一种显微镜的led灯供电电源的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种显微镜的LED灯供电电源，其包括：市电；整流滤波模块，其连接市电，并将交流整流成直流，且对获得的直流电信号进行滤波处理；变压器模块，其连接整流滤波模块，并对滤波后的直流信号进行变压处理，以在其副边绕组侧输出LED灯供电电压；调光模块，输入端连接变压器模块，输出端连接至LED灯的阴极，LED灯的阳极连接至变压器模块，调光模块对LED灯供电电压进行调压后送至LED灯的阴极；其中，在整流滤波模块和变压器模块的原边绕组之间还设置有PWM控制模块，在变压器模块的副边绕组和PWM控制模块之间还设置有稳压反馈模块。本实用新型提出的供电电源解决了LED灯光强总会出现跳跃的情况，且内置有调光模块，可对LED灯的亮度进行宽范围调节。
【专利说明】
一种显微镜的LED灯供电电源
技术领域
[0001]本实用新型涉及供电电源技术领域，具体涉及一种用于给显微镜供电的供电电源。【背景技术】
[0002]显微镜是由一个透镜或几个透镜的组合构成的一种光学仪器，是人类进入原子时代的标志，它主要是用于放大微小物体成为人的肉眼所能看到的仪器。显微镜通常分为光学显微镜和电子显微镜，但无论是哪种显微镜均需要使用到光源。该光源通常包括卤素灯光源和LED光源，二者各具有优缺点。比如采用卤素灯作为显微镜的光源，其光谱比较宽，接近于太阳光，对于观察而言，更加真实，但是其寿命较短，在观察某些物质时，失真也是有可能的，这个时候只能通过使用滤色片来满足观察要求。而采用LED光源，价格较卤素灯便宜， 使用寿命也相对较高，亮度也非常强，在视野中能够看得比较清晰，不过由于是单波长的光，所以一般只能针对某些物质，在多数情况下还是会出现失真的情况。只是LED光源虽然在有些情况下会出现失真的情况，但毕竟寿命长、光比较柔和，产生热量少，所以使用范围还是比较广的。然而，对于显微镜采用LED灯作为光源时，其供电电源部分元器件多，而且电压不够稳定，导致LED灯的光强总会出现跳跃的情况，线性度不佳;同时对于有些显微镜LED 灯的亮度调节存在不可调或者调节范围窄的缺陷，进而对观察员的视力有所影响。【实用新型内容】
[0003]针对现有技术中所存在的不足，本实用新型提供了一种显微镜的LED灯供电电源， 该供电电源元器件少，电压足够稳定，解决了 LED灯光强总会出现跳跃的情况，而且在供电电源内部设置有调光模块，可对LED灯的亮度进行宽范围调节。
[0004]为实现上述目的，本实用新型采用了如下的技术方案:
[0005]—种显微镜的LED灯供电电源，其包括:
[0006]市电，其提供220V交流电；[〇〇〇7]整流滤波模块，其连接市电，并将交流电信号整流成直流电信号，且对获得的直流电信号进行滤波处理；
[0008]变压器模块，其连接整流滤波模块，并对滤波后的直流电压信号进行变压处理，以在其副边绕组侧输出LED灯供电电压；
[0009]调光模块，其输入端连接变压器模块，输出端连接至LED灯的阴极，所述LED灯的阳极连接至变压器模块以接收其输出的LED灯供电电压，所述调光模块对变压器模块输出的 LED灯供电电压进行调压后送至LED灯的阴极;其中，在整流滤波模块和变压器模块的原边绕组之间还设置有PWM控制模块，在变压器模块的副边绕组和PWM控制模块之间还设置有稳压反馈模块。
[0010]相比于现有技术，本实用新型具有如下有益效果:
[0011]本实用新型提供的显微镜LED灯供电电源，通过整流滤波模块、变压器模块、调光模块、PWM控制模块和稳压反馈模块之间的相互配合，使得LED灯的光强不再出现跳跃的情况，同时供电电源中集成的调光模块还基于控制LED灯的通过电流对LED灯的亮度进行可靠调节，调节范围广，可有效保护观察员的视力，对观察员的眼部刺激性小，功耗减小。【附图说明】[〇〇12]图1为本实用新型所述显微镜的LED灯供电电源的电源部分原理图；
[0013]图2为本实用新型所述供电电源的调光模块电路原理图。【具体实施方式】
[0014]为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与作用更加清楚及易于了解，下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步阐述:
[0015]参照图1-2,其给出了本实用新型所述的显微镜LED灯供电电源电路原理图，该供电电源主要包括有以下模块:
[0016]市电100,其提供220V交流电；[〇〇17]整流滤波模块200，其连接市电100，并将交流电信号整流成直流电信号，且对获得的直流电信号进行滤波处理；
[0018]变压器模块300,其连接整流滤波模块200,并对滤波后的直流电压信号进行变压处理，以在其副边绕组侧输出LED灯供电电压(S卩A点电压)；
[0019]调光模块400，其输入端连接变压器模块300，输出端连接至LED灯的阴极，所述LED 灯的阳极连接至变压器模块300以接收其输出的LED灯供电电压，所述调光模块400对变压器模块300输出的LED灯供电电压进行调压后送至LED灯的阴极;其中，在整流滤波模块200 和变压器模块300的原边绕组之间还设置有PWM控制模块500,在变压器模块300的副边绕组和PWM控制模块500之间还设置有稳压反馈模块600。
[0020]上述方案中，本实用新型为显微镜LED灯提供的供电电源中设置有调光模块400， 利用调光模块400对LED灯的通过电流进行控制进而使LED灯的亮度得到宽范围的有效调节，使显微镜能够满足不同的试验要求。进一步的是，利用PWM控制模块500和稳压反馈模块 600使供电电源形成一种开光电源的形式，其通过控制开关管的开通和关断时间比率，进而维持输出电压的稳定，从而使得LED灯的光强不会出现跳跃的情况，达到线性良好的效果。 [〇〇21]所述整流滤波模块200包括整流桥D2,所述市电100(L、N)和整流桥D2之间设置有压敏电阻ZNR1和保险电阻FR1，所述压敏电阻ZNR1并联在整流桥D2的交流输入端，所述保险电阻FR1连接在市电火线L和压敏电阻ZNR1之间。这里由图1可见，压敏电阻还并联在市电的火线L与零线N之间，当该电阻两端的电压发生急剧变化时，电阻短路，保险电阻丝FR1熔断， 断开市电。因此，这里压敏电阻和保险电阻在电路中起到电源过压保护和稳压的作用。 [〇〇22]除了上述的整流桥D2,所述整流滤波模块200还包括并联在整流桥输出端的滤波电路，所述滤波电路由色环电感L1、滤波电容C 11、共模电感和滤波电容C12构成，所述色环电感L1和共模电感设置在滤波电容C11和滤波电容C12之间。当整流桥D2将市电的交流信号整流成直流信号时，通过滤波电容C11进行首次滤波，然后经过色环电感L1进行二次滤波以及滤掉残余的交流成分，及经过共模电感过滤共模的电磁干扰信号，最后再经过滤波电容 C12进行再次滤波，以使得到的直流电压信号更加稳定，无干扰。
[0023]对于上述方案中提到的变压器模块300,其变压器T1在副边绕组侧还设置有整流二极管组和滤波电容C2,所述整流二极管组设置有相互并联的两个整流二极管D1、D8,且二者的阴极共同构成变压器模块300的信号输出端A，所述滤波电容C2连接在整流二级管组的阴极。其中，R15、C10构成吸收保护电路，其作用是抑制反向峰值电压(浪涌电压)对整流二极管D1、D8的影响，以保护整流二极管D1、D8耐压不足不致引起可能的损坏。这里，通过对变压器模块的副边输出电压信号进行整流、滤波，从而得到一个较低的、能够施加给LED灯的直流电压。然而该直流电压会由于外界的种种原因，并不会保持在一个稳定的数值，即并不会因变压器的原、副边绕组线圈之比一定，该直流电压的大小就会稳定在人们想要的某一大小，因此这种情况下，LED灯的光强就会出现跳跃，偶尔很亮、偶尔很暗，这种光的闪烁不仅会对观察员的视力有所影响，而且还会存在刺激性作用。因此，本实用新型在整流滤波模块200和变压器模块300的原边绕组之间还设置有PWM控制模块500,在变压器模块300的副边绕组和PWM控制模块500之间还设置有稳压反馈模块600,通过稳压反馈模块从变压器模块的输出端取压，然后对取得的电压进行比较，进而向PWM控制模块反馈结果，PWM控制模块会根据反馈结果控制内部的开关管导通时间，进而使加载在变压器T1原边绕组的电压信号得以控制，从而使变压器副边绕组(pin6-pinl0)的输出电压受到控制。[〇〇24] 具体而言，参照图1，所述PWM控制模块500包括:PWM控制芯片U2，具有电源端(3 脚)、地端(1、2脚)、反馈输入端(4脚)、控制输出端(6、7、8脚);所述电源端(3脚)连接有取压电路，所述取压电路包括相互串联的电阻R1、电阻R16和充电电容C3,电源端(3脚)连接至充电电容C3的充电端;所述反馈输入端(4脚)连接稳压反馈模块600,以接收稳压反馈电路的输出电压;所述控制输出端(6、7、8脚)经尖峰电压吸收电路连接至变压器模块300的原边绕组;所述地端(1、2脚)接地线;其中，所述变压器模块300的原边绕组设置有两组，第一组绕组(pinl-pin3)连接尖峰电压吸收电路，第二组绕组(pin4-pin5)经电阻R8和二极管D5连接至PWM控制芯片的电源端(3脚)。这里，整流滤波模块输出的直流电压经过电阻R1、电阻R16 向电容C3充电，当PWM控制芯片U2的电源端充到12 V时，电路便开始工作。电路启动工作后， 改由变压器模块的第二组绕组产生的感应脉冲电压经R8限流、D5整流后的直流电压为PWM 控制芯片供电。
