CN209572191U - 抗共模干扰的led灯珠隔离供电电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种抗共模干扰的LED灯珠隔离供电电路，包括灯珠供电支路和控制器供电支路，灯珠供电支路和控制器供电支路的火线均通过保护磁珠R23与市电火线相连，零线均与市电零线相连。本实用新型LED灯板和控制器独立供电，隔离了相互干扰，能够有效避免灯珠的频闪及控制器的烧毁。对于控制器供电支路，由于电路主开关器件采用半导体开关，不使用传统的继电器作为通断开关，因此极大的增加了使用寿命和响应速度。当系统发生过压时此电路将迅速做出反应关断输出，以保护后级电路，当电压恢复时电路也将自动恢复。交流输入端并联压敏电阻，可以将电压钳位到一个相对固定的电压值，从而实现对后级电路的保护，起到防静电作用。

Description

抗共模干扰的LED灯珠隔离供电电路

技术领域

本实用新型涉及一种LED灯电源电路的设计，特别是涉及一种抗共模干扰的LED灯珠隔离供电电路。

背景技术

LED是英文Light Emitting Diode（发光二极管）的缩写，它的基本结构是一块通电发光的半导体材料芯片，用银胶或白胶固化到支架上，然后用银线或金线连接芯片和电路板，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，最后安装外壳，所以LED灯的抗震性能很好。

LED灯还具有以下优势：（1）节能：白光LED的能耗仅为白炽灯的1/10，节能灯的1/4；（2）使用寿命长：LED采用高可靠的先进封装工艺，充分保障了LED的寿命，LED灯的使用寿命在50000小时以上，是传统钨丝灯的50倍以上；（3）环保：LED不含铅、汞等污染元素，LED灯泡的组装部件拆装非常方便，无需厂家回收都可以通过其它人回收；（4）无频闪：纯直流工作，消除了传统光源频闪引起的视觉疲劳。基于以上诸多优势，LED灯目前已逐渐取代传统白炽灯和节能灯，广泛运用于手机、家用照明、汽车照明、公共照明等领域。

目前LED驱动电源电路均采用LED灯板及控制器共同供电，信号相互干扰严重，容易造成灯珠的频闪及控制器的烧毁。此外，传统LED灯珠供电电路一般只在直流电输出端设置电解电容和滤波电阻进行滤波，其电流输出波动仍然较大，容易烧毁负载。对于控制器供电支路，常常因为其电压不稳定、异常波动对控制器造成威胁，从而需要一种过压保护装置以实现用电保护，当电压升高时断开电路连接、电压降低时恢复以达到保护目的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种抗共模干扰的LED灯珠隔离供电电路，LED灯板和控制器独立供电，隔离相互干扰，同时还能有效抑制冲击电流，延长灯珠使用寿命。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

抗共模干扰的LED灯珠隔离供电电路，包括灯珠供电支路和控制器供电支路，所述灯珠供电支路和控制器供电支路的火线均通过保护磁珠R23与市电火线相连，灯珠供电支路和控制器供电支路的零线均与市电零线相连；

所述的灯珠供电支路包括防静电压敏电阻RV1、第一整流桥BR1、滤波电容E2、分压电阻R6和控制信号处理电路，所述的控制信号处理电路包括限流电阻R11、光电耦合器U3、稳压管ZD3、调节电阻R28、调节电阻R29和三极管Q4；所述的防静电压敏电阻RV1并联于灯珠供电支路的火线与零线之间，第一整流桥BR1的交流输入端分别与灯珠供电支路的火线、零线相连，第一整流桥BR1的直流负输出端接地，直流正输出端与灯珠正极相连，所述的滤波电容E2并联于第一整流桥BR1的直流输出端之间；所述光电耦合器U3的输入端通过限流电阻R11连接输入信号VDD，光电耦合器U3的第一输出端通过分压电阻R6与灯珠正极相连，光电耦合器U3的第二输出端通过相互并联的调节电阻R28、调节电阻R29与三极管Q4的发射极连接，三极管Q4的基极并联于分压电阻R6与光电耦合器U3的第一输出端之间，光电耦合器U3的第二输出端与三极管Q4的基极之间还串联有稳压管ZD3，三极管Q4的集电极与灯珠负极连接；

