LED驱动电源及系统的制作方法

本发明涉及电气技术领域，具体而言，涉及一种LED驱动电源及系统。

背景技术：

随着科学技术的发展和提高，以发光二极管(Light Emitting Diode，LED)为发光材料制作的灯具已经得到了广泛的应用。但是其LED灯的驱动电源电路并不理想，存在很多缺点，例如：功率因素较低、功耗较低、恒流稳压精度较低等问题，尤其是在足智慧管廊特定的工作环境下，对LED照明产品的驱动电源或驱动电路的要求会更严格，但在目前的现有技术中，LED中的驱动电路并不能很好的控制通入LED的电流，并不能输出一个稳定的电压以满足LED的发光需求，当需要LED的发光亮度降低时，通入LED的电流变化的准确度并不能很好的适配LED在低光时的所需适配，从而造成了LED在低光时的发光的不稳定，从而影响了LED照明的可靠性和寿命。

因此，如何通过有效的驱动电路，为LED照明输出稳定的电压，以提高LED照明的可靠性和寿命，是目前急需解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种LED驱动电源及系统，其能够向负载设备输出稳定的电压，以提高负载设备的可靠性和寿命。

本发明的实施例是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供一种LED驱动电源，应用于LED驱动系统，所述LED驱动系统还包括负载设备，所述LED驱动电源包括整流保护模块、变压器、开关模块；外部电源与所述整流保护模块耦合，所述整流保护模块与所述变压器的原边线圈耦合，所述变压器的原边线圈与所述开关模块耦合，所述变压器的副边线圈与所述负载设备耦合；所述开关模块用于切换所述变压器的原边线圈与所述开关模块的参考电压端之间的连接，以改变所述变压器的原边线圈两端的电压，以使所述变压器的副边线圈输出稳定的电压至所述负载设备。

第二方面，本发明实施例提供一种LED驱动系统，所述LED驱动系统包括负载设备以及LED驱动电源，所述LED驱动电源与所述负载设备耦合。

本发明实施例的有益效果是：

本发明实施例提供一种LED驱动电源及系统，通过所述整流保护模块与所述变压器耦合，从而所述整流保护模块能交外部交流电压信号转换为直流电压信号传输至所述变压器，通过所述变压器的原边线圈与所述开关模块耦合，使得所述开关模块可以切换所述变压器的原边线圈与所述开关模块的参考电压端之间的连接，以改变所述变压器的原边线圈两端的电压，以使所述变压器的副边线圈输出稳定的电压至所述负载设备，从而提高所述负载设备的可靠性和寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的一种LED驱动系统的第一结构框图；

图2为本发明实施例提供的一种LED驱动系统的第二结构框图；

图3为本发明实施例提供的一种LED驱动系统的第三结构框图；

图4为本发明实施例提供的一种LED驱动系统的电路原理图。

图标：200-LED驱动系统；210-负载设备；100-LED驱动电源；110-变压器；120-开关模块；122-第一端；124-第二端；126-控制端；130-整流保护模块；132-整流电路；134-保护电路；140-控制电路；150-电流检测模块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“耦合”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

请参照图1，图1为本发明实施例提供的一种LED驱动系统200的第一结构框图，所述LED驱动系统200包括LED驱动电源100与负载设备210，所述LED驱动电源100与所述负载设备210耦合，所述LED驱动电源100用于向所述负载设备210输出稳定的电压。

在本实施例中，所述负载设备210是指各种发光灯具，包括LED灯。

请参照图2，图2为本发明实施例提供的一种LED驱动系统200的第二结构框图，所述LED驱动电源100包括整流保护模块130、变压器110以及开关模块120；外部电源与所述整流保护模块130耦合，所述整流保护模块130与所述变压器110的原边线圈耦合，所述变压器110的原边线圈与所述开关模块120耦合，所述变压器110的副边线圈与所述负载设备210耦合。

所述变压器110用于通过所述变压器110的原边线圈和所述变压器110的副边线圈的电磁效应将所述外部电源的输入电压调节为电压信号，并将该电压信号输入至所述开关模块120。所述变压器110的工作原理是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，在本实施例中，通过变压器110改变外部电源输出至负载设备210的电压，以使负载设备210能接收到一个稳定的电压，从而能提高LED灯的可靠性与寿命。

请参照图3，图3为本发明实施例提供的一种LED驱动系统200的第三结构框图。所述LED驱动电源100还包括电流检测模块150和控制电路140，所述电流检测模块150用于检测所述变压器110的原边线圈的峰值电流。所述开关模块120包括第一端122、第二端124与控制端126，所述控制电路140的输出端与所述开关模块120的控制端126耦合，所述第一端122与所述变压器110的原边线圈耦合，所述第二端124与所述电流检测模块150的输入端耦合，所述电流检测模块150的输出端与所述控制电路140耦合。