[0025] 所述尖峰电压吸收电路由1?3、1?4、04、07构成，由于^^控制芯片中设置有开关管， 且开关管的漏极端由控制输出端(6、7、8脚)引出，当开关管截止瞬间，可通过尖峰电压吸收电路抑制变压器Pinl_pin3绕组产生的反向尖峰电压，保护PWM控制芯片内部开关管不被过高的尖峰电压击穿。由此可见，这里在变压器T1的原边绕组设置尖峰电压吸收电路是为了对PWM控制芯片中的开关管进行保护。[〇〇26]当所述稳压反馈模块600发现变压器T1副边输出的电压过高时，会反馈一个高电压信号给PWM控制芯片的反馈输入端，PWM控制芯片然后基于该信号控制内部开关管的导通时间使之缩短(影响了输出信号的占空比)，而开关管的漏端输出接入变压器T1的原边绕组 (pinl-pin3)，因此当开关管导通时间缩短时便会使变压器T1的原边绕组(pinl-pin3)电压信号降低，从而使得变压器T1的副边绕组输出电压下降，从而达到稳定输出电压的目的。反之亦然。这便是采用PWM控制的核心，PWM即脉冲宽度调制的缩写，它是一种模拟控制方式， 其根据输出的变化来调制晶体管基极或M0S管栅极的偏置，来实现晶体管或M0S管导通时间的改变，从而实现对电源的稳压输出。
[0027]如图1所示，对于稳压反馈模块600而言，本实用新型是基于光电耦合器U3和可控精密稳压源TL431(U4)设计的，S卩:所述稳压反馈模块600包括光电耦合器U3和基准电压提供模块;其中，所述光电耦合器U3的信号输入端分别与变压器模块300的信号输出端A和基准电压提供模块相连，以将所述变压器模块300的输出电压与基准电压提供模块提供的基准电压相比，并在光电耦合器U3的信号输出端输出不同信号反馈给PWM控制芯片。即，当变压器T1的输出电压(A点电压)因某种原因升高时，U4的控制端R电压随之升高，使K端电压下降，使得光电耦合器U3内的发光二极管发光增强，光敏三极管导通增强内阻减小，从而使得 PWM控制芯片U2的反馈端4脚电压升高，经U2内部电路处理后，使其内部的M0S管导通时间缩短，从而影响了变压器T1的原边电压，经电磁耦合后，使副边的输出电压(A点电压)下降至额定值，从而实现LED灯供电电压的稳定。
[0028]在变压器电压稳定输出的同时，本实用新型设计的对LED灯亮度进行调节的调光模块是基于双运算放大器和可调电阻来实现的。具体来说:如图2所示，[〇〇29]所述调光模块400包括电压跟随模块410、可调电阻模块420和输出模块430;其中， 所述电压跟随模块410由运算放大器U1B构成，所述运算放大器U1B的同相输入端(+ )连接在电阻R6和二极管D6的串接点，所述电阻R6的另一端连接至变压器模块300的信号输出端A， 所述运算放大器U1B的反相输入端(-)连接至自身的输出端;所述可调电阻模块420包括可变电阻Z，所述可变电阻Z的第一端经电阻R5连接至运算放大器U1B的输出端，第二端经电阻 R7接地，滑动端经电阻R17连接至输出模块430，电阻R17的信号输出端还经滤波电容C18接地;所述输出模块430由运算放大器U1A、功率管Q1、基极电阻R9和发射极电阻R2构成，所述运算放大器U1A的同相输入端(+ )与电阻R17相连，反相输入端(-)连接至功率管Q1的发射极 e并经发射极电阻R2接入地线，所述运算放大器U1A的输出端经基极电阻R9连接至功率管Q1 的基极b;所述LED灯的阴极与功率管的集电极c相连。
[0030]当功率管Q1的集电极电流发生变化时，集电极电压发生变化(电阻R2)，从而使LED 灯的电流就会有所变化，使LED灯的亮度得到调节。而欲使功率管Q1的集电极电流发生变化，仅需通过调节可变电阻Z的阻值，使功率管Q1的基极电流发生变化。由图2中的电路结构设计可知，当可变电阻Z的阻值增大时，LED灯就越亮;反之，当可变电阻Z的阻值减小时，LED 灯就越暗。通过采用上述电路设计形式，可以使LED灯的亮度调节范围更大，进而使显微镜满足不同的、更多的试验需求。
