一種可控led負載電流的大功率驅動電路的製作方法
2023-10-04 21:45:34 1
專利名稱：一種可控led負載電流的大功率驅動電路的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於照明光源的電源，特別是-路。
4中可控LED負載電流的大功率驅動電
背景技術：
LED是一種固體光源，當它兩端加上正向電壓，半導體中的少數載流子和多數載流 子發生複合，放出的過剩能量將引起光子發射。採用不同的材料，可製成不同顏色的發光二 極管。作為一種新的光源，近年來各大公司和研究機構對LED的研究方興未艾，使其光效得 以大大提高，Lumiled公司目前已研發並生產出光效達到90Lm/W的白色LED，已達到白熾燈 的水平。
和白熾燈的相比較，LED在性能上具有很多優點 見下表
表1白熾燈與白色LED的性能比較
色溫(K) 光效(lm/w) 反應速度(μδ 衝擊電流 耐壓擊性 壽命(h)
LED 3000—10000 15 0.1 O 艮強 >20,000
白熾燈 2500 3000 15 100,000 10倍額定電流 易斷裂 <1000新的光源呼喚新的大功率LED驅動電路，與螢光燈的電子鎮流器不同，LED驅動 電路的主要功能是將交流電壓轉換為恆流電源，並同時完成與LED的電壓和電流的匹配。在實際運用中，負載常採用串並聯LED構成陣列，這會使輸出電流隨輸入電壓和 環境溫度等因素而發生的變化更加顯著，並且陣列形式或LED個數變化，限流電阻也應相 應變化，所以採用這種簡單結構的LED驅動電路一般只適合於驅動陣列形式固定的，並且 燈個數較少的LED陳列。LED伏安特性的數字模型可用下式表示VF=Vturn-on+RsIF+ ( Δ VF/Δ Τ) (T_25°C)其中，Vturn-on是LED的啟動電壓。Rs表示伏安曲線的斜率。T環境溫度，Δ VF/ΔΤ是LED正向電壓的溫度係數，對 於多數LED而言典型值為_2V°C。從LED的伏安曲線及數字模型看，LED在正嚮導通後其正向電壓的細小變動將引 起LED電流的很大變化，並且，環境溫度，LED老化時間等因素也將改變影響LED的電氣性 能。而LED的光輸出直接與LED電流相關，所以LED驅動電路在輸入電壓和環境溫度等因
3素發生變動的情況下，LED的光輸出將隨輸入電壓和溫度等因素變化而變化，並且，若LED 電流失控，LED長期工作在大電流下將影響LED的可靠性和壽命，並有可能失效。
發明內容本實用新型的目的是提供一種功率大、可靠性高，隨輸入電壓和溫度等因素變化 小的可控LED負載電流的大功率驅動電路。本實用新型的目的這樣實現的，一種可控LED負載電流的大功率驅動電路，至少 包括EMC和浪湧電流控制電路、一次整流和濾波電路、單端反激式DC/DC功率變換器、二次 整流和濾波電路及恆流、恆壓輸出電路，恆流、恆壓輸出電路與LED陣例的兩電極電連接， 其特徵是恆流、恆壓輸出電路和單端反激式DC/DC功率變換器之間串聯電連接有信號採 樣電路、光電耦合隔離電路和保護電路，信號採樣電路將過流、過壓、過熱和欠壓信號信號 經放大處理後經光電耦合隔離電路隔離控制過流、過壓、過熱和欠壓保護電路，通過過流、 過壓、過熱和欠壓保護電路調整單端反激式DC/DC功率變換器輸出，使恆流、恆壓輸出電路 輸出穩定的電壓和電流。所述的單端反激式DC/DC功率變換器是寬動態範圍隔離型，它包括穩壓管 P6KE200A和二極體IN4007構成的穩壓電路，變壓器T2和T0P245及外圍電路，由變壓器T2 和T0P245及外圍電路將變壓器T2初級的高壓低頻轉換成低壓高頻，變壓器T2的次級包括 兩組，一組經二次整流和濾波電路整流和濾波提供給負載LED陣列，另一組為電壓採樣輸 出端，電壓採樣輸出端與IN4148/ES1D、ZMM5243B-7及電容C9構成過流、過壓、過熱和欠壓 信號採樣電路。