请参照图4，图4为本发明实施例提供的一种LED驱动系统200的电路原理图。

为了便于通过脉冲信号等具有高低电平的信号控制开关模块120的第一端122和第二端124的通断和闭合，所述开关模块120的控制端126用于接收输入的脉冲信号，以控制第一端122和第二端124的通断。

作为一种实施方式，所述开关模块120可以为：场效应管Q1。由于开关模块120包括：第一端122、第二端124和控制端126，从而场效应管Q1栅极可以为控制端126，场效应管Q1的漏极可以为第一端122，场效应管Q1的源极可以为第二端124。

所述控制电路140用于控制开关模块120的开断，从而通过控制电路140控制开关模块120以一定频率进行开断，便能够将整流保护模块130输出的直流信号改变为脉冲信号。变压器110原边线圈的脉冲信号能够使变压器110的副边线圈通过电磁感应而产生相同频率的电压信号，而该电压信号为稳定脉冲电压。通过变压器110副边线圈cc’与与负载设备210耦合，以使变压器110副边线圈将稳定脉冲电压输出至负载设备210。

作为一种实施方式，所述控制电路140包括：控制芯片U1、第六电阻R6、第七电阻R7、第四电容C4与第五电容C5。所述第六电阻R6的一端与所述控制芯片U1的GD端耦合，用于驱动所述场效应管Q1的导通，所述第六电阻R6的另一端与所述场效应管Q1的栅极耦合，所述第七电阻R7的一端与所述第四电容C4的一端耦合，所述第七电阻R7的另一端与所述控制芯片U1的RT端耦合，所述第四电容C4的另一端分别与所述控制芯片U1的EN端与CS端耦合，所述第五电容C5的一端与所述控制芯片U1的Ctr1端耦合，所述第五电容C5的另一端接地，所述控制芯片U1的接地端GND接地。

该控制芯片U1采用型号为VS9931的芯片，该型号的芯片内部集成了完备的保护功能，包括限流保护、输出电压保护、输出短路保护和过温保护等。

变压器110的原边线圈包括：第一原边线圈aa’，第二原边线圈bb’。第一原边线圈aa’的输出端与场效应管Q1的漏极耦合。场效应管Q1的栅极与第六电阻R6的另一端耦合，场效应管Q1的源极与第二原边线圈bb’的一端耦合。由于场效应管Q1的源极还与控制芯片U1的参考电压端AUX耦合，从而第二原边线圈bb’的一端可以为参考电压端，即第二原边线圈bb’的一端为参考地电位点。

通过变压器110的第一原边线圈aa’与场效应管Q1的漏极耦合和原边线圈bb’与场效应管Q1的源极耦合，而控制芯片U1通过与场效应管Q1的栅极耦合，从而控制芯片U1能够控制场效应管Q1的开断。控制芯片U1控制场效应管Q1间隙性导通，从而整流保护模块130输出的直流信号被切断为脉冲信号。第一原边线圈aa’通过脉冲信号能够使第一原边线圈aa’产生交变磁场，从而能够使第二原边线圈bb’产生频率与脉冲信号相同的稳定的降压脉冲电压。

第一原边线圈aa’通过脉冲信号能够使第一原边线圈aa’产生交变磁场，从而能够使副边线圈cc’通过电磁感应而产生电压。可选的，本实施例中，变压器110将外部电源输入的电压信号降压。因此，副边线圈cc’能够产生频率与脉冲信号相同的稳定的降压脉冲电压，该稳定的降压脉冲电压能够输出到负载设备210。

所述电流检测模块150用于检测所述变压器110的第一原边线圈aa’的峰值电流I1，所述电流检测模块150包括第一电阻R1与第一电容C1，所述第一电阻R1的一端与所述场效应管Q1的源极耦合，所述第一电阻R1的另一端与所述第一电容C1的一端耦合，所述第一电容C1的另一端与所述控制芯片U1的AUX端耦合。

所述整流保护模块130用于将所述外部电源输入的交流电整流为直流，并输入变压器110的原边线圈。作为一种实施方式，所述整流保护模块130包括桥形整流电路132与保护电路134，所述桥形整流电路132的输入端与所述外部电源耦合，所述桥形整流电路132的输出端与所述保护电路134的输入端耦合，所述保护电路134的输出端与所述变压器110的原边线圈耦合。

