CN201608945U - Led光源的驱动器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种LED光源的驱动器，包括一主电路，在主电路的第一整流滤波电路的回路上还串接有一场效应管，场效应管再与输出电路相连；本实用新型还包括一备份电路，场效应管一方面作为电子开关完成主电路与备份电路的切换，同时防止第一整流滤波电路中的整流二极管短路后影响备份电路部分，本实用新型在备份电路中还包括PLC多功能控制部分。本实用新型具备提高***可靠性，降低成本，可以智能调节输出功率等技术效果。
Description
技术领域
本实用新型主要涉及一种LED光源，特别涉及到一种LED光源的驱动器。
背景技术
LED光源以高效节能长寿环保(不含卤元素)越来越多在各种场合得到应用，现在设计良好的LED光源寿命可以达到50,000小时的寿命，超过90％的灭灯故障原因是驱动器的损坏，提高LED驱动器的寿命，消除质量的短板，使整个产品各部件的寿命均衡是一个非常重要的研究问题。
传统的LED电源驱动一般是采用如附图1的方案：
主要的功能部件为
1.保险：用于当整个灯具出现短路时和整个供电回路断开，以免影响全部供电***，造成伤害。
2.防雷/LF/EMI：滤除外部脉冲和干扰同时防止内部干扰脉冲传导到外部电网，主要为RT器件组成的降低开机电流过大，泻放掉雷击感应的尖峰脉冲，防止损坏电源内部
3.整流：把市电由交流变换为脉动直流
4.主动PFC：通过高频脉冲开关校正输入电压和电流的相位，使整个电源功率因数提高
5.功率变换：通过功率变压器把高电压的脉冲电流变换为低压大电流的交流，同时提供高低压的电气隔离。
6.整流滤波：把高频的交流变换为高频直流，同时进行滤波成为纹波非常小的直流电。
7.输出：负载LED
8.取样反馈/保护：对电源输出的电流电压进行检测，并反馈到前级，以保持额定的电流对LED进行驱动，同时对电源输出情况进行监控，在出现异常的时候关断电源的工作。
9.PWM控制器：接受反馈信号和控制信号，调整脉宽比，完成调整输出和延时启动关断等功能。
而从LED的伏安特性可以了解到，随着电压的增加通过LED的电流急剧增加，电压的略微波动都会导致电流的显著变化，同时即使电压可以保持不变，但是随着LED光源的温度增加电流加大，电流加大温度进一步增加形成恶性循环，传统的稳压源无法满足驱动LED光源的需要，横流驱动成为驱动LED光源的理想方式，现在的LED光源行业内分为多颗集成和单颗排布2种方式，一般的驱动器也分为了恒流单路和先稳压再多路恒流的方式，一颗优秀的光源最多有100颗左右的LED组成，而一个带主动功率校正的开关电源***基本上会使用超过300个各种元件组成，其中高压滤波电容电解液干枯整流二极管损坏和开关管损坏为较严重问题，导致驱动器无输出，原寿命较长的LED灯具因为驱动器的损坏出现灭灯，特别是对于路灯等高空作业的灯具更换的成本和维护的费用就远远超过一个电源的费用，同时也影响了LED的宣传和推广。
公告号为CN201018696，公告日期为2008年2月6日的中国实用新型专利公开了一种LED驱动电源的控制电路，包括有电源转换器、整流滤波电路、恒流电路、限压电路和光耦，其特征在于：在整流滤波电路的输出回路上还串接有至少包括一个三极管和一个限流电阻的限流保护电路，该限流保护电路能够在输出电源的连接开关闭合瞬间限制整流滤波电路的输出电流大小，使流过LED的电流在安全工作电流范围之内。与现有技术相比，该实用新型采用的改进技术方案是在LED驱动电源的输出高频滤波电路后串接了一个以主控三极管和限流电阻为核心的限流电路，实现也一定效果的保护。
