供电电压转换电路和LED供电系统的制作方法

本实用新型涉及电子电路技术领域，具体涉及一种供电电压转换电路和一种LED供电系统。

背景技术：

开关电源由于其效率高、体积小、重量轻、精度高的优势得到快速的普及和广泛的应用。功率半导体电子器件高速发展，电源理论研究不断深入，各种拓扑在各类产品的应用日益成熟，各类产品的出货量也越来越大，而这时候由于器件批量生产不一致性而导致的不良越来越普遍。

开关电源中的变压器是极其关键的器件。眼下变压器的生产方式仍然以半自动生产为主，从业人员的能力和生产的工艺是影响变压器一致性最大的问题。例如绕组间的漏感参数就是其中一个例子。多绕组变压器在大批量生产时，漏感参数差异很大。而变压器这一参数会影响电源各个绕组电压的交调性能。当有绕组负载很重，有绕组负载较轻时，会出现带轻负载的绕组电压浮高现象，且浮高的程度和绕组间漏感大小有很大的关系。

为解决以上技术问题，本发明人发明一种LED供电系统，如图1所示，包括：LED发光电路、开关模块、用于将交流市电变成能为所述LED发光电路提供直流电压的变压模块和用于驱动所述LED发光电路工作的升压恒流模块。通过在为LED发光电路提供输出直流电压的第一绕组输出端设置一开关模块，该开关模块的开关控制端与升压模块的驱动受控端连接，则在驱动受控制端没有接收到发光控制信号时，开关模块断开开关输入端与开关输出端的连接，则电流无法导通至LED发光电路，从而能实现即使变压模块中的多绕组变压器的其他绕组输出端的负载发生变化而导致第一绕组输出端电压升高，也无法使LED发光电路处于待机状态时出现发光的现象。

但是上述技术方案具有一个缺陷：开关模块与升压恒流模块分别需要一个开关管来实现开关控制与功率转换的高频开关的两个功能，所需要的器件多，成本高。

技术实现要素：

本实用新型的目的是，提供一种供电电压转换电路和LED供电系统，能够避免LED发光电路在待机的情况下出现发光微亮的现象，且所需要的器件少，成本低，可靠性更高。

为解决以上技术问题，本实用新型实施例提供一种供电电压转换电路，包括：降压稳压模块、开关模块和用于将交流市电变成能为外部LED发光电路提供直流电压的变压模块；

所述变压模块包括多绕组变压器，所述多绕组变压器的第一绕组具有用于输出所述直流电压的第一绕组输出端；

所述开关模块具有用于控制是否为外部LED发光电路提供所述直流电压的开关控制端、用于当控制为外部LED发光电路提供直流电压时控制所述直流电压的导通与关断时间比例的占空比控制端、开关输入端和开关输出端；

所述降压稳压模块具有电压输入端和用于与外部LED发光电路连接的电压输出端；

所述第一绕组输出端与所述开关输入端连接，所述开关输出端与所述电压输入端连接，所述电压输出端与所述占空比控制端连接。

进一步地，所述开关模块包括第一开关管和或逻辑单元；

所述或逻辑单元的第一输入端与所述开关模块的开关控制端连接，所述或逻辑单元的第二输入端与所述开关模块的占空比控制端连接；所述或逻辑单元的输出端与所述第一开关管的控制端连接；

所述第一开关管的输入端与所述开关模块的开关输入端连接，所述第一开关管的输出端与所述开关模块的开关输出端连接。

进一步地，所述开关模块还包括第二开关管；

所述或逻辑单元的第一输入端与所述开关模块的开关控制端连接，具体为：

所述或逻辑单元的第一输入端与所述第二开关管的输入端连接，所述第二开关管的输出端与地连接，所述第二开关管的控制端与所述开关模块的开关控制端连接。

进一步地，所述降压稳压模块包括电感、第一二极管和第一电容；

所述电感的第一端与所述降压稳压模块的电压输入端连接，所述电感的第二端与所述降压稳压模块的电压输出端连接；所述第一二极管的正极与地连接，所述第一二极管的负极与所述电感的第一端连接；所述第一电容的第一端与所述第一二极管的负极连接，所述第一电容的第二端与所述电感的第二端连接。

