一種led驅動電源的製作方法
2024-02-17 01:11:15 2
專利名稱：一種led驅動電源的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種市電輸入照明的LED驅動電路。
背景技術：
擁有高效、節能、環保、長效等優良特點的LED產品即將成為當今世界新一代光源。而 現階段LED產品驅動電路轉換效率低下，器件的發熱、輻射仍產生了大量的功耗，並且成本 居高不下，是制約其發展的瓶頸之一。例如，用於市電輸入照明的LED驅動電源，很多採用 交流輸入電容降壓和工頻變壓器降壓的AC/DC電路。該驅動電源體積過大，而且輸出穩壓性 能差。或者用高頻開關電源來驅動，這種方式可以使驅動電源體積較小，也可以獲得較好的 輸出穩壓特性，但電路相對複雜，成本較高。
實用新型內容
本實用新型的目的是，提供一種不僅電路結構簡單、成本低，而且體積小、輸出穩定性 好的LED驅動電源。
本實用新型的技術方案是這樣一種LED驅動電源，該電源包括有其交流側連接在市電一 端、其直流側連接在的LED光源一端的整流橋。本實用新型的改進之處是，在整流橋的正負 輸出端之間連接了包括有一個三端穩壓器和一個功率開關管的斬波電路，有一個輸出電容並 聯在該斬波電路輸出端之間。其中三端穩壓器的負極連接在該整流橋負極輸出端與該功率 開關管的輸入端之間，功率開關管的輸入端連接在輸出電容的負極；在該功率開關管的輸出 端與控制端之間並聯有一個鉗壓二極體，該功率開關管的控制端與該鉗壓二極體的正極通過
一個分壓電阻連接在整流橋的正極輸出端，該功率開關管的控制端又通過一個限流電阻與該 三端穩壓器的正極連接； 一個三極體的集電極和發射極分別連接在該限流電阻與該三端穩壓 器正極之間的節點處與功率開關管的輸出端與鉗壓二極體負極之間的節點處，該三極體的基
極通過各一個分壓檢測電阻分別與三端穩壓器的控制極和整流橋的負極輸出端連接，該三端
穩壓器ui的控制極又通過另一個分壓檢測電阻與該整流橋的正極輸出端連接。
本實用新型的有益效果是如下(其工作過程，在"具體實施方式
"中再作介紹) 與現有的交流輸入電容降壓和工頻變壓器降壓的AC/DC電路相比較，本實用新型的體積 小，而且輸出穩壓性好。與現有的高頻開關電源的驅動相比較，本實用新型的電路相對簡單，
製造成本低，而且在全電壓範圍內輸出穩定。
以下結合附圖對本實用新型作進一步的說明。
圖1——-本實用新型的電路原理圖
圖2a—一增加有buck降壓電路的本實用新型原理圖
圖2b—一圖2a中雙點劃線框住部分的局部放大圖
圖3——-圖1的電路原理圖的輸出電壓波形圖
圖4——-圖1的電路原理圖的輸入電流波形圖
圖5——-圖2的電路原理圖的輸出電壓波形圖
圖6——-圖2的電路原理圖的輸入電流波形圖
具體實施方式
一種LED驅動電源(參考圖1)。該電源包括有其交流側連接在市電一端、其直流側連接 在的LED光源一端的整流橋。在整流橋的正負輸出端之間連接了包括有一個三端穩壓器Ul 和一個功率開關管Q1的斬波電路，有一個輸出電容C1並聯在該斬波電路輸出端之間。其中， 三端穩壓器U1的負極連接在該整流橋負極輸出端與該功率開關管Q1的輸出端之間，功率開 關管Q1的輸入端連接在輸出電容C1的負極；在該功率開關管Q1的輸出端與控制端之間並 聯有一個鉗壓二極體ZD1，該功率開關管Ql的控制端與該鉗壓二極體ZD1的正極通過一個 分壓電阻R2連接在整流橋的正極輸出端，該功率開關管Ql的控制端又通過一個限流電阻R4 與該三端穩壓器U1的正極連接;一個三極體Q3的集電極和發射極分別連接在該限流電阻R4
