专利名称：一种高精度恒流恒压led驱动电源的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电源技术领域，特别地涉及一种高精度恒流恒压LED驱动电路。
背景技术：
LED (发光二极管)是由III-V族化合物半导体制成的，其核心是PN结，它具有普通二极管的电学特性，如图I所示的是LED的I-V特性曲线，呈非线性关系。其中，Von是发光二极管的开启电压。LED的光通量与驱动电流成正比，微小的电流波动也会对LED的寿命与光衰产生极大影响。以绿色5mm的LED为例电压3. 5V时，LED电流为额定的20mA，正常工作；当电压3. 8V时，LED电流为50mA，已超过LED的正常使用标准，其寿命及光衰会大幅恶化；当电压4. 2V时，LED电流为110mA。由此可以得出，电压增加10%，电流增加100%以上，LED将很快损坏。为了解决上述问题，现在市场上出现了恒流式的LED驱动电源，其结构框图如图2所示，包括HMI滤波电路、整流滤波电路、功率变换电路、整流滤波电路、电 流反馈电路和PWM控制器，其中，电流反馈电路的电流采样由串联在LED负载与地之间的采样电阻完成，通常经一级跟随、一级同相放大之后给PWM控制芯片，PWM控制芯片再将其与基准电压比较，调节占空比来调节副边绕组的电压进而实现调节负载电流，但这种恒流式驱动电源仍然存在下列问题(I)恒流驱动LED灯具时驱动器精度不高、性能不稳定。一旦使用在多串并联的LED模块上，只要一串或多串发生故障，其它灯串电流就会增大，这将导致LED灯光衰和失效，甚至整个LED模块损坏。目前LED灯具故障中约80%源于驱动可靠性问题，使整个灯具寿命远低于LED器件的5万小时寿命。(2)光效是LED最主要的指标，驱动环节效率不高将会影响整个灯具的效率，目前商用电源的转换效率普遍在85%左右。作为半导体照明使用的电源，其转换效率仍有进一步提升的空间。故，针对目前现有技术中存在的上述缺陷，实有必要进行研究，以提供一种方案，解决现有技术中存在的缺陷，避免造成LED驱动电源精度不高、性能不稳定和光效不高的情况。
实用新型内容为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种高精度恒流恒压LED驱动电源，用于提高LED驱动电源精度。为实现上述目的，本实用新型的技术方案为一种高精度恒流恒压LED驱动电源，包括EMI滤波单元、输入整流滤波单元、功率因数校正单元、功率变换单元、输出整流滤波单元、LED模块、辅助电源单元、反馈单元和主控芯片单元，所述EMI滤波单元与电源输入端相连，输入整流滤波单元与EMI滤波单元输出端相连，功率因数校正单元与输入整流滤波单元输出端相连，功率变换单元与功率因数校正单元输出端相连，输出整流滤波单元与功率变换单元输出端相连，输出整流滤波单元的输出端与LED模块相连，主控芯片单元发出调制信号控制所述功率变换单元调节输出，所述输入整流滤波单元为主控芯片单元提供启动电源，所述功率因数校正单元产生的自馈电经过辅助电源单元为主控芯片单元提供工作所需的维持电源，输出整流滤波单元通过反馈单元将电流、电压信号反馈给主控芯片单元。优选地，所述输出整流滤波单元中采用的电容为高频低阻抗电解电容。优选地，所述功率变换单元中的变压器为磁集成变压器。优选地，所述磁集成变压器采用在变压器次级侧采用半圈式绕组的中间抽头线圈绕法，用于利用变压器初级绕组和次级绕组之间留有气隙以增加漏感，并将所述漏感作为谐振电感。优选地，所述主控芯片单元采用的芯片型号为PLC810PG。 优选地，所述反馈单元采用恒流、恒压双环控制。与现有技术采用的恒流驱动LED电源相比，本实用新型有益效果如下(I)本实用新型采用恒流、恒压双环控制，恒压控制环路用于保证输出电压的稳定，电流反馈控制环路检测输出电流。