CN204408717U - 长led灯珠串恒流驱动器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于控制一般电光源的电路装置,具体涉及一种长LED灯珠串恒流驱动器,包括顺次连接的EMI滤波电路、整流电路和Boost升压电路,Boost升压电路包括开关电源控制芯片及***电路,开关电源控制芯片漏极与整流电路正极间设置升压电感,源极连接整流电路负极,开关电源控制芯片漏、源极之间设置顺次串联的隔离二极管和滤波电容,滤波电容与顺次串联的LED灯珠串和恒流二极管并联,开关电源控制芯片控制极和源极之间连接控制电容,控制电容并联恒流二极管。本实用新型采用Boost升压电路,对整流后的脉动直流电进行升压,满足百只以上LED灯珠串驱动需求,并实现灯珠串恒流的产生、控制与保持。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于控制一般电光源的电路装置,具体涉及一种长LED灯珠串恒流驱动器。
背景技术
LED(Light-Emitting Diode)是新一代发光元件,由于发光效率高,LED照明受到了热捧,各种形式的LED驱动电路应运而生。由于受单体功率的限制,LED照明器具通常需要多只LED灯珠同时发光才能满足要求。为了适应通用的85~265V的交流电电压供电,目前的LED灯珠大多采用先串联后并联的连接方式,每一串的LED灯珠数量通常不高于30只。为保证在电压发生波动时LED能正常发光,LED驱动电路大多采用BUCK降压电路。LED灯珠的正向压降具有负温度系数特性,即管芯温度越高,正向压降越低。并联的LED灯珠串,各串两端电压是相同的,假若其中一串中某个LED灯珠出现异常,压降偏低,势必造成同串的其它灯珠分压超过额定值。根据LED灯珠的伏安关系特性,必然引起灯珠电流的增加,这又会加重管芯温度的进一步升高,使灯珠的压降更低。如此恶性循环导致的结果是某一串灯珠亮度偏高,而其余几串亮度不足,照明效果受到影响,严重时故障串灯珠会被烧毁。
根据LED的特性,多只LED灯珠连接的最好方式是串联,采用恒流驱动。以12W的T8日光灯为例,大约需要110~140只左右的灯珠同时发光才能满足要求。如此数量的灯珠串联,需要的驱动电压大约为450V,这就出现了两个难题:一是如此高的直流电压采用普通的整流电路即使在高输入电压(交流265V)下也无法获得,在通用电压的低端电压(交流85V)更是不可能获的;二是基于串联电路断开即失效的特性,如此数量的灯珠串联,怎样保证可靠性。
实用新型内容
为解决上述技术中的不足,本实用新型的目的在于:提供一种长LED灯珠串恒流驱动器,采用Boost升压电路,对整流后的脉动直流电进行升压,满足百只以上LED灯珠串驱动需求,并实现灯珠串恒流的产生、控制与保持。
为解决其技术问题,本实用新型所采取的技术方案为:
所述长LED灯珠串恒流驱动器,包括EMI滤波电路、整流电路和Boost升压电路,EMI滤波电路输入端连接电源,输出端连接整流电路,整流电路输出端连接Boost升压电路,所述Boost升压电路包括开关电源控制芯片及***电路,开关电源控制芯片漏极与整流电路正极之间设置升压电感,开关电源控制芯片源极连接整流电路负极,开关电源控制芯片漏极和源极之间设置顺次串联的隔离二极管I和滤波电容,滤波电容与顺次串联的LED灯珠串和恒流二极管并联,开关电源控制芯片控制极和源极之间连接控制电容,控制电容并联顺次串接的隔离二极管II、限流电阻和恒流二极管。
本实用新型接通交流电源后,先经过EMI滤波电路将叠加在工频交流电压上的高频干扰信号滤除,工频交流电被整流电路整流后变成脉动的直流电,脉动直流电首先通过升压电感、开关电源控制芯片漏极及其内部电路对控制电容进行充电,当控制电容两端的电压达到5.7V时,开关电源控制芯片的内部振荡器开始工作,开关电源控制芯片内部的大功率开关管导通,漏极和源极短接,升压电感被充电。与此同时,控制电容开始放电,当控制电容两端的电压低于4.7V时,开关电源控制芯片内部的大功率开关管关闭,升压电感通过隔离二极管I放电,滤波电容被充电,输出电压建立。升压电感放电结束后,再次重复上述过程。
由于LED灯珠串和恒流二极管是串联关系,其两端的总电压就是升压电路的输出电压,恒流二极管两端的电压反映了输出电压的高低,此电压作为输出电压的反馈信号,可以建立一种关联,即开关电源控制芯片可以根据反馈信号的大小及时调整输出电压,保证恒流二极管两端的电压保持恒定。无论是交流电源电压的波动,还是LED灯珠管芯温度的变化造成的单一灯珠压降的变化,都会对恒流二极管两端的电压产生影响,然而通过上述的调整,恒流二极管两端的电压基本被限定在范围内,变化的幅度微乎其微,恒流二极管始终工作在耗散功率基本恒定的状态,即两端电压基本不变,流过的电流恒定,这对提高整机效率具有重要意义。
