JP2014501023A

JP2014501023A - Ｌｅｄ駆動電源

Info

Publication number: JP2014501023A
Application number: JP2013540212A
Authority: JP
Inventors: ヘミンフアン
Original assignee: Shenzhen Collesun Lighting Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Collesun Lighting Co Ltd
Priority date: 2010-11-26
Filing date: 2010-12-31
Publication date: 2014-01-16
Also published as: WO2012068765A1; GB2498695A; CN102111936A; CN102111936B; GB2498695B; GB201309644D0

Abstract

本発明は、ＬＥＤ駆動電源を提供する。
【解決手段】コンパレータ（Ｕ６）と、フォトカプラ部と、１次主巻線（Ｔ１−Ａ）、２次主巻線（Ｔ１−Ｄ）、１次補助巻線（Ｔ１−Ｂ）及び２次補助巻線（Ｔ１−Ｃ）を有する変圧器（Ｔ１）と、１次主巻線（Ｔ１−Ａ）及び１次補助巻線（Ｔ１−Ｂ）に接続された制御チップ（Ｕ１）とを備えている。２次主巻線（Ｔ１−Ｄ）は、検出抵抗（Ｒ１３）を介してＬＥＤ負荷の電流検出端子（−ＩＳ）に接続され、検出抵抗（Ｒ１３）は、電流検出端子（−ＩＳ）により検出されたＬＥＤ負荷の電流変化量を電圧変化量に変換する。前記電圧変化量は、コンパレータ（Ｕ６）により基準電圧と比較され、コンパレータ（Ｕ６）の出力は、フォトカプラ部を介して制御チップ（Ｕ１）のフィードバック回路機能制御ピンにフィードバックされる。フィードバック回路機能制御ピンの電圧と制御チップ（Ｕ１）内部の水晶発振器電圧とを比較することによって、制御チップ（Ｕ１）内部の電界効果トランジスタのグリッド電圧のデューティ比を調整して平均電流の制御を実行する
【選択図】図４

Description

本発明は、ＬＥＤ駆動電源に関する。

ＬＥＤ（発光ダイオード）は、消費電力が少なく、使用寿命が長く、コストが低い等のメリットがあるので、ＬＥＤ照明灯、ＬＥＤディスプレイスクリーン、ＬＥＤ電飾等、照明、表示等の領域に幅広く用いられている。

伝統的なＬＥＤ駆動電源は、通常以下の技術案によって実現される：電気を整流、濾波した後、パルス幅変調（ＰＷＭ）技術を用いて、電圧サンプリング又は電流サンプリング回路と結合してＰＷＭメインチップにフィードバックされることによって、電圧又は電流の安定出力を実現する。伝統的なＬＥＤ駆動電源は、ダイオードと電解コンデンサの谷埋積方式により力率の補正を行うので、電解コンデンサの使用が原因でＬＥＤ駆動電源の使用寿命が短くなった。

本発明の目的は、使用寿命を長くすることが可能なＬＥＤ駆動電源を提供する。

本発明のＬＥＤ駆動電源は、コンパレータと、フォトカプラ部と、１次主巻線、２次主巻線、１次補助巻線及び２次補助巻線を有する変圧器と、１次主巻線及び１次補助巻線に接続された制御チップとを備え、前記２次主巻線は、検出抵抗を介してＬＥＤ負荷の電流検出端子に接続され、検出抵抗は、電流検出端子により検出されたＬＥＤ負荷の電流変化量を電圧変化量に変換し、前記電圧変化量は、コンパレータにより基準電圧と比較され、コンパレータの出力は、フォトカプラ部を介して制御チップのフィードバック回路機能制御ピンにフィードバックされ、フィードバック回路機能制御ピンの電圧と制御チップ内部の水晶発振器の電圧とを比較することによって、制御チップ内部の電界効果トランジスタのグリッド電圧のデューティ比(duty cycle width)を調整して平均電流の制御を実行する。

本発明のＬＥＤ駆動電源は、フィードバック制御ループがデューティ比を制御することにより平均電流の制御を実現する。また、電解コンデンサを加える必要がないので、比較的大きい力率を取得する上で比較的長い使用寿命を実現することができる。

