一种线性全电压变频恒流电路及具有它的LED灯的制作方法

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一种线性全电压变频恒流电路及具有它的LED灯的制作方法

本发明涉及交流电源的输出控制电路领域,具体涉及一种线性全电压变频恒流电路及具有它的LED灯。



背景技术:

LED作为一种高效的新光源,由于具有寿命长,能耗低,节能环保,正广泛应用于各领域照明。使用单片机及嵌入式软件通过PWM和恒流驱动芯片来控制LED灯具亮度的方式也逐渐得到推广。但是由于通常单片机的运行频率收到限制,而采用的PWM频率和调光精度受限于单片机的运行频率,即PWM频率乘以调光精度必须小于等于单片机运行频率。因此现有的使用单片机通过PWM和恒流驱动芯片来控制LED灯具亮度的系统存在以下不足,首先是在灯具高亮度时存在频闪,肉眼可察觉并且会在数码影像设备上留下明显的亮暗交错条纹;其次是在低亮度变化时由于精度不够,会产生可察觉的亮度波动,影响亮度调整效果。也就是说,采用单片机及嵌入式软件对灯具调频的方式成本高,效果差,采用线性恒流驱动电源性价比高,但不能像开关电源那样实现110-220VAC宽电压全球化通用,迫切需要加以改进。



技术实现要素:

为解决上述问题,本发明提供了一种线性全电压变频恒流电路及具有它的LED灯。本发明采用两个开关恒流管,控制电容根据交流电压变化进行充放电切换,实现了90-300V交流全电压情况下自动变频且恒流的功能,且成本低,易于推广。在本发明的充放电电容充放电切换过程中,使得负载组件工作在开关线性恒流状态,大大改善了线路效率和输入功率因数。

为实现所述技术目的,本发明的技术方案是:一种线性全电压变频恒流电路,包括:

整流电路1,所述整流电路的输入端连接于市电;

负载组件2,包括至少一个负载,所述负载组件的输出端和所述整流电路的输出端连接;

两个对称设置的第一开关恒流管IC1和第二开关恒流管IC2;

所述第一开关恒流管IC1的S端和第二开关恒流管IC2的S端分别连接至负载组件的输入端;所述第一开关恒流管IC1的D端通过充放电电容C1连接至所述整流电路的输出端,所述第二开关恒流管IC2的D端连接至所述整流电路的输出端;所述第一开关恒流管IC1的CS端和第二开关恒流管IC2的CS端互相连接,并通过第三电阻R3接地。

进一步,所述整流电路的输出端连接设置输出电压检测电阻并接地;

输出电压检测电阻包括串联的第四电阻R4和第五电阻R5;

所述第二开关恒流管IC2的FB端连接至第四电阻R4和第五电阻R5之间。

进一步,所述第一开关恒流管IC1的D端和所述充放电电容C1之间连接有第一导向二极管D1。

进一步,

所述负载组件一端连接设置第二导向二极管D2;

第二导向二极管D2连接至所述充放电电容C1和第一导向二极管D1之间。

进一步,

当所述负载组件为一个负载时,所述负载组件的输入端为该负载的正端,所负载组件的输出端为该的负端;

当所述负载组件包括多个串联的负载时,所述负载组件的输入端为第一个负载的正端,所述负载组件的输出端为最后一个负载的负端。

进一步,所述输出电压检测电阻,

在整流电路输出电压从90V增大到140V的过程中时,将所述第二开关恒流管IC2的FB端电压钳位至低电平;

在整流电路输出电压增大到180V的过程中时,将所述第二开关恒流管IC2的FB端电压钳位至高电平。

进一步,在第二开关恒流管IC2的FB端电压为低电平时,所述第三电阻R3将第二开关恒流管的CS端电压钳位至高电平;

在第二开关恒流管IC2的FB端电压为高电平时,所述第三电阻R3将第二开关恒流管的CS端电压钳位至低电平。

作为本发明的一种优选的实施方案,基于上述内容,不同的是,所述第二导向二极管D2和所述充放电电容C1之间连接设置电压检测电阻并接地;

所述电压检测电阻包括串联的第一电阻R1和第二电阻R2;