[0031]最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种显微镜的LED灯供电电源，其特征在于，包括:市电，其提供220v交流电；整流滤波模块，其连接市电，并将交流电信号整流成直流电信号，且对获得的直流电信 号进行滤波处理；变压器模块，其连接整流滤波模块，并对滤波后的直流电压信号进行变压处理，以在其 副边绕组侧输出LED灯供电电压；调光模块，其输入端连接变压器模块，输出端连接至LED灯的阴极，所述LED灯的阳极连 接至变压器模块以接收其输出的LED灯供电电压，所述调光模块对变压器模块输出的LED灯 供电电压进行调压后送至LED灯的阴极;其中，在整流滤波模块和变压器模块的原边绕组之 间还设置有PWM控制模块，在变压器模块的副边绕组和PWM控制模块之间还设置有稳压反馈 丰旲块。2.如权利要求1所述的显微镜的LED灯供电电源，其特征在于，所述整流滤波模块包括 整流桥，所述市电和整流桥之间设置有压敏电阻ZNR1和保险电阻FR1，所述压敏电阻ZNR1并 联在整流桥的交流输入端，所述保险电阻FR1连接在市电火线和压敏电阻ZNR1之间。3.如权利要求2所述的显微镜的LED灯供电电源，其特征在于，所述整流滤波模块还包 括并联在整流桥输出端的滤波电路，所述滤波电路由色环电感L1、滤波电容C11、共模电感、 滤波电容C12构成，所述色环电感L1和共模电感设置在滤波电容C11和滤波电容C12之间。4.如权利要求3所述的显微镜的LED灯供电电源，其特征在于，所述变压器模块的副边 绕组侧设置有整流二极管组和滤波电容C2,所述整流二极管组设置有相互并联的两个整流 二极管D1、D8,且二者的阴极共同构成变压器模块的信号输出端，所述滤波电容C2连接在整 流二级管组的阴极。5.如权利要求4所述的显微镜的LED灯供电电源，其特征在于，所述调光模块包括电压 跟随模块、可调电阻模块和输出模块;其中，所述电压跟随模块由运算放大器U1B构成，所述运算放大器U1B的同相输入端连接在电 阻R6和二极管D6的串接点，所述电阻R6的另一端连接至变压器模块的信号输出端，所述运 算放大器U1B的反相输入端连接至自身的输出端；所述可调电阻模块包括可变电阻Z，所述可变电阻Z的第一端经电阻R5连接至运算放大 器U1B的输出端，第二端经电阻R7接地，滑动端经电阻R17连接至输出模块，电阻R17的信号 输出端还经滤波电容C18接地；所述输出模块由运算放大器U1A、功率管Q1、基极电阻R9和发射极电阻R2构成，所述运 算放大器U1A的同相输入端与电阻R17相连，反相输入端连接至功率管Q1的发射极并经发射 极电阻R2接入地线，所述运算放大器U1A的输出端经基极电阻R9连接至功率管Q1的基极;所 述LED灯的阴极与功率管Q1的集电极相连。6.如权利要求5所述的显微镜的LED灯供电电源，其特征在于，所述PWM控制模块包括: PWM控制芯片U2，具有电源端、地端、反馈输入端、控制输出端；所述电源端连接有取压电路，所述取压电路包括相互串联的电阻R1、电阻R16和充电电 容C3，电源端连接至充电电容C3的充电端;所述反馈输入端连接稳压反馈模块，以接收稳压 反馈电路的输出电压;所述控制输出端经尖峰电压吸收电路连接至变压器模块的原边绕 组;所述地端接地线;其中，所述变压器模块的原边绕组设置有两组，第一组连接尖峰电压吸收电路，第二组经电 阻R8和二极管D5连接至PWM控制芯片U2的电源端。7.如权利要求6所述的显微镜的LED灯供电电源，其特征在于，所述稳压反馈模块包括 光电耦合器U3和基准电压提供模块;其中，所述光电耦合器U3的信号输入端分别与变压器模块的信号输出端和基准电压提供模 块相连，以将所述变压器模块的输出电压与基准电压提供模块提供的基准电压相比，并在 光电親合器U3的信号输出端输出不同信号反馈给PWM控制芯片。8.如权利要求7所述的显微镜的LED灯供电电源，其特征在于，所述基准电压提供模块 由可fe精密稳压源TL431构成。
【文档编号】H05B33/08GK205584572SQ201620399014
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年5月5日
【发明人】王俊, 章兴建, 冉春林
【申请人】重庆灿源电子有限公司