公开号为CN101616524，公开日为2009年12月30日的中国发明专利公开了一种市电LED照明驱动器。其包括整流模块，其输入端接入市电电网，对输入电流进行整流与滤波；有源准谐振功率因数校正模块，其输入端与整流模块输出端相连，可以抑制LED驱动器产生的谐波，并对功率因数进行补偿；直流电压输出模块，其输入端与有源准谐振功率因数校正模块的输出端相连，为负载LED灯串提供工作电压。该发明将准谐振工作方式的有源功率因数校正电路应用到LED照明驱动器设计中，实现对LED照明驱动器功率因数的实质性改善。但并未解决上述LED驱动器质量短板的问题。
实用新型内容
本实用新型克服了现有技术的不足，提供一种LED光源的驱动器，该驱动器具有备份电路，大大提高了LED光源的使用寿命。
本实用新型的技术方案如下：
一种LED光源的驱动器，包括一主电路，该主电路包括
第一整流电路，其输入端接入市电，将市电由交流变换为脉动直流电；
主动PFC，串接在第一整流电路的输出回路上，通过高频脉冲开关校正输入电压和电流的相位，使整个电源功率因数提高；
第一功率变换电路，串接在主动PFC的输出回路上，通过功率变压器把高电压的脉冲电流变换为低压大电流的交流电，同时提供高低压的电气隔离；
第一整流滤波电路，串接在第一功率变换电路的输出回路上，把高频的交流变换为高频直流，同时滤波成纹波非常小的直流电；
输出电路，与第一整流滤波电路的输出端相接，负载为LED光源；
第一取样反馈电路，从输出电路接出，对电源输出的电流电压进行检测，并反馈到第一PWM控制器，以保持额定的电流对LED进行驱动，同时对电源输出情况进行监控，在出现异常的时候关断电源的工作；
第一PWM控制器，接收第一取样反馈电路的反馈信号和控制信号，调整脉宽比，完成调整输出到功率变换电路、以及延时启动关断；
所述的第一整流滤波电路的回路上还串接有一场效应管，场效应管再与输出电路相连；
所述的LED光源的驱动器还包括一备份电路，所述的备份电路包括：
第二整流电路，其输入端也接入市电，将市电由交流变换为脉动直流电；
第二功率变换电路，串接第二整流电路输出回路上，通过功率变压器把高电压的脉冲电流变换为低压大电流的交流电，同时提供高低压的电气隔离；
第二整流滤波电路，串接在第二功率变换电路的输出回路上，把高频的交流变换为高频直流，同时滤波成纹波非常小的直流电，第二整流滤波电路的输出端也与输出电路相接；
第二取样反馈电路，从输出电路接出，对电源输出的电流电压进行检测，并反馈到第二PWM控制器，以保持额定的电流对LED进行驱动，同时对电源输出情况进行监控，在出现异常的时候关断电源的工作；
第二PWM控制器，接收第二取样反馈电路的反馈信号和控制信号，调整脉宽比，完成调整输出到功率变换电路、以及延时启动关断；
场效应管一方面作为电子开关完成主电路与备份电路的切换，同时防止第一整流滤波电路中的整流二极管短路后影响备份电路部分，场效应管同时利用其本身的寄生二极管在第一整流滤波电路中的整流二极管短路后完成整流作用。
更进一步的技术方案是：
所述的备份电路还包括PIC多功能控制部分，该PIC多功能控制部分也从输出电路接出，再同时分别与第一PWM控制器、第二PWM控制器以及场效应管相连，以实现PIC多功能控制部分的单片机对整个电源的工作情况进行监控，对硬件保护部分进行软件的备份，同时提供LED光源的驱动器对外部扩展的接口。
所述的PIC多功能控制部分通过对外部扩展的接口连接有外部扩展模块，提供智能化的功能扩展，时控功能或光感功能或声控和活动物体探测功能，场景控制信号传送和集中控制技术。
所述的第一整流电路的输入端连接有第一保险电路和第一防雷电路，其中第一保险电路输入端接入市电，第一保险电路输出端与第一防雷电路相连，第一防雷电路输出端连接第一整流电路。
所述的第二整流电路的输入端连接有第二保险电路和第二防雷电路，其中第二保险电路输入端接入市电，第二保险电路输出端与第二防雷电路相连，第二防雷电路输出端连接第二整流电路。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1提高***可靠性，低成本提供了可备份设计，减少一次亮灯死灯情况。
