCL30051芯片的PCT引脚与第二电容C2的一端相连接,所述NCL30051芯片的0SC引脚与第三 电容C3的一端相连接,所述NCUOOH芯片的HVS引脚与第四电容C4的一端相连接,所述第四 电容C4的另一端与所述NCL30051芯片的HBoost引脚和所述第一二极管D1的负端相连接,所 述第一二极管D1的正端与所述NCL30051芯片的VCC引脚和所述第五电容C5的一端相连接, 所述第五电容C5的另一端与功率因数校正模块的辅助供电端相连接;所述NCL30051芯片的 PCS引脚、PDRV引脚、PZCD引脚、HV引脚、PFB引脚与所述功率因数校正模块相连接,所述第一 电容C1的另一端、所述第二电容C2的另一端、所述第三电容C3的另一端、所述NCL30051芯片 的GND引脚、PGND引脚与地端相连接;所述NCL30051芯片的PControl引脚与所述恒压恒流反 馈模块的输出端相连接•,所述NCL30051芯片的HDRVh引脚、HVS引脚、HDRVlo引脚与所述谐振 半桥模块相连接。
3. 根据权利要求2所述的交流供电的可调光LED驱动电路,其特征在于,所述功率因数 校正模块包括第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻 R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第一变压器T1、第一 M0S管Q1、第二二极管D2、第 三二极管D3和第四二极管D4,其中,所述第六电容C6并接在所述整流滤波模块的输出端,所 述第六电容C6的一端与所述第一变压器T1的第一引脚、所述第一电阻R1的一端、所述第三 二极管D3的正端相连接,所述第一电阻R1的另一端与所述NCL30051芯片的HV引脚相连接; 所述第一变压器11的第二引脚与所述第四二极管D4的正端、所述第一 M0S管Q1的漏极相连 接,所述第四二极管D4的负端与所述第三二极管D3的负端、所述第七电容C7的一端、所述第 五电阻R5的一端相连接并作为PFC输出端与所述谐振半桥模块相连接,所述第五电阻耶的 另一端与所述第六电阻R6的一端相连接并共同与所述NCL30051芯片的PFB引脚相连接;所 述第一变压器T1的第四引脚与所述第二二极管D2的正端、所述第二电阻R2的一端相连接, 所述第二电阻R2的另一端与所述NCL3〇〇5l芯片的PZCD引脚相连接,所述第二二极管D2的负 端作为辅助供电端;所述第一 M〇S管Q1的栅极与所述NCL3〇〇5l芯片的PDRV引脚相连接;所述 第一 MOS管Q1的源极与所述第三电阻R3的一端、所述第四电阻財的一端相连接,所述第三电 阻R3的另一端与所述第八电容⑶的一端相连接共同与所述NCL:30051芯片的PCS引脚相连 接;所述第六电容C6的另一端、所述第四电阻R4的另一端、所述第六电阻R6的另一端、所述 第七电容C7的另一端、所述第八电容C8的另一端以及所述第一变压器T1的第三引脚共同与 地端相连接。
4. 根据权利要求3所述的交流供电的可调光LED驱动电路,其特征在于,所述谐振半桥 模块包括第二MOS管Q2、第三MOS管Q3、第九电容C9、第十电容C10、第^^一电容C11、第五二极 管D5、第六二极管D6、第七二极管D7、第八二极管D8、第七电阻R7、第一电感L1、第二电感L2 和第二变压器T2,其中,所述第二MOS管Q2的栅极与所述NCL30051芯片的HDRVhi引脚相连 接,所述第二MOS管Q2的漏极与所述第十电容CIO的一端、第八二极管D8的负端相连接共同 与所述功率因数校正模块的PFC输出端相连接,所述第十电容C10的另一端与所述第八二极 管D8的正端、所述第一电感L1的一端所述第九电容C9的一端、所述第七二极管D7的负端相 连接,所述第一电感L1的另一端与所述第二电感L2的一端、所述第二变压器T2的第一引脚 相连接;所述第二M0S管Q2的源级与所述第三M0S管Q3的源级、所述第二电感L2的另一端、所 述第二变压器T2的第二引脚相连接并共同与所述NCL30051芯片的HVS引脚相连接;所述第 三M0S管Q3的栅极与所述NCL30051芯片的HDRVlo引脚相连接,所述第三M0S管Q3的漏极与所 述第九电容C9的另一端、所述第七二极管D7的正端相连接并共同与地端相连接;所述第二 变压器T2的第三引脚与所述第六二极管D6的正端相连接,所述第六二极管D6的负端与所述 第五二极管D5的负端、所述第十一电容C11的一端相连接并作为输出正端与所述DC-DC恒流 驱动模块相连接;所述第二变压器T2的第五引脚与所述第五二极管D5的正端相连接;所述 第二变压器T2的第四引脚与所述第七电阻R7的一端相连接,所述第七电阻R7的另一端作为 输出地端与所述DC-DC恒流驱动模块相连接,所述第十一电容C11的另一端与输出地端相连 接。
5. 根据权利要求4所述的交流供电的可调光LK)驱动电路,其特征在于,所述恒压恒流 反馈模块包括恒压反馈控制环和恒流反馈控制环,所述恒压反馈控制环用于监测所述谐振 半桥模块输出信号的电压的变化并将其反馈至所述NCL30051芯片的PControl引脚,所述恒 流反馈控制环用于监测所述谐振半桥模块输出信号的电流的变化并将其反馈至所述 NCL30051 芯片的 PControl 引脚。
6. 根据权利要求1所述的交流供电的可调光LED驱动电路,其特征在于,所述DC-DC恒流 驱动模块包括第二芯片U2、第八电阻R8、第九电阻R9、第十二电容C12、第十三电容C13、第三 电感L3和第一稳压管Z1,其中,所述第二芯片U2采用集成LED控制芯片NCL30160;所述第一 稳压管Z1的负端与所述谐振半桥模块的输出正端相连接,所述第一稳压管Z1的正端与所述 第三电感L3的一端和所述第二芯片U2的第八引脚相连接,所述第三电感L3的另一端与LED 光源相连接;所述第二芯片U2的第七引脚与所述第十三电容C13的一端相连接;所述第二芯 片U2的第六引脚与所述调光接口的PWM控制端相连接;所述第二芯片U2的第五引脚与所述 第九电阻R9的一端相连接,所述第九电阻R9的另一端与所述第二芯片U2的第四引脚和所述 第十二电容C12的一端相连接,所述第十二电容C12的另一端、所述第八电阻R8的一端、所述 第二芯片U2的第三引脚、所述第十三电容C13的另一端共同与输出地端相连接;所述第八电 阻R8的另一端与所述第二芯片U2的第一引脚和第二引脚相连接。
CN201720413690.2U 2017-04-19 2017-04-19 一种交流供电的可调光led驱动电路 Expired - Fee Related CN206650893U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201720413690.2U CN206650893U (zh) 2017-04-19 2017-04-19 一种交流供电的可调光led驱动电路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201720413690.2U CN206650893U (zh) 2017-04-19 2017-04-19 一种交流供电的可调光led驱动电路

