一种供电线路中的led驱动电路的制作方法_2

文档序号:9671600阅读:来源:国知局
容C4、保险丝F1以及整流桥电路,所述C1、C2分别跨接于L1的两端,所述C3、C4串接再并接于整流桥电路的输入端,C3、C4的串接点连接于保护地端,用于滤除电源输入线路上的共模干扰,所述F1连接于电源L线输入端和C1的正极之间用于过流保护。
[0016]本发明的优点如下:
本发明对常见的单级PFC反激式开关电源进行深入的技术改造,一方面引入微处理器,对进线电源的电气参量进行连续不断的采样分析,随时识别电气参量变化所隐含的控制信息,另一方面在恒流恒压的闭环反馈控制回路中引入可调接口,根据需要,微处理器可以通过该接口对驱动器输出采样电路进行快速结构参数调整,在基准源不变的前提下,得以实现恒压、限流整定数值的按需变化,从而达到改变调整灯功率的目的。
[0017]本发明涉及的LED驱动器与集中稳压供电设备配合使用,远程照明控制中心根据需要的实时控制信息,通过在合理范围内调整集中稳压供电设备的输出电压值,将控制信息承载于供电线路上,同时仍保持新稳压值条件下的稳压功能。
【附图说明】
[0018]图1是本发明专利提出的供电线路自控调光式LED驱动器的结构框图。
[0019]图2是本发明专利提出的供电线路自控调光式LED驱动器的一个实施例。
[0020]图3是TL431的符号及内部等效原理图。
【具体实施方式】
[0021]下面对本发明方案进行详细说明。
[0022]如图1,该LED驱动电路包含:A进线信号处理单元、B单级PFC反激开关转换单元、C输出电压电流检测单元、D隔离式恒压限流闭环反馈单元以及E自控信号调理与执行单元。其中各个部分的功能如下:
A进线信号处理单元
该部分接于LED驱动器的供电电源进线和单级PFC反激开关转换单元之间,进线滤波环节进行双向抗干扰滤波,既隔离电网杂波对驱动器的影响,又隔离驱动器内部电子元件工作时产生的谐波对电网的污染。经滤波后的市电在整流环节转换为含有脉动成分的直流电,提供给单级PFC反激开关转换单元,为实现对市电输入的功率因数校正做准备。浪涌保护环节是由进线滤波环节中配备的某些浪涌保护性元件组成,用于吸收供电电源中过高的瞬时电脉冲或将其泄放入地。
[0023]B单级PFC反激开关转换器
PFC反激开关转换器接于“进线信号处理单元”和“输出电压电流检测单元”之间,实现DC-DC转换以及初次级间的隔离。
[0024]PFC反激开关转换器是LED驱动器的核心部件。单级PFC反激开关转换器是由两级PFC反激开关转换器简化而成。传统的PFC电路一般安排在反激开关转换器电路之前,二者形成串联关系,其中PFC即“有源功率因数校正”,该技术根据特定的规律对整流环节提供的直流电压进行斩波,输出含有工频脉动成分的直流电信号,可迫使进线电流达到与进线电压同频同相,且波形保持与进线正弦电压波形一致,以实现功率因数近似为1的理想状态;另一方面反激开关转换器用于对PFC级处理后的直流电进行PWM脉冲调制,得到第二直流电信号,再经高频变压器降压处理及二次整流滤波后,得到所需的低压直流输出,是一个DC-DC转换处理过程。
[0025]两级PFC反激开关转换器每级都需要一只功率开关管,而这里采用的“单级PFC反激开关转换器”,则是将二者的功能融为一体,利用一只功率开关管配合外围元器件,即可同时完成原来需要两只功率开关管才能实现的功能。电路的特殊架构还省去了整流环节后用于平滑滤波的一只高压电解电容,因此,单级PFC反激开关转换器结构简单,功耗较低,使设备可靠性提高,寿命更长。但对功率开关管及低压侧二次整流滤波的要求较高。
[0026]C输出电压电流检测单元