最终的控制信号将同时采样电流和电压数据，更能贴近实际瞬态情况，尤其在应对电网波动等突发情况和干扰时，确保驱动电源输出的稳定与精确，实现了高精度的电流/电压输出，使驱动电流、驱动电压对不同的LED灯芯、颗目以及不同型号的LED都能达到最佳的匹配效果，解决了 LED应用中由于其自身的不一致性而带来的问题。(2)本实用新型采用半桥变换电路，变压器利用率高，传输功率大，电路效率高，电能转换效率可以达到90%以上，最大程度地提高整个灯具的能效，节约能源。(3)本实用新型在输出单元的输出滤波电路中采用了高频低阻抗电解电容。这种电容体积小、损耗低、高频特性好，在高频下阻抗约为普通电容的1/3，提高了滤波效果和输出电流精度，极大的减小了输出纹波，延长电源寿命，使其与LED的长寿命相匹配。(4)本实用新型采用磁集成变压器，只需一个磁性元件，成本更低，而且会使得开关电源的尺寸更小。此外，变压器绕组的冷却条件更好，且初级和次级绕组之间可以方便地实现绝缘。使用利兹线绕制变压器可以降低强漏磁通引起的趋肤效应和临近效应所造成的铜损，能够得到更高的效率。。
图I为LED的I-V特性曲线图；图2为现有技术的恒流LED驱动电源的原理框图；图3为本实用新型实施例的高精度恒流恒压LED驱动电源的原理框图；图4为本实用新型实施例的高精度恒流恒压LED驱动电源的输入整流滤波单元为主控芯片单元提供启动电源和功率因数校正单元产生的自馈电经过辅助电源单元为主控芯片单元提供工作所需的维持电源的电路结构图；图5为本实用新型实施例的高精度恒流恒压LED驱动电源的主控芯片单元和反馈单元的电路结构图；图6为本实用新型实施例的高精度恒流恒压LED驱动电源的磁集成变压器绕制示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，
以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。相反，本实用新型涵盖任何由权利要求定义的在本实用新型的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本实用新型有更好的了解，在下文对本实用新型的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本实用新型。参见图3，本实施例的高精度恒流/恒压式LED驱动电源包括EMI滤波单元301，输入整流滤波单元302，功率因数校正单元303，功率变换单元304，输出整流滤波单元305，辅助电源307，反馈单元308，主控芯片单元309。EMI滤波单元301与电源输入端相连，输入整流滤波单元302与EMI滤波单元301输出端相连，功率因数校正单元303与输入整流 滤波单元302输出端相连，功率变换单元304与功率因数校正单元303输出端相连，输出整流滤波单元305与功率变换单元304输出端相连，输出整流滤波单元305的输出端与LED模块306相连，主控芯片单元309发出调制信号控制所述功率变换单元304调节输出，输入整流滤波单元302为主控芯片单元309提供启动电源，功率因数校正单元303产生的自馈电经过辅助电源单元307为主控芯片单元309提供工作所需的维持电源，输出整流滤波单元305通过反馈单元308将电路的电流、电压信号反馈给主控芯片单元309。如图4所示，为主控芯片单元309的启动电源和维持电源电路。由D1、D2、C1、C2、Rl构成倍压电路，形成相对独立的维持电压。Ql、Q2、Q3、D3、D4、D5、D6、C3、R2、R3、R5、R6构成偏压稳压器和启动功能。Bridge+是整流桥的正极输出端，启动电流经R4、Q2和D5对C3充电和为主控芯片单元9提供启动电源。Q2的电压被D4钳位，Ql会在主偏置电源达到稳定时导通，从而使Q2截止，将启动电源电路断开。Q3，R6，D6则形成一个简单的射极跟随器，使输出电压经C3滤波之后，可以持续稳定的给主控芯片单元9提供维持电源。