CN206742957U - 一种具有led不间断照明功能的恒流电源 - Google Patents

一种具有led不间断照明功能的恒流电源 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种具有LED不间断照明功能的恒流电源，包括主电源电路、备用电源电路、切换电路、控制电路和恒流源电路，主电源电路包括隔离变压器、整流滤波电路和DC/DC降压电路，隔离变压器与整流滤波电路连接，整流滤波电路与DC/DC降压电路的输入端连接，DC/DC降压电路的输出端与切换电路连接；备用电源电路包括蓄电池、欠压保护电路和升压电路，蓄电池通过欠压保护电路与升压电路连接，升压电路与切换电路连接；所述控制电路包括控制器、显示模块、输入设备、A/D转换器和D/A转换器。本实用新型采用主电源和备用两路电源，使电压输出稳定在8V，最大电流1A，效率达到90％以上，通过由两个MOS开关管和开关管驱动电路构成的切换电路，实现高速的主备切换。

Description

一种具有LED不间断照明功能的恒流电源
技术领域
本实用新型涉及一种具有LED不间断照明功能的恒流电源。
背景技术
大功率LED的发光强度是由流过LED的电流决定的，电流过强会引起LED的衰减，电流过弱会影响LED的发光强度，因此LED驱动需要提供恒流电源，以保证大功率LED使用的安全性，还需要满足预期的亮度要求。所以，传统上用于驱动灯泡(钨丝)、日光灯、节能灯、钠灯等光源的电源并不适合直接驱动大功率LED。用市电驱动大功率LED也需要解决降压、隔离和恒流问题，还需有较高的转换效率。因此，如何设计一种具有LED不间断照明功能的恒流电源来解决LED恒流供电的问题。
实用新型内容
为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种具有LED不间断照明功能的恒流电源。
本实用新型所采用的技术方案是：
一种具有LED不间断照明功能的恒流电源，包括主电源电路、备用电源电路、切换电路、控制电路和恒流源电路，所述主电源电路包括隔离变压器、整流滤波电路和DC/DC降压电路，所述隔离变压器与整流滤波电路连接，所述整流滤波电路与DC/DC降压电路的输入端连接，所述DC/DC降压电路的输出端与切换电路连接；所述备用电源电路包括蓄电池、欠压保护电路和升压电路，所述蓄电池通过欠压保护电路与升压电路连接，所述升压电路的输出端与切换电路连接；所述切换电路包括第一MOS开关管、第一开关管驱动电路、第二MOS开关管和第二开关管驱动电路，所述第一MOS开关管的漏极与主电源电路的输出端连接，所述第二MOS开关管的漏极与备用电源电路的输出端连接，所述第一MOS开关管的源极与第一开关管驱动电路的信号输出端连接，所述第二MOS开关管的源极与第二开关管驱动电路的信号输出端连接；所述第一开关管驱动电路的信号输入端和第二开关管驱动电路的信号输入端分别与主电源电路的输出端连接，所述第一MOS开关管的源极和第二MOS开关管的源极分部与LED驱动电路连接，所述LED驱动电路连接有LED灯；所述控制电路包括控制器、显示模块、输入设备、A/D转换器和D/A转换器，所述控制器的输入端与切换电路连接，所述控制器的输出端通过D/A转换器与恒流源电路的输入端连接，所述恒流源电路的输出端通过A/D转换器与控制器的输入端连接，所述输入设备与控制器的输入端连接，所述显示模块与控制器的输出端连接。
进一步的，所述整流滤波电路包括桥式整流电路和稳压芯片，所述桥式整流电路的第一引脚与隔离变压器的一端连接，所述桥式整流电路的第三引脚与隔离变压器的另一端连接，所述桥式整流电路的第二引脚与稳压芯片的第一引脚连接，所述桥式整流电路的第四引脚与稳压芯片的第二引脚连接，所述稳压芯片的第三引脚与DC/DC降压电路连接。
进一步的，所述控制器采用AT89S52单片机，所述显示模块采用LCD液晶显示屏，所述输入设备采用键盘。
进一步的，所述DC/DC降压电路采用TPS54331芯片。
进一步的，所述升压电路采用TPS55340芯片。
进一步的，所述欠压保护电路采用LM331比较器，所述LM331比较器的第一引脚与TPS55340芯片的使能引脚连接，所述LM331比较器的第三引脚与蓄电池的正极连接，所述LM331比较器的第五引脚和TPS55340芯片的接地引脚分别与蓄电池的负极连接,所述LM331比较器的第二引脚接3V基准电压。
