专利名称：Led路灯驱动电源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种LED路灯驱动电源。
背景技术：
目前，各生产厂家的LED路灯驱动电路大多采用开关电源方案，电压一般在M、8 伏之间，由于路灯的功率较大，一般在100W以上，故要同时使用多组开关电源，不但成本高昂，同时开关电源本身的平均功耗损失均在15 20%之间，这使原本节能省耗的LED路灯白白浪费了 15 20%的电能。同时，开关电源一般仅提供恒压，但是LED在高温下长期工作后， 面临导通电压下降，电流上升的问题，这使得LED路灯的稳定性及可靠性存在问题。有鉴于此，一种简单的改进方法就是在开关电源中引入恒流控制功能，由于LED路灯功率较大，灯具通常采用串并联混合的方式连接，因此所谓的恒流只能相对于开关电源的总电流而言， 这种方法并不能保证灯具的各并联支路的LED电流都相等，各并联支路LED的电流均勻性还是要取决于LED芯片本身特性的一致性，因此低压大电流的驱动电源很难真正实现每颗 LED芯片的恒流控制。为此，市面上又出现了一种可以真正实现恒流控制的驱动电源，它是通过在每串LED支路中接入一个专用恒流控制芯片来实现的，其恒流精度一般可控制在5% 以内，由于专用的恒流控制芯片价格比较昂贵，在一定程度上增加了 LED驱动电源的电路成本。因此，开发一种效率高、成本低廉、同时具有恒流功能的LED路灯驱动电源对于推广 LED照明应用具有重要的实际意义。
发明内容本实用新型要解决的技术问题是，提供一种在成本低廉的基础上，不但能提高电源的工作效率，而且能够使灯具中每颗LED芯片在恒流状态下都稳定、可靠地工作的LED路灯驱动电源。本实用新型的技术解决方案是，提供一种具有以下结构的LED路灯驱动电源，包括EMI滤波电路、桥式整流滤波电路及串联LED灯组，还包括准谐振反激变换电路、恒流控制电路、恒压控制电路及光电耦合器；所述的EMI滤波电路与所述的桥式整流滤波电路连接，所述的桥式整流滤波电路与准谐振反激变换电路连接，所述的准谐振反激变换电路与串联LED灯组、恒流控制电路及光电耦合器连接，所述的恒流控制电路与串联LED灯组及光电耦合器连接，所述的恒压控制电路与光电耦合器及串联LED灯组连接。采用以上结构后，本实用新型LED路灯驱动电源与现有技术相比，具有以下优点由于本实用新型LED路灯驱动电源将灯具中所有LED串联在一起，使得流过每颗 LED的电流都是一致的，真正实现了每颗LED的恒流控制；通过引入准谐振软开关PWM技术，将传统反激式变换电路的工作效率从80%左右提高到90%以上，改善了整个LED路灯系统的节能效果；没有采用专用的恒流控制芯片，采用单端反激式变换电路，结构简单，控制方法成熟，电路成本低，易于大批量生产。
图1是本实用新型LED路灯驱动电源的电路框图。图2是本实用新型LED路灯驱动电源的电路原理图。图中所示1、EMI滤波电路，2、桥式整流滤波电路，3、准谐振反激变换电路，4、恒流控制电路，5、恒压控制电路，6、光电耦合器，7、串联LED灯组，8、采样电路，9、基准电压电路。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。请参图1及图2所示，本实用新型LED路灯驱动电源包括EMI滤波电路1、桥式整流滤波电路2、串联LED灯组7、准谐振反激变换电路3、恒流控制电路4、恒压控制电路5及光电耦合器6。所述的EMI滤波电路1与所述的桥式整流滤波电路2连接，所述的桥式整流滤波电路2与准谐振反激变换电路3连接，所述的准谐振反激变换电路3与串联LED灯组 7、恒流控制电路4及光电耦合器6连接，所述的恒流控制电路4与串联LED灯组7及光电耦合器6连接，所述的恒压控制电路5与光电耦合器6及串联LED灯组7连接。所述的准谐振反激变换电路3包括控制芯片TO1、变压器TRl及MOS管Q60 ；变压器TRl的初级绕组(1脚和3脚)与桥式整流滤波电路2连接；变压器TRl的次级绕组I (6 脚)经电阻R61、二极管D62整流和电容C64、电容C62滤波后连接控制芯片U61的VDD脚； 变压器TRl的次级绕组I (6脚)还经电阻R79、电阻R78分压和电容C85滤波后连接控制芯片TOl的DET脚；变压器TRl的次级绕组II (12脚)与串联LED灯组7连接；变压器TRl的次级绕组III (7脚)与光电耦合器6和恒流控制电路4连接；MOS管Q60的漏极与变压器TRl 的初级绕组(1脚)连接，MOS管Q60的原极与由电阻R69、电阻R70、电阻R71和电阻R72构成的采样电路8连接，所述的采样电路8经电阻R76、电容C63滤波后连接控制芯片U61的 CS脚；MOS管Q60的栅极与控制芯片U61的GATE脚连接；控制芯片U61的GND接地。