可調光的led開關電源的製作方法

2023-09-19 20:02:50 1

專利名稱：可調光的led開關電源的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電子領域，特別涉及一種用於LED燈的可調光的LED開關電源。
背景技術：
LED照明技術具有節能、環保、壽命長和易於控制等優點，是21世紀最具發展前景 的高技術領域之一，將取代白熾燈和日光燈成為照明市場的主導。在LED照明產業如此光 明的前景下，針對照明領域的不同應用，各種LED燈驅動電路也在迅速的發展，其大都採用 開關電源技術。但在LED普及的過程中還有其他的困難需要克服，比如不能適應傳統的可控矽調 光器，這種情況在歐美國家更是普遍，戶主在房屋裝修時習慣在線路上串聯調光器來適應 滷素燈等阻性燈具。LED燈具一般內裝有驅動，驅動即一款輸出恆流的開關電源。普通的開關電源是不 可能在裝有可控矽調光器的線路裡工作的。為了實現自動調光的目的，2009年NXP發布了 專用於可控矽調光應用的開關電源IC，SSL2101，該技術能夠實現對LED燈調光，但是其存 在一定的缺陷，如市電波動時輸出功率變化大，接入調光器與不接入調光器功率變化較大， 且調光與不調光不能在一個架構上實現轉換，通用性差。因此，亟待一種改進的可調光的LED開關電源以克服上述缺陷。

實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種可調光的LED開關電源，該LED開關電源能夠建 議實現調光與不調光功能的切換，從而提高開關電源的通用性。為了實現上述目的，本實用新型提供一種可調光的LED開關電源，包括濾波整流 電路、無源功率因數校正電路、變壓整流電路、穩壓電路、電流採樣電路、光耦傳遞反饋電 路、開關控制電路及可調光電路，輸入的交流信號先通過所述濾波整流電路及所述無源功 率因數校正電路後輸出，輸出的信號經過變壓整流電路轉換後一路經所述穩壓電路進入所 述電流採樣電路進行信號採樣後輸出給與所述電流採樣電路連接的LED光源，另一路通過 所述光耦傳遞反饋電路進入所述開關控制電路以控制所述LED光源的開或關；所述可調 光電路分別連接所述無源功率因數校正電路的輸出端和所述電流採樣電路，以實現對所述 LED光源調光。較佳地，所述可調光電路包括第一調光電阻、第二調光電阻、第三調光電阻、定值 電阻、第一電容及第一光耦合器，所述第一光耦合器的二極體側的輸入端與所述第一調光 電阻串聯後連接所述第一電容的正極，且同時使所述第一光耦合器的二極體側的輸出端與 所述第一電容的負極接地，所述第一電容的正極串接所述第二調光電阻和第三調光電阻後 連接所述無源功率因數校正電路的輸出端；所述第一光耦合器的三極體側的集電極串聯所 述定值電阻，且射極連接所述電流採樣電路，通過設置所述第一調光電阻、第二調光電阻及 第三調光電阻的大小，使當所述無源功率因數校正電路的輸出端電壓等於或高於轉換電壓時，所述第一光耦合器的三極體側飽和，流經所述LED光源的電流最大，當所述無源功率因 數校正電路的輸出端電壓低於轉換電壓時，流經所述LED光源的電流跟隨所述輸出端電壓 的下降而減少，從而實現對所述LED光源調光。較佳地，所述可調光電路還包括第一穩壓管，所述第一穩壓管並聯在所述第一電 容兩端，當所述無源功率因數校正電路的輸出端電壓高於轉換電壓時，所述第一穩壓管用 於穩定流經所述LED光源的電流，從而防止所述LED光源燒壞。與現有技術相比，本實用新型可調光的LED開關電源包括兩個基本模塊，一塊是 恆流開關電源，其為一款普通的高性能高功率因素的開關電源，可單獨工作；一塊是可調光 電路，連接到所述恆流開關電源中，對輸入電壓的實時有效值通過採樣直接轉化作用在恆 流開關電源上，以實現對所述LED光源調光。可見，當不要調光時，將所述可調光電路接入 所述恆流開關電源模塊，即可實現對LED光源調光；當不需要調光時，只需將所述可調光電 路不接入所述恆流開關電源模塊即可。這樣，輕易實現了調光與不調光功能的切換，從而提 高通用性。通過以下的描述並結合附圖，本實用新型將變得更加清晰，這些附圖用於解釋本 實用新型的實施例。