LED发光管工作电流与发光强度之间近似为线性关系,而LED发光管对工作电压的稳定性非常敏感,其原因在于它的V-1特性曲线斜率很大,微小的供电电压变化即可引起电流的较大改变,另外,LED灯并非普通电阻负载,其特性曲线还会随着温度变化发生较的大水平位移,即使供电电压非常稳定,也不能保证电流同等稳定,因此,LED驱动电源不仅必须首先具有直流稳压电源的基本稳压特性,还必需同时具有检测并稳定工作电流的能力。输出电压电流检测单元正是为这一目的而设的。输出电压的检测通过在直流输出端设置的电阻分压器得到电压采样值,输出电流的检测则是在直流输出回路中串联采样电阻,电阻端电压即为电流采样值。两个采样值经放大处理后,作为反馈控制信号对PFC反激开关转换器的输出进行控制,达到稳压稳流目的,同时也实现了对设备和灯具的保护。
[0027]当负载电流低于稳流阈值时,驱动器以稳压方式运行;而当负载电流达到稳流阈值或有超过稳流阈值倾向时,驱动器平滑过渡为稳流方式运行。需要说明的是,基本的稳压阈值与稳流阈值不仅可以通过调整各自的整定电位器进行设定,还可以在微处理器控制下通过改变上述电阻分压器的分压比或电流采样处理回路的放大率来设定。
[0028]D隔离式恒压限流闭环反馈单元
隔离式恒压限流闭环反馈单元接于“输出电压电流检测与保护”回路与“单级PFC反激开关转换器”的PWM/PFC控制芯片之间,用于控制信号的隔离传输。
[0029]为了使用上的安全与方便,减小干扰信号对整机稳定性的不良影响,LED驱动器的交流供电回路与直流输出回路必须是完全隔离的。为了构成输出与输入回路之间的闭环反馈,必须通过光耦合器一类的器件实现控制信号的隔离传输。这里采用线性光耦合器,将来自误差放大器的电压与电流反馈信号在光耦初级进行合路,并将次级得到的信号送入反激开关转换器的PWM控制芯片,用于改变其输出脉冲的参数以稳定驱动器的直流输出。
[0030]E自控信号调理与执行单元
该单元有别于一般的LED驱动器,对LED灯具提供驱动的电源功率是可以实时改变的,而且这种改变不需要附加任何的通信线路或通讯设备,只要接到配套的可调交流稳压电源送来的供电线路上即可实现。
[0031]自控信号调理与执行单元接于供电进线电路与电压电流检测回路之间,用于根据供电线路的电气特征来控制驱动器输出的恒压恒流阈值,进而完成对LED灯具运行功率的管控。自控信号调理与执行单元的核心是嵌入式微处理器,该器件利用其前向通道对供电进线电路的电气参数进行采样,经过分析与计算处理后,得到应提供给LED灯具的驱动功率代码,然后通过后向通道驱动执行机构,对恒压限流闭环反馈回路进行结构转换,进而改变电压取样与电流取样值,完成对LED灯具的驱动功率的整定与调控。
[0032]下面结合图2中的实施例,详细说明本发明专利的技术实施情况。
[0033]其中A进线信号处理单元与B单级PFC反激开关转换器如下:
供电电源进行线自J1引入,压敏电阻RV1用于吸收可能出现的电压浪涌,保险丝F1用于过流保护。电感L1、电容C3、C4用于滤除电源输入线路上的共模干扰,电容C1与C2则用于滤除差模干扰。然后,将滤波处理后的交流电源送到桥式整流器B1的1、3端进行全波整流,成为具有脉动成分的直流电负极接地,正极通过高频变压器T1的初级线圈加到主VM0S开关管Q1的漏极上。主VM0S开关管Q1的源极通过电阻R11接地,Q1工作电流经过R1时形成的压降作为电流取样信号,送到PWM开关控制芯片IC2 (SA7527)的第4脚,用于实现功率管的过流保护;开关管Q1的栅极受控于IC2,即通过电阻R9、D3的并联电路连接到芯片IC2的控制输出端(7脚)。IC2的第1脚为调整电压输入端,改变该脚的电压即可控制芯片的工作状态。由于IC2需要根据进线整流后的直流脉动电压波形来实现PFC校正,所以将整流器的输出(C5上端)经电阻R2、R3及R4取样分压后,从分压点(R4上端)引出并送到IC2第3脚。IC2的开关驱动还需要检测高频变压器内磁通的归零点,为此,将高频变压器T1的次级线圈(与二极管D5正
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