专利名称：防雷击型led电源的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种LED电源，尤其是一种具有高功率因数和防雷击浪涌的户外LED电源。
背景技术：
LED光源由于具备发光率高、高效节能、寿命长、低压可控等特性，被广泛用于城市绿化照明及室内外照明等领域。室外照明出于安全和可靠性考虑，传统电路设计，要获得较高的功率因数同时又具有一定抗雷击浪涌防护，可通过在电子驱动器中增加有源功率因数校正电路和功率变换电路来实现，这种两级结构的方法将会使电路非常复杂，成本提高，并且功率器件损耗的能量反而要增加，不利于LED产品绿色节能目标的实现。经检索和市场 调查，未发现通过单级PFC (功率因数校正)和防雷模块的组合电路，实现防雷和提高功率因数的LED电源的相关资料和实物面市。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于针对现有技术存在的不足，提供一种电路结构简单，成本低、能耗较小的防雷击型LED电源。解决上述技术问题所采用的技术方案是本防雷击型LED电源包括输入供电单元，功率变换单元，输出单元，电压电流反馈单元，控制单元，还增设有浪涌残压抑制单元；其中输入供电单元输入端连接交流低频电源网络，输出端连接浪涌残压抑制单元输入端，浪涌残压抑制单元输出端连接功率变换单元，功率变换单元通过变压器绕组 \_α、IVc连接输出单元，输出电压电流反馈单元连接输出单元通过光电耦合器反馈到控制单元，控制单元连接功率变换单元。所述的输入供电单元包括熔断器F1及压敏电阻VR1,熔断器F1的一端接收电网交流输入电源，输出端连接压敏电阻VRp电容CX2和共模电感L2的一端，压敏电阻VRp电容CX2和共模电感L2的另一端连接交流输入电源的另一端，共模电感L2输出端与热敏电阻RTi的一端连接，另一端分别连接有泄放电阻R13和R14、电容CX1和整流桥B1的输入端，整流桥B1的输出端并联一个滤波电容C3。所述的浪涌残压抑制单元包括电感L1、电阻R1、二极管D1与D5、泄放电阻R2与R3、电解电容C11 ;其中电感1^并联电阻R1 —端接整流桥B1正端输出，另一端与二极管D1阴极连接到功率变换单元的变压器初级绕组IVa正端；二极管D5阴极连接整流桥正端输出，二极管D5和D1阳极、泄放电阻R3连接到电解电容C11的正端，泄放电阻R3另一端与电阻R2串联到变压器初级绕组IVa正端。所述的功率变换单元，其中电容C4、变压器初级绕组 \_α正端连接到浪涌残压抑制单元的输出端，稳压二极管D2、电容C1、放电电阻R7并联接到快恢复二极管队阳级组成的尖峰吸收回路，并联于变压器初级绕组IVa两端；变压器初级绕组 \_α负端与功率开关管Q1的漏极相连，功率开关管Q1的栅极与控制单元的驱动信号连接，功率开关管Q1的源极与取样电阻Rcsi和控制单元的电阻R35连接。所述的输出单元，其中高压瓷片电容C2和限流电阻R9并联到恢复二极管D4两端，D4阴极接变压器次级绕组IV。正端，阳极与滤波电容C13、C16的正极连接LED灯具负载的正端，电阻R12并联于电容C13两端，变压器次级绕组负极串连取样电阻Rffi2，另一端与电压电流反馈单元的电阻R31连接LED灯具负载的负端。