所述的控制器供电支路包括第二整流桥BR2、基准电路、调控电路和主开关管Q1，第二整流桥BR2的交流输入端分别与控制器供电支路的火线、零线相连，第二整流桥BR2的直流负输出端接地，直流正输出端串联电阻R21后依次与基准电路、调控电路和主开关管Q1相连，所述基准电路与调控电路相连，所述调控电路与主开关管Q1、参考地相连，所述主开关管Q1与电路输出端相连。

所述基准电路由稳压二极管D2、电容C1、电阻R3、电阻R4组成，所述电容C1第一端与电阻R21相连、第二端与调控电路相连；所述稳压二极管D2阴极与电阻R21相连、阳极与电阻R3第一端相连，所述电阻R3第二端与调控电路、电阻R4第一端相连，所述电阻R4第二端与调控电路相连。

所述调控电路由三极管Q3、三极管Q2、电阻R1、电阻R2组成，所述三极管Q3的基极与电阻R3的第二端、电阻R4的第一端相连，发射极与电阻R4的第二端、电容C1的第二端、参考地相连，集电极与电阻R2第二端、三极管Q2的基极相连；电阻R2的第一端与电阻R21、电阻R1的第一端、主开关管Q1相连；三极管Q2的发射极与三极管Q3的发射极、电阻R4的第二端、电容C1的第二端、参考地相连，集电极与电阻R1的第二端、主开关管Q1相连。

所述主开关管Q1为P沟道MOS管，其源极与电阻R21、电容C1第一端、稳压二极管D2阴极、电阻R2的第一端、电阻R1的第一端相连，其漏极与电路输出端相连，其栅极与电阻R1的第二端、三极管Q2的集电极相连。

所述的滤波电容E2为电解电容。

所述滤波电容E2的两端还并联有放电电阻R5。

抗共模干扰的LED灯珠隔离供电电路，还包括第一直流过滤电路，第一直流过滤电路包括电容C6和电阻R24，电容C6串联于灯珠供电支路的火线上，电阻R24并联于电容C6两端。

抗共模干扰的LED灯珠隔离供电电路，还包括第二直流过滤电路，第二直流过滤电路包括电容C7和电阻R25，电容C7串联于控制器供电支路的火线上，电阻R25并联于电容C7两端。

本实用新型的有益效果是：

1）LED灯板和控制器独立供电，隔离了相互干扰，能够有效避免灯珠的频闪及控制器的烧毁。

2）对于控制器供电支路，由于电路主开关器件采用半导体开关，不使用传统的继电器作为通断开关，因此极大的增加了使用寿命和响应速度。当系统发生过压时此电路将迅速做出反应关断输出，以保护后级电路，当电压恢复时电路也将自动恢复。

3）交流电通过保护磁珠进行限流保护，正常情况不会给电路带来额外功耗，功率达到1W后磁珠产生100Ω电阻，起到了良好的限流保护作用。

4）串联的电容及并联的电阻组成直流过滤电路，能够有效滤除交流输入中的直流电压，提高输入信号品质。

5）交流输入端并联压敏电阻，利用压敏电阻的非线性特性，当过电压出现在压敏电阻的两极间，压敏电阻可以将电压钳位到一个相对固定的电压值，从而实现对后级电路的保护，起到了良好的防静电作用。

6）采用电解电容和滤波电阻实现滤波，滤波效果好。

附图说明

图1为本实用新型电路结构原理图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。

如图1所示，抗共模干扰的LED灯珠隔离供电电路，包括灯珠供电支路和控制器供电支路，所述灯珠供电支路和控制器供电支路的火线AL均通过保护磁珠R23（100R/1W）与市电火线相连，灯珠供电支路和控制器供电支路的零线AN均与市电零线相连。