與該三端穩壓器U1正極之間的節點處與功率開關管Q1的輸出端與鉗壓二極體ZD1負極之間 的節點處，該三極體Q3的基極通過各一個分壓檢測電阻(R3、 R7)分別與三端穩壓器U1的控 制極和整流橋的負極輸出端連接，該三端穩壓器U1的控制極又通過另一個分壓檢測電阻R1 與該整流橋的正極輸出端連接。
在本具體實施方式
中，三端穩壓器U1選用TL431CP、三極體Q3選用9011、鉗壓二極體 ZD1的電壓為16V。
進一步講，在輸出電容C1的兩端並聯上相互串聯的三個穩壓二極體(ZD2、 ZD3、 ZD4)。 當斬波電路出現故障時，穩壓二極體保證輸出不過壓，可以保護LED不受損壞。
更進一步講，在本具體實施方式
中，分壓電阻R2的阻值，以在一個市電半波內，輸入 電流在輸出電壓峰值的兩側呈現出相等的兩部分為準。通常，該兩部分基本相同即可，如圖 4和圖6所示。這樣一來，就能達到降低輸入電流諧波，提高功率因數的作用。顯然，該分 壓電阻R2的阻值需要依據功率開關Q1的控制端和輸出端之間的極間電容，以及輸出功率的 大小來確定。
本實用新型工作前，先通過調節各分壓電阻(R1、 R3、 R7)的大小，以調節輸出電壓設定 值。工作時，整流橋(由二極體D1、 D2、 D3、 D4構成)對交流輸入進行整流，分壓檢測電阻 (Rl， R3、 R7)對輸出電容C1的電壓進行檢測。在電壓低於設定值時，三端穩壓器U1不導通， 輸出電容C1上的電壓通過分壓電阻R2對功率開關管Q1進行驅動，功率開關管Q1導通，當 輸入電壓值高於輸出電容C1電壓時，輸入電壓對輸出電容C1充電，輸出電容C1電壓上升， 當輸入電壓高於設定值時，三端穩壓器U1導通，由於限流電阻R4阻值較小，功率開關管Q1 的驅動電壓下降，從而關斷，輸出電流由輸出電容C1提供，輸出電容C1電壓下降，其輸出 電壓如圖3所示，呈現2工頻的紋波，依據輸出電流的大小，調節輸出電容的大小，就可以 保證輸出電壓紋波在LED要求的範圍內。三極體Q3在當三端穩壓器U1出現故障時，起輸出 過壓保護作用；穩壓二極體ZD2、 ZD3、 ZD4串連作輸出過壓保護功能。
再進一步地講，為了使本LED電源適用於負載較大(超過10W以上)而且輸出電流較大(大 於350mA時)的場合。在斬波電路之後連接一個包括帶反激繞組的電感Lp，功率開關管Q2 和續流二極體D7組成的buck降壓電路(參考圖2a、圖2b)，對斬波後的輸出電壓進行進一步的降壓。功率開關管Q2的輸入端連接在斬波輸出電容C1的正端，其輸出端和帶反激繞組 的電感Lp相連，該電感Lp的另一端連接在buck降壓輸出電容C6的正端。有一個電流採樣 電阻Rs連接在斬波輸出電容Cl的負端和Buck降壓輸出電容C6的負端；續流二極體D7的 正端連接在斬波輸出電容C6負端，該續流二極體D7的負端連接在功率開關管Q2的輸出端。 電感Lp的反激繞組Ls —端連接在斬波輸出電容Cl的負端,該反激繞組Ls的另一端和一個 反激二極體D5的正端連接，該反激二極體D5的負端和一個輔助電容C4的正端連接，同時 一個啟動電容C7連接在斬波輸出電容C1的正端和輔助電容C4的正端之間。 一個自舉二極 管D6的正端連接在輔助電容C4的正端，負端連接在一個自舉電容C5的正端，該自舉電容 C5的負端連接在功率開關管Q2輸出端和電感Lp的連接處。輔助電容C4的正端連接到一個 電路集成控制器U2的供電端；自舉電容C5的正端連接一個光耦合器U3的輸出側供電端， 集成控制器U2的輸出PWM控制波形連接到光耦合器U3輸入側，經過光耦合器U3隔離驅動 功率開關管Q2。
