CN202282885U - Led路灯驱动电源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种LED路灯驱动电源,包括EMI滤波电路、桥式整流滤波电路及串联LED灯组,还包括准谐振反激变换电路、恒流控制电路、恒压控制电路及光电耦合器;EMI滤波电路(1)与桥式整流滤波电路(2)连接,桥式整流滤波电路(2)与准谐振反激变换电路(3)连接,准谐振反激变换电路(3)与串联LED灯组(7)、恒流控制电路(4)及光电耦合器(6)连接,恒流控制电路(4)与串联LED灯组(7)及光电耦合器(6)连接,恒压控制电路(5)与光电耦合器(6)及串联LED灯组(7)连接。该LED路灯驱动电源在成本低廉的基础上,不但能提高电源的工作效率,而且能够使灯具中每颗LED芯片在恒流状态下都稳定、可靠地工作。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种LED路灯驱动电源。
背景技术
目前,各生产厂家的LED路灯驱动电路大多采用开关电源方案,电压一般在24~48伏之间,由于路灯的功率较大,一般在100W以上,故要同时使用多组开关电源,不但成本高昂,同时开关电源本身的平均功耗损失均在15~20%之间,这使原本节能省耗的LED路灯白白浪费了15~20%的电能。同时,开关电源一般仅提供恒压,但是LED在高温下长期工作后,面临导通电压下降,电流上升的问题,这使得LED路灯的稳定性及可靠性存在问题。有鉴于此,一种简单的改进方法就是在开关电源中引入恒流控制功能,由于LED路灯功率较大,灯具通常采用串并联混合的方式连接,因此所谓的恒流只能相对于开关电源的总电流而言,这种方法并不能保证灯具的各并联支路的LED电流都相等,各并联支路LED的电流均匀性还是要取决于LED芯片本身特性的一致性,因此低压大电流的驱动电源很难真正实现每颗LED芯片的恒流控制。为此,市面上又出现了一种可以真正实现恒流控制的驱动电源,它是通过在每串LED支路中接入一个专用恒流控制芯片来实现的,其恒流精度一般可控制在5%以内,由于专用的恒流控制芯片价格比较昂贵,在一定程度上增加了LED驱动电源的电路成本。因此,开发一种效率高、成本低廉、同时具有恒流功能的LED路灯驱动电源对于推广LED照明应用具有重要的实际意义。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是,提供一种在成本低廉的基础上,不但能提高电源的工作效率,而且能够使灯具中每颗LED芯片在恒流状态下都稳定、可靠地工作的LED路灯驱动电源。
本实用新型的技术解决方案是,提供一种具有以下结构的LED路灯驱动电源,包括EMI滤波电路、桥式整流滤波电路及串联LED灯组,还包括准谐振反激变换电路、恒流控制电路、恒压控制电路及光电耦合器;所述的EMI滤波电路与所述的桥式整流滤波电路连接,所述的桥式整流滤波电路与准谐振反激变换电路连接,所述的准谐振反激变换电路与串联LED灯组、恒流控制电路及光电耦合器连接,所述的恒流控制电路与串联LED灯组及光电耦合器连接,所述的恒压控制电路与光电耦合器及串联LED灯组连接。
采用以上结构后,本实用新型LED路灯驱动电源与现有技术相比,具有以下优点:
由于本实用新型LED路灯驱动电源将灯具中所有LED串联在一起,使得流过每颗LED的电流都是一致的,真正实现了每颗LED的恒流控制;通过引入准谐振软开关PWM技术,将传统反激式变换电路的工作效率从80%左右提高到90%以上,改善了整个LED路灯***的节能效果;没有采用专用的恒流控制芯片,采用单端反激式变换电路,结构简单,控制方法成熟,电路成本低,易于大批量生产。
附图说明
图1是本实用新型LED路灯驱动电源的电路框图。
图2是本实用新型LED路灯驱动电源的电路原理图。
图中所示:1、EMI滤波电路,2、桥式整流滤波电路,3、准谐振反激变换电路,4、恒流控制电路,5、恒压控制电路,6、光电耦合器,7、串联LED灯组,8、采样电路,9、基准电压电路。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。
请参图1及图2所示,本实用新型LED路灯驱动电源包括EMI滤波电路1、桥式整流滤波电路2、串联LED灯组7、准谐振反激变换电路3、恒流控制电路4、恒压控制电路5及光电耦合器6。所述的EMI滤波电路1与所述的桥式整流滤波电路2连接,所述的桥式整流滤波电路2与准谐振反激变换电路3连接,所述的准谐振反激变换电路3与串联LED灯组7、恒流控制电路4及光电耦合器6连接,所述的恒流控制电路4与串联LED灯组7及光电耦合器6连接,所述的恒压控制电路5与光电耦合器6及串联LED灯组7连接。