圖1為本實用新型可調光的LED開關電源的結構示意圖。圖2為圖1所示可調光的LED開關電源的電路原理圖。圖3為圖2所示可調光的LED開關電源的濾波整流電路和無源功率因數校正電路 的電路原理圖。圖4為圖2所示可調光的LED開關電源的電流採樣電路的電路原理圖。圖5為圖2中的可調光的LED開關電源的可調光電路的電路原理圖。圖6為圖2所示可調光的LED開關電源接入可調光電路後的線電壓變化示意圖。
具體實施方式
現在參考附圖描述本實用新型的實施例，附圖中類似的元件標號代表類似的元 件。如上所述，本實用新型提供了一種可調光的LED開關電源，簡化生產工藝，使LED節能 燈的驅動部件及光源部件之間具有互換性，解決由於單一部件損耗而帶來的整體更換的浪 費現象。圖1為本實用新型可調光的LED開關電源的一個實施例的結構示意圖。如圖1所 示，本實施例的可調光的LED開關電源包括濾波整流電路10、無源功率因數校正電路20、變 壓整流電路30、穩壓電路40、電流採樣電路50、光耦傳遞反饋電路60、開關控制電路70、可 調光電路80及LED光源90，具體的電路圖請參考圖2，所述濾波整流電路10的輸入端連接 市電壓，輸出端連接所述無源功率因數校正電路20的輸入端，輸入的市電交流信號先通過 所述濾波整流電路10進行濾波及整流後進入所述無源功率因數校正電路20進行校正以提 高功率因素；經所述無源功率因數校正電路20校正後後輸出的信號進入所述變壓整流電 路30以實現高頻高壓轉換成高頻低壓，經過電壓轉換後的一路高頻低壓信號經所述穩壓 電路40進入所述電流採樣電路50，所述穩壓電路40用於提供+5V的穩壓源，所述電流採
4樣電路50對所述高頻低壓信號進行信號採樣後輸出給與其連接的LED光源90以驅動所述 LED光源90 ；而經過電壓轉換後的另一路高頻低壓信號通過所述光耦傳遞反饋電路60進入 所述開關控制電路70，所述開關控制電路70為採用控制晶片實現對整個LED開關電源的開 關控制，從而控制所述LED光源90的開或關。所述可調光電路80分別連接所述無源功率 因數校正電路20的輸出端和所述電流採樣電路50，以實現對所述LED光源90調光。 請參考圖3，所述濾波整流電路10包括EMI濾波電路和整流電路，所述EMI濾波電 路由共模抑制變壓器Tl、電容Cl、電容C2、壓敏電阻Zl及保險絲Fl組成，所述電容Cl和電 容C2並聯在所述共模抑制變壓器Tl的輸入端及輸出端，從而組成一個多階濾波電路，以有 效抑制電路中產生的幹擾噪聲，更有效地減少電路對市電的的傳導幹擾。所述壓敏電阻Zl 並聯在所述電容Cl的兩端，作用是給電容Cl放電，以防測試和調試人員在作業時被電擊的 事件發生。所述整理電路由整流橋DBl組成。電源信號經過所述濾波電路，其本身產生的 幹擾信號能夠被很好的抑制作用。所述經EMI濾波電路後的電源通過整流橋DBl組成的整 流電路，經所述整流電路整流後，電源信號由原來的交流市電轉換成直流脈動電源。 請繼續參考圖3，所述無源功率因數校正電路20由並聯的電感Ll和電阻Rl、電容 C5、二極體D1、D2和D3及電容C3、C4組成。所述電感Ll的輸入端連接所述整流橋DBl的 輸出端，電感Ll的輸出端連接所述電容C3的正極，電容C3的負極同時連接二極體Dl的正 極及二極體D2的負極，二極體Dl的負極同時連接電容C4的正極及二極體D3的正極，電容 C4的負極及二極體D2的正極同時接地，二極體D3的負極連接所述電感Ll的輸出端，電感 Ll的輸出端作為整個無源功率因數校正電路20的輸出端(HV端)，電容C5的一端連接所 述電感Ll的輸出端，另一端接地。