在圖2a和2b中，功率開關管Q2、帶反激繞組的電感Lp、續流二極體D7組成一個buck 降壓電路，對斬波降壓後的電壓進一步實現降壓和輸出調節。集成控制器U2通過電流採樣 電阻Rs，電壓採樣電阻R12，R19對輸出電流和電壓進行採樣，然後將採樣的電壓和電流信號 和給定的參考值進行比較和反饋，形成P簡控制波形，PWM控制波形通過光耦驅動器U3驅 動功率開關管Q2。啟動時，啟動電容C7、輔助C4對電容C1的電壓分壓，輔助電容C4上的 電能為集成控制器U2，光耦驅動器U3提供啟動電流。當功率開關管Q2開始工作後，電感 Lp和附加繞組Ls組成的反激變壓器Tl對電容C4充電，提供控制和驅動電流。其中二極體 D6和自舉電容C5組成自舉電路。當為恆流輸出時，電壓反饋為輸出過壓保護，當為恆壓輸 出時，電流反饋為輸出過流保護。圖5為恆流輸出反饋的輸出電壓，從圖5可以看到電路可 以很好的實現從全市電範圍(85VAC 265VAC)到數十伏的降壓，並且可以保證很好的輸出
穩定度o
權利要求1、一種LED驅動電源，該電源包括有其交流側連接在市電一端、其直流側連接在的LED光源一端的整流橋，其特徵在於，在整流橋的正負輸出端之間分別連接了包括有一個三端穩壓器(U1)和一個功率開關管(Q1)的斬波電路，有一個輸出電容(C1)並聯在該斬波電路輸出端之間；其中，三端穩壓器(U1)的負極連接在該整流橋負極輸出端與該功率開關管(Q1)的輸出端之間，功率開關管(Q1)的輸入端連接在所述輸出電容(C1)的負極；在該功率開關管(Q1)的輸出端與控制端之間並聯有一個鉗壓二極體(ZD1)，該功率開關管(Q1)的控制端與該鉗壓二極體(ZD1)的正極通過一個分壓電阻(R2)連接在所述整流橋的正極輸出端，該功率開關管(Q1)的控制端又通過一個限流電阻(R4)與該三端穩壓器(U1)的正極連接；一個三極體(Q3)的集電極和發射極分別連接在該限流電阻(R4)與該三端穩壓器(U1)正極之間的節點處與功率開關管(Q1)的輸入端與鉗壓二極體(ZD1)負極之間的節點處，該三極體(Q3)的基極通過各一個分壓檢測電阻(R3、R7)分別與所述三端穩壓器(U1)的控制極和整流橋的負極輸出端連接，該三端穩壓器(U1)的控制極又通過另一個分壓檢測電阻(R1)與該整流橋的正極輸出端連接。
2、 根據權利要求1所述的LED驅動電源，其特徵在於，在所述輸出電容(C1)的兩端並 聯有相互串聯的三個穩壓二極體(ZD2、 ZD3、 ZD4)。
3、 根據權利要求1或2所述的LED驅動電源，其特徵在於，所述分壓電阻(R2)的阻值， 以在一個市電半波內，輸入電流在輸出電壓峰值的兩側呈現出相等的兩部分為準。
4、 根據權利要求1或2所述的LED驅動電源，在所述斬波電路之後連接有一個包括帶 反激繞組的電感(Lp),功率開關管(Q2)和續流二極體(D7)組成的buck降壓電路。
5、 根據權利要求3所述的LED驅動電源，在所述斬波電路之後連接有一個包括帶反激 繞組的電感(Lp)，功率開關管(Q2)和續流二極體(D7)組成的buck降壓電路。
專利摘要一種LED驅動電源，該電源包括有其交流側連接在市電一端的整流橋。在整流橋的正負輸出端之間連接了包括有一個三端穩壓器和一個功率開關管的斬波電路，有一個輸出電容並聯在該斬波電路輸出端之間。輸出電容的兩端並聯有相互串聯的三個穩壓二極體；斬波電路之後連接有一個包括帶反激繞組的電感，功率開關管和續流二極體組成的buck降壓電路。與現有的交流輸入電容降壓和工頻變壓器降壓的AC/DC電路相比較，本實用新型的體積小，而且輸出穩壓性好。與現有的高頻開關電源的驅動相比較，本實用新型的電路相對簡單，製造成本低，而且在全電壓範圍內輸出穩定。
文檔編號H05B37/00GK201001217SQ20072012334
公開日2008年1月2日 申請日期2007年1月15日 優先權日2007年1月15日
發明者周雒維, 羅全明, 平 黎 申請人:重慶大學