一種高功率因數、輸入輸出雙控制led用電源的製作方法

2023-05-24 19:22:41 1

專利名稱：一種高功率因數、輸入輸出雙控制led用電源的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種具有高功率因數，並且能夠對電源的輸入和輸出進行雙控制 的led用電源。
背景技術：
近年來，能源問題，已經成為困擾世界各國經濟發展的頭等重要問題，一些高耗 能、低發光效率的白熾燈、日光燈等陳舊的照明用具已無法適應新的市場需求，led光源以 其所具有的能耗低、壽命長等特點逐步受到市場的青睞，近些年來市場上每年所需要的led 光源的數量，都在大幅度的增加著，每年僅國內市場的需求就高達數十億元。Led光源正在 逐步的走進家庭，走進人們的日常生活，從最簡單的室內照明燈具、大屏幕液晶電視的背光 照明，到城市亮化照明中的路燈照明、廣場照明等，都逐步的出現了 led光源的身影，可以 這樣講，led光源必將成為光源發展的重點，也必將成為市場佔據統治地位的主流。對於led光源，主要有led發光晶片以及led用電源兩部分所組成。對於家庭 照明、城市照明所用到的led光源主要是發光功率在10w、100w甚至IOOOw以上，電壓在 180-250v、380v以上，甚至是IOOOv左右的高電壓、大功率led光源。但是與其配套的電源， 即led用電源的發展，卻存在著諸多不盡如人意的地方，制約著led光源的發展。由於led本質上仍是一個二極體，是一個非線性器件。如果以恆壓源之類的電源 連接led發光晶片，當led導通時，只要led上的電壓稍微變大電流就會增加很多，即使電 壓發生微小變化也會大大影響led器件的工作，使電流過大甚至導致發熱損壞。採用恆流 源驅動時，LED上流過的電流將不受電壓變化、環境溫度變化，以及led參數離散性的影響， 從而能保持電流恆定，充分發揮led的各種優良特性。因此恆流源驅動是led光源的驅動 方式中最佳的一種led驅動方式。但是，目前廣泛採用的傳統恆流源都存在著電路形式複雜，線性損耗大，功率因數 過小、適用範圍小、可靠性較差，成本高的缺點。首先，目前的led光源所用的傳統電源，大部分都存在著功率因數過低的問題，功 率因數過低會加重輸電線路的負載，使線路上因為電流而產生的熱能損耗成倍的增加，不 僅浪費了大量的能源，也因為大量無用功所造成的回饋電流而加重了電廠的負擔。目前所 採用的led用恆流源中一部分是沿用傳統的照明用具的電源的設計方案，因此在設計之初 並沒有對功率因數進行專門的優化設計，只是在近年來迫於國家相關規定的制約，才不得 已在其中增加了提高功率因數的電路，雖然這種改動可以將功率因數提高到70%左右，卻 無法再將功率因數提到更高的程度，而且其電路在提高功率因數的過程中消耗了過多的電 能，造成了能源的浪費。其次，led光源所用的傳統電源，大多都具有將輸入電流調製為正弦波的模塊，以 及將輸出電流調製為恆流源的兩個不同的功能模塊，每個模塊都採用專門的中央控制單元 或者專用的電路來實現相應的功能。因為傳統電源採用了兩級調製的方法，導致電源的電 路中所用的元件和模塊大量的增加，提高了生產的成本。而且同時，隨著模塊和元件的增多，加大了電能的消耗以及線路內的損耗，造成了更多的浪費。但是如果不進行正弦波或恆 流源的調整，又無法直接讓led光源使用。因此使led光源電源的發展陷入了一個兩難的 境地。再著，現在led光源所用的電源普遍具有體型較大，不便於led光源安裝，可靠度、 安全性較差的特點，而且由於消耗了過多的電能，因此在使用中也產生了更多的熱量，這些 熱量如果不能夠及時的散發出去，會給led光源帶來使用上的隱患，極容易引起線路自燃， 進而引發火災。為了解決以上多方面的led光源的傳統電源中所存在的問題，本發明人經過多方 面的查找資料，並設計了海量的電路，逐一的進行比對、篩選、實驗，經過數年的辛苦勞動， 終於創造出，可以通過一個模塊就可以進行輸入電流的正弦控制，並且能對輸出電流的恆 流源進行恆流電壓控制的電源，該電源同時還具有遠高於國家標準的功率因數，具有至少 90%、甚至是95%、99%的高功率因數，還減少了元件的使用，減少了電能的消耗。
