通用型礦用led燈驅動器的製作方法

2023-09-19 15:02:30

專利名稱：通用型礦用led燈驅動器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種LED燈驅動電路，尤其涉及一種通用性礦用LED燈驅動器。
背景技術：
目前國內煤礦照明供電電壓通常為交流36VU27V或220V，因而現有的LED燈的供電電壓在超出其標稱電壓範圍時均不能正常使用。如標稱電壓為交流36V的LED燈不能用於交流127V或交流220V的場所，否則會因電壓超過額定範圍而燒毀；而標稱電壓為交流127V和220V的LED燈亦不能用於交流為36V的電壓場所，否則會因電壓過低，點不亮LED燈。因此，由於燈不能通用，增加了煤礦的採購成本和使用、維護成本。並且，當同一條線路上接的LED燈達到一定數量或達到一定距離時，由於線壓降，在這一線路末端的一盞或多盞LED燈會出現頻閃或點不亮現象。此外，通常LED燈驅動電路會隨LED燈的功率或LED燈珠串並聯的數量變化而採用不同的驅動電路，即不同功率的LED燈需要採用不同的LED燈驅動電路，無形中增加生產廠家的生產成本和效率，同時也增加了使用單位的維修成本和效率。

發明內容
本發明的目的在於提供一種成本低、通用性強的通用性礦用LED燈驅動器。為達到上述目的，本發明提供了一種通用性礦用LED燈驅動器，包括依次相連的整流濾波電路、脈衝變壓器耦合開關電源電路和恆流源採樣調整電路，其中所述脈衝變壓器耦合開關電源電路，用於對所述整流濾波電路的輸出進行電壓變換和波形調整，輸出脈衝驅動信號；所述恆流源採樣調整電路，用於控制所述脈衝變壓器耦合開關電源電路輸出的脈衝驅動信號的電流恆定並在設定範圍內自適應調整所述脈衝驅動信號的電流的大小。本發明的通用性礦用LED燈驅動器，所述整流濾波電路包括由二極體D6、二極體D5、二極體D7、二極體D8構成的全波整流橋，以及由電感LI和極性電容C5構成的LC濾波電路，所述全波整流橋的第一橋臂通過熔斷器接交流火線端，所述全波整流橋的第三橋臂接交流零線端，所述全波整流橋的第二橋臂分別與電感LI的一端以及極性電容C5的正極相連，所述全波整流橋的第四橋臂與極性電容C5的負極相連，電感LI的另一端以及極性電容C5的負極為整流濾波電路的輸出端。本發明的通用性礦用LED燈驅動器，所述脈衝變壓器耦合開關電源電路包括型號為G3A24的PWM控制晶片、脈衝變壓器、光耦和場效應管，該脈衝變壓器耦合開關電源電路的輸入端設有由極性電容C05構成的濾波器，PWM控制晶片的第I引腳分別與電阻Rll的一端、電容C48的一端以及極性電容C5的負極相連，電阻Rll的另一端與PWM控制晶片的第3引腳相連，電容C48的另一端分別與PWM控制晶片的第2引腳、電阻R13的一端以及光耦的第3引腳相連，電阻R13的另一端和電阻R12的一端相連後與短接塊接口的一端相連，電阻R12的另一端和短接塊接口的另一端均與極性電容C5的負極相連，光耦的第4引腳與極性電容C5的負極相連，脈衝變壓器上原邊的上端與電感LI的輸出端相連，脈衝變壓器上原邊的下端與場效應管的漏極相連，脈衝變壓器下原邊的上端依次通過二極體D4和極性電容C36與極性電容C5的負極相連，PWM控制晶片的第5引腳通過電阻RlO與脈衝變壓器上原邊的上端相連，PWM控制晶片的第5引腳與二極體D4的輸出端相連，場效應管的漏極與二極體Dl的輸入端相連，電阻R8和電容C102串聯後與電阻R8和電阻R9並聯，其並聯後的一端與二極體Dl的輸出端相連,而並聯後的另一端與電感LI的輸出端相連,場效應管的柵極通過電阻R5與PWM控制晶片的第6引腳相連，場效應管的柵極