CN103096557A - 一种led驱动电源 - Google Patents

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胡栋
杨湖光
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Abstract

本发明公开了一种LED驱动电源，功率因素校正电路，对来自于整流电路的直流电压进行功率因素校正后得到高压的直流电压；隔离变压器，将来自于功率因素校正电路的直流电压变换为低压的直流电压，以供给LED灯具使用；控制环路补偿电路，将来自于隔离变压器输出的电流信号以及电压信号进行采样并做放大补偿处理；光电耦合器，将控制环路补偿电路输出的信号隔离后进行传输；电源控制器，根据光电耦合器提供的信号，对电流或电压进行调制，以实现输出到LED灯具的电信号的恒流或恒压控制。本发明的电源供给LED灯具使用后，不会造成LED灯具在发光时出现死灯或者闪烁现象。

Description

一种LED驱动电源
技术领域
本发明涉及照明技术领域，具体涉及一种LED驱动电源。
背景技术
随着LED照明的快速发展，国内外企业纷纷加大了在LED照明市场方面的研究行动，这不仅是源于这一产业展现出的强大前景，也源于政府对这一新兴的绿色、生态产业的支持起到了很大的催化和推动作用。一方面，传统电源厂商纷纷推出LED电源产品，另一方面，众多创业型的企业也纷纷成立。LED电源的研究成果层出不穷，LED电源市场也快速膨胀。但另外一个事实是电源技术尚未成熟，相关标准未出台。整个LED产业市场高速扩张，LED电源在技术上属于传统电子行业，中国的电子行业已经具备较强的制造能力。但是行业没兴起多久，价格战已经打响。但是据了解，现在室内照明用LED电源质量非常不稳定，十个当中会有一两个用一段时间后出现不断闪烁的现象。
据不完全统计，当今LED灯具产品所产生的故障80％左右来自于供电电源，从这几年LED光源产品封装技术不断提高和散热技术不断发展，光源的稳定性已经达到比较好的水平，即使说有那也是光衰和色漂移，这主要是散热设计的不合理造成的。直接坏死的情况已经非常少，相对来说电源的问题要严重得多，一出现问题一般是直接死灯或者闪烁，而且出现的频率比较高。
在LED电源企业中，致力于小功率内置电源的研发企业中，茂硕、英飞特，莱福德等企业发展相当迅速，但其中生产的LED内置电源故障亦较多，用照相机能捕捉到低频闪动现象(据了解无频闪的电源各个公司都在研发中)，其他保护都已齐备，但都缺乏温度保护功能。
发明内容
本发明的目的是提供一种LED驱动电源，本发明的电源供给LED灯具使用后，不会造成LED灯具在发光时出现死灯或者闪烁现象。
实现上述目的的技术方案如下：
一种LED驱动电源，包括：整流电路，将输入的交流电源转换为直流电压输出；以及
功率因素校正电路，对来自于整流电路的直流电压进行功率因素校正后得到高压的直流电压；以及
隔离变压器，将来自于功率因素校正电路的直流电压变换为低压的直流电压，以供给LED灯具使用；以及
控制环路补偿电路，将来自于隔离变压器输出的电流信号以及电压信号进行采样并做放大补偿处理；以及
光电耦合器，将控制环路补偿电路输出的信号隔离后进行传输；以及
电源控制器，根据光电耦合器提供的信号，对电流或电压进行调制，以实现输出到LED灯具的电信号的恒流或恒压控制。
采用了上述方案，本适用新型发明的优点是：具有较高的PFC，使能源得到了净化。避免了低频的(100HZ左右)纹波(这种纹波肉眼不能分辨，但长时间会让人视觉疲劳)。通过功率因素校正电路和恒控制环路补偿电路的作用，使得输出没有低频纹波电流精度达到±1％，避免了LED灯具有低频闪烁(手机、相机可见低频闪烁)，使灯具发出来的光无闪烁，最大限度的消除了视觉疲劳。产品体积小，宽度小于17mm，高度小于11mm，适合安装于T8灯管内，本产品的变压器骨架为专门开模。具有温度保护功能，可以采集到电源的温度，当温度超过110°时，电源保护，自动关闭，防止故障扩大，当故障消除后自动恢复。
本发明LED驱动电源采用隔离电路设计，同时效率高，可靠性好，适合安装于密闭的环境中，经试验，其不良率小于千分之一，验证了设计的完美性。
说明书附图
图1为本发明的LED驱动电源的电路原理图；
具体实施方式
参照图1，本发明的LED驱动电源，其由EMI电路10、整流电路D1、功率因素校正电路20、隔离变压器30、控制环路补偿电路40、光电耦合器U1、电源控制器50组成，下面对各部分进行详细说明：