所述第一开关恒流管IC1的FB端连接至第1电阻R1和第二电阻R2之间。

所述电压检测电阻,在第二导向二极管D2和所述充放电电容C1之间电压为240V时,将所述第一开关恒流管IC1的FB端电压钳位至高电平。在整流电路输出电压从240V增大到300V的过程中时,如图5所示,第一开关恒流管IC1的FB端为高电平,此时第一开关恒流管的CS端电压为0,第二开关恒流管的CS端电压不为0,故第一开关恒流管IC1处于断开状态,第二开关恒流管IC2处于恒流导通状态。充放电电容C1完全处于放电状态,充放电电容C1通过IC2的D-S端、负载组件、第二导向二极管D2组成的回路,对负载组件放电。需要说明的是,在电容放电至电压小于240V时,IC1和IC2的CS端电流会变化,使得两个开关恒流管的状态发生改变;同时,优选的,在整流电路输出电压增大至270V时,从图5中的LED负载组件两端电压和电流波形可以看出,在图4中250H中的波形被分频为400Hz。

一种LED灯,包括上述一种线性全电压变频恒流电路,不同的而是,所述负载组件包括至少一个LED灯。

本发明的有益效果在于:

本发明采用两个开关恒流管,控制电容根据交流电压变化进行充放电切换,实现了90-300V交流全电压情况下自动变频且恒流的功能,且成本低,易于推广。

在本发明的充放电电容充放电切换过程中,使得负载组件工作在开关线性恒流状态,大大改善了线路效率和输入功率因数。

附图说明

图1是本发明的线性全电压变频恒流电路原理图;

图2是本发明的输入电压在110V时的波形图;

图3是本发明的输入电压在150V时的波形图;

图4是本发明的输入电压在220V时的波形图;

图5是本发明的输入电压在270V时的波形图;

图6是本发明的开关恒流管的引脚结构图。

具体实施方式

下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。

需要说明的是,如图6所示,开关恒流管作为本发明技术领域内的人员来说,是一种公知常识,其包括S端、D端、CS端、FB端;且S端接地,FB端为高电平时D-S端处于截止(断开)状态,反之导通;CS端为低电平时,开关恒流管为开关状态(由FB端决定其状态),反之为恒流状态。

一种线性全电压变频恒流电路,如图1所示,包括:

整流电路,所述整流电路的输入端连接于市电;

负载组件,包括至少一个负载,所述负载组件的输出端和所述整流电路的输出端连接;

两个对称设置的第一开关恒流管IC1和第二开关恒流管IC2;

所述第一开关恒流管IC1的S端和第二开关恒流管IC2的S端分别连接至负载组件的输入端;所述第一开关恒流管IC1的D端通过充放电电容C1连接至所述整流电路的输出端,所述第二开关恒流管IC2的D端连接至所述整流电路的输出端;所述第一开关恒流管IC1的CS端和第二开关恒流管IC2的CS端互相连接,并通过第三电阻R3接地。

进一步,所述整流电路的输出端连接设置输出电压检测电阻并接地;

输出电压检测电阻包括串联的第四电阻R4和第五电阻R5;

所述第二开关恒流管IC2的FB端连接至第四电阻R4和第五电阻R5之间。

进一步,所述第一开关恒流管IC1的D端和所述充放电电容C1之间连接有第一导向二极管D1。

进一步,

所述负载组件一端连接设置第二导向二极管D2;

第二导向二极管D2连接至所述充放电电容C1和第一导向二极管D1之间。

进一步,

当所述负载组件为一个负载时,所述负载组件的输入端为该负载的正端,所负载组件的输出端为该的负端;