2***设计时考虑了主电路短路，主电路开路，主电路间歇工作，主要的开关管，滤波电容，整流二极管等主要器件在出现故障分别出现开路和短路的情况，同时考虑了硬件和PIC功能部分失效的情况。
3备用电路部分取消PFC主要是相对于几百盏灯的线路坏掉的电源毕竟只有几个对，整条线路供电质量不会造成影响，并且能够降低成本。
4本实用新型可以根据温度调节电源的输出功率变小，而不是关断整个电源的输出。
5由于增加的外部扩展模块，可以指示备用的电源的启用，这样在高可靠的场合不会中断产品的使用，在定期的检修再进行更换。不影响正常的使用。
6对外多功能应用非常强，PIC预留了对外的接口使功率的微调都是在线程序写入，避免了电位器触点失效。
附图说明
图1为传统的LED驱动器的电路框图；
图2为本实用新型实施例1的电路框图；
图3为本实用新型实施例2的电路框图；
图4为本实用新型实施例3的电路框图；
图5为本实用新型实施例4的电路框图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步阐述。
实施例1
如图2所示，一种LED光源的驱动器，包括一主电路，该主电路包括：
第一整流电路，其输入端接入市电，将市电由交流变换为脉动直流电；
主动PFC，串接在第一整流电路的输出回路上，通过高频脉冲开关校正输入电压和电流的相位，使整个电源功率因数提高；
第一功率变换电路，串接在主动PFC的输出回路上，通过功率变压器把高电压的脉冲电流变换为低压大电流的交流电，同时提供高低压的电气隔离；
第一整流滤波电路，串接在第一功率变换电路的输出回路上，把高频的交流变换为高频直流，同时滤波成纹波非常小的直流电；
输出电路，与第一整流滤波电路的输出端相接，负载为LED光源；
第一取样反馈电路，从输出电路接出，对电源输出的电流电压进行检测，并反馈到第一PWM控制器，以保持额定的电流对LED进行驱动，同时对电源输出情况进行监控，在出现异常的时候关断电源的工作；
第一PWM控制器，接收第一取样反馈电路的反馈信号和控制信号，调整脉宽比，完成调整输出到功率变换电路、以及延时启动关断；
所述的第一整流滤波电路的回路上还串接有一场效应管，场效应管再与输出电路相连；
所述的LED光源的驱动器还包括一备份电路，所述的备份电路包括：
第二整流电路，其输入端也接入市电，将市电由交流变换为脉动直流电；
第二功率变换电路，串接第二整流电路输出回路上，通过功率变压器把高电压的脉冲电流变换为低压大电流的交流电，同时提供高低压的电气隔离；
第二整流滤波电路，串接在第二功率变换电路的输出回路上，把高频的交流变换为高频直流，同时滤波成纹波非常小的直流电，第二整流滤波电路的输出端也与输出电路相接；
第二取样反馈电路，从输出电路接出，对电源输出的电流电压进行检测，并反馈到第二PWM控制器，以保持额定的电流对LED进行驱动，同时对电源输出情况进行监控，在出现异常的时候关断电源的工作；
第二PWM控制器，接收第二取样反馈电路的反馈信号和控制信号，调整脉宽比，完成调整输出到功率变换电路、以及延时启动关断；
场效应管一方面作为电子开关完成主电路与备份电路的切换，同时防止第一整流滤波电路中的整流二极管短路后影响备份电路部分，场效应管同时利用其本身的寄生二极管在第一整流滤波电路中的整流二极管短路后完成整流作用。
实施例2
如图3所示，一种LED光源的驱动器，包括一主电路，该主电路包括：
第一整流电路，其输入端接入市电，将市电由交流变换为脉动直流电；
主动PFC，串接在第一整流电路的输出回路上，通过高频脉冲开关校正输入电压和电流的相位，使整个电源功率因数提高；
第一功率变换电路，串接在主动PFC的输出回路上，通过功率变压器把高电压的脉冲电流变换为低压大电流的交流电，同时提供高低压的电气隔离；