EMI电路10用于对电网输入的交流电的杂波进行过滤，同时消除本电源对电网的干扰。
整流电路D1将输入的交流电源转换为直流电压输出，整流电路D1为桥式整流芯片。
功率因素校正电路20，是对来自于整流电路的直流电压进行功率因素校正后得到高压的直流电压，本发明的功率因素校正电路20是采用填谷式无源功率因素校正电路。
隔离变压器30将来自于功率因素校正电路的直流电压以磁路方式传输至低压的直流电压，以供给LED灯具使用。在本发明中，将隔离变压器30输出的电信号定义为LED+。本电源的变压器的绕法如下：从Pin10到Pin3--------27匝，Φ0.28x27Tx1，(三层)加隔离胶带三层；从Pin6到Pin5--------8匝，Φ0.25x8Tx2，加隔离胶带三层；从Pin5到Pin4--------8匝，Φ0.25x8Tx2加隔离胶带三层从Pin2到Pin1--------27匝，Φ0.28x27Tx1，(三层)，加隔离胶带三层。
控制环路补偿电路40将来自于隔离变压器输出的电流信号以及电压信号进行采样并做放大补偿处理。控制环路补偿电路包括：恒压控制环路补偿电路、恒流控制环路补偿电路，以及为恒压控制环路补偿电路、恒流控制环路补偿电路提供基准比较电压的基准电压源。恒压控制环路补偿电路包括第一比较器U2A，第一电压采样电阻R9、第二电压采样电阻R10，以及电压传递函数补偿电路。第一电压采样电阻R9和第二电压采样R10电阻串联，第一电压采样电阻R9的空闲端接收隔离变压器30输出的电信号LED+，第二电压采样电阻R10的另一端接地。第一比较器U2A的反相输入端连接于第一电压采样电阻和第二电压采样电阻之间的结点处，第一比较器的同相输入端与基准电压源连接。电压传递函数补偿电路连接在第一比较器U2A的输出端与第一比较器的反相输入端之间。所述电压传递函数补偿电路由第七电阻R7以及与该第七电阻串联的第九电容C9组成。恒流控制环路补偿电路包括第二比较器U2AB、电流采样电阻R13以及电流传递函数补偿电路，第二比较器U2AB的反相输入端连接电流采样电阻R13，第二比较器U2AB的反相输入端与电流采样电阻R13之间还设有电阻R12。第二比较器的同相输入端与基准电压源连接。电流传递函数补偿电路连接在第二比较器的输出端与第二比较器的反相输入端之间。电流传递函数补偿电路由第十一电阻R11以及与该第十一电阻串联的第十一电容C11组成。基准电压源为三端稳压器TL431。
光电耦合器U1将控制环路补偿电路输出的信号隔离后进行传输。光电耦合器U1为PCB817型的光电耦合器。
电源控制器50根据光电耦合器提供的信号，对电流或电压进行调制，以实现输出到LED灯具的电信号的恒流或恒压控制，电源控制器50的输出端连接于隔离变压器30的输入端。电源控制器包括由电源控制芯片U3及补偿电路组成，其中电源控制芯片为TINY179。补偿电路由第五电阻R5和第七电容C7组成，第五电阻R5的一端与电源控制芯片的第一引脚连接，另一端与第七电容C7的一端连接，第七电容C7的另一端与电源控制芯片的第八引脚连接。本发明对电源控制芯片的TINY179应用中，与电阻R5、电容C7组成的补偿电路，解决了电路的批量生产的稳定性问题，从而是该芯片能广泛用于LED隔离的内置的日光灯电源中，电源控制芯片自带温度控制，当温度超过130度时，电路自动切断，比其他电源多一个温度失效保护模式。
下面对本发明的工作进行说明：
由EMI电路对来自于电网的交流电源，进行杂讯过滤，同时消除本电源对电网的干扰。经过EMI电路处理后，通过整流电路D1进行整流，将交流电变成直流电后，由功率因素校正电路20来进行功率因素的校正后，产生一个高压的直流电压，再通过隔离变压器30耦合到输出端，变成低压的LED日光灯使用的直流。隔离变压器30输出的电信号LED+，由电流采样电阻R13进行电流采样，经过电阻R12把这个电流信号传到第二比较器U2B的反相输入端，由于第十一电阻R11和第十一电容C11电压传递函数补偿电路以进行网络补偿，经过二极管D9作用于光电耦合器U1，光电耦合器U1再把信号隔离后传递到电源控制芯片U3，由电源控制芯片U3最后执行电流的PWM控制，完成对电流的闭环控制，达到恒流效果。同时，通过第一电压采样电阻R9、和第二电压采样电阻R10对隔离变压器30输出的电信号进行分压采样后，传输到第一比较器U2A的反相输入端，由第七电阻R7和第九电容C9组成电压传递函数补偿电路进行网络补偿，将信号输出到二极管D8，和电流并联控制光电耦合器U1，光电耦合器U1再把信号隔离后传递到电源控制芯片U3，完成电压的闭环PWM控制，达到恒压效果。