正半周時，電流經過二極體D3對電容C3，C4充電(充電 時兩個電容串聯)；負半周時，電容C3，D2及C4，D3並聯同時對電容C5放電，從而使所述直 流脈動電源進入功率因數校正電路20進行校正，而獲得穩定的高壓直流電源。請參考圖4，所述電流採樣電路50主要包括運算放大器U1，電阻R2、R3、R4、R5、 R6、R7，電容C6、C7、C8，二極體D4等，所述運算放大器Ul的反向輸入端(3腳)連接電阻 R2的一端，所述電阻R3與電容C6並聯後連結到所述電阻R2的另一端，所述電阻R3與電 容C6並聯後與電阻R2的連接端為所述電流採樣電路50的輸入端(ACADJUST端)，用於連 接可調光電路80 (後面詳述)；而所述電阻R3與電容C6並聯後的另一端通過電容C8連接 到運算放大器Ul的正向輸入端(腳1)，同時所述運算放大器Ul的正向輸入端(腳2)通過 電阻R5連接所述LED光源90，且所述電阻R5與LED光源90的連接端通過並聯的電阻R6、 R7連接到運算放大器Ul的2腳和所述光耦傳遞反饋電路60 ；所述運算放大器Ul的輸出端 (腳4)通過二極體D4連結到所述穩壓電路40與光耦傳遞反饋電路60之間，且所述運算放 大器Ul的輸出端(腳4)通過電阻R4與電容C7的串聯作反饋連接到運算放大器Ul的反 向輸入端(腳3)；使運算放大器Ul的5腳連接5V的穩壓源。本實施例中的變壓整流電路30、穩壓電路40、光耦傳遞反饋電路60及開關控制電 路70採用通用的電路，一般結構為本領域技術人員熟知，故在此不再贅述。請參考圖5，現在具體描述本實用新型的核心部分可調光電路80。如圖5所示， 所述可調光電路80包括第一光耦合器U2、第一調光電阻R8、第二調光電阻R9、第三調光電 阻R10、定值電阻R11、第一電容C9及第一穩壓Z2，所述第一光耦合器U2的二極體側的輸入 端(腳1)與所述第一調光電阻R8串聯後連接在所述第一電容C9的正極，且同時使所述第一光耦合器U2的二極體側的輸出端(腳2)和第一電容C9的負極接地，所述第一電容C9 的正極串聯所述第二調光電阻R9和第三調光電阻RlO後連接所述無源功率因數校正電路 20的輸出端(HV端)，所述第一穩壓管Z2並聯在所述第一電容C9兩端；所述第一光耦合器 U2的三極體側的集電極c (腳4)串聯所述定值電阻Rl 1，所述定值電阻Rll的另一端連接 5V穩壓源；所述第一光耦合器U2的三極體側的射極e (腳3)連接所述電流採樣電路80的 輸入端(ACADJUST端)。現在具體描述接入所述可調光電路80後實現對LED光源90調光的原理。所述 可調光電路80可實現對所述HV端電壓的採集，HV端電壓是線電壓整流濾波後的高壓，如 果接入了可調光電路80則HV端電壓的大小可以反映可調光電路80的調節深度，因為可 調光電路80的調光是依靠可控矽做的斬波，使輸入電壓的有效值變小。現在假設一個轉 換電壓點X，使HV端電壓高於X時，LED光源電流90最大；HV端電壓低於X，LED光源90 電流隨之減少，即通過設置所述第一調光電阻R8、第二調光電阻R9及第三調光電阻Rll的 大小，使當所述無源功率因數校正電路20的輸出端電壓(HV端電壓)等於或高於轉換電 壓X時，所述第一光耦合器U2的三極體側飽和，此時，根據三極體的計算公式Vacadjust =R3/ (R3+R11) * (5V-Vce)，當所述HV端電壓再增高，所述三極體側的射極e (即ACADJUST 端)的電壓也不會再變化了。此時，所述電流採樣電路60的運算放大器Ul的反向輸入端 (腳3)的電壓確定，運算放大器Ul的正向輸入端(腳1)的電壓也就確定了，而流經與所 述運算放大器Ul的正向輸入端(腳1)連接的LED光源90也就確定，且最大。