所述的控制芯片U61采用型号为FAN6300的芯片。所述的准谐振反激变换电路3的工作原理交流进线电压通过二极管D60、电阻 R64给控制芯片U61提供一个启动电流，控制芯片U61启动后，变压器TRl次级绕组I的感应电压经电阻R61、二极管D62整流，电容C64、电容C62滤波后，作为控制芯片U61正常工作时的辅助电源；该次级绕组I还用作检测MOS管Q60漏源两端的端电压。当MOS管Q60 关断后，一旦次级绕组I的开关电流衰竭到零，就会产生一个“谷底”电压信号，该电压经电阻R78、电阻R79分压电容C85滤波后送入控制芯片U61的DET端，只要该电压低于控制芯片TOl内部设定的参考电压，本具体实施例中该参考电压为2. 5V，说明开关管的端电压已经将到最低，这时这一周期的MOS管Q60开始开通，这样就可以确保在近似零电压条件下开通MOS管Q60，以降低开关损耗，同时减少EMI。采样电路8的电阻R69、电阻R70、电阻R71、 电阻R72用来采样变压器TRl初级绕组(1脚)的峰值电流，经电阻R76、电容C63滤波后接到控制芯片U61的CS脚，一旦该点电压超过控制芯片TOl内部的设定值，控制芯片U61立即封锁PWM脉冲信号，从而起到保护MOS管Q60的作用。所述的恒流控制电路4包括运算放大器TO4、稳压管U62和二极管D64 ；所述的二极管D64的输入端与所述的恒压控制电路5连接，二极管D64的输出端与运算放大器U64的输出端连接；变压器TRl的次级绕组III的输出端(7脚)与由稳压管TO2、电阻106、电阻107 及电容C72构成的基准电压电路9的输入端连接，基准电压电路9的输出端连接运算放大器U64的同相输入端(5脚)；电阻R81、电阻R85串入所述的串联LED灯组7回路检测电流经电阻R104、电容C73滤波后送入运算放大器U64的反相输入端(6脚);二极管D64的输出端经电容C74与运算放大器U64的反相输入端连接；运算放大器U64的其中一脚(4脚)接地，运算放大器TO4的其中另一脚(8脚)与变压器TRl的次级绕组III的输出端连接。所述的恒流控制电路4的工作原理电阻R106、电阻R107、稳压管U62和电容C72 产生一个基准电压，送入运算放大器U64的同相输入端，作为恒流源的设定值；电阻R81、电阻R85串入串联LED灯组7回路检测电流经电阻R104、电容C73滤波后送入运算放大器TO4 的反相输入端，与同相端的设定值进行比较。当由于某种原因使流过串联LED灯组7的回路的电流增加时，运算放大器U64反相输入端的电压值也增加，一旦大于同相端的设定值， 则运算放大器U64的7脚输出电压减小，二极管D64逐渐导通，使光耦U60的发光二极管电流增大，耦合到控制芯片U61的FB脚并导致该点电压下降，引起控制芯片TOl的GATE脚输出的PWM信号占空比减小，即MOS管Q60的导通时间缩短，从而使流过串联LED灯组7回路的电流减小，直至运算放大器U64的反相输入端电压与同相输入端电压再次相等，电路才进入稳态，即流过串联LED灯组7回路的电流是恒定的。反之，如果由于某种原因使流过串联LED灯组7回路的电流减小时，电阻R81、R85两端的电压降低，运算放大器U64反相输入端的电压值也降低，一旦小于同相端的设定值，则运算放大器U64的7脚输出电压增大，二极管D64逐渐关断，使光电耦合器6的发光二极管电流减小，耦合到控制芯片的FB脚并导致该点电压上升，引起控制芯片GATE脚输出的PWM信号占空比增加，即MOS管Q60的导通时间延长，从而使流过串联LED灯组7回路的电流增大，直至运算放大器U64的反相输入端电压与同相输入端电压再次相等，电路又进入稳态，最终又使流过串联LED灯组7回路的电流保持恒定。所述的恒压控制电路5，由电阻R74、电阻R75、电阻Rl 12、电阻Rl 13及电容C75、 C76和三端稳压集成块U63所构成。电阻R74、电阻R112采样输出电压，其阻值可根据所需的输出电压值来确定，三端稳压集成块U63提供一个基准电压，并与电阻R75、电容C75、电容C76构成一个反馈误差放大器，该基准电压与采样电压相比较后就会产生相应的误差电压，该误差电压通过光电耦合器6转换成误差电流并耦合到控制芯片的FB脚，用以调节输出电压。当由于某种原因使输出电压增加时，如采样电压大于U63的基准电压，则U63的阴极端电压减小，光电耦合器6的发光二极管电流将增大，耦合到控制芯片的FB脚并导致该点电压下降，引起控制芯片GATE脚输出的PWM信号占空比减小，即MOS管Q60的导通时间缩短，从而使输出电压减小，直至采样电压等于U63的基准电压，电路才进入稳态，即输出电压保持恒定。