一種led功率自適應驅動器的製作方法
2023-09-19 14:54:40
專利名稱：一種led功率自適應驅動器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及LED照明領域，特別涉及一種LED功率自適應驅動器。
背景技術：
市面上流行的LED照明驅動器種類繁多，琳琅滿目。這些驅動器的共同特點是全硬體設計，需要功率匹配。即當LED功率不同時，驅動器也必須隨之改變，不具備通用性，更不具備擴展性，不能與物聯網連接實現遠距離調光和控制。目前所存在的採用非隔離式PWM(PulseWidth Modulation,脈寬調製)技術的LED照明驅動器，基於純硬體PWM晶片設計，不用隔離變壓器，直流恆流輸出。這種驅動器電路過於簡單，需要功率匹配，不能自適應，不能與物聯網連接，可擴展性差，對LED鋁基板絕緣要求高。目前所存在的採用隔離式PWM技術的LED照明驅動器，基於純硬體PWM晶片設計，在輸入端或輸出端用變壓器隔離，直流恆流輸出。這種驅動器，也需要功率匹配，不能自適應，不能與物聯網連接，可擴展性差，對LED鋁基板絕緣要求不高。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種具有通用性的能夠功率自適應的LED驅動器。為達到上述目的，本實用新型採用如下技術方案:一種LED功率自適應驅動器，其包括電源模塊、控制晶片、IGBT、光隔電流採樣電路、光隔電壓採樣電路、電流採樣電阻和電源輸出電路；其中，所述電源模塊的一端與所述控制晶片連接，所述控制晶片通過絕緣柵雙極型電晶體IGBT驅動模塊與所述IGBT的柵極相連；所述光隔電流採樣電路的一端與所述控制晶片連接，另一端與所述電流採樣電阻相連；所述電流採樣電阻與IGBT的發射極相連；所述電源輸出電路的一端通過二極體與輸入電源相連，另外一端通過線圈與所述IGBT的集電極相連，所述電源輸出電路的兩端還通過二極體和電容相連；所述光隔電壓採樣電路的一端與所述控制晶片連接，另一端與所述電源輸出電路相連。本實用新型的LED功率自適應驅動器，其還包括無線通信模塊，所述控制晶片與所述無線通信模塊相連。本實用新型的LED功率自適應驅動器，所述電流採樣電路和電壓採樣電路還包括光電隔離器。本實用新型的LED功率自適應驅動器，所述控制晶片是C8051F310單片機。本實用新型的LED功率自適應驅動器，所述無線通信模塊採用ZigBee技術。本實用新型的LED功率自適應驅動器，在啟動過程中，在控制晶片和電流採樣電路的配合下，檢測電流值和計算電流導數，同時在控制晶片和電壓採樣電路的配合下，檢測電壓值和計算電壓導數，當電流導數大於電壓導數時表明電壓已經被鉗位，此時的電流就是驅動的最佳電流，保持此電流值並恆流輸出驅動LED，實現功率自適應。
圖1為本實用新型的一個具體實施例的示意圖；圖2為本實用新型的一個具體實施例中控制晶片和無線通信模塊連接的示意圖；圖3為本實用新型的一個具體實施例中所採用的LED的鉗位特性示意圖；圖4為採用本實用新型的一個具體實施例的物聯網節點間的通信關係示意圖。
具體實施方式
為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，
以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。如圖1所示，一種LED功率自適應驅動器，其包括電源模塊、控制晶片、IGBT、光隔電流採樣電路、光隔電壓採樣電路、電流採樣電阻和電源輸出電路；其中，所述電源模塊的一端與所述控制晶片連接，為控制晶片提供電源，所述控制晶片通過絕緣柵雙極型電晶體IGBT驅動模塊與所述IGBT的柵極相連，以脈衝頻率調製(PFW)方式控制IGBT的導通與關斷，實現恆流輸出；所述光隔電流採樣電路的一端與所述控制晶片連接，另一端與所述電流採樣電阻相連；所述電流採樣電阻與IGBT的發射極相連；所述電源輸出電路的一端通過二極體與輸入電源相連，另外一端通過線圈與所述IGBT的集電極相連，所述電源輸出電路的兩端還通過二極體和電容相連；所述光隔電壓採樣電路的一端與所述控制晶片連接，另一端與所述電源輸出電路相連。其中，所採用的控制晶片是C8051F310單片機，主迴路採用IGBT(Insulated GateBipolar Transistor,絕緣柵雙極型電晶體)輸出，輸出電壓米用光電隔尚技術進行測量的，採用PFM調節電流，輸出電壓範圍為O — 200V可自動調節，輸出電流穩流為O — 10A，最大輸出功率400W。