其中,优选方案为:
所述LED灯珠串包括顺次串联的110-140只LED灯珠,。
所述开关电源控制芯片采用TOPSwitch-Ⅱ系列芯片,例如TOP221、TOP222、TOP223、TOP224、TOP225、TOP226或TOP227,此类芯片***电路非常简单,***元件数目极少,但片内电路功能十分丰富,尤其是控制功能和保护功能非常完备,芯片的输出功率与LED日光灯所需的功率基本匹配。更重要的是,芯片内部自建有启动电路和供电电路,外部不需设置单独的电路,最大限度地简化电路,不再需要在电路中使用变压器等体积较大的部件。如果使用其它芯片,需要一只变压器,用变压器的辅助绕组为芯片供电,省去隔离变压器,不但可以降低成本,而且大大地缩小了驱动装置的高度和体积,可以使用散射角更大的灯架,使照明效果更理想。
所述滤波电容采用MLCC电容,SMD封装,耐压不低于630V。
所述控制电容采用钽电容,SMD封装,耐压不低于16V。
所述整流电路采用全波整流桥,将交流电变成直流电,由于不采用大容量电解电容滤波,整流桥的输出电压是脉动的直流电。
所述升压电感采用带磁罩的屏蔽电感,可以降低功耗,减小电磁辐射,与普通的工字电感相比,这种电感的磁路几乎是封闭的,这样可有效降低对外辐射水平;另外,线圈匝数少,直流电阻小,Q值高,功耗更低。
所述隔离二极管I和隔离二极管II采用快恢复二极管,耐压不低于1000V。
所述EMI滤波电路包括电容和电感,具有双重作用,一是可有效阻止来自交流电网的高频干扰进入本电路,二是有效防止本电路产生的高频干扰污染电网。
与现有技术相比,本实用新型具有以下有益效果:
本实用新型采用Boost升压电路,对整流后的脉动直流电进行升压,满足百只以上LED灯珠串驱动需求,并实现灯珠串恒流的产生、控制与保持。在电源的输入端接入EMI滤波电路,一方面可有效阻止来自交流电网的高频干扰进入本电路,另一方面有效防止本电路产生的高频干扰污染电网;采用Boost升压电路,不仅扩大了电压适用范围,而且改善了功率因数;使用带磁罩屏蔽电感,降低了干扰,降低了功耗,使效率得以提高;选用先进的TOPSwitch-Ⅱ系列控制芯片,控制功能丰富,保护功能完备;不使用铝电解电容,相当于取消了影响整个电路寿命的短板;主电路中的元件均工作在开关状态或低功耗状态,整机通过印制板的铜膜面积散热,无需设置专门的散热器;所有元件均采用贴面安装,高度低,占用空间小,可采用更大散光角度的灯架,提高照明效果;控制灵活,可根据功率需要更改外接的LED数目,电路无需变动,如果需要改变输出电流,则可采用两只恒流二极管并联,同时更换控制芯片即可;LED灯珠串联连接,亮度一致;整个电路元件数目少,印制板可采用单面板,由于无发热明显的元件,印制板面积缩小,成本降低。
附图说明
图1本实用新型实施例1电路结构示意图。
图中:1、EMI滤波电路;2、整流电路;3、Boost升压电路;4、开关电源控制芯片;5、升压电感;6、隔离二极管I;7、滤波电容;8、LED灯珠串;9、恒流二极管;10、控制电容;11、隔离二极管II;12、限流电阻。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型实施例做进一步描述:
实施例1:
如图1所示,本实用新型所述长LED灯珠串恒流驱动器,包括EMI滤波电路1、整流电路2和Boost升压电路3,EMI滤波电路1输入端连接电源,输出端连接整流电路2,整流电路2输出端连接Boost升压电路3,所述Boost升压电路3包括开关电源控制芯片4及***电路,开关电源控制芯片4漏极与整流电路2正极之间设置升压电感5,开关电源控制芯片4源极连接整流电路2负极,开关电源控制芯片4漏极和源极之间设置顺次串联的隔离二极管I6和滤波电容7,滤波电容7与顺次串联的LED灯珠串8和恒流二极管9并联,开关电源控制芯片4控制极和源极之间连接控制电容10,控制电容10并联顺次串接的隔离二极管II 11、限流电阻12和恒流二极管9。