所述的准谐振反激变换电路3包括控制芯片U61、变压器TR1及MOS管Q60;变压器TR1的初级绕组(1脚和3脚)与桥式整流滤波电路2连接;变压器TR1的次级绕组Ⅰ(6脚)经电阻R61、二极管D62整流和电容C64、电容C62滤波后连接控制芯片U61的VDD脚;变压器TR1的次级绕组Ⅰ(6脚)还经电阻R79、电阻R78分压和电容C85滤波后连接控制芯片U61的DET脚;变压器TR1的次级绕组Ⅱ(12脚)与串联LED灯组7连接;变压器TR1的次级绕组Ⅲ(7脚)与光电耦合器6和恒流控制电路4连接;MOS管Q60的漏极与变压器TR1的初级绕组(1脚)连接,MOS管Q60的原极与由电阻R69、电阻R70、电阻R71和电阻R72构成的采样电路8连接,所述的采样电路8经电阻R76、电容C63滤波后连接控制芯片U61的CS脚;MOS管Q60的栅极与控制芯片U61的GATE脚连接;控制芯片U61的GND接地。所述的控制芯片U61采用型号为FAN6300的芯片。
所述的准谐振反激变换电路3的工作原理:交流进线电压通过二极管D60、电阻R64给控制芯片U61提供一个启动电流,控制芯片U61启动后,变压器TR1次级绕组Ⅰ的感应电压经电阻R61、二极管D62整流,电容C64、电容C62滤波后,作为控制芯片U61正常工作时的辅助电源;该次级绕组Ⅰ还用作检测MOS管Q60漏源两端的端电压。当MOS管Q60关断后,一旦次级绕组Ⅰ的开关电流衰竭到零,就会产生一个“谷底”电压信号,该电压经电阻R78、电阻R79分压电容C85滤波后送入控制芯片U61的DET端,只要该电压低于控制芯片U61内部设定的参考电压,本具体实施例中该参考电压为2.5V,说明开关管的端电压已经将到最低,这时这一周期的MOS管Q60开始开通,这样就可以确保在近似零电压条件下开通MOS管Q60,以降低开关损耗,同时减少EMI。采样电路8的电阻R69、电阻R70、电阻R71、电阻R72用来采样变压器TR1初级绕组(1脚)的峰值电流,经电阻R76、电容C63滤波后接到控制芯片U61的CS脚,一旦该点电压超过控制芯片U61内部的设定值,控制芯片U61立即封锁PWM脉冲信号,从而起到保护MOS管Q60的作用。
所述的恒流控制电路4包括运算放大器U64、稳压管U62和二极管D64;所述的二极管D64的输入端与所述的恒压控制电路5连接,二极管D64的输出端与运算放大器U64的输出端连接;变压器TR1的次级绕组Ⅲ的输出端(7脚)与由稳压管U62、电阻106、电阻107及电容C72构成的基准电压电路9的输入端连接,基准电压电路9的输出端连接运算放大器U64的同相输入端(5脚);电阻R81、电阻R85串入所述的串联LED灯组7回路检测电流经电阻R104、电容C73滤波后送入运算放大器U64的反相输入端(6脚);二极管D64的输出端经电容C74与运算放大器U64的反相输入端连接;运算放大器U64的其中一脚(4脚)接地,运算放大器U64的其中另一脚(8脚)与变压器TR1的次级绕组Ⅲ的输出端连接。
所述的恒流控制电路4的工作原理:电阻R106、电阻R107、稳压管U62和电容C72产生一个基准电压,送入运算放大器U64的同相输入端,作为恒流源的设定值;电阻R81、电阻R85串入串联LED灯组7回路检测电流经电阻R104、电容C73滤波后送入运算放大器U64的反相输入端,与同相端的设定值进行比较。当由于某种原因使流过串联LED灯组7的回路的电流增加时,运算放大器U64反相输入端的电压值也增加,一旦大于同相端的设定值,则运算放大器U64的7脚输出电压减小,二极管D64逐渐导通,使光耦U60的发光二极管电流增大,耦合到控制芯片U61的FB脚并导致该点电压下降,引起控制芯片U61的GATE脚输出的PWM信号占空比减小,即MOS管Q60的导通时间缩短,从而使流过串联LED灯组7回路的电流减小,直至运算放大器U64的反相输入端电压与同相输入端电压再次相等,电路才进入稳态,即流过串联LED灯组7回路的电流是恒定的。反之,如果由于某种原因使流过串联LED灯组7回路的电流减小时,电阻R81、R85两端的电压降低,运算放大器U64反相输入端的电压值也降低,一旦小于同相端的设定值,则运算放大器U64的7脚输出电压增大,二极管D64逐渐关断,使光电耦合器6的发光二极管电流减小,耦合到控制芯片的FB脚并导致该点电压上升,引起控制芯片GATE脚输出的PWM信号占空比增加,即MOS管Q60的导通时间延长,从而使流过串联LED灯组7回路的电流增大,直至运算放大器U64的反相输入端电压与同相输入端电压再次相等,电路又进入稳态,最终又使流过串联LED灯组7回路的电流保持恒定。