进一步地，所述供电电压转换电路包括第一电阻和第二电阻；

所述电压输出端与所述占空比控制端连接，具体为：

所述第一电阻的第一端与所述电压输出端连接，所述第一电阻的第二端与所述占空比控制端连接，所述第一电阻的第二端还与所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端与地连接。

进一步地，所述变压模块包括第二二极管和第二电容；所述第一绕组具有用于感应变压后的交流市电的电流输入端和电流输出端；

所述第二二极管的正极与所述第一绕组的电流输出端连接，所述第二二极管的负极与所述第一绕组输出端连接；所述第二电容的第一端与所述第二二极管的负极连接，所述第二电容的第二端与所述第一绕组的电流输入端连接，所述第二电容的第二端还与地连接。

进一步地，所述第二开关管为NPN型三极管；

所述第二开关管的输入端为NPN型三极管的集电极，所述第二开关管的控制端为NPN型三极管的基极，所述第二开关管的输出端为NPN型三极管的发射极。

进一步地，所述开关模块还包括第三电阻和第四电阻；

所述第二开关管的控制端与所述开关模块的开关控制端连接，具体为：

所述第三电阻的第一端与所述开关模块的开关控制端连接，所述第三电阻的第二端与所述第二开关管的控制端连接，所述第三电阻的第二端还与所述第四电阻的第一端连接，所述第四电阻的第二端与地连接。

再进一步地，所述开关模块包含的第一开关管和或逻辑单元集成于一芯片中。

相应地，本实用新型实施例提供还一种LED供电系统，包括供电电压转换电路和LED发光电路，其中，所述供电电压转换电路为前述任一实施例提供的供电电压转换电路。

相比于现有技术，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型提供的供电电压转换电路，通过提供一个开关模块同时具有用于控制是否为外部LED发光电路提供所述直流电压的开关控制端和用于当控制为外部LED发光电路提供直流电压时控制所述直流电压的导通与关断时间比例的占空比控制端，将开关控制与实现功率切换的高频开关集成于同一个开关模块中，从而使得器件大大减少，节约成本。以及，当开关控制端输入高电平时，或逻辑单元与第一开关管导通，提供输出直流电压的多绕组变压器的第一绕组输出高电压给降压稳压模块，降压稳压模块降压稳压后输出给LED发光电路，LED发光；当开关控制端输入低电平时，或逻辑单元与第一开关管不导通，降压稳压模块没有电压输入，输出电压为零，LED发光电路不工作，从而实现即使变压模块中的多绕组变压器的其他绕组输出端的负载发生变化而导致第一绕组输出端电压升高，也避免了LED发光电路处于待机状态时出现发光的现象。以及，本实用新型还提供一种LED供电系统，与本实用新型提供的供电电压转换电路具有相同的技术效果。