本発明に係るＬＥＤ駆動電源の回路図である。本発明に係るＬＥＤ駆動電源のもう１つの回路図である。本発明に係るＬＥＤ駆動電源のもう１つの回路図である。本発明に係るＬＥＤ駆動電源のもう１つの回路図である。

図面及び実施例を参照しながら、本発明をさらに詳しく説明する。

図１〜図４に示すように、本発明のＬＥＤ駆動電源は、コンパレータＵ６と、フォトカプラ０Ｔ１−Ａ及びフォトカプラ０Ｔ１−Ｂにより構成されているフォトカプラ部と、１次主巻線Ｔ１−Ａ、２次主巻線Ｔ１−Ｄ、１次補助巻線Ｔ１−Ｂ及び２次補助巻線Ｔ１−Ｃを有する変圧器Ｔ１と、制御チップＵ１とを備える。

図１に示すように、ＬＥＤ駆動電源は、電磁干渉防止部を更に備え、当該電磁干渉防止部においては、交流入力の一端は、ヒューズＦ１の一端に接続され、ヒューズＦ１の他端は、抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１の一端に接続され、ヒューズＦ１と抵抗Ｒ１の間のノードは、コモンモードインダクタンスＬ１の１つの巻線に接続され、交流入力の他端は、コンデンサＣ１の他端に接続され、コンデンサＣ１の他端は、コモンモードインダクタンスＬ１のもう１つの巻線に接続され、コモンモードインダクタンスＬ１は、ブリッジ整流器ＢＲＧ１の入力端子に接続され、ブリッジ整流器ＢＲＧ１の出力端子は、抵抗Ｒ０１の一端に接続され、抵抗Ｒ０１の他端は、インダクタンスＬ２に接続され、インダクタンスＬ２の他端は、コンデンサＣ２の一端に接続され、ブリッジ整流器ＢＲＧ１の出力端子は、コンデンサＣ２の他端に接続されている。

図２に示すように、制御チップＵ１は、第８ピンの内部に電界効果トランジスタのドレインを集積し、第１ピンの内部に電界効果トランジスタのソースを集積し、第４ピンの内部に電界効果トランジスタのグリッドを集積する。制御チップＵ１の第１ピンは、抵抗Ｒ１２の一端に接続され、第６ピンは、２次補助巻線Ｔ１−Ｂに接続され、抵抗Ｒ１２の他端は、接地され、制御チップＵ１の第１ピン及び第８ピンは、コンデンサＣ５に並列接続され、１次主巻線Ｔ１−Ａは、コンデンサＣ５と直列接続して共振ネットワークを形成し、コンデンサＣ５と制御チップＵ１の第１ピンの間の接続点は、コンデンサＣ６の一端に接続され、コンデンサＣ６の他端は、制御チップＵ１の第３ピンのＯＣＰ機能端子に接続されている。

ＬＥＤ駆動電源は、擬似共振誤動作防止回路を更に備え、当該擬似共振誤動作防止回路においては、２次補助巻線Ｔ１−Ｂの一端は、抵抗Ｒ７に接続され、他端は、抵抗Ｒ１２に接続され、抵抗Ｒ７の他端は、整流管Ｄ３に接続され、抵抗Ｒ７と抵抗Ｄ３の接続点は、ダイオードＤ４のアノードに接続され、ダイオードＤ４のカソードは、抵抗Ｒ９の一端に接続され、抵抗Ｒ９の他端は、コンデンサＣ７の一端とダイオードＤ５のアノードに接続され、コンデンサＣ７の他端は、抵抗Ｒ１２に接続されている。

図３に示すように、２次主巻線Ｔ１−Ｄの一端は、ダイオードＤ２のアノードに接続され、ダイオードＤ２のカソードは、コンデンサＣ１１のアノード及びコンデンサＣ１２、ツェナーダイオードＺ３の一端に接続され、２次主巻線Ｔ１−Ｄの他端は、検出抵抗Ｒ１３とダイオードＤ５７のアノードに接続され、ダイオードＤ５７のアノード、検出抵抗Ｒ１３は、ＬＥＤ負荷の電流検出端子−ＩＳに接続されている。検出抵抗Ｒ１３両端の電圧は、Ｄ５７に安全の範囲にクランプされていることによって、検出抵抗Ｒ１３が損傷されないように保護される。

