专利名称：太阳能供电且电压可控的led恒流驱动电源的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种LED恒流驱动电源，尤其是一种结构简单、转换效率高、输出电压范围宽且可降低使用成本的太阳能供电且电压可控的LED恒流驱动电源。
背景技术：
目前，LED以其体积小、重量轻、能耗低、安全可靠、寿命长(达10万小时)等优点已在多个领域广泛应用。由于LED的亮度是通过调节电流来控制的，因此需要恒流驱动电源把供电电源(高压工频交流、低压工频交流、低压直流、高压直流等)转换为特定的电压电流。现有LED恒流驱动电源种类较多，但大多输出电压范围有限且功率因素较低，一般转换效率只在80°/Γ90%，而转换效率高于90%的恒流驱动电源结构复杂、制造成本高。
发明内容
本发明是为了解决现有技术所存在的上述技术问题，提供一种转换效率高、输出电压范围宽且可降低使用成本的太阳能供电且电压可控的LED恒流驱动电源。本发明的技术解决方案是一种太阳能供电且电压可控的LED恒流驱动电源，设有太阳能充电电路及与太阳能充电电路相接的储能元件，储能元件的输出送至PWM电源驱动电路；与储能元件的输出还接有供电电源检测电路，供电电源检测电路输出的检测信号送至充电控制电路用以控制太阳能充电电路；与？丽电源驱动电路相接有输出电路、定时电路和增益及频率调节电路，输出电路通过电流检测电路将电流信号反馈至PWM电源驱动电路，输出电路还分别对应地通过欠压检测电路、欠压反馈电路及过压检测电路、过压反馈电路将欠压、过压信号反馈至 PWM电源驱动电路。所述供电电源检测电路设有运算放大器IC2，运算放大器IC2的同相端由电阻R5提供基准电压，运算放大器IC2的反相端由电阻R4及电阻R9提供检测电压，反相端与输出端之间接有电阻R3，运算放大器IC2的输出端与电阻R23相接。所述充电控制电路是由三级管Vl与电阻R2组成的开关电路。所述PWM电源驱动电路为PWM电源驱动芯片ICl，所述输出电路设有脉冲变压器TF2，与脉冲变压器TF2的初级相接有电容C6，脉冲变压器TF2的次级通过电容C5、电阻Rll与场效应管IRLS相接，电阻R10、稳压管DZl并联在场效应管IRLS的栅极与源极之间。所述电流检测电路设有与场效应管IRLS的源极相接的互感器TF1，互感器TFl的输出与电阻R12及电容C4组成的滤波器相接。所述欠压检测电路设有运算放大器IC3，运算放大器IC3的反相端由电阻R13提供基准电压，运算放大器IC3的同相端由电阻R17及电阻R16提供检测电压，反相端与输出端之间接有相并联的电容C8及电阻R14，运算放大器IC3的输出端与光耦发光元件Gl-1及电阻R15相接；所述欠压反馈电路是设有与光耦发光元件Gl-1对应的光耦接收元件G1-2，与光耦接收元件G1-2相接有电阻R6。所述过压检测电路设有运算放大器IC4，运算放大器IC4的反相端由电阻R20提供基准电压，运算放大器IC4的同相端由电阻R18及电阻R19提供检测电压，与电阻R18及电阻R19相接有稳压管DZ2，运算放大器IC4的反相端与输出端之间接有相并联的电容C9及电阻R21，运算放大器IC4的输出端与光耦发光元件G2-1及电阻R15相接；所述过压反馈电路是设有与光耦发光元件G2-1对应的光耦接收元件G2-2，光耦接收元件G2-2与光耦接收元件G1-2并联后与电阻R6相接。所述定时电路由相串联的电阻R7和电容C2构成。所述增益及频率调节电路由相并联的电阻R8和电容C3构成。本发明不仅转换效率高(929Γ9690，而且可为LED提供恒定度小于1%的工作电流，使LED处于稳定的工作状态，避免因环境温度变化而造成电流波动对LED使用寿命的影响；同时电压输出范围宽，即输出电压可为输入电压的两个数量级(放大或缩小100倍)，以满足不同负载的需要；所设置的欠压检测电路、过压检测电路可及时发现输出电压的欠压、过压现象并通过反馈、调节而纠正，使可靠性得以提高。本发明结构简单，而且以太阳能作为供电电源，降低了产品的制造成本及使用成本。
图1是本发明实施例的电路原理框图。图2是本发明实施例的具体线路图。
具体实施方式