进一步的，所述恒流源电路包括第一运算放大器、第二运算放大器、第一大功率晶体管和第二大功率晶体管，所述第一运算放大器的第三引脚与滑动电阻RP1连接，所述滑动电阻RP1的一端通过电阻R1与D/A转换器的输出端连接，所述滑动电阻RP1的另一端与电阻R2的一端连接，所述第一运算放大器的第二引脚与第一运算放大器的第一引脚连接，所述第一运算放大器的第一引脚与第二运算放大器的第三引脚连接，所述第二运算放大器的第一引脚与第一大功率晶体管的基极连接，所述第一大功率晶体管的发射极与第二大功率晶体管的基极连接，第二大功率晶体管的发射极与负载接线端子的一端连接，所述负载接线端子的另一端与第二运算放大器的第二引脚连接，所述第二运算放大器的第二引脚与电阻RF的一端连接，所述电阻RF的另一端接地。
进一步的，所述切换电路还连接有过流保护电路。
进一步的，所述第一开关管驱动电路采用S8050三极管，所述S8050三极管的基极通过电阻R3与主电源电路的输出端连接，所述S8050三极管的集电极与第一MOS开关管的栅极连接，所述S8050三极管的发射极接地，所述S8050三极管的基极和发射极之间连接有电阻R4；所述第二开光管驱动电路采用S8550三极管，所述S8550三极管的基极通过电阻R5与主电源电路的输出端连接，所述S8550三极管的集电极与第二MOS开关管的栅极连接，所述S8550三极管的发射极接+5V电源电压，所述S8550三极管的基极和发射极之间连接有电阻R6。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
本实用新型采用由隔离变压器、整流滤波电路和DC/DC芯片TPS54331构成主电源电路和采用TPS55430芯片构成备用电源电路，使电压输出稳定在8V，最大电流1A，效率达到90％以上，通过由两个MOS开关管和开关管驱动电路构成的切换电路，实现高速的主电源和备用电源切换，采用恒流源电路通过取样比较，进行可靠的闭环控制，从而实输出电流连续可调，采用LED驱动电路对LED进行驱动，同时还设置有过流保护电路和欠压保护电路，使得该恒流电源具有输出过流保护和输入欠压保护功能，采用控制电路实现对输出电压、输出电流和系统效率的测量和显示。
附图说明
图1是本实用新型的整体结构框图；
图2是主电源电路的电路结构图；
图3是备用电源电路的电路结构图；
图4是切换电路的电路结构图；
图5是恒流源电路的电路结构图；
其中，1、主电源电路，2、备用电源电路，3、切换电路，4、控制电路，5、恒流源电路，6、隔离变压器，7、整流滤波电路，8、DC/DC降压电路，9、蓄电池，10、欠压保护电路，11、升压电路，12、控制器，13、显示模块，14、输入设备，15、过流保护电路，16、LED驱动电路，17、D/A转换器，18、A/D转换器，19、桥式整流电路，20、稳压芯片。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进一步说明。
如图1所示，一种具有LED不间断照明功能的恒流电源，包括主电源电路1、备用电源电路2、切换电路3、控制电路4和恒流源电路5。
如图2所示，所述主电源电路1包括隔离变压器6、整流滤波电路7和DC/DC降压电路8，所述整流滤波电路包括桥式整流电路19和稳压芯片20，所述桥式整流电路19由四个串联连接的二极管组成，所述桥式整流电路19的第一引脚与隔离变压器6的一端连接，所述桥式整流电路19的第三引脚与隔离变压器6的另一端连接，所述桥式整流电路19的第二引脚与稳压芯片20的第一引脚连接，所述桥式整流电路19的第四引脚与稳压芯片20的第二引脚连接，所述稳压芯片20的第三引脚与DC/DC降压电路8的输入端连接，所述稳压芯片采用LM7812稳压芯片；所述稳压芯片的第一引脚与桥式整流电路7的第四引脚之间连接有电容C2，所述电容C2并联有电容C1，所述稳压芯片的第三引脚与桥式整流电路7的第四引脚之间连接有电容C3；所述DC/DC降压电路8采用TPS54331芯片；所述DC/DC降压电路8的输出端与切换电路3连接。