当所述负载组件包括多个串联的负载时,所述负载组件的输入端为第一个负载的正端,所述负载组件的输出端为最后一个负载的负端。

进一步,所述输出电压检测电阻,

在整流电路输出电压从90V增大到140V的过程中时,将所述第二开关恒流管IC2的FB端电压钳位至低电平;如图2所示,在输入电压为90-140VAC时,第二开关恒流管IC2的FB端电压小于低电平,此时第一和第二开关恒流管的CS端电压均为高电平状态,故开关恒流管IC1和IC2,均处于导通状态。整流电路的输出端电压分为两支路流入负载组件为负载供电,一支路通过IC2的D-S端流入负载组件,另一支路经过充放电电容C1和IC1流入负载组件,为负载组件供电的同时,对充放电电容充电;优选的,在整流电路输出电压增大至110V时,从图2中的LED负载组件两端电压和电流波形可以看出,50Hz的市电整流后为100Hz,由于充电电容的充电,将整流后电压、电流滤波为矩形波。

在整流电路输出电压增大到180V的过程中时,将所述第二开关恒流管IC2的FB端电压钳位至高电平。如图3所示,在输入电压为140-180VAC时,第二开关恒流管IC2的FB端电压处于高低电平之间,此时第一和第二开关恒流管的CS端电压均处于高低电平之间,故开关恒流管IC1和IC2为恒流导通状态,也就是说充放电电容处于充电和放电的切换状态。整流电路的输出端电压分为两支路流入负载组件为负载供电,一支路通过IC2的D-S端流入负载组件,另一支路经过充放电电容C1和IC1流入负载组件,为负载组件供电且对充放电电容充电;随着输入电压的增大,在CS端电压的限流作用下,充电电流不断减小,且减小到一定值后,充放电电容C1通过IC2的D-S端、负载组件、第二导向二极管D2组成的回路,对负载组件放电,完成充/放电的切换;优选的,在整流电路输出电压增大至150V时,从图3中的LED负载组件两端电压和电流波形可以看出,在图2中100Hz的波形被分频为200Hz。

在整流电路输出电压增大到240V的过程中时,如图4所示,在输入电压为180-240VAC时,第二开关恒流管IC2的FB端电压处于高电平状态,此时第一和第二开关恒流管的CS端电压均在0V和低电平之间,故开关恒流管IC1和IC2仍处于恒流导通状态,不同的是充放电电容处于放电和充电的切换状态:充放电电容C1通过IC2的D-S端、负载组件、第二导向二极管D2组成的回路,对负载组件放电;随着输入电压的增大,在CS端电压的限流作用下,放电流不断减小,且减小到一定值后,整流电路对充放电电容充电;同时,优选的,在整流电路输出电压增大至220V时,从图4中的LED负载组件两端电压和电流波形可以看出,在图3中200Hz中的波形被分频为250Hz。

进一步,在第二开关恒流管IC2的FB端电压为低电平时,所述第三电阻R3将第二开关恒流管的CS端电压钳位至高电平;

在第二开关恒流管IC2的FB端电压为高电平时,所述第三电阻R3将第二开关恒流管的CS端电压钳位至低电平。

作为本发明的一种优选的实施方案,基于上述内容,不同的是,所述第二导向二极管D2和所述充放电电容C1之间连接设置电压检测电阻并接地;

所述电压检测电阻包括串联的第一电阻R1和第二电阻R2;

所述第一开关恒流管IC1的FB端连接至第1电阻R1和第二电阻R2之间。

所述电压检测电阻,在第二导向二极管D2和所述充放电电容C1之间电压为240V时,将所述第一开关恒流管IC1的FB端电压钳位至高电平。在整流电路输出电压从240V增大到300V的过程中时,如图4所示,第一开关恒流管IC1的FB端电压大于高电平,此时第一开关恒流管的CS端电压为0,第二开关恒流管的CS端电压不为0,故第一开关恒流管IC1处于断开状态,第二开关恒流管IC2处于恒流导通状态,充放电电容C1完全处于放电状态:通过IC2的D-S端、负载组件、第二导向二极管D2组成的回路,对负载组件放电。需要说明的是,在电容放电至电压小于240V时,IC1和IC2的CS端电流会变化,使得两个开关恒流管的状态发生改变;同时,优选的,在整流电路输出电压增大至270V时,从图5中的LED负载组件两端电压和电流波形可以看出,在图4中250Hz的波形被分频为400Hz。

一种LED灯,包括上述一种线性全电压变频恒流电路,不同的而是,所述负载组件包括至少一个LED灯。

对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明创造构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。

再多了解一些
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