所述的电压电流反馈单元包括运算放大器U2a与U2B、电压基准芯片U3、光电耦合器U4、变压器次级辅助绕组IVd以及外围的电阻和电容；变压器次级辅助绕组IVd正端连接二极管D8的阴极，二极管D8的阳极和限流电阻R26、滤波电容C12与C15连接到运算放大器U2a与U2b和电压基准芯片U3的供电端；电阻R11与R45串连后一端连接到输出单元的正极，另一端连接到运算放大器U2b的反相输入端，电阻R31—端连接到输出单元的输出负极，另一端连接到运算放大器U2a的反相输入端；电压基准芯片U3输入端和基准端连接运算放大器U2b的 正相输入端，并通过电阻R42与R41串连分压后接到运算放大器U2a的正相输入端；运算放大器U2a与U2b的输出端分别通过二极管D9和D1的阴极连接到光电耦合器U4的阳极。所述的控制单元中的带有乘法器的脉冲频率调节器U1各脚的连接关系是误差放大器反相输入端I脚通过电阻R33连接光电耦合器U4的发射极；误差放大器反相输出端2脚，其中电阻R17、电容C5串联后与R16并联，一端接误差放大器反相输出端2脚，另一端接误差放大器反相输入端I脚；乘法器输入端3脚通过电阻R18、R19连接变压器初级线圈 \_α正端，电阻R2tl和电容C6接地；控制比较器输入端4脚通过电阻R35连接功率开关管Q1的源极；零电流检测输入端5脚通过电阻R37连接压器初级辅助绕组IVb正端；带有乘法器的脉冲频率调制器的电流回流端接地；门驱动输出端7脚通过电阻R23、R24和二极管D7连接功率开关管Q1的栅极；供电电压端8脚通过电阻R5、R6连接电解电容C17正端和瓷片电容C7 ;变压器初级辅助绕组IVb正端接二极管D6阴极，D6阳极串联限流电阻R22连接供电电压端8脚。本发明的有益效果是由于使用单级功率因素较正电路提高了功率因数、节能，电路结构简单、降低了成本；设置了浪涌残压抑制电路单元，电路的抗雷击浪涌能力得到了很大提升，提闻了电路的可罪性。
图I为本防雷击型LED电源的电路框图；图2为本防雷击型LED电源的电路原理图。
具体实施例方式本发明下面结合实施例并参照附图予以详述如图I所示，本防雷击型LED电源包括输入供电单元1，浪涌残压抑制单元2，功率变换单元3,输出单元4,电压电流反馈单元5,控制单元6 ；输入供电单元I包括压敏电阻VR1构成的输入浪涌电压抑制电路，在电网受到浪涌电压冲击时起到电压钳位的作用，将尖峰电压衰减，同时共模电感1^2和热敏电阻RT1起到抑制浪涌电流的作用，共模电感L2和电容CXp CX2组成π型滤波电路，有效地抑制谐波和噪声，改善EMC效果、滤除共模干扰。整流滤波电路用于低频交流电转换为直流电。浪涌残压抑制单元2包括电感L1、电阻R1、二极管D1与D5、泄放电阻R2与R3和电解电容C11 ;当输入接受到较强的浪涌电压能量时，前端所述的输入供电单元对浪涌电压进行衰减，但是当能量较大时，前端电路只衰减了部分能量，仍有较强的残余电压能量通过输入供电单元1，此时串接于主电路上的电感L1遇到尖峰电压时会在输入端产生相反的电动势，使尖峰不能顺利通过此单元，涌浪的能量会选择低阻的通路去泄放，此时会通过二极管D5对电解电容C11进行充电，电解电容C11是个较大的储能元件，可将尖峰电压拉低，同时将能量先储存到电容使尖峰能量不会瞬间泄放到后级电路，造成器件的电气应力不足而将元件损坏；选择合适的电解电容参数就能将尖峰能量抑制在较小的范围内，从而起到保护后级电路的作用；尖峰电压衰减后，电解电容C11通过泄放电阻R2、R3缓慢放电，设置电阻R2、R3的参数控制放电电流在一个比较小的值，使在尖峰过去后对后级电路无影响；输入电压 稳定时，电解电容C11的电位和输入供电单元输出的电位相同，不进行充放电，从而既保证对雷击浪涌的防护，又不将大电容C11并联入电路中，影响后级的功率因素较正(PFC)电路。功率变换单元3包括功率开关管Q1、反激变压器初级反馈绕组 \_α、初级尖峰吸收电路，其中功率开关管Q1和反激变压器一起将输入供电单元提供的直流电转换成高频输出脉冲。