一种led灯驱动器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及LED灯驱动技术领域，特别是涉及一种LED灯驱动器。
【背景技术】
[0002] LED(Light Emitting Diode，发光二级管)灯，即半导体照明灯，是一种基于半导 体PN结形成的用微弱的电能就能发光的高效固态光源，在一定的正向偏置电压和注入电流 下，注入P区的空穴和注入N区的电子在扩散至有源区后经辐射复合而发出光子，将电能直 接转化为光能。
[0003] 传统的路灯常采用高压钠灯，高压钠灯360度发光，光损失大的缺点造成了能源的 巨大浪费，即高压钠灯的光源流明并不低，但它的灯具流明和利用流明却非常低。而LED路 灯以定向发光、功率消耗低、驱动特性好、响应速度快、抗震能力高、使用寿命长、绿色环保 等优势逐渐走入人们的视野，成为目前世界上最具有替代传统光源优势的新一代节能光 源。
[0004] 然而，近年来在对LED灯具进行质量抽查中，令人惊讶的是，各项公布结果显示LED 照明产品合格率偏低，劣质情况令人担忧。还有LED驱动器质量直接关系到LED灯的寿命和 能耗。而其中大功率LED驱动器质量不过关已成为阻碍LED照明发展的瓶颈。
[0005] 现有的LED驱动器一般均是基于纯硬件PWM(Pulse-Width Modulation!)芯片设计， 有的不用隔离变压器，将220V交流市电直接整流滤波产生直流电压，用PWM芯片直接控制 LED的导通宽度，实现直流恒流输出。但这种驱动器电路过于简单，纯硬件不灵活，效率低， 对LED铝基板绝缘要求高。还有的是在输入端或输出端用变压器隔离，用PWM芯片直接控制 LED的导通宽度，实现直流恒流输出。这种方案也存在效率低、电磁兼容性差、纯硬件设计不 够灵活的缺点。
[0006] 由此可见，上述现有的LED驱动器在结构、方法与使用上，显然仍存在有不便与缺 陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种效率高且控制灵活的新的LED驱动器，实属当 前重要研发课题之一。 【实用新型内容】
[0007] 本实用新型要解决的技术问题是提供一种效率高且控制灵活的LED驱动器，使其 克服现有的LED驱动器存在的效率低、功耗大以及控制不灵活的缺点。
[0008] 为解决上述技术问题，本实用新型提供一种LED灯驱动器，包括设置于主回路上的 两个IGBT开关管和用于控制所述两个IGBT开关管通断的单片机，
[0009] 所述两个IGBT开关管分别为主开关和辅助开关，所述主开关和辅助开关采用共同 的发射极;所述主开关的集电极和发射极之间并联电容，所述辅助开关的集电极和发射极 之间并联电感，所述电容与电感串连，且在所述辅助开关和所述电感之间串接二极管。
[0010] 作为本实用新型的一种改进，所述主开关和辅助开关分别通过IGBT驱动器与所述 单片机连接。
[0011]进一步改进，所述的分别与主开关和辅助开关连接的IGBT驱动器均采用IGBT驱动 器TLP251，且该两个IGBT驱动器TLP251采用同一组隔离电源。
[0012] 进一步改进，所述单片机采用8051F310单片机，用于通过采集所述电容两端的电 压电流信号向所述两个IGBT驱动器分别输出PffM信号和起振点控制信号。
[0013] 采用上述的技术方案，本实用新型至少具有以下优点：
[0014]本实用新型采用单片机控制主辅两个IGBT开关管，主开关在PffM状态下工作以实 现直流恒流输出，辅助开关控制LC串联谐振起振时刻，实现主开关的零电压导通，即软开 关，从而减少开关管的损耗，延长驱动器使用寿命。
[0015] 本实用新型巧妙地让两个IGBT开关管共用同一个发射极，使得两个IGBT开关管的 栅极驱动共用一个驱动电源。
[0016] 本实用新型LED驱动器输出功率最大可达400W。
【附图说明】
[0017] 上述仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手 段，以下结合附图与【具体实施方式】对本实用新型作进一步的详细说明。
[0018] 图1是本实用新型LED驱动器的电路原理图。
[0019] 图2是本实用新型中电容3两端电压的趋势图。
【具体实施方式】
[0020] 参照附图1所示，本实用新型LED驱动器包括设置于主回路上的两个IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)开关管和用于控制该两个IGBT开关管通断的单片 机8,该两个IGBT开关管分别为一个主开关1和一个辅助开关2,且该主开关1和辅助开关2采 用共同的发射极。
[0021] 该主开关1通过第一 IGBT驱动器9与单片机8连接，用于接收由单片机8输出的PWM 信号并控制主回路通断。并且在主开关1的集电极和发射极之间并联电容3。