図４に示すように、参照電圧（reference voltage）ＲＥＦが、抵抗Ｒ２３、抵抗Ｒ２４を介して抵抗Ｒ２５、抵抗Ｒ２６及びコンデンサＣ１７に印加する電圧は、基準電圧である。

図２のフォトカプラ０Ｔ１−Ａと抵抗Ｒ１１、抵抗Ｒ１２は、制御チップＵ１の第４ピンとアースの間に直列接続されている。図４のフォトカプラ０Ｔ１−Ｂは、抵抗Ｒ３０に並列接続された後、抵抗Ｒ２９と共に、５Ｖ電圧とコンパレータＵ６の出力の間に直列接続されている。

検出抵抗Ｒ１３は、電流検出端子−ＩＳにより検出されたＬＥＤ負荷の電流変化量を電圧変化量に変換し、前記電圧変化量は、コンパレータＵ６により基準電圧と比較され、コンパレータＵ６の出力は、フォトカプラ０Ｔ１−Ａと０Ｔ１−Ｂを介して制御チップＵ１の第４ピン（フィードバック回路機能制御ピン）にフィードバックされ、フィードバック回路機能制御ピンの電圧と制御チップ内部の水晶発振器の電圧とを比較することによって、制御チップＵ１内部の電界効果トランジスタのグリッド電圧のデューティ比のＯＮ幅を調整して平均電流の制御を実現する。

ＬＥＤ負荷の電流が小さくなったとき、電流検出端子−ＩＳの電圧が小さくなり、コンパレータＵ６の、電流検出端子−ＩＳに接続されている一端の電圧が基準電圧に対して低下した場合、フォトカプラ０Ｔ１−Ｂに流れる電流が小さくなり、フォトカプラ０Ｔ１−Ａ、フォトカプラ０Ｔ１−Ｂを介して制御チップＵ１にフィードバックされた電流も小さくなり、制御チップＵ１内部の電界効果トランジスタのグリッド電圧のデューティ比のＯＮ幅が狭くなり、電流ピーク値が小さくなるので、相応するドレイン電流のピーク値の波形（ドレイン電流のピーク値と入力電圧とは、比例する）を形成して平均電流の制御を実現する。

ＬＥＤ負荷の電流が大きくなったとき、即ち、電流検出端子−ＩＳの電圧がコンパレータＵ６の基準電圧に対して大きくなった場合、上述した動作と逆で、フォトカプラ０Ｔ１−Ｂに流れる電流が大きくなり、フォトカプラ０Ｔ１−Ａ、フォトカプラ０Ｔ１−Ｂを介して制御チップＵ１にフィードバックされる電流も大きくなり、制御チップＵ１内部の電界効果トランジスタのグリッド電圧のデューティ比のＯＮ幅が広くなり、電流ピーク値が大きくなるので、それに相応するドレイン電流のピーク値の波形（ドレイン電流のピーク値と入力電圧とは、比例する）を形成して平均電流の制御を実現する。

当業者は、上述した技術的思想及び構想に基づき、様々な相応する代替及び変形を行ってもよい。これらの代替及び変形は、すべて本発明の特許請求の範囲に属するとみなされる。