如图3所示，所述备用电源电路2包括蓄电池9、欠压保护电路10和升压电路11，所述升压电路10采用TPS55340芯片U1；所述欠压保护电路10采用LM331比较器U2，所述LM331比较器U2的第一引脚与TPS55340芯片U1的使能引脚连接，所述LM331比较器U2的第三引脚与蓄电池9的正极连接，所述LM331比较器U2的第五引脚和TPS55340芯片U1的接地引脚分别与蓄电池9的负极连接,所述LM331比较器U2的第二引脚接3V基准电压。TPS55340芯片U1自带的使能引脚可以实现对芯片工作的通断的控制，在前段加LM331比较器U2，当Ui>3V时，TPS55340芯片U1的使能引脚正常工作，当Ui<3V时，TPS55340芯片U1的使能脚置零停止工作。
如图4所示，所述切换电路3包括第一MOS开关管Q1、第一开关管驱动电路、第二MOS开关管Q2和第二开关管驱动电路，所述第一MOS开关管Q1的漏极与主电源电路1的输出端连接，所述第一开关管驱动电路采用S8050三极管Q5，所述S8050三极管Q5的基极通过电阻R3与主电源电路1的输出端连接，所述S8050三极管Q5的集电极与第一MOS开关管Q1的栅极连接，所述S8050三极管Q5的发射极接地，所述S8050三极管Q5的基极和发射极之间连接有电阻R4；所述第二MOS开关管Q2的漏极与备用电源电路2的输出端连接，所述第二开光管驱动电路采用S8550三极管Q6，所述S8550三极管Q6的基极通过电阻R5与主电源电路1的输出端连接，所述S8550三极管Q6的集电极与第二MOS开关管Q2的栅极连接，所述S8550三极管Q6的发射极接+5V电源电压，所述S8550三极管Q6的基极和发射极之间连接有电阻R6；所述第一MOS开关管Q1的源极和第二MOS开关管Q2的源极分部与LED驱动电路16连接，所述LED驱动电路16连接有LED灯；所述切换电路还连接有过流保护电路15。
如图1所示，所述控制电路3包括控制器12、显示模块13、输入设备14、A/D转换器18和D/A转换器17，所述控制器12的输入端与切换电路3连接，所述控制器3的输出端通过D/A转换器17与恒流源电路5的输入端连接，所述恒流源电路5的输出端通过A/D转换器18与控制器12的输入端连接，所述输入设备14与控制器12的输入端连接，所述显示模块13与控制器12的输出端连接；所述控制器12采用AT89S52单片机，所述显示模块13采用LCD液晶显示屏，所述输入设备14采用键盘。
如图5所示，所述恒流源电路5包括第一运算放大器U3、第二运算放大器U4、第一大功率晶体管Q3和第二大功率晶体管Q4，所述第一运算放大器U3的第三引脚与滑动电阻RP1连接，所述滑动电阻RP1的一端通过电阻R1与D/A转换器17的输出端连接，所述滑动电阻RP1的另一端与电阻R2的一端连接，所述第一运算放大器U3的第二引脚与第一运算放大器U3的第一引脚连接，所述第一运算放大器U3的第一引脚与第二运算放大器U4的第三引脚连接，所述第二运算放大器U4的第一引脚与第一大功率晶体管Q3的基极连接，所述第一大功率晶体管Q3的发射极与第二大功率晶体管Q4的基极连接，第二大功率晶体管Q4的发射极与负载接线端子JP1的一端连接，所述负载接线端子JP1的另一端与第二运算放大器U4的第二引脚连接，所述第二运算放大器U4的第二引脚与电阻RF的一端连接，所述电阻RF的另一端接地。
使用时，将切换电路中第一MOS开关管Q1接入主电源电路1，第二MOS开关管Q2接入备用电源电路2，将两个开关管驱动电路的信号输入端同时接到主电源电路输出端，实现了当开关管驱动电路的信号输入端为高电平时，第一MOS开关管Q1闭合，第二MOS开关管Q2断开，此时主电源给负载供电，而备用电源不工作；当开关管驱动电路的信号输入端为低电平时，第一MOS开关管Q1断开，第二MOS开关管Q2闭合，此时只用备用电源工作，为负载供电，从而实现了主电源供电时，备用电源不工作，主电源断电时，备用电源及时工作，达到LED灯照明不间断的目的。
上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (9)

