CN217957369U - 一种基于氮化镓功率器件的plc智控led路灯驱动电源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于LED路灯驱动技术领域，具体涉及一种基于氮化镓功率器件的PLC智控LED路灯驱动电源，通过设置APFC模块，能够抑制AC电网输入的谐波污染，提高功率因数，降低线路损耗；通过PLC控制子模块的设置，并且PLC网关集成网线输入口，有效实现LED路灯的本地以及云端远程控制，并且不需要额外布置信号线，成本较低；通过采用高工作频率的氮化镓开关管作为主功率器件，能够减小变压器尺寸和滤波电容尺寸，提高LED路灯驱动电源的功率密度；并且其低导通损耗的特性提升了LED驱动的效率，降低了无效损耗和驱动温升，提高了LED路灯的整体寿命，实现了LED路灯驱动的高频小型化、高耐温性和高可靠性。
Description
技术领域
本实用新型属于LED路灯驱动技术领域，具体涉及一种基于氮化镓功率器件的PLC智控LED路灯驱动电源。
背景技术
随着智慧城市建设不断加速，LED照明的不断发展以及相关技术的不断提升，智能LED路灯的渗透率不断提升，同时也对路灯的控制智能化和能效高效化提出了更高的要求。
现有技术下，传统路灯的控制方式落后，一般通过手动、光控和时控等简单方式控制路灯的开关和亮度，受到季节、天气和人为因素的影响，控制效果较差，自动化管理水平较低。传统路灯的驱动电路比较简单，驱动路灯工作的能效较低。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中路灯的控制效果较差和能效水平较低的缺陷，从而提供一种基于氮化镓功率器件的PLC智控LED路灯驱动电源。
一种基于氮化镓功率器件的PLC智控LED路灯驱动电源，包括驱动主电路、恒流控制模块、PLC控制子模块和PLC网关；
所述驱动主电路包括APFC模块，所述APFC模块用于将AC电网输入升压并转换为DC直流电压；
所述恒流控制模块包括Buck降压可调恒流模块，用于将驱动主电路输出的DC直流电压降压并转换成LED驱动恒流，并输出驱动LED灯板；
所述PLC控制子模块，用于接收AC电网上的PLC信号并控制所述驱动主电路和所述恒流控制模块工作；
所述PLC网关集成网线输入口，连接输入的AC电网，用于实现网线信号与AC电网上PLC信号的通信；
所述APFC模块和Buck降压可调恒流模块包括氮化镓功率器件。
进一步的，还包括EMC模块，所述EMC模块设与所述AC电网输入和驱动主电路之间，用于过滤AC电网输入中的电磁干扰。
进一步的，还包括PLC控制子模块供电电路，用于将所述APFC模块输出的DC直流电压降压，为所述PLC控制子模块供电。
进一步的，所述PLC网关还集成Wi-Fi路由，用于实现Wi-Fi信号与PLC信号的通信。
进一步的，所述APFC模块包括APFC升压控制芯片，所述APFC升压控制芯片驱动第一开关器件的开关并控制电感，用于实现升压恒压。
进一步的，所述第一开关器件为氮化镓开关管。
进一步的，所述EMC模块包括共模滤波抑制电路、差模滤波抑制电路、AC输入抗雷击浪涌冲击接地保护电路。
进一步的，所述Buck降压可调恒流模块包括降压恒流芯片，所述降压恒流芯片设有PWM调光接口，并驱动第二开关器件形成LED驱动恒流。
进一步的，所述第二开关器件为氮化镓开关管。
进一步的，所述恒流控制模块输出端连接LC滤波电路，并通过所述LC滤波电路连接所述LED灯板。
有益效果：
1.本实用新型通过设置APFC模块，能够抑制AC电网输入的谐波污染，提高功率因数，降低线路损耗，降低能耗，并且有利于后级恒流控制模块的稳定工作，便于LED的灯板的驱动；通过PLC控制子模块的设置，并且PLC网关集成网线输入口，有效实现LED路灯的本地以及云端远程控制，并且不需要额外布置信号线，成本较低。
2.本实用新型通过EMC模块的设置，有效隔离了AC电网输入中的电磁干扰，并且通过设置共模滤波抑制电路和差模滤波抑制电路抑制了共模和差模的电磁干扰，通过设置AC输入抗雷击浪涌冲击接地保护电路进一步屏蔽了电磁干扰，确保了LED路灯驱动电源的正常工作。