在啟動過程中，在控制晶片和電流採樣電路的配合下，檢測電流值和計算電流導數，同時在控制晶片和電壓採樣電路的配合下，檢測電壓值和計算電壓導數，當電流導數大於電壓導數時表明電壓已經被鉗位，此時的電流就是驅動的最佳電流，保持此電流值並恆流輸出驅動LED，實現功率自適應。由於LED本質上是二極體，不管多少個串聯多少個並聯，當它的正向電壓加到額定電壓時，再試圖提高它的電壓是不可能的，此時電流會急劇增加，而電壓增加的很少，這就是LED的鉗位特性。如圖3所示。隨著時間的增加，實際上就是PFW中的頻率增加，輸出電壓和電流都在增加，當電壓增加到鉗位電壓時，電壓增加開始緩慢，導數下降，而電流增加迅速，導數增加。如圖3中，在tl時刻，電壓的導數還大於電流的導數，但到了 t2時刻，電流的導數就大於電壓的導數，說明電壓已被鉗位，此時的電流就是最佳驅動電流，控制晶片通過軟體調節PFW中的頻率，保持這個電流，恆流輸出，功率自適應成功。採樣靠單片機內部的ADC功能，它提供10位的模數轉換器。恆流的實現靠軟體控制的PFW實現。每次讓IGBT的導通寬度為42 μ S，固定寬度，當頻率增加時，輸出電流增加，頻率減少時輸出電流減少，再與電流採樣值配合實現閉環電流調節，恆流驅動LED。如圖2所示，本實用新型的LED功率自適應驅動器包括無線通信模塊，可以與物聯網連接，進而實現遠程控制和調光，所述通信模塊與單片機相連。所述無線通信模塊採用ZigBee技術，這是一種近距離、低複雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無線通訊技術。主要用於距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設備之間進行數據傳輸以及典型的有周期性數據、間歇性數據和低反應時間數據傳輸的應用。每個LED驅動器，即每個節點採用的無線通信模塊為SZ05-Zigbee，這種模塊採用了加強型的Zigbee模塊，集成了 Zigbee協議標準的微處理器和射頻收發器，具有通信距離遠、組網靈活、抗幹擾能力強等優點。可實現一點對多點，多點對多點的數據傳輸。節點和節點之間不能超過I公裡，在每一個區域還要設定中心節點，通信關係如圖4所示。中心節點將本區域內的所有信息傳送到中心站，中心站伺服器與Internet連接，把路燈管理納入物聯網管理。
權利要求1.一種LED功率自適應驅動器，其特徵在於，其包括電源模塊、控制晶片、IGBT、光隔電流採樣電路、光隔電壓採樣電路、電流採樣電阻和電源輸出電路；其中， 所述電源模塊的一端與所述控制晶片連接，所述控制晶片通過絕緣柵雙極型電晶體IGBT驅動模塊與所述IGBT的柵極相連；所述光隔電流採樣電路的一端與所述控制晶片連接，另一端與所述電流採樣電阻相連；所述電流採樣電阻與IGBT的發射極相連；所述電源輸出電路的一端通過二極體與輸入電源相連，另外一端通過線圈與所述IGBT的集電極相連，所述電源輸出電路的兩端還通過二極體和電容相連；所述光隔電壓採樣電路的一端與所述控制晶片連接，另一端與所述電源輸出電路相連。
2.根據權利要求1所述的LED功率自適應驅動器，其特徵在於，其還包括無線通信模塊，所述控制晶片與所述無線通信模塊相連。
3.根據權利要求1或2所述的LED功率自適應驅動器，其特徵在於，所述電流採樣電路和電壓採樣電路還包括光電隔離器。
4.根據權利要求1或2所述的LED功率自適應驅動器，其特徵在於，所述控制晶片是C8051F310 單片機。
5.根據權利要求2所述的LED功率自適應驅動器，其特徵在於，所述無線通信模塊是ZigBee 設備。
專利摘要本實用新型公開了一種LED功率自適應驅動器，其包括電源模塊、控制晶片、IGBT、光隔電流採樣電路、光隔電壓採樣電路、電流採樣電阻和電源輸出電路；其中，所述電源模塊為控制晶片提供電源，所述控制晶片通過絕緣柵雙極型電晶體IGBT驅動模塊與所述IGBT的柵極相連；所述光隔電流採樣電路的一端與所述控制晶片連接，另一端與所述電流採樣電阻相連；所述電流採樣電阻與IGBT的發射極相連；所述電源輸出電路的一端通過二極體與輸入電源相連，另外一端通過線圈與所述IGBT的集電極相連，所述電源輸出電路的兩端還通過二極體和電容相連；所述光隔電壓採樣電路的一端與所述控制晶片連接，另一端與所述電源輸出電路相連。採用本實用新型的方案，利用LED的電壓鉗位特性實現了輸出功率自適應。
文檔編號H05B37/02GK203057644SQ20132004254
公開日2013年7月10日 申請日期2013年1月25日 優先權日2013年1月25日
發明者戚宇林, 袁昆鵬, 戚曉林, 張京席, 楊再旺 申請人:海林火地電氣科技有限公司