第一整流滤波电路，串接在第一功率变换电路的输出回路上，把高频的交流变换为高频直流，同时进行滤波成纹波非常小的直流电；
输出电路，与第一整流滤波电路的输出端相接，负载为LED光源；
第一取样反馈电路，从输出电路接出，对电源输出的电流电压进行检测，并反馈到第一PWM控制器，以保持额定的电流对LED进行驱动，同时对电源输出情况进行监控，在出现异常的时候关断电源的工作；
第一PWM控制器，接收第一取样反馈电路的反馈信号和控制信号，调整脉宽比，完成调整输出到功率变换电路、以及延时启动关断；
所述的第一整流滤波电路的回路上还串接有一场效应管，场效应管再与输出电路相连；
所述的LED光源的驱动器还包括一备份电路，所述的备份电路包括：
第二整流电路，其输入端也接入市电，将市电由交流变换为脉动直流电；
第二功率变换电路，串接第二整流电路输出回路上，通过功率变压器把高电压的脉冲电流变换为低压大电流的交流电，同时提供高低压的电气隔离；
第二整流滤波电路，串接在第二功率变换电路的输出回路上，把高频的交流变换为高频直流，同时进行滤波成纹波非常小的直流电，第二整流滤波电路的输出端也与输出电路相接；
第二取样反馈电路，从输出电路接出，对电源输出的电流电压进行检测，并反馈到第二PWM控制器，以保持额定的电流对LED进行驱动，同时对电源输出情况进行监控，在出现异常的时候关断电源的工作；
第二PWM控制器，接收第二取样反馈电路的反馈信号和控制信号，调整脉宽比，完成调整输出到功率变换电路、以及延时启动关断；
场效应管一方面作为电子开关完成主电路与备份电路的切换，同时防止第一整流滤波电路中的整流二极管短路后影响备份电路部分，场效应管同时利用其本身的寄生二极管在第一整流滤波电路中的整流二极管短路后完成整流作用。
所述的备份电路上还增加了PIC多功能控制部分，该PIC多功能控制部分也从输出电路接出，再同时分别与第一PWM控制器、第二PWM控制器和场效应管相连，因此PIC多功能控制部分的单片机可以对整个电源的工作情况进行监控，对硬件保护部分进行软件的备份。同时提供LED光源的驱动器对外部扩展的接口。在后续的功能模块中的微处理器通过检测人体体表红外的辐射可以感知心情然后采用对应的方案和电源中的处理器通讯就可以调节灯具的颜色使人在兴奋得时候等为红色，生气的时候为蓝色等。
实施例3
如图4所示，一种LED光源的驱动器，包括一主电路，该主电路包括：
第一整流电路，其输入端接入市电，将市电由交流变换为脉动直流电；
主动PFC，串接在第一整流电路的输出回路上，通过高频脉冲开关校正输入电压和电流的相位，使整个电源功率因数提高；
第一功率变换电路，串接在主动PFC的输出回路上，通过功率变压器把高电压的脉冲电流变换为低压大电流的交流电，同时提供高低压的电气隔离；
第一整流滤波电路，串接在第一功率变换电路的输出回路上，把高频的交流变换为高频直流，同时进行滤波成纹波非常小的直流电；
输出电路，与第一整流滤波电路的输出端相接，负载为LED光源；
第一取样反馈电路，从输出电路接出，对电源输出的电流电压进行检测，并反馈到第一PWM控制器，以保持额定的电流对LED进行驱动，同时对电源输出情况进行监控，在出现异常的时候关断电源的工作；
第一PWM控制器，接收第一取样反馈电路的反馈信号和控制信号，调整脉宽比，完成调整输出到功率变换电路、以及延时启动关断；
所述的第一整流滤波电路的回路上还串接有一场效应管，场效应管再与输出电路相连；
所述的LED光源的驱动器还包括一备份电路，所述的备份电路包括：
第二整流电路，其输入端也接入市电，将市电由交流变换为脉动直流电；
第二功率变换电路，串接第二整流电路输出回路上，通过功率变压器把高电压的脉冲电流变换为低压大电流的交流电，同时提供高低压的电气隔离；
第二整流滤波电路，串接在第二功率变换电路的输出回路上，把高频的交流变换为高频直流，同时进行滤波成纹波非常小的直流电，第二整流滤波电路的输出端也与输出电路相接；