所述桥形整流电路132包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4与保险丝F1，所述保险丝F1的一端与所述外部电源的端口1耦合，所述保险丝F1的另一端分别与所述第一二极管D1的负极和第二二极管D2的正极耦合，所述第一二极管D1的正极与所述第三二极管D3的正极耦合并接地，所述第三二极管D3的负极与所述第四二极管D4的正极耦合，所述第三二极管D3的负极与所述第四二极管D4的正极的连接点与所述外部电源的端口2耦合，所述第二二极管D2的负极与所述第三二极管D3的负极耦合，并与所述保护电路134的输入端耦合。

所述保护电路134包括第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第二电容C2、第三电容C3、第五二极管D5及第六二极管D6，所述第二电阻R2的一端与所述第二二极管D2的负极耦合，所述第二电阻R2的另一端与所述第三电阻R3的一端耦合，所述第三电阻R3的另一端分别与所述控制芯片U1的EN端和所述控制芯片U1的VCC端耦合，所述变压器110的第一原边线圈aa’的输入端分别与所述第二电阻R2的一端、所述第二电容C2的一端、所述第四电阻R4的一端及所述第三电容C3的一端耦合，所述第四电阻R4的另一端分别与所述第三电容C3的另一端及所述第五二极管D5的负极耦合，所述第五二极管D5的正极与所述变压器110的第一原边线圈aa’的输出端耦合，所述第二电容C2的另一端接地，所述第六二极管D6的正极与所述变压器110的第二原边线圈bb’耦合，所述第六二极管D6的负极与所述第五电阻R5的一端耦合，所述第五电阻R5的另一端与控制电路140耦合。

另外，该所述LED驱动电源100还包括第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第七二极管D7及第六电容C6，所述第九电阻R9的一端与所述变压器110的第二原边线圈bb’耦合，所述第九电阻R9的另一端与所述第八电阻R8的一端耦合，所述第八电阻R8的另一端与所述第一电阻R1的一端耦合，所述第七二极管D7的正极与所述变压器110的副边线圈cc’的一端耦合，所述第七二极管D7的负极分别与所述第六电容C6的一端和所述第十电阻R10的一端耦合，所述第六电容C6与所述第十电阻R10并联与所述负载设备210耦合，以增大负载设备210的负载。

本发明实施例提供的LED驱动电源100的工作原理是：当场效应管Q1导通时，外部电源通过变压器110的原边线圈和电流检测模块150的第一电阻R1，使得变压器110储能，直至达到控制芯片U1的内部控制时间t1，此时变压器110的原边线圈的电流为I1；当场效应管Q1断开时，由于变压器110的原边线圈没有放电通路，故变压器110电流通过副边线圈流经第七二极管D7对负载设备210及第六电容C6充电，变压器110能量释放完后，等待下一个导通周期的来临。假设变压器110的能量传输没有损失，则在则在场效应管Q1导通期间得到的峰值电流I1，在场效应管Q1断开期间能量传输至负载设备210，如果变压器110的原边线圈与副边线圈的匝数比为n：1，则在稳定情况下，最终可得到输出负载设备210的平均电流为第七二极管D7的平均电流，于是可以得到输出负载设备210的平均电流为I2＝1/2*n*I1*t2/T，其中，t2为变压器110的电感去磁时间，T为周期。而变压器110的原边线圈的峰值电流I1流过第一电阻R1，得到电压Vcs输入到控制芯片U1的CS脚位，通过取样电路得到Vcs的峰值电压Vcspp，通过辅助绕组分压输入信号Vaux得到去磁时间t1，而周期T为芯片内工作频率对应的周期，控制芯片U1内部通过控制Vcspp*t1/T的值与基准参考电压0.2v比较输入到误差放大器，其输出Vea来控制导通时间t1，可以得到一个电流控制环路；最终可以得到输出负载设备210的电流为：I2＝1/2*n*200mV/R1，其中R1为电流检测电阻。则通过该LED驱动电源100可输出一个稳定的电压至负载设备210，从而提高所述负载设备210的可靠性和寿命。

综上所述，本发明实施例提供一种LED驱动电源及系统，通过所述整流保护模块与所述变压器耦合，从而所述整流保护模块能交外部交流电压信号转换为直流电压信号传输至所述变压器，通过所述变压器的原边线圈与所述开关模块耦合，使得所述开关模块可以切换所述变压器的原边线圈与所述开关模块的参考电压端之间的连接，以改变所述变压器的原边线圈两端的电压，以使所述变压器的副边线圈输出稳定的电压至所述负载设备，从而提高所述负载设备的可靠性和寿命。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。