一种供电线路中的led驱动电路的制作方法_3

文档序号:9671600阅读:来源:国知局
极的连接点)通过电阻R12连接到IC2第5脚。IC2的自身供电为第6脚(负极)接地,而正极第8脚有两条供电回路,一条取自整流桥输出点即C5上端+250V处,经电阻R5和R6降压后送第8脚,供加电启动时应用,另一条取自高频变压器的辅助电源输出端,即线圈N3经二极管D5整流、电阻R15及电容C12滤波后提供的直流电源正极VF处,同样送IC2第8脚,作为电路正常起振后IC2的长期工作电源。开关管Q1工作形成的脉冲电流经变压器转换为所需电压等级后,经次级线圈N2输出,由二极管D2进行二次整流,C11平滑滤波后,经直流输出端送往LED灯具。
[0034]C输出电压电流检测回路用于对直流输出的电压、电流进行采样,作为监控调整的依据。其中对电压的采样是通过分压电阻R21和R22实现的,它们跨接在正极输出与负极GND2之间,分压点(R22上端)连接到“三端可调分流基准电压源” IC4 (TL431)的参考电极端,实现电压采样;对电流的采样则是通过串联在负极输出回路中的电流采样电阻R14来完成,R14的左端连接GND2,右端连接点为GND,GND是实际的直流输出端负极,因此,流过负载的电流必须全部经过R14,从而实现电流采样。
[0035]D隔离式恒压限流闭环反馈与保护回路,用于根据电压电流检测回路的采样值得到放大后的误差信号,并将此信号通过光电耦合器隔离传输至PWM开关控制芯片,实现闭环反馈以达到对直流输出的恒压、限流控制目的。本实施例中的电压和电流误差放大器均由“三端可调分流基准电压源”TL431构成,其中IC4担任电压误差放大器,而IC6、IC5共同构成电流误差放大器。
[0036]TL431的符号及内部等效原理图如图3所示。由图可知,TL431可等效为一个高增益运算放大器,并在放大器的负输入端内置了一个精密2.5V稳压源,在放大器的输出端设置了一个扩流三极管,放大器的正输入端相当于器件的参考电极,上述扩流三极管的集电极相当于器件的阴极,而扩流三极管的发射极相当于器件的阳极。当器件被作为闭环反馈回路中的一个环节时,如果把前述输出电压检测回路的分压点连接到TL431的参考电极,即连接到高增益运算放大器的正输入端时,由于高增益运算放大器的负输入端被内部精密稳压源稳定钳位于2.5V电压,根据闭环调整理论,必然会使分压点得到的实际电压趋同于
2.5V,则被分压的总电压即被两个分压电阻的阻值所确定,也就是说,输出电压被确定在:UO/2.5V=(R21+R22)/R22o
[0037]稳压环路的调控过程
在本实施例中,线性光耦0PT1电流传输比为1:1,在这里既隔离了初次级两边的电气连接,又能有效地实现初次级间有用电信号的传输。线性光耦0PT1内部发光管正极连接直流输出正极端,发光管的负极连接于IC4的阴极,IC4的阳极接GND2,构成隔离控制的初级侦k当外界条件改变或线路元器件特性发生漂移导致直流输出正极端电压出现增高趋势时,R21和R22分压点的电压将偏离2.5V随之增高,由于分压点接在运放的同名输入端,运放的输出也趋于升高,运放输出端内置三极管内阻降低,使得流过光耦0PT1发光二极管的电流增大,经光耦隔离传输后,作为光耦次级负载的电阻R16上端电压将趋于增高,该变化经R7传输至芯片IC2第1脚,经芯片内部处理后,第7脚输出的驱动脉冲占空比减小,致使Q1电流开通时间减少,引起高频变压器次级D2的直流输出趋于下降。这样一系列闭环调控的结果,将使直流输出电压保持稳定。反之,如果外界条件改变或线路元器件特性发生漂移导致直流输出正极端电压出现降低趋势时,上述调控过程将呈现相反方向的变化,同样使直流输出电压保持稳定。
[0038]稳流环路的调控过程