所述的灯珠供电支路包括防静电压敏电阻RV1（07D/471）、第一整流桥BR1（MB6S）、滤波电容E2（电解电容，4.7UF/400V）、分压电阻R6（240K/2W）和控制信号处理电路，所述的控制信号处理电路包括限流电阻R11（1K）、光电耦合器U3（PC817）、稳压管ZD3（5.1V）、调节电阻R28（20R）、调节电阻R29（20R）和三极管Q4（PZTA42）；所述的防静电压敏电阻RV1并联于灯珠供电支路的火线与零线之间，第一整流桥BR1的交流输入端分别与灯珠供电支路的火线、零线相连，第一整流桥BR1的直流负输出端接地，直流正输出端与灯珠正极相连，所述的滤波电容E2并联于第一整流桥BR1的直流输出端之间，所述滤波电容E2的两端还并联有放电电阻R5。所述光电耦合器U3的输入端通过限流电阻R11连接输入信号VDD，光电耦合器U3的第一输出端通过分压电阻R6与灯珠正极相连，光电耦合器U3的第二输出端通过相互并联的调节电阻R28、调节电阻R29与三极管Q4的发射极连接，三极管Q4的基极并联于分压电阻R6与光电耦合器U3的第一输出端之间，光电耦合器U3的第二输出端与三极管Q4的基极之间还串联有稳压管ZD3，三极管Q4的集电极与灯珠负极连接。

作为优选，所述的灯珠供电支路还包括第一直流过滤电路，第一直流过滤电路包括电容C6（0.68UF/400V）和电阻R24（1MΩ），电容C6串联于灯珠供电支路的火线上，电阻R24并联于电容C6两端。

作为优选，所述的控制器供电支路还包括第二直流过滤电路，第二直流过滤电路包括电容C7（0.1UF/400V）和电阻R25（1MΩ），电容C7串联于控制器供电支路的火线上，电阻R25并联于电容C7两端。

关于如何实现隔离干扰、限流保护、过滤直流电压、保护后级电路、防静电：

1、如何实现隔离干扰

隔离干扰主要有两方面：

①双电源电路分两个支路独立为灯珠和控制器供电，在物理上实现隔离，解决了灯板与控制器供电电路相互干扰导致的灯珠频闪等问题。

②灯珠供电控制信号处理电路基于光电耦合器PC817实现，PC817隔离电压高达5000V，满足设计需求。光耦是常见的用于实现输入输出电气隔离的光电器件，光耦中输出信号对输入端无反馈，可有效阻断电路或系统之间的电联系，而且光信号不受电磁波干扰，更加保障了隔离效果。再一方面，光耦的抗共模干扰能力强，能很好地抑制干扰并消除噪音。

2、如何实现限流保护

火线上串接保护磁珠R23（100R/1W），磁珠串联在电路中，可起到储能作用，还可以起到平滑电流的作用，串联在交流电路中，磁珠主要起限流作用，保护磁珠R23在达到额定功率1W时其产生100Ω的电阻，电压额定的情况下，随着电阻的增加，将降低流向负载的电流，从而解决大电流对负载的冲击，达到限流保护的目的。

3、如何过滤直流电压

在整流之前需要过滤信号源中的直流分量，滤除交流输入中的直流电压，提高输入交流信号品质。隔直的方法有很多种，串联电容、用比较器、用运放调理、用减法电路都可以实现隔直，串联电容是最简单最常见的隔直处理电路。为了给电容器提供泄放通路，需在电容器两端并联一个泄放电阻，以便在停止工作后，泄放掉电容器两端存储的电能。