當所述無 源功率因數校正電路20的輸出端電壓(HV端電壓)低於轉換電壓X時，此時，所述第一光 耦合器U2的三極體側的ce端不再飽和，Vce電壓上升，這樣根據公式Wacadjust = (R3/ R3+Rll)*(5V-Vce), Vacad just電壓下降，流經所述LED光源90的電流跟隨所述HV端電壓 的下降而減少，且減小幅度受可調光電路80調光深度控制，從而實現可調光電路80對所述 LED光源調光。在這裡起核心作用的就是第一光耦合器U2，一個元件即完成了對輸入電壓 的檢測，又同時設定了二次側的恆流值大小，當接入所述可調光電路80後的輸入電壓波動 如圖6所示，VRL段陰影處所示，當調節越深，陰影面積越小。所述第一穩壓管Z2作保護作 用，當所述無源功率因數校正電路的輸出端電壓(HV端電壓)高於轉換電壓X時，所述第一 穩壓管用於穩定流經所述LED光源的電流，從而防止所述LED光源燒壞。以上結合最佳實施例對本實用新型進行了描述，但本實用新型並不局限於以上揭 示的實施例，而應當涵蓋各種根據本實施例的本質進行的修改、等效組合。
權利要求一種可調光的LED開關電源，包括濾波整流電路、無源功率因數校正電路、變壓整流電路、穩壓電路、電流採樣電路、光耦傳遞反饋電路及開關控制電路，輸入的交流信號先通過所述濾波整流電路及所述無源功率因數校正電路後輸出，輸出的信號經過變壓整流電路轉換後一路經所述穩壓電路進入所述電流採樣電路進行信號採樣後輸出給與所述電流採樣電路連接的LED光源，且另一路通過所述光耦傳遞反饋電路進入所述開關控制電路以控制所述LED光源的開或關；其特徵在於還包括可調光電路，所述可調光電路分別連接所述無源功率因數校正電路的輸出端和所述電流採樣電路，以實現對所述LED光源調光。
2.如權利要求1所述的可調光的LED開關電源，其特徵在於所述可調光電路包括第 一調光電阻、第二調光電阻、第三調光電阻、定值電阻、第一電容及第一光耦合器，所述第一 光耦合器的二極體側的輸入端與所述第一調光電阻串聯後連接所述第一電容的正極，且同 時使所述第一光耦合器的二極體側的輸出端與所述第一電容的負極接地，所述第一電容的 正極串接所述第二調光電阻和第三調光電阻後連接所述無源功率因數校正電路的輸出端； 所述第一光耦合器的三極體側的集電極串聯所述定值電阻，且射極連接所述電流採樣電 路，通過設置所述第一調光電阻、第二調光電阻及第三調光電阻的大小，使當所述無源功率 因數校正電路的輸出端電壓等於或高於轉換電壓時，所述第一光耦合器的三極體側飽和， 流經所述LED光源的電流最大，當所述無源功率因數校正電路的輸出端電壓低於轉換電壓 時，流經所述LED光源的電流跟隨所述輸出端電壓的下降而減少，從而實現對所述LED光源 調光。
3.如權利要求2所述的可調光的LED開關電源，其特徵在於所述可調光電路還包括 第一穩壓管，所述第一穩壓管並聯在所述第一電容兩端，當所述無源功率因數校正電路的 輸出端電壓高於轉換電壓時，所述第一穩壓管用於穩定流經所述LED光源的電流，從而防 止所述LED光源燒壞。
專利摘要本實用新型公開了一種可調光的LED開關電源，包括濾波整流電路、無源功率因數校正電路、變壓整流電路、穩壓電路、電流採樣電路、光耦傳遞反饋電路、開關控制電路及可調光電路，輸入的交流信號先通過所述濾波整流電路及所述無源功率因數校正電路後輸出，輸出的信號經過變壓整流電路轉換後一路經所述穩壓電路進入所述電流採樣電路進行信號採樣後輸出給與所述電流採樣電路連接的LED光源，且另一路通過所述光耦傳遞反饋電路進入所述開關控制電路以控制所述LED光源的開或關；所述可調光電路分別連接所述無源功率因數校正電路的輸出端和所述電流採樣電路，以實現對所述LED光源調光。
文檔編號H05B37/02GK201682671SQ20102018815
公開日2010年12月22日 申請日期2010年5月5日 優先權日2010年5月5日
發明者管永紅 申請人:金杲易光電科技(深圳)有限公司