在本实施例中,稳流环路的调控过程比稳压环路的调控过程略复杂一些。稳流环路的调控元件IC5也是一只“三端可调分流基准电压源”TL431,与稳压环路的调控元件IC4相同。元件IC5、IC4的阴极直接相连,接于光耦0PT1的内部发光管负极,IC5、IC4的阳极与阳极也直接相连,接于直流输出取样电阻R14的左端(GND2),根据它们这种十分相似的接法可以看出,它们的闭环控制过程也是十分相似的。另有一只TL431 (IC6)用于产生一个2.5V的基准电压,并经电位器W1和电阻R19分压后,产生了一个相对于GND地端来说略小于2.5V的电压,并将此电压送到稳流环路的调控元件IC5的参考端上。注意,由于取样电阻R14是串接于输出负端,负载电流流经取样电阻R14的方向是从右向左,回流到线圈N2下端,如果以GND端作为真正的0V参考点,R14的左端(GND2)处则是一个数值不大的负电压。(举例来说,假设R14为0.1欧姆,负载电流2A,则R14的左端GND2处的负电压为:-2AX0.1=-0.2V)0如果调整W1使W1和R19分压点的电压相对于GND达到2.3V,即IC5的参考端电压为2.3V时,由于IC5的阳极是接在GND2处的,它的参考端相对于阳极的电压就已经达到2.5V,即达到了稳流或限流的起控点。如果此时外界条件、负载等发生改变或线路元器件特性发生漂移,导致输出电流趋于增大时,GND2端负压的绝对值趋于增大,使IC5参考端相对于阳极的电压也趋于增大,这就导致产生了与稳压环路电压升高时十分类似的调控过程,使输出电流保持稳定。
[0039]如果情况相反,负载等发生改变或线路元器件特性发生漂移是导致输出电流趋于减小,则有两种可能,一种是IC5参考端相对于阳极的电压虽然趋于减小,但仍超过2.5V基准值,这时在环路控制下输出电流继续保持稳定的限流值;另一种是IC5参考端相对于阳极的电压减小至2.5V基准值以下,此时IC5基本退出控制环路,电路退化到只受控于IC4的单纯稳压状态。
[0040]从上述分析可以看出,虽然IC4、IC5的基准电压2.5V是不能改变的,但是只要在合理范围内改变电压取样回路中R21、R22的分压比,就可以方便的改变直流输出电压的稳压值;同样,在合理范围内改变电流比较回路中Wl、R19的分压比,就可以方便的改变直流输出电流的限流值。在本发明中,正是应用这种方法,对电路结构进行了创新,使LED驱动器可以在微处理器的管控下按需调整灯具的发光功率。
[0041]E自控信号调理与执行单元
该单元对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。
[0042]如图1,回路中J3引入经抗干扰滤波后的交流电压信号,经串联电阻R24、R25限流后,由全桥整流器B2整流、电容C21平滑滤波后,得到与输入电源电压成正比的采样信号,经电阻R27、R28适当分压后,送达微处理器IC1的A/D转换器输入端14脚,供微处理器进行处理。
[0043]由于主回路中也有全桥整流器,也可以从主回路全桥整流器的直流输出端经适当的分压处理后取得进线电压采样信号,但必须考虑加强隔离,尽可能减少对主回路的影响,防止造成主回路的工作条件和工作状态的改变。
[0044]微处理器的工作电源取自前述高频变压器的N3线圈,经二极管D6整流、电容C10平滑滤波后,得到15V左右的直流辅助电源,为减少纹波干扰保障微处理器供电稳定,设有线性三端稳压器IC3 (78L05),C17、C18分别为输入、输出端滤波电容,IC3输出的+5V电压送到微处理器电源引脚20脚。电容C9、电阻R23串联并接入+5V辅助电源与GND1之间,其串联连接点送微处理器复位引脚1脚。微处理器的第7脚、第6脚分别连接到光耦0PT2和光耦0PT3的内部发光二极管的负极,而该两只发光二极管的正极则分别通过电阻R29、R30连接到+5V电源端。光耦0PT2内部光敏三极管的集电极经串联电阻R31连接到前述三端可调分流基准电压源IC4的参考电极上,光耦0PT3内部光敏三极管的集电极经串联电阻R32也连接到IC4的参
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