第二取样反馈电路，从输出电路接出，对电源输出的电流电压进行检测，并反馈到第二PWM控制器，以保持额定的电流对LED进行驱动，同时对电源输出情况进行监控，在出现异常的时候关断电源的工作；
第二PWM控制器，接收第二取样反馈电路的反馈信号和控制信号，调整脉宽比，完成调整输出到功率变换电路、以及延时启动关断；
场效应管一方面作为电子开关完成主电路与备份电路的切换，同时防止第一整流滤波电路中的整流二极管短路后影响备份电路部分，场效应管同时利用其本身的寄生二极管在第一整流滤波电路中的整流二极管短路后完成整流作用。
所述的备份电路上还增加了PIC多功能控制部分，该PIC多功能控制部分也从输出电路接出，再同时分别与第一PWM控制器、第二PWM控制器和场效应管相连，因此PIC多功能控制部分的单片机可以对整个电源的工作情况进行监控，对硬件保护部分进行软件的备份。同时提供LED光源的驱动器对外部扩展的接口。在后续的功能模块中的微处理器通过检测人体体表红外的辐射可以感知心情然后采用对应的方案和电源中的处理器通讯就可以调节灯具的颜色使人在兴奋得时候等为红色，生气的时候为蓝色等。此实施例中还增加了外部扩展模块，PIC多功能控制部分通过对外部扩展的接口连接有外部扩展模块，提供智能化的功能扩展，时控功能或光感功能或声控和活动物体探测功能，场景控制信号传送和集中控制技术。比如：采用光栅和多普勒微波相结合的三鉴探头完成对运动车辆的检测，先由多普勒微波检测到运动物体，再由光栅同步确认，适合于在需要进行间歇照明时间的场合，比如隧道照明，晚上车辆非常少了，传统的节能措施是降低亮度，采用这种的探测方式可以在夜深后整个隧道只用10％的照度照明，在前500米的区域安装多普勒传感器，当检测到有车辆驶来时，后方隧道的灯具逐渐的全功率的工作，车辆驶过后灯具恢复非常低功率的工作，充分发挥LED调光的优点达到充分节能的效果。
实施例4
如图5所示，实施例4是在前面任意一个实施例的基础上进行补充，也就是在所述的第一整流电路的输入端连接有第一保险电路和第一防雷电路，其中第一保险电路输入端接入市电，第一保险电路输出端与第一防雷电路相连，第一防雷电路输出端连接第一整流电路。同时在第二整流电路的输入端连接有第二保险电路和第二防雷电路，其中第二保险电路输入端接入市电，第二保险电路输出端与第二防雷电路相连，第二防雷电路输出端连接第二整流电路。这样设计的目的是在第一回路失效短路后自动熔断保险，使第一回路和***断开以免影响备份电路的正常功能发挥。
上述所有硬件模块或硬件器件(例如：整流电路、整流滤波电路、PWM控制器等)都是采用的标准电路，在这里就不详细叙述其构成了。
现在以最佳实施例4为例，叙述一下整个LED电源驱动器的工作原理。
主电路正常工作时，备用电路由于场效应管的存在，不工作。当主电路回路中任何一个硬件模块中出现了短路的现象时，第一保险电路发生作用，保险会被烧掉，断掉主电路回路，也就是说利用其本身的器件特性断掉该主电路回路使其输出为零。同时PIC多功能控制部分利用单片机同时监测主回路的工作情况，以及场效应管的工作情况，辅助进行主电路和备份电路的切换。备用电路部分取消PFC主要是相对于几百盏灯的线路坏掉的LED电源驱动器毕竟只有少数几个，对整条线路供电质量不会造成影响，并且能够降低成本。PIC多功能控制部分通过对外部扩展的接口连接有外部扩展模块，提供智能化的功能扩展，时控功能或光感功能或声控和活动物体探测功能，场景控制信号传送和集中控制技术。比如：采用光栅和多普勒微波相结合的三鉴探头完成对运动车辆的检测，先由多普勒微波检测到运动物体，再由光栅同步确认，适合于在需要进行间歇照明时间的场合，比如隧道照明，晚上车辆非常少了，传统的节能措施是降低亮度，采用这种的探测方式可以在夜深后整个隧道只用10％的照度照明，在前500米的区域安装多普勒传感器，当检测到有车辆驶来时，后方隧道的灯具逐渐的全功率的工作，车辆驶过后灯具恢复非常低功率的工作，充分发挥LED调光的优点达到充分节能的效果。