通過電阻R6與PWM控制晶片的第4引腳相連，場效應管的源極與PWM控制晶片的第4引腳相連，場效應管的源極通過並聯的電阻R1、電阻R2、電阻R3和電阻R4與極性電容C5的負極相連，脈衝變壓器副邊的上端分別與二極體D3的輸入端和電阻RlOO的一端相連，二極體D3的輸出端分別與電感LlOO的一端、電容ClOO的一端以及極性電容C105的正極相連，電容ClOO的另一端與電阻RlOO的另一端相連，極性電容C105的負極與脈衝變壓器副邊的下端相連，電感LlOO的另一端作為正極輸出端。本發明的通用性礦用LED燈驅動器，所述恆流源採樣調整電路包括型號為LM258的運算放大器、穩壓管D9、穩壓管D2和穩壓管D10，穩壓管D9的輸入端分別通過電阻R120、電阻R121對應與光I禹的第I引腳、第2引腳相連,穩壓管D9的輸出端與二極體D3的輸出端相連，穩壓管D2與極性電容CllO並聯後的一端分別與電阻R204的一端、電感LlOO的輸出端以及電阻R202的一端相連，穩壓管D2與極性電容CllO並聯後的另一端與脈衝變壓器副邊的下端相連，電阻R204的另一端分別與二極體D3的輸出端以及電感LlOO的輸出端相連，電阻R202的另一端與運算放大器的第6引腳相連，運算放大器的第4引腳、電阻R201的一端、以及電容COl的一端均與脈衝變壓器副邊的下端相連，電阻R201的另一端與運算放大器的第6引腳相連，電容COl的另一端以及運算放大器的第8引腳均與電感LlOO的輸出端相連，脈衝變壓器副邊的下端通過穩壓管DlO與光耦的第2引腳相連，脈衝變壓器副邊的下端與電阻R205的一端相連，電阻R205的另一端和運算放大器的第5引腳相連後作為負極輸出端，運算放大器的第7引腳依次通過電阻R203、極性電容C120、電阻R122與光耦的第2引腳相連，運算放大器的第7引腳通過電阻R203與穩壓管DlO的第三端相連。本發明的通用性礦用LED燈驅動器，所述場效應管替換為半導體三極體。本發明的通用性礦用LED燈驅動器包括依次相連的整流濾波電路、脈衝變壓器耦合開關電源電路和恆流源採樣調整電路。其中脈衝變壓器耦合開關電源電路，用於對整流濾波電路的輸出進行電壓變換和波形調整，輸出脈衝驅動信號；恆流源採樣調整電路，用於控制脈衝變壓器耦合開關電源電路輸出的脈衝驅動信號的電流恆定並在設定範圍內自適應調整脈衝驅動信號的電流的大小。從而提供了一種成本低、通用性強的礦用LED燈驅動電路。


圖1為本發明的通用性礦用LED燈驅動器的電路框圖；圖2為本發明的通用性礦用LED燈驅動器的電路原理圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明的具體實施方式
進行詳細描述參考圖1所示，本實施例的通用性礦用LED燈驅動器包括依次相連的整流濾波電路、脈衝變壓器耦合開關電源電路和恆流源採樣調整電路。其中，脈衝變壓器耦合開關電源電路用於對整流濾波電路的輸出進行電壓變換和波形調整，輸出脈衝驅動信號；恆流源採樣調整電路用於控制脈衝變壓器耦合開關電源電路輸出的脈衝驅動信號的電流恆定並在設定範圍內自適應調整脈衝驅動信號的電流的大小。結合圖2所示，整流濾波電路包括由二極體D6、二極體D5、二極體D7、二極體D8構成的全波整流橋，以及由電感LI和極性電容C5構成的LC濾波電路。全波整流橋的第一橋臂通過熔斷器FSl接交流火線端，全波整流橋的第三橋臂接交流零線端，全波整流橋的第二橋臂分別與電感LI的一端以及極性電容C5的正極相連，全波整流橋的第四橋臂與極性電容C5的負極相連，電感LI的另一端以及極性電容C5的負極為整流濾波電路的輸出端。