输出单元4用于对功率变换单元3输出的高频输出脉冲进行整流滤波处理，以得到LED光源所需的稳定的直流输出。电压电流反馈单元5包括运算放大器U2a与U2B，电压基准芯片U3、光电耦合器U4,变压器次级辅助绕组以及外围的偏置电阻和电容；电流信号通过电阻Rcs2取样获得，再经过电阻R31连接运算放大器U2a的反相输入端，电压基准芯片U3提供的基准电压再经电阻R41、R42分压之后，连接到运算放大器U2a的正相输入端，与电流信号进行比较得到电流误差信号，该误差信号通过运算放大器U2a的输出端与二极管D9阳极相连接，二极管D9的阴极与光电耦合器U4阳极相连，从而将电流的误差信号通过光电耦合器反馈到控制单元6。电压信号由输出正极通过电阻Rn、R45分压后，连接到运算放大器U2b的反相输入端，电压基准芯片U3提供的基准电压，连接到运算放大器U2b的正相输入端，与电压信号进行比较得到电流误差信号，该误差信号通过运算放大器U2b的输出端与二极管D9阳极相连接，二极管D9的阴极与光电耦合器U4的发射极相连，从而将电压的误差信号通过光电耦合器反馈到控制单元6。控制单元6包括带有乘法器的脉冲频率调节器U”误差放大器反相输入端I脚通过电阻R33连接光电耦合器U4的发射极，用于所述输出电压、电流误差信号的输入，通过接受误差信号进行对比，以达到控制输出的目的；误差放大器反相输出端2脚，其中电阻R17、电容C5串联后与R16并联，一端接误差放大器反相输出端2脚，另一端接误差放大器反相输入端I脚，通过调整电阻R17、R16和电容C5的参数补偿信号输入信号；乘法器输入端3脚通过电阻R18、R19连接变压器初级线圈IVa正端，通过取直流电压的输入获得输入电压信号；控制比较器输入端4脚通过电阻R35接到功率开关管Q1的源极，用于所述的初级电流误差信号的输入；零电流检测输入端5脚，通过电阻R37连接变压器初级辅助绕组，用于所述输入电压渡形 跟踪；门驱动输出端7脚通过电阻R23、R24和二极管D7，连接功率开关管Q1的栅极，控制器U1通过比较输入电压波形和初级电流波形产生输出控制信号，由门极驱动端输出到开关管Q1，控制Q1的通断，使输入电流波形跟随输入电压波形，以达到提高功率因素的目的。
权利要求
1.一种防雷击型LED电源,包括输入供电单兀(I)，功率变换单兀(3),输出单兀(4),电压电流反馈单元(5)，控制单元￠)，其特征在于还增设有浪涌残压抑制单元(2); 其中输入供电单元(I)输入端连接交流低频电源网络，输出端连接浪涌残压抑制单元(2)输入端，浪涌残压抑制单元(2)输出端连接功率变换单元(3)，功率变换单元(3)通过变压器绕组IVpIVc连接输出单元(4)，输出电压电流反馈单元(5)连接输出单元(4)通过光电I禹合器反馈到控制单元(6),控制单元(6)连接功率交换单元(3)； 所述的输入供电单元(I)包括熔断器F1及压敏电阻VR1，熔断器F1的一端接收电网交流输入电源，输出端连接压敏电阻VRp电容CX2和共模电感L2的一端，压敏电阻VRp电容CX2和共模电感L2的另一端连接交流输入电源的另一端，共模电感L2输出端与热敏电阻RTi的一端连接，另一端分别连接有泄放电阻R13和R14、电容CX1和整流桥B1的输入端，整流桥B1的输出端并联一个滤波电容C3 ； 所述的浪涌残压抑制单元⑵包括电感U、电阻R1、二极管D1与D5、泄放电阻R2与R3、电解电容C11 ;其中电感1^并联电阻R1 —端接整流桥B1正端输出，另一端与二极管D1阴极连接到功率变换单元(3)的变压器初级绕组 \_α正端；二极管D5阴极连接整流桥正端输由，二极管D5和D1阳极、泄放电阻R3连接到电解电容C11的正端，泄放电阻R3另一端与电阻R2串联到变压器初级绕组IVa正端； 