Claims (10)

1.一种LED驱动电源，其特征在于，包括：整流电路，将输入的交流电源转换为直流电压输出；以及
功率因素校正电路，对来自于整流电路的直流电压进行功率因素校正后得到高压的直流电压；以及
隔离变压器，将来自于功率因素校正电路的直流电压变换为低压的直流电压，以供给LED灯具使用；以及
控制环路补偿电路，将来自于隔离变压器输出的电流信号以及电压信号进行采样并做放大补偿处理；以及
光电耦合器，将控制环路补偿电路输出的信号隔离后进行传输；以及
电源控制器，根据光电耦合器提供的信号，对电流或电压进行调制，以实现输出到LED灯具的电信号的恒流或恒压控制。
2.根据权利要求1所述的一种LED驱动电源，其特征在于，还包括EMI电路，对电网的杂波进行过滤，同时消除本电源对电网的干扰。
3.根据权利要求1或2所述的一种LED驱动电源，其特征在于，所述控制环路补偿电路包括：恒压控制环路补偿电路、恒流控制环路补偿电路，以及为恒压控制环路补偿电路、恒流控制环路补偿电路提供基准比较电压的基准电压源。
4.根据权利要求3所述的一种LED驱动电源，其特征在于，所述恒压控制环路补偿电路包括第一比较器，第一电压采样电阻、第二电压采样电阻，以及电压传递函数补偿电路，第一电压采样电阻和第二电压采样电阻串联，第一比较器的反相输入端连接于第一电压采样电阻和第二电压采样电阻之间的结点处，第一比较器的同相输入端与基准电压源连接，电压传递函数补偿电路连接在第一比较器的输出端与第一比较器的反相输入端之间。
5.根据权利要求4所述的一种LED驱动电源，其特征在于，所述电压传递函数补偿电路由第七电阻(R7)以及与该第七电阻串联的第九电容(C9)组成。
6.根据权利要求3所述的一种LED驱动电源，其特征在于，所述恒流控制环路补偿电路包括第二比较器、电流采样电阻以及电流传递函数补偿电路，第二比较器的反相输入端连接电流采样电阻，第二比较器的同相输入端与基准电压源连接，电流传递函数补偿电路连接在第二比较器的输出端与第二比较器的反相输入端之间。
7.根据权利要求6所述的一种LED驱动电源，其特征在于，所述电流传递函数补偿电路由第十一电阻(R11)以及与该第十一电阻串联的第十一电容(C11)组成。
8.根据权利要求3所述的一种LED驱动电源，其特征在于，所述基准电压源为三端稳压器。
9.根据权利要求1所述的一种LED驱动电源，其特征在于，电源控制器包括由电源控制芯片及补偿电路组成，所述补偿电路由第五电阻(R5)和第七电容(C7)组成，第五电阻(R5)的一端与电源控制芯片的第一引脚连接，另一端与第七电容(C7)的一端连接，第七电容(C7)的另一端与电源控制芯片的第八引脚连接。
10.根据权利要求9所述的一种LED驱动电源，其特征在于，电源控制芯片为TINY179。
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