所述的電壓採樣輸出端一端經IN4148/ES1D和電容C9到負電源，另一端直接到負 電源。所述的IN4148/ES1D的穩壓輸出端與電解電容C9的正極端連接，其連接端經 ZMM5243B-7和電阻後輸入到T0P245的控制端C，通過電壓採樣線圈的輸出端反饋到T0P245 的控制端C，由T0P245調節變壓器T2的振蕩頻率。所述的T0P245的控制端C與負電源之間有小於10 Q的電阻和串接的電解電容。所述的一次整流和濾波電路輸出端與變壓器T2的第一組線圈的同相端連接有電 容 C4, C4 選用 2. 2nF/lkV。本實用新型的優點是由於本實用新型引入了電壓或電流反饋控制環節。用戶可 以根據需要改變負載LED陣列形式和LED個數，得到不同的輸出功率。同時該驅動電路也 克服了因輸入電壓、環境溫度等因素而使LED燈光的顏色易變動等弊端，功率因數達到0. 9 以上，THD可做到20%以下，壽命可達到50000小時以上，同時還可完成從100%到1%的調 光功能，並且此系列產品還具備過壓和過流保護功能。
下面結合實施例附圖對本實用新型作進一步說明圖1是本實用新型實施例電路原理框圖；圖2是本實用新型實施例電路圖；圖3是EMC和浪湧電流控制電路圖。[0026]圖中1、AC220V輸入；2、EMC和浪湧電流控制電路；3、一次整流和濾波電路；4、單 端反激式DC/DC功率變換器；5、二次整流和濾波電路；6、恆流、恆壓輸出電路；7、LED陣列； 8、採樣電路；9、光電耦合隔離電路；10、保護電路。
具體實施方式
如圖1所示，一種大功率可控LED負載電流的驅動電路，至少包括EMC和浪湧電 流控制電路2、一次整流和濾波電路3、單端反激式DC/DC功率變換器4、二次整流和濾波電 路5及恆流、恆壓輸出電路6，恆流、恆壓輸出電路6與LED陣列7的兩電極電連接，其特徵 是恆流、恆壓輸出電路6和單端反激式DC/DC功率變換器4之間連接有過流、過壓、過熱和 欠壓信號採樣電路8、光電耦合隔離電路9和過流、過壓、過熱和欠壓保護電路10，過流、過 壓、過熱和欠壓信號採樣電路8將過流、過壓、過熱和欠壓信號經放大處理後經光電耦合隔 離電路9隔離控制過流、過壓、過熱和欠壓保護電路10，通過過流、過壓、過熱和欠壓保護電 路10調整單端反激式DC/DC功率變換器4輸出，使恆流、恆壓輸出電路6輸出穩定的電壓 和電流。如圖2所示，單端反激式DC/DC功率變換器4是寬動態範圍隔離型，它包括穩壓管 P6KE200A和二極體FR103、BYV29-400、限流電阻R5構成的穩壓電路，以及高頻耦合電路， 穩壓電路的輸出加載在變壓器Tl的輸入端。高頻耦合電路由變壓器Tl和T0P245及外圍 電路構成，變壓器Tl和T0P245及外圍電路將變壓器Tl前級的高壓低頻轉換成低壓高頻， 變壓器Tl的次級包括兩組，一組經二次整流和濾波電路5整流和濾波提供給恆流、恆壓輸 出電路6，恆流、恆壓輸出電路6再供給負載LED陣列7。另一組同名端經IN4148/ES1D和 電容ClO到負電源，異名端到負電源。IN4148/ES1D的穩壓輸出端與電解電容ClO的正極 端連接，其連接端與光電耦合隔離電路9輸出端連接，經光電耦合隔離電路9和IN4148到 T0P245的控制端C。T0P245的控制端C電壓變化直接影響T0P243的D端振蕩頻率。因此， 由負載引起的電流、電壓變化或環境引起的電流、電壓變化通過電壓採樣線圈的輸出端反 饋到T0P245的控制端C，控制端C的輸入電壓穩定，則D端振蕩頻率穩定。因此，光電耦合 隔離電路9的輸入端電壓同時也影響著D端振蕩頻率輸出。