Claims

コンパレータと、フォトカプラ部と、１次主巻線、２次主巻線、１次補助巻線及び２次補助巻線を有する変圧器と、１次主巻線及び１次補助巻線に接続された制御チップとを備え、前記２次主巻線は、検出抵抗を介してＬＥＤ負荷の電流検出端子に接続され、検出抵抗は、電流検出端子により検出されたＬＥＤ負荷の電流変化量を電圧変化量に変換し、前記電圧変化量は、コンパレータにより基準電圧と比較され、コンパレータの出力は、フォトカプラ部を介して制御チップのフィードバック回路機能制御ピンにフィードバックされ、フィードバック回路機能制御ピンの電圧と制御チップ内部の水晶発振器の電圧とを比較することによって、制御チップ内部の電界効果トランジスタのグリッド電圧のデューティ比を調整して平均電流の制御を実行することを特徴とするＬＥＤ駆動電源。
前記フォトカプラ部は、第１のフォトカプラ０Ｔ１―Ａと、第２のフォトカプラ０Ｔ１―Ｂとを備え、前記第１のフォトカプラ０Ｔ１―Ａは、抵抗Ｒ１１、抵抗Ｒ１２と共に、制御チップの第４ピンとアースの間に直列接続され、前記第２のフォトカプラ０Ｔ１―Ｂは、抵抗Ｒ３０に並列接続された後、抵抗Ｒ２９と共に、５Ｖ電圧とコンパレータの出力の間に直列接続されることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動電源。
前記基準電圧は、参照電圧ＲＥＦが抵抗Ｒ２３、抵抗Ｒ２４を介して抵抗Ｒ２５、抵抗Ｒ２６及びコンデンサＣ１７に印加する電圧であることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動電源。
前記ＬＥＤ駆動電源は、電磁干渉防止部を更に備え、当該電磁干渉防止部においては、交流入力の一端は、ヒューズＦ１の一端に接続され、ヒューズＦ１の他端は、抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１の一端に接続され、ヒューズＦ１と抵抗Ｒ１の間のノードは、コモンモードインダクタンスＬ１の１つの巻線に接続され、交流入力の他端は、コンデンサＣ１の他端に接続され、コンデンサＣ１の他端は、コモンモードインダクタンスＬ１のもう１つの巻線に接続され、コモンモードインダクタンスＬ１は、ブリッジ整流器ＢＲＧ１の入力端子に接続され、ブリッジ整流器ＢＲＧ１の出力端子は、抵抗Ｒ０１の一端に接続され、抵抗Ｒ０１の他端は、インダクタンスＬ２に接続され、インダクタンスＬ２の他端は、コンデンサＣ２の一端に接続され、ブリッジ整流器ＢＲＧ１の出力端子は、コンデンサＣ２の他端に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動電源。
前記制御チップＵ１は、第８ピンの内部に電界効果トランジスタのドレインを集積し、第１ピンの内部に電界効果トランジスタのソースを集積し、前記制御チップＵ１の第１ピンは、抵抗Ｒ１２の一端に接続され、抵抗Ｒ１２の他端は、接地され、制御チップＵ１の第１ピン及び第８ピンは、コンデンサＣ５に並列接続され、１次主巻線Ｔ１−Ａは、コンデンサＣ５と直列接続して共振ネットワークを形成し、コンデンサＣ５と制御チップＵ１の第１ピンの間の接続点は、コンデンサＣ６の一端に接続され、コンデンサＣ６の他端は、制御チップＵ１の第３ピンのＯＣＰ機能端子に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動電源。
前記ＬＥＤ駆動電源は、擬似共振誤動作防止回路を更に備え、当該擬似共振誤動作防止回路においては、２次補助巻線Ｔ１−Ｂの一端は、抵抗Ｒ７に接続され、他端は、抵抗Ｒ１２に接続され、抵抗Ｒ７の他端は、整流管Ｄ３に接続され、抵抗Ｒ７と抵抗Ｄ３の接続点は、ダイオードＤ４のアノードに接続され、ダイオードＤ４のカソードは、抵抗Ｒ９の一端に接続され、抵抗Ｒ９の他端は、コンデンサＣ７の一端とダイオードＤ５のアノードに接続され、コンデンサＣ７の他端は、抵抗Ｒ１２に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動電源。
前記２次主巻線Ｔ１−Ｄの一端は、ダイオードＤ２のアノードに接続され、ダイオードＤ２のカソードは、コンデンサＣ１１のアノード及びコンデンサＣ１２、定電圧ダイオードＺ３の一端に接続され、２次主巻線Ｔ１−Ｄの他端は、検出抵抗Ｒ１３とダイオードＤ５７のカソードに接続され、ダイオードＤ５７のアノードは、ＬＥＤ負荷の電流検出端子−ＩＳに接続されていることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動電源。