1.一种具有LED不间断照明功能的恒流电源，其特征是，包括主电源电路、备用电源电路、切换电路、控制电路和恒流源电路，所述主电源电路包括隔离变压器、整流滤波电路和DC/DC降压电路，所述隔离变压器与整流滤波电路连接，所述整流滤波电路与DC/DC降压电路的输入端连接，所述DC/DC降压电路的输出端与切换电路连接；所述备用电源电路包括蓄电池、欠压保护电路和升压电路，所述蓄电池通过欠压保护电路与升压电路连接，所述升压电路的输出端与切换电路连接；所述切换电路包括第一MOS开关管、第一开关管驱动电路、第二MOS开关管和第二开关管驱动电路，所述第一MOS开关管的漏极与主电源电路的输出端连接，所述第二MOS开关管的漏极与备用电源电路的输出端连接，所述第一MOS开关管的源极与第一开关管驱动电路的信号输出端连接，所述第二MOS开关管的源极与第二开关管驱动电路的信号输出端连接；所述第一开关管驱动电路的信号输入端和第二开关管驱动电路的信号输入端分别与主电源电路的输出端连接，所述第一MOS开关管的源极和第二MOS开关管的源极分部与LED驱动电路连接，所述LED驱动电路连接有LED灯；所述控制电路包括控制器、显示模块、输入设备、A/D转换器和D/A转换器，所述控制器的输入端与切换电路连接，所述控制器的输出端通过D/A转换器与恒流源电路的输入端连接，所述恒流源电路的输出端通过A/D转换器与控制器的输入端连接，所述输入设备与控制器的输入端连接，所述显示模块与控制器的输出端连接。
2.根据权利要求1所述的一种具有LED不间断照明功能的恒流电源，其特征是，所述整流滤波电路包括桥式整流电路和稳压芯片，所述桥式整流电路的第一引脚与隔离变压器的一端连接，所述桥式整流电路的第三引脚与隔离变压器的另一端连接，所述桥式整流电路的第二引脚与稳压芯片的第一引脚连接，所述桥式整流电路的第四引脚与稳压芯片的第二引脚连接，所述稳压芯片的第三引脚与DC/DC降压电路连接。
3.根据权利要求1所述的一种具有LED不间断照明功能的恒流电源，其特征是，所述控制器采用AT89S52单片机，所述显示模块采用LCD液晶显示屏，所述输入设备采用键盘。
4.根据权利要求1所述的一种具有LED不间断照明功能的恒流电源，其特征是，所述DC/DC降压电路采用TPS54331芯片。
5.根据权利要求1所述的一种具有LED不间断照明功能的恒流电源，其特征是，所述升压电路采用TPS55340芯片。
6.根据权利要求5所述的一种具有LED不间断照明功能的恒流电源，其特征是，所述欠压保护电路采用LM331比较器，所述LM331比较器的第一引脚与TPS55340芯片的使能引脚连接，所述LM331比较器的第三引脚与蓄电池的正极连接，所述LM331比较器的第五引脚和TPS55340芯片的接地引脚分别与蓄电池的负极连接,所述LM331比较器的第二引脚接3V基准电压。
7.根据权利要求1所述的一种具有LED不间断照明功能的恒流电源，其特征是，所述恒流源电路包括第一运算放大器、第二运算放大器、第一大功率晶体管和第二大功率晶体管，所述第一运算放大器的第三引脚与滑动电阻RP1连接，所述滑动电阻RP1的一端通过电阻R1与D/A转换器的输出端连接，所述滑动电阻RP1的另一端与电阻R2的一端连接，所述第一运算放大器的第二引脚与第一运算放大器的第一引脚连接，所述第一运算放大器的第一引脚与第二运算放大器的第三引脚连接，所述第二运算放大器的第一引脚与第一大功率晶体管的基极连接，所述第一大功率晶体管的发射极与第二大功率晶体管的基极连接，第二大功率晶体管的发射极与负载接线端子的一端连接，所述负载接线端子的另一端与第二运算放大器的第二引脚连接，所述第二运算放大器的第二引脚与电阻RF的一端连接，所述电阻RF的另一端接地。
8.根据权利要求1所述的一种具有LED不间断照明功能的恒流电源，其特征是，所述切换电路还连接有过流保护电路。
9.根据权利要求1所述的一种具有LED不间断照明功能的恒流电源，其特征是，所述第一开关管驱动电路采用S8050三极管，所述S8050三极管的基极通过电阻R3与主电源电路的输出端连接，所述S8050三极管的集电极与第一MOS开关管的栅极连接，所述S8050三极管的发射极接地，所述S8050三极管的基极和发射极之间连接有电阻R4；所述第二开光管驱动电路采用S8550三极管，所述S8550三极管的基极通过电阻R5与主电源电路的输出端连接，所述S8550三极管的集电极与第二MOS开关管的栅极连接，所述S8550三极管的发射极接+5V电源电压，所述S8550三极管的基极和发射极之间连接有电阻R6。
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