所述的功率变换单元(3)，其中电容C4、变压器初级绕组 \_α正端连接到浪涌残压抑制单元⑵的输出端，稳压二极管D2、电容C1、放电电阻R7并联接到快恢复二极管队阳级组成的尖峰吸收回路，并联于变压器初级绕组IVa两端；变压器初级绕组 \_α负端与功率开关管Q1的漏极相连，功率开关管Q1的栅极与控制单元(6)的驱动信号连接，功率开关管Q1的源极与取样电阻Rcsi和控制单元(6)的电阻R35连接； 所述的输出单元(4)，其中高压瓷片电容C2和限流电阻R9并联到恢复二极管D4两端，D4阴极接变压器次级绕组IV。正端，阳极与滤波电容C13、C16的正极连接LED灯具负载的正端，电阻R12并联于电容C13两端，变压器次级绕组IV。负极串连取样电阻RK2，Res2的另一端与电压电流反馈单元(5)的电阻R31连接LED灯具负载的负端； 所述的电压电流反馈单元(5)包括运算放大器U2a与U2b、电压基准芯片仏、光电耦合器U4、变压器次级辅助绕组IVd以及外围的电阻和电容；变压器次级辅助绕组IVd正端连接二极管D8的阴极，二极管队的阳极和限流电阻R26、滤波电容C12与C15连接到运算放大器U2a与U2b和电压基准芯片仏的供电端；电阻R11与R45串连后一端连接到输出单元(4)的正极，另一端连接到运算放大器U2b的反相输入端，电阻R31—端连接到输出单元(4)的输出负极，另一端连接到运算放大器U2a的反相输入端；电压基准芯片U3输入端和基准端连接运算放大器U2b的正相输入端，并通过电阻R42与R41串连分压后接到运算放大器U2a的正相输入端；运算放大器U2a与U2b的输出端分别通过二极管D9和D1的阴极连接到光电耦合器U4的阳极；所述的控制单元￠)中的带有乘法器的脉冲频率调节器U1各脚的连接关系是 误差放大器反相输入端I脚通过电阻R33连接光电耦合器U4的发射极； 误差放大器反相输出端2脚，其中电阻R17、电容C5串联后与R16并联，一端接误差放大器反相输出端2脚，另一端接误差放大器反相输入端I脚； 乘法器输入端3脚通过电阻R18、R19连接变压器初级线圈 \_α正端，电阻R2tl和电容C6接地；控制比较器输入端4脚通过电阻R35连接功率开关管Q1的源极； 零电流检测输入端5脚通过电阻R37连接压器初级辅助绕组IVb正端； 带有乘法器的脉冲频率调制器的电流回流端接地； 门驱动输出端7脚通过电阻R23、R24和二极管D7连接功率开关管Q1的栅极； 供电电压端8脚通过电阻R5、R6连接电解电容C17正端和瓷片电容C7 ;变压器初级辅助绕组IVb正端接二极管D6阴极，D6阳极串联限流电阻R22连接供电电压端8脚。
全文摘要
一种防雷击型LED电源，包括输入供电单元(1)、功率变换单元(3)、输出单元(4)、电压电流反馈单元(5)、控制单元(6)，还增设有浪涌残压抑制单元(2)；其中输入供电单元(1)输入端连接交流低频电源网络，输出端连接浪涌残压抑制单元(2)输入端，浪涌残压抑制单元(2)输出端连接至功率变换单元(3)，功率变换单元(3)通过变压器连接至输出单元(4)，输出电压电流反馈单元(5)连接输出单元(4)通过光电耦合器反馈到控制单元(6)，控制单元(6)连接到功率变换单元(3)。本电源尤适于户外LED照明灯具的配套使用，具有防雷击效果好、功率因数高、结构简单和成本低等优点。
文档编号H02M1/32GK102917511SQ20121043876
公开日2013年2月6日 申请日期2012年11月6日 优先权日2012年11月6日
发明者何俊兴, 张良保 申请人:黄山乾龙电器有限公司