4、如何实现对后级电路的保护和防静电

该电路在灯珠供电支路的交流信号源两端并联了一个压敏电阻RV1，压敏电阻是一种具有非线性伏安特性的电阻器件，主要用于在电路承受过压（静电时会产生瞬间高压，也称浪涌和突波）时进行电压钳位，吸收多余的电流以保护后级敏感器件。其工作原理如下：当加在压敏电阻上的电压低于它的阈值"UN"时，压敏电阻相当于一个阻值无穷大的电阻，流过它的电流极小，它相当于一个断开状态的开关。当出现静电浪涌时，加在压敏电阻上的电压会超过它的阈值"UN"，此时它相当于阻值无穷小的电阻（相当于一个闭合状态的开关），这样就使得流过它的电流激增而对后级电路的影响变化不大，从而减小过电压对后续敏感电路的影响，因此达到了防静电和防开机浪涌的目的。

本实施例中，控制器供电支路包括第二整流桥BR2（MB6S）、基准电路、调控电路和主开关管Q1，第二整流桥BR2的交流输入端分别与控制器供电支路的火线、零线相连，第二整流桥BR2的直流负输出端接地，直流正输出端串联电阻R21后依次与基准电路、调控电路和主开关管Q1相连，所述基准电路与调控电路相连，所述调控电路与主开关管Q1、参考地GND相连，所述主开关管Q1与电路输出端相连。

具体的，所述基准电路由稳压二极管D2、电容C1、电阻R3、电阻R4组成，所述电容C1第一端与电阻R21相连、第二端与调控电路相连；所述稳压二极管D2阴极与电阻R21相连、阳极与电阻R3第一端相连，所述电阻R3第二端与调控电路、电阻R4第一端相连，所述电阻R4第二端与调控电路相连。

具体的，所述调控电路由三极管Q3、三极管Q2、电阻R1、电阻R2组成，所述三极管Q3的基极与电阻R3的第二端、电阻R4的第一端相连，发射极与电阻R4的第二端、电容C1的第二端、参考地相连，集电极与电阻R2第二端、三极管Q2的基极相连；电阻R2的第一端与电阻R21、电阻R1的第一端、主开关管Q1相连；三极管Q2的发射极与三极管Q3的发射极、电阻R4的第二端、电容C1的第二端、参考地相连，集电极与电阻R1的第二端、主开关管Q1相连。

其中，所述主开关管Q1为P沟道MOS管，其源极与电阻R21、电容C1第一端、稳压二极管D2阴极、电阻R2的第一端、电阻R1的第一端相连，其漏极与电路输出端相连，其栅极与电阻R1的第二端、三极管Q2的集电极相连。

在电路上电时，外部直流电压输入电路，如果输入电压小于基准电压则稳压二极管D2反向截止，因此三极管Q3基极没有足够的电压也截止，又因三极管Q3截止故电流通过电阻R2流入三极管Q2基极使得三极管Q2导通，电阻Q2导通使得主开关管栅极被拉低，最终主开关管导通为负载供电。如果输入电压大于基准电压则稳压二极管D2反向导通，三极管Q3也导通，因三极管Q3导通将三极管Q2基极拉低，三极管Q2截止，最终主开关管关断电流将无法通过，以达到保护目的。若输入降低时则电路自动恢复工作。该电路工作过程完全为自适应工作，无需外围信号控制，电路中过压保护值由稳压二极管D2决定，可使用不同型号的稳压管以获得希望的保护阈值，使用不同参数或容量的主开关管可以满足不同电路的要求。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.抗共模干扰的LED灯珠隔离供电电路，其特征在于：包括灯珠供电支路和控制器供电支路，所述灯珠供电支路和控制器供电支路的火线均通过保护磁珠R23与市电火线相连，灯珠供电支路和控制器供电支路的零线均与市电零线相连；