3.本实用新型通过采用氮化镓开关管作为主功率器件，氮化镓开关管的工作频率高，从而充分发挥了LED驱动控制IC的特性，能够减小变压器尺寸和滤波电容尺寸，提高了LED路灯驱动电源的功率密度；并且其低导通损耗的特性提升了LED驱动的效率，降低了无效损耗和驱动温升，提高了LED路灯的整体寿命，实现了LED路灯驱动的高频小型化、高耐温性和高可靠性。
4.本实用新型通过PLC控制子模块供电电路的设置，为PLC控制子模块提供了稳定的低压电源，确保了PLC控制子模块的正常工作；通过在恒流控制模块和LED灯板之间设置LC滤波电路，滤除LED驱动恒流中的杂波，为LED灯板提供稳定的直流电源，提升照明效果。
附图说明
图1为本实用新型整体结构示意图；
图2为本实用新型APFC模块电路结构示意图；
图3为本实用新型EMC模块电路结构示意图；
图4为本实用新型Buck降压可调恒流模块电路结构示意图；
图5为本实用新型PLC控制子模块电路结构示意图；
图6为本实用新型PLC控制子模块供电电路结构示意图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
参照图1所示，本实施例提供了一种基于氮化镓功率器件的PLC智控LED路灯驱动电源，包括驱动主电路、恒流控制模块、PLC控制子模块和PLC网关；所述驱动主电路包括APFC模块，所述APFC模块用于将AC电网输入升压并转换为DC直流电压；所述恒流控制模块包括Buck降压可调恒流模块，用于将驱动主电路输出的DC直流电压降压并转换成LED驱动恒流，并输出驱动LED灯板；所述PLC控制子模块，用于接收AC电网上的PLC信号并控制所述驱动主电路和所述恒流控制模块工作；所述PLC网关集成网线输入口，连接输入的AC电网，用于实现网线信号与AC电网上PLC信号的通信。
具体来说，参照图2所示，所述APFC模块包括一个APFC升压控制芯片U1，所述APFC升压控制芯片通过二极管D3、电阻R6、R12、电容C5、电阻R19、R15和齐纳二极管ZD1驱动一个氮化镓开关管Q1和一个电感L2，形成升压恒压电路；APFC模块将AC电网电压转换为稳定的DC直流电压给后级的功率变换电路。所述APCF升压控制芯片U1型号为JW1962O。通过设置APFC模块，能够抑制AC电网输入的谐波污染，提高功率因数，降低线路损耗，降低能耗，并且有利于后级恒流控制模块的稳定工作，便于LED的灯板的驱动；
参照图4所示，所述Buck降压可调恒流模块包括一个带有PWM调光接口的降压恒流芯片U2；变压器T1A和T2B组成Buck开关变换储能部分，U2通过二极管D6、电阻R9、电容C9、电阻R12、R11、R14和齐纳二极管ZD2驱动一个氮化镓开关管Q2的开关导通，实现输出LED驱动恒流；并且电容C1和共模电感L1组成一个输出LC滤波电路；在恒流控制模块和LED灯板之间设置一个LC滤波电路，滤除LED驱动恒流中的杂波，为LED灯板提供稳定的直流电源，提升照明效果。所述降压恒流芯片U2型号为BP2879D。
参照图5所示，所述PLC控制子模块包括一个PLC芯片，并且内含完整PLC通信协议，PLC芯片通过电容CX2和耦合变压器L3与AC电网端的L/N线连接，从而通过L/N电力线和PLC网关联网控制LED路灯。所述PLC芯片型号为海思HI3921。通过PLC控制子模块的设置，并且PLC网关集成网线输入口，有效实现LED路灯的本地以及云端远程控制，并且不需要额外布置信号线，成本较低。
作为本实施例的进一步改进，参照图3所示，还包括EMC模块，所述EMC模块设与所述AC电网输入和驱动主电路之间，用于过滤AC电网输入中的电磁干扰。具体来说，共模电感LF1，LF2，电容CX1组成共模滤波抑制电路；电容CB1，CB2，电感L1组成差模滤波抑制电路；压敏电阻RV1，保险丝F1，NTC热敏电阻RT1，Y电容CY1，CY2，CY5，高压放电管GDT1组成AC输入抗雷击浪涌冲击接地保护电路。
通过EMC模块的设置，有效隔离了AC电网输入中的电磁干扰，并且通过设置共模滤波抑制电路和差模滤波抑制电路抑制了共模和差模的电磁干扰，通过设置AC输入抗雷击浪涌冲击接地保护电路进一步屏蔽了电磁干扰，确保了LED路灯驱动电源的正常工作。