附图说明

图1是现有技术提供的LED供电系统的一个实施例的结构示意图；

图2是本实用新型提供的供电电压转换电路的一个实施例的结构示意图；

图3是本实用新型提供的供电电压转换电路的开关模块的一个实施例的结构示意图；

图4是本实用新型提供的供电电压转换电路的开关模块的另一个实施例的结构示意图；

图5是本实用新型提供的供电电压转换电路的降压稳压模块的一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在现有的LED供电系统中，为了解决原有LED电路存在的问题:当电路中变压器的其他绕组输出端所带的负载过重时，则变压器的第一绕组输出所带的负载相对其他绕组输出端所带的负载较轻，并由于绕组间的漏感参数存在差异，导致变压器的第一绕组输出端提供的直流电源电压升高，进而基于变压器的第一绕组输出端直接提供直流电源给LED发光电路的前提下，直流电源电压值有可能出现大于LED发光阈值，使得LED发光电路在没有受到升压恒流模块驱动的情况下就出现发光的情况下，即没有接收用户的开机信号的情况，LED就发光，此种情况用户可认为出现故障。因此现有技术在变压器的第一绕组的输出端设置一个开关模块，开关模块包含一个MOS管，该MOS管起切换管的作用，当LED发光控制单元未提供发光信号给升压恒流模块来驱动LED发光电路发光时，开关模块的开关控制端与开关输出端断开连接，所以即使出现变压器的第一绕组输出端电压浮高的情况，LED发光电路在待机的状态下也不会出现发光微亮的现象。然而，由于现有技术的升压恒流模块也有一个MOS管，起高频开关的作用，因此现有技术的LED供电系统需要两个MOS管，进而需要更多的器件来驱动两个MOS工作，电路的制作成本高。

因此，为了减少器件和成本，本实用新型提出以下供电电压转换电路：请参阅图2，是本实用新型提供的供电电压转换电路的一个实施例的结构示意图，该供电电压转换电路，包括用于将交流市电变成能为外部LED发光电路提供直流电压的变压模块10、开关模块20、降压稳压模块30；

所述变压模块10包括多绕组变压器，所述多绕组变压器的第一绕组具有用于输出所述直流电压的第一绕组输出端；

所述开关模块20具有用于控制是否为外部LED发光电路提供所述直流电压的开关控制端EN、用于当控制为外部LED发光电路提供直流电压时控制所述直流电压的导通与关断时间比例的占空比控制端DC-EN、开关输入端IN和开关输出端OUT；

所述降压稳压模块30包括电压输入端和用于与外部LED发光电路连接的电压输出端V；

所述第一绕组输出端与所述开关输入端IN连接，所述开关输出端OUT与所述电压输入端连接，所述电压输出端V与所述占空比控制端DC-EN连接。

本实用新型提供的供电电压转换电路，通过提供一个开关模块同时具有用于控制是否为外部LED发光电路提供所述直流电压的开关控制端和用于当控制为外部LED发光电路提供直流电压时控制所述直流电压的导通与关断时间比例的占空比控制端，将开关控制与实现功率切换的高频开关集成于同一个开关模块中，从而使得器件数量大大减少，节约成本。在供电电压转换电路的变压模块与降压稳压模块之间设置开关模块，变压模块的第一绕组输出端与开关模块的开关输入端连接，降压稳压模块的电压输入端与开关模块的开关输出端连接，只有在开关模块的开关控制端接收到让外部发光电路工作的高电平信号时，开关模块开始工作，开关模块的开关输入端和占空比控制端导通，开关模块的开关输入端与变压模块的第一绕组输出端连接，电压通过开关模块的开关输出端流向降压稳压模块的电压输入端，降压稳压模块对电压进行降压稳压处理后，降压稳压模块的电压输出端将直流电压输出给外部LED发光电路，此时LED才发光；而开关模块的开关控制端接收到的是低电平信号，则不工作，开关模块与变压模块断开连接，供电电压转换电路不工作，没有电压输出，因此外部LED不发光。

请参见图3，是本实用新型提供的供电电压转换电路的开关模块的一个实施例的结构示意图；以下将结合图3描述本实用新型提供的供电电压转换电路的集成芯片U1的具体结构：

所述开关模块20包括第一开关管Q1和或逻辑单元；

所述或逻辑单元的第一输入端A与所述开关模块20的开关控制端EN连接，所述或逻辑单元的第二输入端B与所述开关模块20的占空比控制端BC-EN连接；所述或逻辑单元的输出端C与所述第一开关管Q1的控制端连接；