反之，如果由于某种原因使输出电压减小时，如采样电压小于U63的基准电压，则U63的阴极端电压增加，光电耦合器的发光二极管电流将减小，耦合到控制芯片的FB 脚并导致该点电压上升，引起控制芯片GATE脚输出的PWM信号占空比增大，即MOS管Q60 的导通时间加长，从而使输出电压增大，直至采样电压等于TO3的基准电压，电路才进入稳态，即输出电压保持恒定。所述的恒流控制电路4与所述的恒压控制电路5，两者之间需要相互配合，即满足先恒流再恒压的原则。根据LED的V-I特性，IW LED的电压降一般在;T3.5V左右，如采用N颗LED串联，则所有LED的电压降为NX (3^3. 5) V，只要变压器TRl的次级绕组电压按照最大的LED压降来计算即可满足相应的调节范围。
权利要求1.一种LED路灯驱动电源，包括EMI滤波电路(1)、桥式整流滤波电路(2)及串联LED 灯组(7)，其特征在于还包括准谐振反激变换电路(3)、恒流控制电路(4)、恒压控制电路 (5)及光电耦合器(6);所述的EMI滤波电路(1)与所述的桥式整流滤波电路(2)连接，所述的桥式整流滤波电路(2 )与准谐振反激变换电路(3 )连接，所述的准谐振反激变换电路(3 ) 与串联LED灯组(7 )、恒流控制电路(4 )及光电耦合器(6 )连接，所述的恒流控制电路(4 )与串联LED灯组(7 )及光电耦合器(6 )连接，所述的恒压控制电路(5 )与光电耦合器(6 )及串联LED灯组(7)连接。
2.根据权利要求1所述的LED路灯驱动电源，其特征在于所述的准谐振反激变换电路(3)包括控制芯片(U61)、变压器(TRl)及MOS管(Q60)；变压器(TRl)的初级绕组与桥式整流滤波电路(2)连接；变压器(TRl)的次级绕组I经电阻R61、二极管D62整流和电容 C64、电容C62滤波后连接控制芯片(U61)的VDD脚；变压器(TRl)的次级绕组I还经电阻 R79、电阻R78分压和电容C85滤波后连接控制芯片(U61)的DET脚；变压器(TRl)的次级绕组II与串联LED灯组(7 )连接；变压器(TRl)的次级绕组III与光电耦合器(6 )和恒流控制电路(4)连接；MOS管(Q60)的漏极与变压器(TRl)的初级绕组连接，MOS管(Q60)的原极与由电阻R69、电阻R70、电阻R71和电阻R72构成的采样电路(8 )连接，所述的采样电路(8 ) 经电阻R76、电容C63滤波后连接控制芯片(TOl)的CS脚；MOS管(Q60)的栅极与控制芯片 (U61)的GATE脚连接；控制芯片(U61)的GND接地。
3.根据权利要求2所述的LED路灯驱动电源，其特征在于所述的恒流控制电路(4) 包括运算放大器(U64)、稳压管(U62)和二极管D64 ；所述的二极管D64的输入端与所述的恒压控制电路(5)连接，二极管D64的输出端与运算放大器(U64)的输出端连接；变压器 (TRl)的次级绕组III的输出端与由稳压管(U62)、电阻106、电阻107及电容C72构成的基准电压电路(9)的输入端连接，基准电压电路(9)的输出端连接运算放大器(U64)的同相输入端；电阻R81、电阻R85串入所述的串联LED灯组(7)回路检测电流经电阻R104、电容C73 滤波后送入运算放大器(U64)的反相输入端；二极管D64的输出端经电容C74与运算放大器(U64)的反相输入端连接；运算放大器(U64)的其中一脚接地，运算放大器(U64)的其中另一脚与变压器(TRl)的次级绕组III的输出端连接。
专利摘要本实用新型公开了一种LED路灯驱动电源，包括EMI滤波电路、桥式整流滤波电路及串联LED灯组，还包括准谐振反激变换电路、恒流控制电路、恒压控制电路及光电耦合器；EMI滤波电路(1)与桥式整流滤波电路(2)连接，桥式整流滤波电路(2)与准谐振反激变换电路(3)连接，准谐振反激变换电路(3)与串联LED灯组(7)、恒流控制电路(4)及光电耦合器(6)连接，恒流控制电路(4)与串联LED灯组(7)及光电耦合器(6)连接，恒压控制电路(5)与光电耦合器(6)及串联LED灯组(7)连接。该LED路灯驱动电源在成本低廉的基础上，不但能提高电源的工作效率，而且能够使灯具中每颗LED芯片在恒流状态下都稳定、可靠地工作。
文档编号H05B37/02GK202282885SQ20112008825
公开日2012年6月20日 申请日期2011年3月30日 优先权日2011年3月30日
发明者何杞鑫, 孙林军, 杨慧梅, 鲍建宇 申请人:浙江大学宁波理工学院