所述的灯珠供电支路包括防静电压敏电阻RV1、第一整流桥BR1、滤波电容E2、分压电阻R6和控制信号处理电路，所述的控制信号处理电路包括限流电阻R11、光电耦合器U3、稳压管ZD3、调节电阻R28、调节电阻R29和三极管Q4；所述的防静电压敏电阻RV1并联于灯珠供电支路的火线与零线之间，第一整流桥BR1的交流输入端分别与灯珠供电支路的火线、零线相连，第一整流桥BR1的直流负输出端接地，直流正输出端与灯珠正极相连，所述的滤波电容E2并联于第一整流桥BR1的直流输出端之间；所述光电耦合器U3的输入端通过限流电阻R11连接输入信号VDD，光电耦合器U3的第一输出端通过分压电阻R6与灯珠正极相连，光电耦合器U3的第二输出端通过相互并联的调节电阻R28、调节电阻R29与三极管Q4的发射极连接，三极管Q4的基极并联于分压电阻R6与光电耦合器U3的第一输出端之间，光电耦合器U3的第二输出端与三极管Q4的基极之间还串联有稳压管ZD3，三极管Q4的集电极与灯珠负极连接；

所述的控制器供电支路包括第二整流桥BR2、基准电路、调控电路和主开关管Q1，第二整流桥BR2的交流输入端分别与控制器供电支路的火线、零线相连，第二整流桥BR2的直流负输出端接地，直流正输出端串联电阻R21后依次与基准电路、调控电路和主开关管Q1相连，所述基准电路与调控电路相连，所述调控电路与主开关管Q1、参考地相连，所述主开关管Q1与电路输出端相连。

2.根据权利要求1所述的抗共模干扰的LED灯珠隔离供电电路，其特征在于：所述基准电路由稳压二极管D2、电容C1、电阻R3、电阻R4组成，所述电容C1第一端与电阻R21相连、第二端与调控电路相连；所述稳压二极管D2阴极与电阻R21相连、阳极与电阻R3第一端相连，所述电阻R3第二端与调控电路、电阻R4第一端相连，所述电阻R4第二端与调控电路相连。

3.根据权利要求2所述的抗共模干扰的LED灯珠隔离供电电路，其特征在于：所述调控电路由三极管Q3、三极管Q2、电阻R1、电阻R2组成，所述三极管Q3的基极与电阻R3的第二端、电阻R4的第一端相连，发射极与电阻R4的第二端、电容C1的第二端、参考地相连，集电极与电阻R2第二端、三极管Q2的基极相连；电阻R2的第一端与电阻R21、电阻R1的第一端、主开关管Q1相连；三极管Q2的发射极与三极管Q3的发射极、电阻R4的第二端、电容C1的第二端、参考地相连，集电极与电阻R1的第二端、主开关管Q1相连。

4.根据权利要求1所述的抗共模干扰的LED灯珠隔离供电电路，其特征在于：所述主开关管Q1为P沟道MOS管，其源极与电阻R21、电容C1第一端、稳压二极管D2阴极、电阻R2的第一端、电阻R1的第一端相连，其漏极与电路输出端相连，其栅极与电阻R1的第二端、三极管Q2的集电极相连。

5.根据权利要求1所述的抗共模干扰的LED灯珠隔离供电电路，其特征在于：所述的滤波电容E2为电解电容。

6.根据权利要求1或5所述的抗共模干扰的LED灯珠隔离供电电路，其特征在于：所述滤波电容E2的两端还并联有放电电阻R5。

7.根据权利要求1所述的抗共模干扰的LED灯珠隔离供电电路，其特征在于：还包括第一直流过滤电路，第一直流过滤电路包括电容C6和电阻R24，电容C6串联于灯珠供电支路的火线上，电阻R24并联于电容C6两端。

8.根据权利要求1所述的抗共模干扰的LED灯珠隔离供电电路，其特征在于：还包括第二直流过滤电路，第二直流过滤电路包括电容C7和电阻R25，电容C7串联于控制器供电支路的火线上，电阻R25并联于电容C7两端。