本实施例中，采用氮化镓开关管作为主功率器件，在LED驱动的输入电压和输出功率固定的情况下，提高LED驱动的开关频率，能够有效降低变压器的感量；变压器的感量减小后，能够减小匝数，从而减小漆包线的用量和线损，降低变压器成本并提升LED驱动转换效率。
通过采用氮化镓开关管作为主功率器件，氮化镓开关管的工作频率高，从而充分发挥了LED驱动控制IC的特性，能够减小变压器尺寸和滤波电容尺寸，提高了LED路灯驱动电源的功率密度；并且其低导通损耗的特性提升了LED驱动的效率，降低了无效损耗和驱动温升，提高了LED路灯的整体寿命，实现了LED路灯驱动的高频小型化、高耐温性和高可靠性。
作为本实施例的进一步改进，参照图6所示，还包括一个PLC控制子模块供电电路，PLC控制子模块供电电路包括一个Buck降压恒压芯片U3，用于将所述APFC模块输出的DC直流电压降压，输出3.3V稳定电压，为所述PLC控制子模块供电。所述Buck降压恒压芯片U3型号为BP2525AH。通过PLC控制子模块供电电路的设置，为PLC控制子模块提供了稳定的低压电源，确保了PLC控制子模块的正常工作。
作为本实施例的进一步改进，所述PLC网关还集成一个Wi-Fi路由，用于实现Wi-Fi信号与PLC信号的通信，能够使用无线终端通过PLC网关与LED路灯驱动做交互管理。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于氮化镓功率器件的PLC智控LED路灯驱动电源，其特征在于，包括驱动主电路、恒流控制模块、PLC控制子模块和PLC网关；
所述驱动主电路包括APFC模块，所述APFC模块用于将AC电网输入升压并转换为DC直流电压；
所述恒流控制模块包括Buck降压可调恒流模块，用于将驱动主电路输出的DC直流电压降压并转换成LED驱动恒流，并输出驱动LED灯板；
所述PLC控制子模块，用于接收AC电网上的PLC信号并控制所述驱动主电路和所述恒流控制模块工作；
所述PLC网关集成网线输入口，连接输入的AC电网，用于实现网线信号与AC电网上PLC信号的通信；
所述APFC模块和Buck降压可调恒流模块包括氮化镓功率器件。
2.根据权利要求1所述的一种基于氮化镓功率器件的PLC智控LED路灯驱动电源，其特征在于，还包括EMC模块，所述EMC模块设于所述AC电网输入和驱动主电路之间，用于过滤AC电网输入中的电磁干扰。
3.根据权利要求1所述的一种基于氮化镓功率器件的PLC智控LED路灯驱动电源，其特征在于，还包括PLC控制子模块供电电路，用于将所述APFC模块输出的DC直流电压降压，为所述PLC控制子模块供电。
4.根据权利要求1所述的一种基于氮化镓功率器件的PLC智控LED路灯驱动电源，其特征在于，所述PLC网关还集成Wi-Fi路由，用于实现Wi-Fi信号与PLC信号的通信。
5.根据权利要求1所述的一种基于氮化镓功率器件的PLC智控LED路灯驱动电源，其特征在于，所述APFC模块包括APFC升压控制芯片，所述APFC升压控制芯片驱动第一开关器件的开关并控制电感，用于实现升压恒压。
6.根据权利要求5所述的一种基于氮化镓功率器件的PLC智控LED路灯驱动电源，其特征在于，所述第一开关器件为氮化镓开关管。
7.根据权利要求2所述的一种基于氮化镓功率器件的PLC智控LED路灯驱动电源，其特征在于，所述EMC模块包括共模滤波抑制电路、差模滤波抑制电路、AC输入抗雷击浪涌冲击接地保护电路。
8.根据权利要求1所述的一种基于氮化镓功率器件的PLC智控LED路灯驱动电源，其特征在于，所述Buck降压可调恒流模块包括降压恒流芯片，所述降压恒流芯片设有PWM调光接口，并驱动第二开关器件形成LED驱动恒流。
9.根据权利要求8所述的一种基于氮化镓功率器件的PLC智控LED路灯驱动电源，其特征在于，所述第二开关器件为氮化镓开关管。
10.根据权利要求1所述的一种基于氮化镓功率器件的PLC智控LED路灯驱动电源，其特征在于，所述恒流控制模块输出端连接LC滤波电路，并通过所述LC滤波电路连接所述LED灯板。
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