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN206650893U true CN206650893U (zh) 2017-11-17

Family

ID=60276952

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201720413690.2U Expired - Fee Related CN206650893U (zh) 2017-04-19 2017-04-19 一种交流供电的可调光led驱动电路

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN206650893U (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108112127A (zh) * 2018-01-08 2018-06-01 深圳市崧盛电子股份有限公司 一种半桥谐振宽电压高效输出的恒流控制电路及电源

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108112127A (zh) * 2018-01-08 2018-06-01 深圳市崧盛电子股份有限公司 一种半桥谐振宽电压高效输出的恒流控制电路及电源
CN108112127B (zh) * 2018-01-08 2019-07-05 深圳市崧盛电子股份有限公司 一种半桥谐振宽电压高效输出的恒流控制电路及电源

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102065600B (zh) 一种led调光驱动系统
Zhang et al. A capacitor-isolated LED driver with inherent current balance capability
CN102083254B (zh) 适用于三端可控硅调光器的wled驱动电路及驱动方法
CN102752940B (zh) 一种高效率的led驱动电路及其驱动方法
CN101848577B (zh) 一种led驱动系统及驱动方法
CN201893980U (zh) 一种多路可调光的发光二极管驱动电源
CN102196643B (zh) 线性恒流控制器、芯片及驱动装置
CN106851927B (zh) 一种语音识别的多路调光调色led驱动电路
CN102548089A (zh) 一种多路可调光的发光二极管驱动电源
CN101843169A (zh) Led驱动器
CN104411042B (zh) Led驱动装置
CN106102206B (zh) 灯用驱动电源
CN105554956A (zh) 基于pwm调光的led灯照明系统
CN204191007U (zh) Led驱动装置
CN105792421A (zh) 一种无桥式led驱动电源
CN206650890U (zh) 一种交流供电的可调光可调色rgb‑led灯
CN206650893U (zh) 一种交流供电的可调光led驱动电路
CN202488835U (zh) 一种led驱动电路
CN211378312U (zh) 一种变电站led驱动电路
CN206650891U (zh) 一种wifi控制的rgb‑led灯
CN201839475U (zh) 一种led调光驱动系统
CN206650894U (zh) 一种语音识别的多路调光调色led驱动电路
CN105934043B (zh) 一种灯具控制系统
CN109152134A (zh) 多路调光驱动系统
CN206650892U (zh) 一种手机蓝牙控制的rgb‑led灯

Legal Events

Date Code Title Description
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20171117

Termination date: 20180419