結合圖2所示，脈衝變壓器耦合開關電源電路包括型號為G3A24的PWM控制晶片U1、脈衝變壓器B1、光耦U2和場效應管Ql (也可以用半導體三極體替代)，該脈衝變壓器耦合開關電源電路的輸入端設有由極性電容C05構成的濾波器，PWM控制晶片Ul的第I引腳分別與電阻Rll的一端、電容C48的一端以及極性電容C5的負極相連，電阻Rll的另一端與PWM控制晶片Ul的第3引腳相連，電容C48的另一端分別與PWM控制晶片Ul的第2引腳、電阻R13的一端以及光耦U2的第3引腳相連，電阻R13的另一端和電阻R12的一端相連後與短接塊接口 Jl的一端相連，電阻R12的另一端和短接塊接口 Jl的另一端均與極性電容C5的負極相連，光耦U2的第4引腳與極性電容C5的負極相連，脈衝變壓器BI上原邊的上端與電感LI的輸出端相連，脈衝變壓器BI上原邊的下端與場效應管Ql的漏極相連，脈衝變壓器BI下原邊的上端依次通過二極體D4和極性電容C36與極性電容C5的負極相連，PWM控制晶片Ul的第5引腳通過電阻RlO與脈衝變壓器BI上原邊的上端相連，PWM控制晶片Ul的第5引腳與二極體D4的輸出端相連，場效應管Ql的漏極與二極體Dl的輸入端相連，電阻R8和電容C102串聯後與電阻R8和電阻R9並聯，其並聯後的一端與二極體Dl的輸出端相連，而並聯後的另一端與電感LI的輸出端相連，場效應管Ql的柵極通過電阻R5與PWM控制晶片Ul的第6引腳相連，場效應管Ql的柵極通過電阻R6與PWM控制晶片Ul的第4引腳相連，場效應管Ql的源極與PWM控制芯Ul的第4引腳相連，場效應管Ql的源極通過並聯的電阻R1、電阻R2、電阻R3和電阻R4與極性電容C5的負極相連，脈衝變壓器BI副邊的上端分別與二極體D3的輸入端和電阻RlOO的一端相連，二極體D3的輸出端分別與電感LlOO的一端、電容ClOO的一端以及極性電容C105的正極相連，電容ClOO的另一端與電阻RlOO的另一端相連，極性電容C105的負極與脈衝變壓器BI副邊的下端相連，電感LlOO的另一端作為正極輸出端。結合圖2所示，恆流源採樣調整電路包括型號為LM258的運算放大器、穩壓管D9、穩壓管D2和穩壓管D10，穩壓管D9的輸入端分別通過電阻R120、電阻R121對應與光耦U2的第I引腳、第2引腳相連，穩壓管D9的輸出端與二極體D3的輸出端相連，穩壓管D2與極性電容CllO並聯後的一端分別與電阻R204的一端、電感LlOO的輸出端以及電阻R202的一端相連，穩壓管D2與極性電容CllO並聯後的另一端與脈衝變壓器BI副邊的下端相連，電阻R204的另一端分別與二極體D3的輸出端以及電感LlOO的輸出端相連，電阻R202的另一端與運算放大器的第6引腳相連，運算放大器的第4引腳、電阻R201的一端、以及電容COl的一端均與脈衝變壓器BI副邊的下端相連，電阻R201的另一端與運算放大器的第6引腳相連，電容COl的另一端以及運算放大器的第8引腳均與電感LlOO的輸出端相連，脈衝變壓器BI副邊的下端通過穩壓管DlO與光耦U2的第2引腳相連，脈衝變壓器BI副邊的下端與電阻R205的一端相連，電阻R205的另一端和運算放大器的第5引腳相連後作為負極輸出端，運算放大器的第7引腳依次通過電阻R203、極性電容C120、電阻R122與光耦U2的第2引腳相連，運算放大器的第7引腳通過電阻R203與穩壓管DlO的第三端相連。本實施例的通用性礦用LED燈驅動器中，經整流濾波後的輸入電壓加到脈衝變壓器BI的原邊，再加到場效應管Ql的漏極，電阻R7、電阻R8、電阻R9、電容C102和二極體Dl為吸收電路，吸收脈衝變壓器BI原邊上的反峰電壓，以保護場效應管Ql不受過壓損壞。