所述第一开关管Q1的输入端与所述开关模块20的开关输入端IN连接，所述第一开关管Q1的输出端与所述开关模块20的开关输出端OUT连接。

优选地，所述第一开关管Q1和或逻辑单元集成于芯片U1中，具体如图4所示，该开关模块20还包括第二开关管Q2；

所述或逻辑单元的第一输入端A与所述开关模块20的开关控制端EN连接，具体为：

所述或逻辑单元的第一输入端A与所述第二开关管Q2的输入端连接，所述第二开关管Q2的输出端与地连接，所述第二开关管Q2的控制端与所述开关模块20的开关控制端EN连接。

进一步地，所述供电电压转换电路包括第一电阻R1和第二电阻R2；

所述电压输出端V与所述占空比控制端DC-EN连接，具体为：

所述第一电阻R1的第一端与所述电压输出端V连接，所述第一电阻R1的第二端与所述占空比控制端DC-EN连接，所述第一电阻R1的第二端还与所述第二电阻R2的第一端连接，所述第二电阻R2的第二端与地连接。

进一步地，所述变压模块10包括第二二极管D2和第二电容C2；所述第一绕组具有用于感应变压后的交流市电的电流输入端和电流输出端；

所述第二二极管D2的正极与所述第一绕组的电流输出端V连接，所述第二二极管D2的负极与所述第一绕组输出端连接；所述第二电容C2的第一端与所述第二二极管D2的负极连接，所述第二电容C2的第二端与所述第一绕组的电流输入端连接，所述第二电容C2的第二端还与地连接。

进一步地，所述第二开关管Q2为NPN型三极管；

所述第二开关管Q2的输入端为NPN型三极管的集电极，所述第二开关管Q2的控制端为NPN型三极管的基极，所述第二开关管Q2的输出端为NPN型三极管的发射极。

进一步地，所述开关模块还包括第三电阻R3和第四电阻R4，所述第二开关管Q2的控制端与所述开关模块20的开关控制端EN连接，具体为：

所述第三电阻R3的第一端与所述开关模块20的开关控制端EN连接，所述第三电阻R3的第二端与所述第二开关管Q2的控制端连接，所述第三电阻R3的第二端还与所述第四电阻R4的第一端连接，所述第四电阻R4的第二端与地连接。

以下将以第一开关管Q1为MOS管、第二开关管Q2为NPN型三极管为例,以及第一开关管Q1和或逻辑单元集成于一芯片U1中为例，描述开关模块的芯片U1的工作原理：

芯片U1的第7管脚D和8管脚D短接且短接线的第一端与MOS管的漏极连接，作为第一开关管Q1的输入端，该芯片的第5管脚GND和第6管脚GND短接且短接线的第一端与MOS管的源极连接，作为第一开关管Q1的输出端，MOS管的栅极与或逻辑单元的输出端C连接，作为第一开关管Q1的控制端。

由于芯片U1的第3管脚ENB为芯片的使能脚，在该管脚电压为低电平时芯片U1才能工作；并且当该芯片的第3管脚ENB的电压为低电平且芯片U1的第1管脚VDD输入的电压高于芯片U1的工作电压时，芯片U1才能工作；芯片U1的第3管脚ENB为或逻辑单元的第一输入端A，芯片U1的第4管脚FB为或逻辑单元的第二输入端B，该管脚为芯片U1的负反馈脚，芯片U1在工作时，通过芯片U1内部的负反馈控制，使得该管脚的电压被稳定在2.5V，在该管脚设置工作电压可以实现芯片U1的负反馈功能，或逻辑单元的输出端C与第一开关管Q1的输出端连接。由于芯片U1在第3管脚ENB为低电平时，只要芯片U1的第4管脚FB达到工作电压芯片U1就可以工作，再通过芯片U1内部的负反馈控制，使第4管脚FB的电压稳定在该管脚的工作电压。