發明內容一種高功率因數、輸入輸出雙控制的led用電源，包括中央處理單元部分，正弦 控制電路部分，恆流源開路電壓控制部分，恆流控制電路部分，其特徵在於，中央處理單元 部分，提高電源的功率因數，並具有外接輸入控制功能；正弦控制電路部分，又包括電源直 流化部分，和正弦化控制部分，其中電源直流化部分，外界電源輸入的電源調製成直流，並 向後續的正弦化控制部分輸送，實現對輸入電源的正弦控制；恆流源開路電壓控制部分，對 該led用電源輸出的電壓進行採樣，並將該採樣輸入中央處理單元，實現對led用電源的輸 出恆流源的開路電壓的控制；恆流控制電路部分，將該led用電源以恆流源的形式向led輸 出ο該led用電源的功率因數至少在90%以上、至少在93%以上、至少在95%以上、甚 至在99%以上。該led電源的恆流源輸出連接到多個以串聯形式連接的led發光晶片。在該led用電源中，在電源直流化部分和正弦化控制部分之間具有至少一個儲能 電感或者儲能變壓器，用於暫時儲存經由直流化部分得到的直流電，並輸出到正弦化控制 部分。該1 ed用電源外界電源輸入的電流為電壓在85v_265v之間，且頻率為50_60Hz之 間的交流電；該led用電源輸出的恆流源的電流可以穩定為ImA-IOA之間的任意值，且電壓 控制在ΙΟν-ΙΟΟΟν之間；該led用電源輸出的恆流源的電流可以穩定為100mA_5A之間的任 意值，且電壓控制在400ν-460ν之間。中央處理單元部分具有八個管腳，分別為偏差放大器反向輸入端管腳、偏差放大 器輸出端管腳、乘法器輸入端管腳、電流反饋輸入端管腳、零電流檢測輸入端管腳、電源地 管腳、驅動輸出端管腳、直流供電電源管腳，其中對該led用電源輸出的電壓進行採樣輸入 到偏差放大器反向輸入端管腳。

附圖1，為本實用新型具體實施方式
的電路圖。
具體實施方式
本實用新型涉及一種高功率因數、輸入輸出雙控制的led用電源。該電源的電路 構成包括以下四部分中央處理單元部分，正弦控制電路部分，恆流源開路電壓控制部分， 恆流控制電路部分。其中，中央處理單元部分，其功能是提高電源的功率因數，並具有一定的外接輸入 控制功能。因此，其可以是任何曾經被製造出並且被使用過的集成電路、由簡單元件所構成 的具有上述功能的電路，或者是將來任何可以具有上述功能的電路、由簡單元件所構成的 具有上述功能的電路。正弦控制電路部分、恆流源開路電壓控制部分和恆流控制電路部分，可以分別採 用曾經的、現在的、將來的可以實現上述功能的任何電路，或者具有上述功能的任何集成模 塊。在本具體實施方式
中，只具體針對一種可以實現上述功能的電源進行介紹。而且 該電源不僅可以用於led光源，更可以適用於任何具有相應、電壓和電流的電路。或者可 以將本電源進行簡單的改造，以使其可以適用於更高的電流、電壓，或者要求更加精密的電 流、電壓的電路。下面結合本實用新型的附圖1，對該電源的各個模塊進行詳細的說明。中央處理單元部分U1，具有8個管腳，當然也可以具有更少或者更多的管腳，只要 該中央處理單元部分仍可以具有上述所描述的功能即可。