而電阻RlO和電容C36為PWM控制晶片Ul的啟動電路，脈衝變壓器BI下原邊(輔助繞組)經二極體D4、電容C36整流濾波後為PWM控制晶片Ul提供電源，脈衝變壓器BI下原邊還為光耦U2輸出端提供電源。電阻Rl至電阻R4為效應管Ql的電流檢測電阻，連接到PWM控制晶片Ul的第4引腳。運算放大器U3、穩壓二極體D10、電阻R205等組成的恆流源採樣調整電路中，電阻R205為採樣電阻，當負載電流發生變化時，電阻R205上壓降也隨之變化，運算放大器U3的第7引腳輸出也隨之變化，該信號加到光耦U2的輸入端，再通過光耦U2的輸出端加到PWM控制晶片Ul的第2引腳，在上述二種信號的控制下，由PWM控制晶片Ul的第6引腳輸出脈衝驅動信號，經過電阻R5和電阻R6分壓後加到場效應管Ql的柵極，而通過控制加到場效應管Ql的柵極的脈衝寬度可使流經LED燈的電流保持恆定。本實施例中，加到PWM控制晶片Ul的第4引腳的信號主要用於控制電路的輸出電流的最大值；加到PWM控制晶片Ul的第2引腳的信號主要用於控制恆流源輸出電流保持恆定和在一定範圍內調整恆流源輸出電流大小。本實施例的通用性礦用LED燈驅動器的輸出為直流電壓10 32V、電流為300 1400mA的恆流源。只要串聯的LED數X每個LED工作電壓，在10 32V範圍內串聯的LED就可正常點売。以上的實施例僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述，並非對本發明的範圍進行限定，在不脫離本發明設計精神的前提下，本領域普通工程技術人員對本發明的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本發明的權利要求書確定的保護範圍內。
權利要求
1.一種通用性礦用LED燈驅動器，其特徵在於，包括依次相連的整流濾波電路、脈衝變壓器耦合開關電源電路和恆流源採樣調整電路，其中所述脈衝變壓器耦合開關電源電路，用於對所述整流濾波電路的輸出進行電壓變換和波形調整，輸出脈衝驅動信號；所述恆流源採樣調整電路，用於控制所述脈衝變壓器耦合開關電源電路輸出的脈衝驅動信號的電流恆定並在設定範圍內自適應調整所述脈衝驅動信號的電流的大小。
2.根據權利要求1所述的通用性礦用LED燈驅動器，其特徵在於，所述整流濾波電路包括由二極體D6、二極體D5、二極體D7、二極體D8構成的全波整流橋，以及由電感LI和極性電容C5構成的LC濾波電路，所述全波整流橋的第一橋臂通過熔斷器(FSl)接交流火線端，所述全波整流橋的第三橋臂接交流零線端，所述全波整流橋的第二橋臂分別與電感LI 的一端以及極性電容C5的正極相連，所述全波整流橋的第四橋臂與極性電容C5的負極相連，電感LI的另一端以及極性電容C5的負極為整流濾波電路的輸出端。
3.根據權利要求2所述的通用性礦用LED燈驅動器，其特徵在於，所述脈衝變壓器耦合開關電源電路包括型號為G3A24的PWM控制晶片(Ul)、脈衝變壓器(BI)、光耦(U2)和場效應管(Q1)，該脈衝變壓器耦合開關電源電路的輸入端設有由極性電容C05構成的濾波器， PWM控制晶片(Ul)的第I引腳分別與電阻Rll的一端、電容C48的一端以及極性電容C5 的負極相連，電阻Rll的另一端與PWM控制晶片(Ul)的第3引腳相連，電容C48的另一端分別與PWM控制晶片(Ul)的第2引腳、電阻R13的一端以及光耦(U2)的第3引腳相連，電阻R13的另一端和電阻R12的一端相連後與短接塊接口(Jl)的一端相連，電阻R12的另一端和短接塊接口(Jl)的另一端均與極性電容C5的負極相連，光耦(U2)的第4引腳與極性電容C5的負極相連，脈衝變壓器(BI)上原邊的上端與電感LI的輸出端相連，脈衝變壓器 (BI)上原邊的下端與場效應管(Ql)的漏極相連，脈衝變壓器(BI)下原邊的上端依次通過二極體D4和極性電容C36與極性電容C5的負極相連，PWM控制晶片(Ul)的第5引腳通過電阻RlO與脈衝變壓器(BI)上原邊的上端相連，PWM控制晶片(Ul)的第5引腳與二極體D4 的輸出端相連，場效應管(Ql)的漏極與二極體Dl的輸入端相連，電阻R8和電容C102串聯後與電阻R8和電阻R9並聯，其並聯後的一端與二極體Dl的輸出端相連，而並聯後的另一端與電感LI的輸出端相連，場效應管(Ql)的柵極通過電阻R5與PWM控制晶片(Ul)的第 6引腳相連，場效應管(Ql)的柵極通過電阻R6與PWM控制晶片(Ul)的第4引腳相連，場效應管(Ql)的源極與PWM控制晶片(Ul)的第4引腳相連，場效應管(Ql)的源極通過並聯的電阻R1、電阻R2、電阻R3和電阻R4與極性電容C5的負極相連，脈衝變壓器(BI)副邊的上端分別與二極體D3的輸入端和電阻RlOO的一端相連，二極體D3的輸出端分別與電感LlOO 的一端、電容ClOO的一端以及極性電容C105的正極相連，電容ClOO的另一端與電阻RlOO 的另一端相連，極性電容C105的負極與脈衝變壓器(BI)副邊的下端相連，電感LlOO的另一端作為正極輸出端。
4.根據權利要求3所述的通用性礦用LED燈驅動器，其特徵在於，所述恆流源採樣調整電路包括型號為LM258的運算放大器、穩壓管D9、穩壓管D2和穩壓管D10，穩壓管D9的輸入端分別通過電阻R120、電阻R121對應與光耦(U2)的第I引腳、第2引腳相連，穩壓管D9 的輸出端與二極體D3的輸出端相連,穩壓管D2與極性電容CllO並聯後的一端分別與電阻 R204的一端、電感LlOO的輸出端以及電阻R202的一端相連，穩壓管D2與極性電容Cl 10並聯後的另一端與脈衝變壓器(BI)副邊的下端相連，電阻R204的另一端分別與二極體D3的輸出端以及電感LlOO的輸出端相連，電阻R202的另一端與運算放大器的第6引腳相連，運算放大器的第4引腳、電阻R201的一端、以及電容COl的一端均與脈衝變壓器(BI)副邊的下端相連，電阻R201的另一端與運算放大器的第6引腳相連，電容COl的另一端以及運算放大器的第8引腳均與電感LlOO的輸出端相連，脈衝變壓器(BI)副邊的下端通過穩壓管 DlO與光耦(U2)的第2引腳相連，脈衝變壓器(BI)副邊的下端與電阻R205的一端相連，電阻R205的另一端和運算放大器的第5引腳相連後作為負極輸出端，運算放大器的第7引腳依次通過電阻R203、極性電容C120、電阻R122與光耦(U2)的第2引腳相連，運算放大器的第7引腳通過電阻R203與穩壓管DlO的第三端相連。
5.根據權利要求4所述的通用性礦用LED燈驅動器，其特徵在於，所述場效應管(Ql) 替換為半導體三極體。
全文摘要
本發明公開了一種通用型礦用LED燈驅動器，其包括依次相連的整流濾波電路、脈衝變壓器耦合開關電源電路和恆流源採樣調整電路。其中脈衝變壓器耦合開關電源電路，用於對整流濾波電路的輸出進行電壓變換和波形調整，輸出脈衝驅動信號；恆流源採樣調整電路，用於控制脈衝變壓器耦合開關電源電路輸出的脈衝驅動信號的電流恆定並在設定範圍內自適應調整脈衝驅動信號的電流的大小。本發明的通用型礦用LED燈驅動器成本低、通用性強。
文檔編號H05B37/02GK103025033SQ20131001117
公開日2013年4月3日 申請日期2013年1月11日 優先權日2013年1月11日
發明者程佳平, 沈建軍, 田守柱, 聞武成, 田野, 沈忱, 程璐 申請人:淮南市礦用電器設備有限責任公司, 程佳平