其中,LED灯珠串8包括顺次串联的110-140只LED灯珠;开关电源控制芯片4采用TOPSwitch-Ⅱ系列芯片,例如TOP221、TOP222、TOP223、TOP224、TOP225、TOP226或TOP227,此类芯片***电路非常简单,***元件数目极少,但片内电路功能十分丰富,尤其是控制功能和保护功能非常完备,芯片的输出功率与LED日光灯所需的功率基本匹配,更重要的是,芯片内部自建有启动电路和供电电路,外部不需设置单独的电路,最大限度地简化电路,不再需要在电路中使用变压器等体积较大的部件,如果使用其它芯片,需要一只变压器,用变压器的辅助绕组为芯片供电,省去隔离变压器,不但可以降低成本,而且大大地缩小了驱动装置的高度和体积,可以使用散射角更大的灯架,使照明效果更理想;滤波电容7采用MLCC电容,SMD封装,耐压不低于630V;控制电容10采用钽电容,SMD封装,耐压不低于16V;整流电路2采用全波整流桥,将交流电变成直流电,由于不采用大容量电解电容滤波,整流桥的输出电压是脉动的直流电;升压电感5采用带磁罩的屏蔽电感,可以降低功耗,减小电磁辐射,与普通的工字电感相比,这种电感的磁路几乎是封闭的,这样可有效降低对外辐射水平;另外,线圈匝数少,直流电阻小,Q值高,功耗更低;隔离二极管I6和隔离二极管II 11采用快恢复二极管,耐压不低于1000V;EMI滤波电路包括电容和电感,具有双重作用,一是可有效阻止来自交流电网的高频干扰进入本电路,二是有效防止本电路产生的高频干扰污染电网。
本实用新型接通交流电源后,先经过EMI滤波电路1将叠加在工频交流电压上的高频干扰信号滤除,工频交流电被整流电路2整流后变成脉动的直流电,脉动直流电首先通过升压电感5、开关电源控制芯片4漏极及其内部电路对控制电容10进行充电,当控制电容10两端的电压达到5.7V时,开关电源控制芯片4的内部振荡器开始工作,开关电源控制芯片4内部的大功率开关管导通,漏极和源极短接,升压电感5被充电。与此同时,控制电容10开始放电,当控制电容10两端的电压低于4.7V时,开关电源控制芯片4内部的大功率开关管关闭,升压电感5通过隔离二极管I6放电,滤波电容7被充电,输出电压建立。升压电感5放电结束后,再次重复上述过程。
由于LED灯珠串8和恒流二极管9是串联关系,其两端的总电压就是升压电路的输出电压,恒流二极管9两端的电压反映了输出电压的高低,此电压作为输出电压的反馈信号,可以建立一种关联,即开关电源控制芯片4可以根据反馈信号的大小及时调整输出电压,保证恒流二极管9两端的电压保持恒定。无论是交流电源电压的波动,还是LED灯珠管芯温度的变化造成的单一灯珠压降的变化,都会对恒流二极管9两端的电压产生影响,然而通过上述的调整,恒流二极管99两端的电压基本被限定在范围内,变化的幅度微乎其微,恒流二极管9始终工作在耗散功率基本恒定的状态,即两端电压基本不变,流过的电流恒定,这对提高整机效率具有重要意义。
Claims (8)
1.一种长LED灯珠串恒流驱动器,包括EMI滤波电路(1)、整流电路(2)和Boost升压电路(3),EMI滤波电路(1)输入端连接电源,输出端连接整流电路(2),整流电路(2)输出端连接Boost升压电路(3),其特征在于,所述Boost升压电路(3)包括开关电源控制芯片(4)及***电路,开关电源控制芯片(4)漏极与整流电路(2)正极之间设置升压电感(5),开关电源控制芯片(4)源极连接整流电路(2)负极,开关电源控制芯片(4)漏极和源极之间设置顺次串联的隔离二极管I(6)和滤波电容(7),滤波电容(7)与顺次串联的LED灯珠串(8)和恒流二极管(9)并联,开关电源控制芯片(4)控制极和源极之间连接控制电容(10),控制电容(10)并联顺次串接的隔离二极管II(11)、限流电阻(12)和恒流二极管(9)。
2.根据权利要求1所述的长LED灯珠串恒流驱动器,其特征在于,所述LED灯珠串(8)包括顺次串联的110-140只LED灯珠。
3.根据权利要求1所述的长LED灯珠串恒流驱动器,其特征在于,所述开关电源控制芯片(4)采用TOPSwitch-Ⅱ系列芯片。
4.根据权利要求1所述的长LED灯珠串恒流驱动器,其特征在于,所述滤波电容(7)采用MLCC电容,SMD封装。
5.根据权利要求1所述的长LED灯珠串恒流驱动器,其特征在于,所述控制电容(10)采用钽电容,SMD封装。
6.根据权利要求1所述的长LED灯珠串恒流驱动器,其特征在于,所述整流电路(2)采用全波整流桥。
7.根据权利要求1所述的长LED灯珠串恒流驱动器,其特征在于,所述升压电感(5)采用带磁罩的屏蔽电感。
8.根据权利要求1所述的长LED灯珠串恒流驱动器,其特征在于,所述隔离二极管I(6)和隔离二极管II(11)采用快恢复二极管。
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