過流、過壓、過熱和欠壓信號採樣電路8包括一個(PNP)三極體2N3906V2、二極體 RF107和電阻電容，變壓器Tl提供給負載LED的一組次級輸出的同名端經二極體RF107分 兩路，一路與三極體2N3906V2的發射極電連接，另一路經電阻R12、R13到三極體2N3906V2 的基極，電阻Rl2、Rl3電連接點經47 μ F的電解電容到負電源，三極體2N3906V2的集電極 通過限流電阻R14到光電耦合隔離電路9的輸入正端，同時經一電阻R24到光電耦合隔離 電路9的輸入負端。本實用新型中，變壓器Tl的輸出經二次整流和濾波電路5整流和濾波提供給恆 流、恆壓輸出電路6，恆流、恆壓輸出電路6直接供給負載LED陣列。而LED陣列的負載變化 同樣會影響恆流、恆壓輸出電路6，因此，恆流、恆壓輸出電路6通過過流、過壓、過熱和欠壓 信號採樣電路8後，將其隨負載變化的信號輸入到光電耦合隔離電路9的輸入端，然後經光 電耦合隔離電路9反饋到T0P245的控制端C實現對變壓器Tl頻率控制。最終達到提供給 負載LED的穩定電壓和電流。恆流、恆壓輸出電路6包括二個(NPN)三極體2N3904、一個(PNP)三極體2N3906V3和電阻電容，由一個三極體2N3904和電阻R15、R16構成集電極輸出電路，電阻R15、R16串 聯連接作為集電極輸出電路的集電極負載電阻，集電極輸出電路正端與負端分別接二次整 流和濾波電路5正端和負端輸出，電阻R15、R16串聯連接點與三極體2N3906 (PNP)V5的基 極電連接，2N3906 (PNP) V5的發射極通過電阻R20接二次整流和濾波電路5正端，2N3906 (PNP)的集電極分三路，其中一路通過電阻和一個穩壓管接二次整流和濾波電路5正端，另 一路與光電耦合隔離電路9的輸入端正端電連接。2N3906 (PNP)的集電極第三路通過電 阻R22分兩路，一路通過電阻R23與集電極輸出電路的基極電連接，另一路與另一個三極體 2N3904 (NPN) V4的基極電連接，V4的集電極與V3的基極電連接，V4的發射擊極通過三個 並聯連接的電阻接負電源。並聯連接的電阻R17、R18、R19是0. 13/3W的電阻。本實用新型中光電耦合隔離電路9中的光電耦合電路採用LTV817A，LTV817A輸出 極三極體的發射極和集電極分別與三極體2N390基極和集電極電連接，三極體2N390的發 射極通過二極體到T0P245的控制端C。一次整流和濾波電路3將AC220V輸入1的220V交 流變為直流，為了防止AC220V輸入1產生的EMC和浪湧電流，在一次整流和濾波電路3前 加入EMC和浪湧電流控制電路2。由於T0P245為集成電路，有著可靠的性能。因此，能有效保證供給負載LED陣列 的電流和電壓穩定在需要的設定值上。圖2中給出的電路其輸出電流電壓是24V/3A。電源指示燈通過LM358後驅動指 示燈。圖3給出了 AC220V輸入1、EMC和浪湧電流控制電路2的具體電路，浪湧電流控 制電路2的輸出經一次整流和濾波電路3與單端反激式DC/DC功率變換器4的輸入電連接。 由於浪湧電流控制電路2和一次整流和濾波電路3屬於大多屬電路採用的技術，因此，過多 的說明不作細化說明。
權利要求一種可控LED負載電流的大功率驅動電路，至少包括EMC和浪湧電流控制電路(2)、一次整流和濾波電路(3)、單端反激式DC/DC功率變換器(4)、二次整流和濾波電路(5)及恆流、恆壓輸出電路(6)，恆流、恆壓輸出電路(6)與LED陣例(7)的兩電極電連接，其特徵是恆流、恆壓輸出電路(6)和單端反激式DC/DC功率變換器(4)之間連接有過流、過壓、過熱和欠壓信號採樣電路(8)和光電耦合隔離電路(9)，光電耦合隔離電路(9)輸出與單端反激式DC/DC功率變換器(4)控制端電連接。