Claims (5)
1.一种LED光源的驱动器，包括一主电路，该主电路包括
第一整流电路，其输入端接入市电，将市电由交流变换为脉动直流电；
主动PFC，串接在第一整流电路的输出回路上，通过高频脉冲开关校正输入电压和电流的相位，使整个电源功率因数提高；
第一功率变换电路，串接在主动PFC的输出回路上，通过功率变压器把高电压的脉冲电流变换为低压大电流的交流电，同时提供高低压的电气隔离；
第一整流滤波电路，串接在第一功率变换电路的输出回路上，把高频的交流变换为高频直流，同时滤波成纹波非常小的直流电；
输出电路，与第一整流滤波电路的输出端相接，负载为LED光源；
第一取样反馈电路，从输出电路接出，对电源输出的电流电压进行检测，并反馈到第一PWM控制器，以保持额定的电流对LED进行驱动，同时对电源输出情况进行监控，在出现异常的时候关断电源的工作；
第一PWM控制器，接收第一取样反馈电路的反馈信号和控制信号，调整脉宽比，完成调整输出到功率变换电路、以及延时启动关断；
其特征在于：
所述的第一整流滤波电路的回路上还串接有一场效应管，场效应管再与输出电路相连；
所述的LED光源的驱动器还包括一备份电路，所述的备份电路包括：
第二整流电路，其输入端也接入市电，将市电由交流变换为脉动直流电；
第二功率变换电路，串接第二整流电路输出回路上，通过功率变压器把高电压的脉冲电流变换为低压大电流的交流电，同时提供高低压的电气隔离；
第二整流滤波电路，串接在第二功率变换电路的输出回路上，把高频的交流变换为高频直流，同时滤波成纹波非常小的直流电，第二整流滤波电路的输出端也与输出电路相接；
第二取样反馈电路，从输出电路接出，对电源输出的电流电压进行检测，并反馈到第二PWM控制器，以保持额定的电流对LED进行驱动，同时对电源输出情况进行监控，在出现异常的时候关断电源的工作；
第二PWM控制器，接收第二取样反馈电路的反馈信号和控制信号，调整脉宽比，完成调整输出到功率变换电路、以及延时启动关断；
场效应管一方面作为电子开关完成主电路与备份电路的切换，同时防止第一整流滤波电路中的整流二极管短路后影响备份电路部分，场效应管同时利用其本身的寄生二极管在第一整流滤波电路中的整流二极管短路后完成整流作用。
2.如权利要求1所述的LED光源的驱动器，其特征在于：所述的备份电路还包括PIC多功能控制部分，该PIC多功能控制部分也从输出电路接出，再同时分别与第一PWM控制器、第二PWM控制器以及场效应管相连，PIC多功能控制部分的单片机对整个电源的工作情况进行监控，对硬件保护部分进行软件的备份，同时提供LED光源的驱动器对外部扩展的接口。
3.如权利要求2所述的，其特征在于：所述的PIC多功能控制部分通过对外部扩展的接口连接有外部扩展模块，提供智能化的功能扩展，时控功能或光感功能或声控和活动物体探测功能，场景控制信号传送和集中控制。
4.如权利要求1-3所述的任一种LED光源的驱动器，其特征在于：所述的第一整流电路的输入端连接有第一保险电路和第一防雷电路，其中第一保险电路输入端接入市电，第一保险电路输出端与第一防雷电路相连，第一防雷电路输出端连接第一整流电路。
5.如权利要求4所述的LED光源的驱动器，其特征在于：所述的第二整流电路的输入端连接有第二保险电路和第二防雷电路，其中第二保险电路输入端接入市电，第二保险电路输出端与第二防雷电路相连，第二防雷电路输出端连接第二整流电路。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| AV01 | Patent right actively abandoned |
Granted publication date: 20101013 Effective date of abandoning: 20121003 |