[0022]该辅助开关2通过第二IGBT驱动器10与单片机8连接，用于接收由单片机8输出的 起振点控制信号并控制谐振起始。在辅助开关2的集电极和发射极之间并联电感4,该电感4 与电容3相串连，能够产生LC(电感L、电容C)串联谐振。并且由于辅助开关2内含有一个反 向二极管，会引起与电感4的短路，为此本实施例在辅助开关2和电感4之间串接二极管5,以 阻止负载电流通过辅助开关2。
[0023] 本实施例中第一 IGBT驱动器9和第二IGBT驱动器10均采用IGBT驱动器TLP251。并 且由于主开关1和辅助开关2采用共同的发射极，如附图1中的连接点7,故第一 IGBT驱动器9 和第二IGBT驱动器10只需采用同一组隔离电源。
[0024]单片机8采用8051F310单片机，其通过采集主回路以及电容3两端的电压电流信 号，并通过分析、计算可向第一 IGBT驱动器9和第二IGBT驱动器10分别输出P丽信号和起振 点控制信号，进一步控制主开关1和辅助开关2的启闭动作，进而控制LC串联谐振。
[0025] 本实用新型LED驱动器的工作原理如下：
[0026]主开关1负责PffM能量转换，其开关频率固定为32kHz，当主开关1导通时，向负载传 送能量，且在辅助开关2也导通时，LC不振荡；在关断主开关1后，适当的时间关断辅助开关 2,这时LC开始产生振荡，在振荡过程中电容3两端的电压会回归到OV，当通过计算振荡周期 得到电容3两端的电压为归OV时，控制主开关1导通，实现零电压导通，即达到软开关的效 果，如附图2为主开关集电极与发射极之间的电压趋势图。从上可知，LC产生振荡的条件是 主开关1和辅助开关2同时关断，振荡开始的时间是由辅助开关2关断控制的，而辅助开关2 的关断时刻与元件参数和主开关1频率有关，具体计算如下：
[0027]设输入电压为Ud，输出电流为10，LC谐振频率为fr，则：
[0030]谐振周期Tr需要选择，同样主开关周期Ts也需要选择。本实施例中主开关频率fs 越高越好，但受到单片机速度的影响，选择32kHz，因此主开关周期Ts为：
[0032] 若谐振周期Tr选择6ys，则谐振频率fr为：
[0041] 单片机8根据主开关频率和谐振频率值，则可控制辅助开关2的关断时刻。
[0042] 本实用新型LED驱动器解决了现有LED驱动器的效率低、消耗功率大和控制不灵活 的问题。而是采用单片机控制主辅两个IGBT开关管，主开关在PffM状态下工作以实现直流恒 流输出，辅助开关控制LC串联谐振起振时刻，实现主开关的零电压导通，即软开关，从而减 少开关管的损耗。且开关管的驱动使用光隔技术，确保电路的可靠稳定。本实用新型还巧 妙地让两个IGBT开关管共用同一个发射极，使得两个IGBT开关管的栅极驱动共用一个驱动 电源。
[0043]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上 的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均 落在本实用新型的保护范围内。
【主权项】
1. 一种LED灯驱动器，其特征在于，包括设置于主回路上的两个IGBT开关管和用于控制 所述两个IGBT开关管通断的单片机， 所述两个IGBT开关管分别为主开关和辅助开关，所述主开关和辅助开关采用共同的发 射极;所述主开关的集电极和发射极之间并联电容，所述辅助开关的集电极和发射极之间 并联电感，所述电容与电感串连，且在所述辅助开关和所述电感之间串接二极管。2. 根据权利要求1所述的LED灯驱动器，其特征在于，所述主开关和辅助开关分别通过 IGBT驱动器与所述单片机连接。3. 根据权利要求2所述的LED灯驱动器，其特征在于，所述的分别与主开关和辅助开关 连接的IGBT驱动器均采用IGBT驱动器TLP251，且该两个IGBT驱动器TLP251采用同一组隔离 电源。4. 根据权利要求3所述的LED灯驱动器，其特征在于，所述单片机采用8051F310单片机， 用于通过采集所述电容两端的电压电流信号向所述两个IGBT驱动器分别输出PWM信号和起 振点控制信号。
【专利摘要】本实用新型公开了一种LED灯驱动器，包括设置于主回路上的两个IGBT开关管和用于控制所述两个IGBT开关管通断的单片机，所述两个IGBT开关管分别为主开关和辅助开关，所述主开关和辅助开关采用共同的发射极；所述主开关的集电极和发射极之间并联电容，所述辅助开关的集电极和发射极之间并联电感，所述电容与电感串连，且在所述辅助开关和所述电感之间串接二极管。本实用新型采用单片机控制主辅两个IGBT开关管，主开关在PWM状态下工作以实现直流恒流输出，辅助开关控制LC串联谐振起振时刻，实现主开关的零电压导通，即软开关，从而减少开关管的损耗，延长驱动器使用寿命。
【IPC分类】H05B33/08
【公开号】CN205265946
【申请号】CN201521013632
【发明人】张焕晨, 戚宇林
【申请人】张焕晨
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2015年12月9日