如图5所示，为主控芯片单元309和反馈单元308的电路结构图。主控芯片单元309采用的芯片型号为PLC810PG。反馈单元308采用恒流、恒压双环控制。电压控制环路用于保证输出电压的稳定，电流反馈控制环路检测输出电流，最终的控制信号将同时采样电流和电压数据，更能贴近实际瞬态情况。尤其在应对电网波动等突发情况和干扰时，确保驱动电源输出的稳定与精确。AP4310内部集成了两个运算放大器和一个电压基准源。运算放大器OPl用于电压环，运算放大器0P2用于电流环，R5、R15用于限流，R14、C4用于相位提升，R2、C2、C3组成运算放大器I的负反馈，R16、C5、C6组成0P2的负反馈，R8、R9用于输出电压采样，R6、R7对电压基准源分压为0P2提供基准电压，R13用于输出电流采样。为了提高高精度恒流恒压式驱动电源的使用寿命，输出整流滤波单元305中采用的电容为高频低阻抗电解电容。为了使高精度恒流恒压LED驱动电源小型化，功率变换单元304中变压器为磁集成变压器。具体见图6所示，磁集成变压器是利用变压器初级绕组和次级绕组之间留有气隙以增加漏感，并将此漏感作为谐振电感；采用在变压器次级侧采用半圈式绕组的中间抽头线圈绕法。[0032]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型
的保护范围之内。
权利要求1.一种高精度恒流恒压LED驱动电源，其特征在于，包括EMI滤波单元、输入整流滤波单元、功率因数校正单元、功率变换单元、输出整流滤波单元、LED模块、辅助电源单元、反馈单元和主控芯片单元，所述EMI滤波单元与电源输入端相连，输入整流滤波单元与EMI滤波单元输出端相连，功率因数校正单元与输入整流滤波单元输出端相连，功率变换单元与功率因数校正单元输出端相连，输出整流滤波单元与功率变换单元输出端相连，输出整流滤波单元的输出端与LED模块相连，主控芯片单元发出调制信号控制所述功率变换单元调节输出，所述输入整流滤波单元为主控芯片单元提供启动电源，所述功率因数校正单元产生的自馈电经过辅助电源单元为主控芯片单元提供工作所需的维持电源，输出整流滤波单元通过反馈单元将电流、电压信号反馈给主控芯片单元。
2.根据权利要求I所述的高精度恒流恒压LED驱动电源，其特征在于，所述输出整流滤波单元中采用的电容为高频低阻抗电解电容。
3.根据权利要求I所述的高精度恒流恒压LED驱动电源，其特征在于，所述功率变换单元中的变压器为磁集成变压器。
4.根据权利要求3所述的高精度恒流恒压LED驱动电源，其特征在于，所述磁集成变压器采用在变压器次级侧采用半圈式绕组的中间抽头线圈绕法，用于利用变压器初级绕组和次级绕组之间留有气隙以增加漏感，并将所述漏感作为谐振电感。
5.根据权利要求I所述的高精度恒流恒压LED驱动电源，其特征在于，所述主控芯片单元采用的芯片型号为PLC810PG。
6.根据权利要求I所述的高精度恒流恒压LED驱动电源，其特征在于，所述反馈单元采用恒流、恒压双环控制。
专利摘要本实用新型公开了一种高精度恒流恒压LED驱动电源，包括EMI滤波单元、输入整流滤波单元、功率因数校正单元、功率变换单元、输出整流滤波单元、LED模块、辅助电源单元、反馈单元和主控芯片单元，主控芯片单元发出调制信号控制所述功率变换单元调节输出，所述输入整流滤波单元为主控芯片单元提供启动电源，所述功率因数校正单元产生的自馈电经过辅助电源单元为主控芯片单元提供工作所需的维持电源，输出整流滤波单元通过反馈单元将电流、电压信号反馈给主控芯片单元。本实用新型用于提高LED驱动电源精度。
文档编号H05B37/02GK202652603SQ20122012940
公开日2013年1月2日 申请日期2012年3月27日 优先权日2012年3月27日
发明者吴建锋 申请人:吴建锋