2.根據權利要求1所述的一種可控LED負載電流的大功率驅動電路，其特徵是所述 的單端反激式DC/DC功率變換器(4)是寬動態範圍隔離型，它包括穩壓管P6KE200A和二極 管FR103、BYV29-400、限流電阻R5構成的穩壓電路，以及高頻耦合電路，穩壓電路的輸出加 載在變壓器Tl的輸入端，高頻耦合電路由變壓器Tl和T0P245及外圍電路構成，變壓器Tl 和T0P245及外圍電路將變壓器Tl前級的高壓低頻轉換成低壓高頻，變壓器Tl的次級包括 兩組，一組經二次整流和濾波電路(5)整流和濾波提供給恆流、恆壓輸出電路(6)，恆流、恆 壓輸出電路(6)再供給負載LED陣列(7)，另一組同名端經IN4148/ES1D和電容ClO到負電 源，異名端到負電源，IN4148/ES1D的穩壓輸出端與電解電容ClO的正極端連接，其連接端 與光電耦合隔離電路(9)輸出端連接，經光電耦合隔離電路(9)和IN4148到T0P245的控制 端Co
3.根據權利要求1所述的一種可控LED負載電流的大功率驅動電路，其特徵是所述 的過流、過壓、過熱和欠壓信號採樣電路(8)包括一個PNP三極體2N3906V2、二極體RF107 和電阻電容，變壓器Tl提供給負載LED的一組次級輸出的同名端經二極體RF107分兩路， 一路與三極體2N3906V2的發射極電連接，另一路經電阻R12、R13到三極體2N3906V2的基 極，電阻R12、R13電連接點經47 μ F的電解電容到負電源，三極體2N3906V2的集電極通過 限流電阻R14到光電耦合隔離電路(9)的輸入正端，同時經一電阻R24到光電耦合隔離電 路(9)的輸入負端。
4.根據權利要求1所述的一種可控LED負載電流的大功率驅動電路，其特徵是所述 的恆流、恆壓輸出電路(6)包括二個NPN三極體2N3904、一個PNP三極體2N3906V3和電阻 電容，由一個三極體2N3904和電阻R15、R16構成集電極輸出電路，電阻R15、R16串聯連接 作為集電極輸出電路的集電極負載電阻，集電極輸出電路正端與負端分別接二次整流和濾 波電路5正端和負端輸出，電阻R15、R16串聯連接點與PNP三極體2N3906 V5的基極電連 接，PNP三極體2N3906 V5的發射極通過電阻R20接二次整流和濾波電路(5)正端，PNP三 極管2N3906的集電極分三路，其中一路通過電阻和一個穩壓管接二次整流和濾波電路(5) 正端，另一路與光電耦合隔離電路(9 )的輸入端正端電連接；PNP三極體2N3906的集電極第 三路通過電阻R22分兩路，一路通過電阻R23與集電極輸出電路的基極電連接，另一路與另 一個NPN三極體2N3904 V4的基極電連接，V4的集電極與V3的基極電連接，V4的發射擊極 通過三個並聯連接的電阻接負電源。
5.根據權利要求1所述的一種可控LED負載電流的大功率驅動電路，其特徵是所述 的光電耦合隔離電路(9)中的光電耦合電路採用LTV817A，LTV817A輸出極三極體的發射極 和集電極分別與三極體2N390基極和集電極電連接，三極體2N390的發射極通過二極體到 T0P245的控制端C。
專利摘要本實用新型屬於照明光源的電源，特別是一種可控LED負載電流的大功率驅動電路，至少包括EMC和浪湧電流控制電路、一次整流和濾波電路、單端反激式DC/DC功率變換器、二次整流和濾波電路及恆流、恆壓輸出電路，恆流、恆壓輸出電路與LED陣例的兩電極電連接，其特徵是恆流、恆壓輸出電路和單端反激式DC/DC功率變換器之間連接有過流、過壓、過熱和欠壓信號採樣電路和光電耦合隔離電路，光電耦合隔離電路輸出與單端反激式DC/DC功率變換器控制端電連接。它提供了一種功率大、可靠性高，隨輸入電壓和溫度等因素變化小的可控LED負載電流的大功率驅動電路。
文檔編號H05B37/02GK201700048SQ201020181070
公開日2011年1月5日 申請日期2010年5月6日 優先權日2010年5月6日
發明者俞才龍, 王水平 申請人:寧波市鄞州龍源照明電器有限公司