所述的恒压控制电路5,由电阻R74、电阻R75、电阻R112、电阻R113及电容C75、C76和三端稳压集成块U63所构成。电阻R74、电阻R112采样输出电压,其阻值可根据所需的输出电压值来确定,三端稳压集成块U63提供一个基准电压,并与电阻R75、电容C75、电容C76构成一个反馈误差放大器,该基准电压与采样电压相比较后就会产生相应的误差电压,该误差电压通过光电耦合器6转换成误差电流并耦合到控制芯片的FB脚,用以调节输出电压。当由于某种原因使输出电压增加时,如采样电压大于U63的基准电压,则U63的阴极端电压减小,光电耦合器6的发光二极管电流将增大,耦合到控制芯片的FB脚并导致该点电压下降,引起控制芯片GATE脚输出的PWM信号占空比减小,即MOS管Q60的导通时间缩短,从而使输出电压减小,直至采样电压等于U63的基准电压,电路才进入稳态,即输出电压保持恒定。反之,如果由于某种原因使输出电压减小时,如采样电压小于U63的基准电压,则U63的阴极端电压增加,光电耦合器的发光二极管电流将减小,耦合到控制芯片的FB脚并导致该点电压上升,引起控制芯片GATE脚输出的PWM信号占空比增大,即MOS管Q60的导通时间加长,从而使输出电压增大,直至采样电压等于U63的基准电压,电路才进入稳态,即输出电压保持恒定。
所述的恒流控制电路4与所述的恒压控制电路5,两者之间需要相互配合,即满足先恒流再恒压的原则。根据LED的V-I特性,1W LED的电压降一般在3~3.5V左右,如采用N颗LED串联,则所有LED的电压降为N×(3~3.5)V,只要变压器TR1的次级绕组电压按照最大的LED压降来计算即可满足相应的调节范围。
Claims (3)
1.一种LED路灯驱动电源,包括EMI滤波电路(1)、桥式整流滤波电路(2)及串联LED灯组(7),其特征在于:还包括准谐振反激变换电路(3)、恒流控制电路(4)、恒压控制电路(5)及光电耦合器(6);所述的EMI滤波电路(1)与所述的桥式整流滤波电路(2)连接,所述的桥式整流滤波电路(2)与准谐振反激变换电路(3)连接,所述的准谐振反激变换电路(3)与串联LED灯组(7)、恒流控制电路(4)及光电耦合器(6)连接,所述的恒流控制电路(4)与串联LED灯组(7)及光电耦合器(6)连接,所述的恒压控制电路(5)与光电耦合器(6)及串联LED灯组(7)连接。
2.根据权利要求1所述的LED路灯驱动电源,其特征在于:所述的准谐振反激变换电路(3)包括控制芯片(U61)、变压器(TR1)及MOS管(Q60);变压器(TR1)的初级绕组与桥式整流滤波电路(2)连接;变压器(TR1)的次级绕组Ⅰ经电阻R61、二极管D62整流和电容C64、电容C62滤波后连接控制芯片(U61)的VDD脚;变压器(TR1)的次级绕组Ⅰ还经电阻R79、电阻R78分压和电容C85滤波后连接控制芯片(U61)的DET脚;变压器(TR1)的次级绕组Ⅱ与串联LED灯组(7)连接;变压器(TR1)的次级绕组Ⅲ与光电耦合器(6)和恒流控制电路(4)连接;MOS管(Q60)的漏极与变压器(TR1)的初级绕组连接,MOS管(Q60)的原极与由电阻R69、电阻R70、电阻R71和电阻R72构成的采样电路(8)连接,所述的采样电路(8)经电阻R76、电容C63滤波后连接控制芯片(U61)的CS脚;MOS管(Q60)的栅极与控制芯片(U61)的GATE脚连接;控制芯片(U61)的GND接地。
3.根据权利要求2所述的LED路灯驱动电源,其特征在于:所述的恒流控制电路(4)包括运算放大器(U64)、稳压管(U62)和二极管D64;所述的二极管D64的输入端与所述的恒压控制电路(5)连接,二极管D64的输出端与运算放大器(U64)的输出端连接;变压器(TR1)的次级绕组Ⅲ的输出端与由稳压管(U62)、电阻106、电阻107及电容C72构成的基准电压电路(9)的输入端连接,基准电压电路(9)的输出端连接运算放大器(U64)的同相输入端;电阻R81、电阻R85串入所述的串联LED灯组(7)回路检测电流经电阻R104、电容C73滤波后送入运算放大器(U64)的反相输入端;二极管D64的输出端经电容C74与运算放大器(U64)的反相输入端连接;运算放大器(U64)的其中一脚接地,运算放大器(U64)的其中另一脚与变压器(TR1)的次级绕组Ⅲ的输出端连接。
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