如图1所示本发明实施例设有太阳能充电电路及与太阳能充电电路相接的储能元件，储能元件的输出送至PWM电源驱动电路；与储能元件的输出还接有供电电源检测电路，供电电源检测电路输出的检测信号送至充电控制电路用以控制太阳能充电电路；与PWM电源驱动电路相接有输出电路、定时电路和增益及频率调节电路，输出电路通过电流检测电路将电流信号反馈至PWM电源驱动电路，输出电路还分别对应地通过欠压检测电路、欠压反馈电路及过压检测电路、过压反馈电路将欠压、过压信号反馈至PWM电源驱动电路。具体线路如图2所示有由太阳能板等构成的太阳能充电电路CD，与太阳能充电电路CD相接有相串联的电阻Rl和发光二极管LEDl，太阳能充电电路CD的输出通过二极管Dl与储能元件(超级电容C10)相接，实现对储能元件充电。供电电源检测电路设有运算放大器IC2，运算放大器IC2的同相端由电阻R5提供基准电压，运算放大器IC2的反相端由电阻R4及电阻R9提供检测电压，电阻R9与储能元件的输出相接，运算放大器IC2的反相端与输出端之间接有电阻R3，运算放大器IC2的输出端与电阻R23相接；充电控制电路是由三级管Vl与电阻R2组成的开关电路，由运算放大器IC2的输出控制。PWM电源驱动电路采用PWM电源驱动芯片IC1(UC3842)，超级电容ClO的输出通过开关Kl与PWM电源驱动芯片ICl的“7”脚相接，为PWM电源驱动芯片ICl提供工作电压。定时电路由相串联的电阻R7和电容C2构成，接于PWM电源驱动芯片ICl的“4”脚，其阻容时间常数决定PWM电源驱动芯片ICl内部振荡器的工作频率；增益及频率调节电路由相并联的电阻R8和电容C3构成，接于PWM电源驱动芯片ICl的“I”脚，用于改善PWM电源驱动芯片ICl内部误差放大器的增益和频率特性，PWM电源驱动芯片ICl的“5”脚为公共地端。PWM电源驱动芯片ICl的“6”脚与输出电路相接，输出电路设有脉冲变压器TF2，与脉冲变压器TF2的初级相接有电容C6，脉冲变压器TF2的次级通过电容C5、电阻Rll与场效应管IRLS (N沟道MOS管)相接，电阻R10、稳压管DZl并联在场效应管IRLS的栅极与源极之间，在场效应管IRLS的漏极与源极之间相接有二极管D2，电容C6与PWM电源驱动芯片ICl的“6”脚相接。电流检测电路设有与场效应管IRLS的源极相接的互感器TF1，互感器TFl的输出与电阻R12及电容C4组成的滤波器相接，电容C4与PWM电源驱动芯片ICl的“3”脚相接。欠压检测电路设有运算放大器IC3，运算放大器IC3的反相端由电阻R13提供基准电压，运算放大器IC3的同相端由电阻R17及电阻R16提供检测电压，反相端与输出端之间接有相并联的电容CS及电阻R14，运算放大器IC3的输出端与光耦发光元件Gl-1及电阻R15相接；欠压反馈电路是设有与光耦发光元件Gl-1对应的光耦接收元件G1-2，与光耦接收元件G1-2相接有电阻R6，由PWM电源驱动芯片ICl的“8”脚提供工作电压，反馈信号输入至PWM电源驱动芯片ICl的“2”脚。过压检测电路设有运算放大器IC4，运算放大器IC4的反相端由电阻R20提供基准电压，运算放大器IC4的同相端由电阻R18及电阻R19提供检测电压，与电阻R18及电阻R19相接有稳压管DZ2，运算放大器IC4的反相端与输出端之间接有相并联的电容C9及电阻R21，运算放大器IC4的输出端与光耦发光元件G2-1及电阻R22相接；过压反馈电路是设有与光耦发光元件G2-1对应的光耦接收元件G2-2，光耦接收元件G2-2与光耦接收元件G1-2并联后与电阻R6相接，也是由PWM电源驱动芯片ICl的“8”脚提供工作电压，反馈信号输入至PWM电源驱动芯片ICl的“2”脚。输出电路通过二极管D3、电容C7分别与电阻R13、电阻R17、电阻R18及电阻R20相接。
工作原理1.所设置的供电电源检测电路实时检测储能元件的电压(电量)，当电压低于设定值时，输出信号至充电控制电路，充电控制电路则控制太阳能充电电路CD为超级电容ClO充电；当所检测电压高于设定值时，输出信号至充电控制电路，充电控制电路则控制太阳能充电电路CD停止为超级电容ClO充电。2.关闭开关Kl，则储能元件为PWM电源驱动电路提供工作电压，PWM电源驱动电路通过输出电路控制MOS管导通时间，执行PWM脉宽调制，当IRLS断开时放电，为负载(LED)提供恒定的电流；所设置的电流检测电路将电流信号反馈至PWM电源驱动电路，当输出电压异常时，MOS管的电流增大，如取样电阻上的电压超过IV时，PWM电源驱动电路就停止输出，有效地保护了 MOS管。3.所设置的欠压检测电路、欠压反馈电路及过压检测电路、过压反馈电路将欠压、过压信号反馈至PWM电源驱动电路，PWM电源驱动电路则将反馈电压与基准电压进行比较，继而输出相应的控制电压控制脉冲的宽度。