更加具體的，該中央處理單元還 可以實現如下的功能臨界導通模式，內置模擬乘法器，電流檢測電阻開路保護，可外接信 號進行使能控制等功能。當然也可以並不是全部的具有上述功能，只要其可以提高電源的 功率因數，並具有一定的外接輸入控制功能就可以。這八個管腳，分別為對應Ui上的附圖 標記1-8，其中管腳1.偏差放大器反向輸入端；管腳2.偏差放大器輸出端；管腳3.乘法器輸入 端；管腳4.電流反饋輸入端；管腳5.零電流檢測輸入端；高電平有效時，開始新的開關周 期。管腳6.電源地；管腳7.驅動輸出端；管腳8.直流供電電源。正弦控制電路部分包括電源直流化部分，和正弦化控制部分。其中電源直流化部 分通過二極體D1，D2，D3，D4，以及電容ClO組成。將由外界電源輸入的電源調製成直流，並 向後續的正弦化控制部分輸送。正弦化控制部分，由儲能變壓器Tl的第5端，連接到功率 開關管Q2，然後由正弦電流採樣電阻R7進行電流採樣，並通過電阻R4，電容C6濾波反饋給 Ul第4管腳，Ul通過第7管腳，實現對功率開關管Q2的正弦控制。實現本實用新型輸入輸 出雙控制中的第一個控制，對輸入電源的正弦控制。當然，儲能變壓器Tl也可以採用儲能電感，來實現不需要提升電壓電路。恆流源開路電壓控制部分，電阻R17的一端連接到分壓電阻R8和Rl的之間，另一 端連接到Ul的第1管腳，在R17的一端連接到分壓電阻R8和Rl之間的時候，對led光源 輸出的恆流源的電壓進行採樣，並將該採樣得到的電壓輸入Ul的第1管腳，實現對輸出恆 流源的開路電壓的限制。實現本實用新型輸入、輸出雙控制中的第二個控制，對輸出恆流的 控制。恆流控制電路部分，由電阻Rll，R14，R16及三極體Ql組成，實現該電源的最終輸 出的恆流輸出。[0027]本實用新型中所介紹的電源具有如下特點第一，由於本電源採用了專用的控制功率因數的晶片U1，並且整體電路的設計之 初，就把提高功率因數作為一個重要的要求，因此使電源的功率因數得到了大幅度的提高， 可以提高到至少90%以上，甚至是至少在93%以上、至少在95%以上、甚至在99%以上。而且該led用電源的外界電源輸入的電流為電壓在85v_265v之間，且頻率為 50-60HZ之間的市電；該led用電源輸出的恆流源的電流可以穩定為ImA-IOA之間的 任意值，且電壓控制在ΙΟν-ΙΟΟΟν之間；該led用電源輸出的恆流源的電流可以穩定為 100mA-5A之間的任意值，且電壓控制在400v_460v之間。第二，用一個儲能電感Tl (或儲能變壓器)和一個功率開關管Q2，同時兼顧完成對 入電流的正弦控制，輸出電流的恆流控制。節省二次恆流變換所需元器件及二次恆流變換 所消耗的電能，並減少了內部的損耗。第三，本電源採用了較少的元件，實現了較多的功能，使器件整體結構簡單，增強 了電源的可靠性，並減少了電能的消耗。並且電源的整體體積和發熱量都得到了有效地減 小，可以很方便的裝入各種1 ed光源之中，還可以應用於其它的各種電器設備中，進行電流 的供給。而且，該電源也可以進行各種的改變，可以將所有的元件，設計到一個處理單元之 中，在外部只保留電源的輸入接口，和恆流源的輸出接口，將該電源用IC晶片的形式來實 現與該電源一樣的功能，實現高功率因數、能夠對電源的輸入和輸出進行雙控制。更可以將 該電源進行封裝，並且用樹脂或其它的物質進行導熱、絕緣的密封，使電源可以通過單體電 源的形式出現，應用在各種的場合和用電設備中。而且也可以連接到各種的太陽能電池、蓄 電池等電池上，做成移動便攜的恆流源。而且該電源中的各元件的數值，可以根據需要進行相應的設定，使其滿足不同的 電壓、電流，或者滿足不同精度的電壓、電流。完全可以適用於各種的用電設備，該用電設備 可以為照明設備、顯示設備、通訊設備、電腦、測量設備等。也可以將該電源與其它電源、檢測設備、顯示模塊、電池等其它用電設備儀器單獨 生產，並封裝在一起，作為一個整體進行銷售和使用。可以大幅度的提高該電源的應用範 圍。本領域技術人員應該知道，任何根據本實用新型的精神，而對本實用新型的具體 實施方式進行的任何調整，所產生的新的實施方式，仍然處於本實用新型保護的範圍之內。