请参见图4，是本实用新型提供的供电电压转换电路的开关模块的一个实施例的结构示意图；以下将结合图3描述本实用新型提供的供电电压转换电路的开关模块20的工作原理：

当开关模块20的开关控制端EN接收到发光控制单元发送的发光信号(即，开关控制端EN为高电平时)，经过R3和R4的分压，NPN型三极管导通，集成芯片U1的第3管脚ENB为该芯片的使能脚，在接收到经过R3和R4分压后的的低电平时，该管脚开始工作，且集成芯片U1的第1管脚VDD处的电压高于芯片U1的工作电压，芯片U1才开始工作，通过芯片U1内部的负反馈控制，使得芯片U1的第4管脚FB稳定在该管脚的工作电压2.5V，芯片U1内部的MOS管导通，开关模块20的开关输入端IN通过芯片U1的第7和第8管脚的短接线的第二端与MOS管的漏极连接，所以开关输入端IN导通，与变压模块10的第一绕组输出端连接，则第一绕组输出端的输出电压24V经过降压稳压模块30后输出16V给外部LED发光电路。

当开关模块20的开关控制端EN没有收到发光控制单元发送的发光信号(即，开关控制端EN为低电平时)，NPN型三极管截止，芯片U1不工作，芯片U1内部的MOS管不工作，开关模块20不工作，开关模块20的开关输入端IN与变压模块10的第一绕组输出端之间没有电压流过，外部LED电路不工作。

请参见图5，是本实用新型提供的供电电压转换电路的降压稳压模块的一个实施例的结构示意图；

相比上文提供的，本实施例提供的供电电压转换电路的降压稳压模块30还包括电感L1、二极管D1和电容C1；

所述降压稳压模块包括电感L1、第一二极管D1和第一电容C1；

所述电感L1的第一端与所述降压稳压模块30的电压输入端连接，所述电感L1的第二端与所述降压稳压模块30的电压输出端连接；所述第一二极管D1的正极与地连接，所述第一二极管D1的负极与所述电感L1的第一端连接；所述第一电容C1的第一端与所述第一二极管D1的负极连接，所述第一电容C1的第二端与所述电感L1的第二端连接。

本实用新型提供的供电电压转换电路,所述供电电压转换电路的降压稳压模块的电压输出端与所述供电电压转换电路的占空比控制端连接，当开关模块的开关控制端接收到让外部发光的指令,即开关控制端为高电平时，开关模块工作,此时,开关模块的芯片的第4管脚FB是所述芯片的反馈脚，与开关模块的占空比控制端连接，电压流向降压稳压模块时，由于第一二极管的负极与降压稳压模块的电压输入端连接，因此第一二极管不导通，电压经过电感时使电感充电，同时开关模块的占空比控制端将芯片的反馈电压输入给第一电阻和第二电阻，这两个电阻分别与降压稳压模块和电压输出端连接，因此对降压稳压模块的输出电压有分压作用，最后输出可供外部发光电路工作的直流电压；在开关模块的开关控制端没有接收到让外部发光的指令，即开关控制端为低电平时，开关模块不工作，降压稳压模块的电压输入端没有电压流过，此时降压稳压模块的电感放电，放出的电压为之前有电压流过时存储的电压，此时第一二极管工作，降压稳压模块30的第一二极管、电感和第一电容形成一个放电回路，该回路工作时间间隔决定电路关断的时间比例。因此开关模块的占空比控制端可以实现控制为外部发光电路提供直流电压时控制所述直流电压的导通与关断时间的比例。

相比于现有技术，本实用新型的一种供电电压转换电路的有益效果在于：

通过将MOS管与或逻辑门集成于一芯片中，使得开关模块功能与现有技术一样具有控制开关以及功率转换的高频开关的功能，且电路使用的器件大大减少，制作成本低。因为芯片的第4管脚与开关模块的占空比控制端连接，当MOS导通时，芯片的第4管脚稳定在工作电压2.5V，且占空比控制端导通，降压稳压模块部分电压会落在电L1上，电感充电。而MOS管关闭，此时由电感、第一二极管和第一电容组成的回路由于电感的放电而形成一个放电回路，因此，占空比控制端可以实现控制为外部LED发光电路提供直流电压时控制所述直流电压的导通与关断时间的比例，可靠性高。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。