权利要求
1.一种太阳能供电且电压可控的LED恒流驱动电源，其特征在于设有太阳能充电电路及与太阳能充电电路相接的储能元件，储能元件的输出送至PWM电源驱动电路；与储能元件的输出还接有供电电源检测电路，供电电源检测电路输出的检测信号送至充电控制电路用以控制太阳能充电电路；与PWM电源驱动电路相接有输出电路、定时电路和增益及频率调节电路，输出电路通过电流检测电路将电流信号反馈至PWM电源驱动电路，输出电路还分别对应地通过欠压检测电路、欠压反馈电路及过压检测电路、过压反馈电路将欠压、过压信号反馈至PWM电源驱动电路。
2.根据权利要求1所述的太阳能供电且电压可控的LED恒流驱动电源，其特征在于所述供电电源检测电路设有运算放大器IC2，运算放大器IC2的同相端由电阻R5提供基准电压，运算放大器IC2的反相端由电阻R4及电阻R9提供检测电压，反相端与输出端之间接有电阻R3，运算放大器IC2的输出端与电阻R23相接。
3.根据权利要求1所述的太阳能供电且电压可控的LED恒流驱动电源，其特征在于所述充电控制电路是由三级管VI与电阻R2组成的开关电路。
4.根据权利要求1所述的太阳能供电且电压可控的LED恒流驱动电源，其特征在于所述PWM电源驱动电路为PWM电源驱动芯片IC1，所述输出电路设有脉冲变压器TF2，与脉冲变压器TF2的初级相接有电容C6，脉冲变压器TF2的次级通过电容C5、电阻Rll与场效应管IRLS相接，电阻R10、稳压管DZl并联在场效应管IRLS的栅极与源极之间。
5.根据权利要求4所述的太阳能供电且电压可控的LED恒流驱动电源，其特征在于所述电流检测电路设有与场效应管IRLS的源极相接的互感器TF1，互感器TFl的输出与电阻R12及电容C4组成的滤波器相接。
6.根据权利要求5所述的太阳能供电且电压可控的LED恒流驱动电源，其特征在于所述欠压检测电路设有运算放大器IC3，运算放大器IC3的反相端由电阻R13提供基准电压，运算放大器IC3的同相端由电阻R17及电阻R16提供检测电压，反相端与输出端之间接有相并联的电容C8及电阻R14，运算放大器IC3的输出端与光耦发光元件Gl-1及电阻R15相接；所述欠压反馈电路是设有与光耦发光元件Gl-1对应的光耦接收元件G1-2，与光耦接收元件G1-2相接有电阻R6。
7.根据权利要求6所述的太阳能供电且电压可控的LED恒流驱动电源，其特征在于所述过压检测电路设有运算放大器IC4，运算放大器IC4的反相端由电阻R20提供基准电压，运算放大器IC4的同相端由电阻R18及电阻R19提供检测电压，与电阻R18及电阻R19相接有稳压管DZ2，运算放大器IC4的反相端与输出端之间接有相并联的电容C9及电阻R21，运算放大器IC4的输出端与光耦发光元件G2-1及电阻R15相接；所述过压反馈电路是设有与光耦发光元件G2-1对应的光耦接收元件G2-2，光耦接收元件G2-2与光耦接收元件G1-2并联后与电阻R6相接。
8.根据权利要求4所述的太阳能供电且电压可控的LED恒流驱动电源，其特征在于所述定时电路由相串联的电阻R7和电容C2构成。
9.根据权利要求4所述的太阳能供电且电压可控的LED恒流驱动电源，其特征在于所述增益及频率调节电路由相并联的电阻R8和电容C3构成。
全文摘要
本发明公开一种结构简单、转换效率高、输出电压范围宽且可降低使用成本的太阳能供电且电压可控的LED恒流驱动电源，有太阳能充电电路及与太阳能充电电路相接的储能元件，储能元件的输出送至PWM电源驱动电路；与储能元件的输出还接有供电电源检测电路，供电电源检测电路将检测信号送至充电控制电路用以控制太阳能充电电路；与PWM电源驱动电路相接有输出电路、定时电路和增益及频率调节电路，输出电路通过电流检测电路将电流信号反馈至PWM电源驱动电路，输出电路还分别对应地通过欠压检测电路、欠压反馈电路及过压检测电路、过压反馈电路将欠压、过压信号反馈至PWM电源驱动电路。
文档编号H05B37/02GK103068125SQ20121058219
公开日2013年4月24日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年12月28日
发明者张华 , 周芸, 顾吉林, 赵静, 李梦轲, 刘明日, 汤立中 申请人:辽宁师范大学