權利要求一種高功率因數、輸入輸出雙控制的led用電源，包括中央處理單元部分，正弦控制電路部分，恆流源開路電壓控制部分，恆流控制電路部分，其特徵在於，中央處理單元部分，用於提高電源的功率因數，並具有外接輸入控制功能；正弦控制電路部分，包括電源直流化部分和正弦化控制部分這兩部分，其中電源直流化部分，將外界電源輸入的電流調製成直流，並向後續的正弦化控制部分輸送，實現對輸入電源的正弦控制；恆流源開路電壓控制部分，對該led用電源輸出的電壓進行採樣，並將該採樣輸入到該中央處理單元，實現對led用電源的輸出恆流源的開路電壓的控制；恆流控制電路部分，將該led用電源以恆流源的形式向led輸出。
2.根據權利要求1所述的led用電源，其特徵在於該led用電源的功率因數至少在 90%以上。
3.根據權利要求1所述的led用電源，其特徵在於該led用電源的功率因數至少在 95%以上。
4.根據權利要求1所述的led用電源，其特徵在於該led用電源的功率因數至少在 99%以上。
5.根據權利要求1所述的led用電源，其特徵在於該led電源的恆流源輸出連接到 多個以串聯形式連接的led發光晶片。
6.根據權利要求1所述的led用電源，其特徵在於在該led用電源中，在電源直流化 部分和正弦化控制部分之間具有至少一個儲能電感或者儲能變壓器，用於暫時儲存經由直 流化部分得到的直流電，並輸出到正弦化控制部分。
7.根據權利要求1所述的led用電源，其特徵在於該led用電源外界電源輸入的電 流為電壓在85v-265v之間，且頻率為50-60Hz之間的市電。
8.根據權利要求1所述的led用電源，其特徵在於該led用電源輸出的恆流源的電 流可以穩定為ImA-IOA之間的任意值，且電壓控制在ΙΟν-ΙΟΟΟν之間。
9.根據權利要求1所述的led用電源，其特徵在於該led用電源輸出的恆流源的電 流可以穩定為100mA-5A之間的任意值，且電壓控制在400v-460v之間。
10.根據權利要求1所述的led用電源，其特徵在於中央處理單元部分具有八個管 腳，分別為偏差放大器反向輸入端管腳、偏差放大器輸出端管腳、乘法器輸入端管腳、電流 反饋輸入端管腳、零電流檢測輸入端管腳、電源地管腳、驅動輸出端管腳、直流供電電源管 腳，其中對該led用電源輸出的電壓進行採樣後輸入到偏差放大器反向輸入端管腳。
專利摘要一種高功率因數、輸入輸出雙控制的led用電源，包括中央處理單元部分，正弦控制電路部分，恆流源開路電壓控制部分，恆流控制電路部分，其特徵在於，中央處理單元部分，提高電源的功率因數，並具有外接輸入控制功能；正弦控制電路部分，又包括電源直流化部分，和正弦化控制部分，其中電源直流化部分，外界電源輸入的電流調製成直流，並向後續的正弦化控制部分輸送，實現對輸入電源的正弦控制；恆流源開路電壓控制部分，對該led用電源輸出的電壓進行採樣，並將該採樣輸入中央處理單元，實現對led用電源的輸出恆流源的開路電壓的控制；恆流控制電路部分，將該led用電源以恆流源的形式向led輸出。
文檔編號H02M1/42GK201657404SQ200920350478
公開日2010年11月24日 申請日期2009年12月29日 優先權日2009年12月29日
發明者梁軍 申請人:北京匯邦科技有限公司