CN103068129A

CN103068129A - 一种led驱动电源

Info

Publication number: CN103068129A
Application number: CN2013100138799A
Authority: CN
Inventors: 刘清祥; 李志民; 周瑜
Original assignee: Zhongshan Yalesi Rileosip Electric Industrial Co ltd
Current assignee: Zhongshan Yalesi Rileosip Electric Industrial Co ltd
Priority date: 2013-01-15
Filing date: 2013-01-15
Publication date: 2013-04-24

Abstract

本发明涉及LED制造领域，提供一种LED驱动电源，包括依次连接的电源输入端、EMC电路、整流电路、电压变换电路、滤波电路、输出电流电压检测电路以及输出端的LED灯具，同时还包括恒流恒压控制电路，分别与输出电流电压检测电路的输出端和电压变换电路的输入端连接，在所述整流电路与所述电压变换电路之间串联一个电感以及并联一个压敏电阻，压敏电阻的输入端与电感的输出端连接。本发明大幅度减少了体积大、故障率高、价格高的元件，结构简单合理，成本降低，使用稳定可靠。在整流电路和电压变换电路之间增加了电感，抑制由于差模信号传导到电网上造成的不良影响。同时还增加了压敏电阻，提高电源对外界的浪涌的抑制能力。

Description

一种LED驱动电源

技术领域

本发明涉及LED制造领域，更具体地，涉及一种结构简单合理，成本降低，使用稳定可靠的LED驱动电源。

背景技术

LED，发光二极管，为一种能够将电能转换为光能的半导体组件，具有体积小、耗电量低、使用寿命长、环保耐用等优点，广泛用于照明灯具、显示屏、交通讯号灯等领域。

由于LED是特性敏感的半导体器件，又具有负温度特性，因而在应用过程中需要对其进行稳定工作状态和保护，从而需要LED驱动电源。LED对驱动电源的要求近乎于苛刻，不像普通的白炽灯泡，可以直接连接220V的交流市电。LED是2～3V的低电压驱动，必须要设计复杂的变换电路。目前，在选择和设计LED驱动电源时，需要从高可靠性、高效率、高功率因数、浪涌保护、使用寿命、适配等方面考虑。

现有技术中，如图1所示，传统的大功率LED驱动电源由AC电源输入端供电，依次输入至EMC电路、整流电路、PFC电路、电压变换电路、滤波电路、输出电流电压检测电路以及输出端的LED灯具。同时还设有恒流恒压控制电路，包括放大驱动和驱动电路，由输出电流电压检测电路的输出端依次输出至放大驱动、驱动电路、电压变换电路的输入端，为LED提供恒流恒压驱动。其中PFC电路还与直流电源、功率因素控制电路一起形成回路。

这种传统的大功率LED驱动电源较为复杂，其中一些元件具有体积大、功率大、成本高、故障率高的缺点，比如大功率的MOS管、高频变压器、恢复二极管、电解电容等，使得整个电路能耗较大，工作效率低，同时整体成本高，缺乏使用的稳定可靠性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单合理，提高工作效率，成本降低，使用稳定可靠的LED驱动电源。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种LED驱动电源，包括依次连接的电源输入端、EMC电路、整流电路、电压变换电路、滤波电路、输出电流电压检测电路以及输出端的LED灯具，同时还包括恒流恒压控制电路，分别与输出电流电压检测电路的输出端和电压变换电路的输入端连接，在所述整流电路与所述电压变换电路之间串联一个电感以及并联一个压敏电阻，压敏电阻的输入端与电感的输出端连接。

本发明的LED驱动电源由电源输入端供电，依次输入至EMC电路、整流电路、电压变换电路、滤波电路、输出电流电压检测电路以及输出端的LED灯具，其中EMC电路对外来的电磁干扰信号进行抑制；整流电路把电源输入的交流电能转换为直流电能；电压变换电路则将高压直流转换为所需的低压直流信号；滤波电路则尽可能地减小脉动低压直流信号中的交流成分，保留直流成分，降低输出电压的纹波系数，使波形变得比较平滑；输出电流电压检测电路对输出的电流电压信号进行检测并通过恒流恒压控制电路反馈至电压变换电路，为LED提供恒流恒压驱动。

与传统的大功率LED驱动电源相比，本发明取消了PFC电路，从而不需要使用PFC电路中的大功率的MOS管及高频变压器，同时取消了图1中PFC电路与电压变换电路之间的大功率、高反压、快恢复二极管D2以及大体积、大容量、高耐压电解电容C20。上述元件均为功率大、体积大、故障率高、价格高的元件，本发明大幅度减少了这些元件，从而结构简单合理，能够有效提高工作效率，成本降低，工作稳定可靠。此外，在整流电路和电压变换电路之间增加了电感，抑制由于差模信号传导到电网上造成的不良影响。同时由于取消了高耐压电解电容C20，在整流电路和电压变换电路之间增加了压敏电阻，作为提高电源对外界的浪涌的抑制能力的补偿。

在一个实施方式中，所述恒流恒压控制电路包括放大驱动、功率因数控制电路，放大驱动的输入端与输出电流电压检测电路的输出端连接，放大驱动的输出端与功率因数控制电路的输入端连接，功率因数控制电路的输出端与电压变换电路的输入端连接。放大驱动将输出的电流电压信号经放大处理分析后生成相应的控制信号，输送至功率因数控制电路，功率因数控制电路经分析处理进行指示，将指示信号反馈至电压变换电路，实现恒电流与恒电压控制。与传统的大功率LED驱动电路相比，取消了驱动电路，进一步简化了整体结构。

在一个实施方式中，所述整流电路与功率因数控制电路之间连接有过压保护电路，过压保护电路的输入端与整流电路的输出端连接，过压保护电路的输出端与功率因数控制电路的输入端连接。当整流电路的电压高于一定数值时，过压保护电路将信号输送至功率因数控制电路，控制切断电压变换电路；当电压恢复到正常范围时，过压保护电路又将信号输送至功率因数控制电路，控制接通电压变换电路。

在一个实施方式中，所述放大驱动的输入端连接有过温保护电路。当LED灯具的温度过高时，过温保护电路将信号输送至放大驱动，然后由功率因数控制电路控制强制降低电压变换电路的输出电流，避免LED灯具因温度过高造成损坏，进一步提高使用的稳定可靠性。

在一个实施方式中，所述放大驱动的输入端连接有输出短路开路保护电路。当检测到电路短路时，自动切断电路，实现自身的有效保护，并发出报警，防止危害进一步扩大，经过数秒钟后重新起动，如果仍是短路，再次切断电路，不断巡环，直到故障排除。

在一个优选实施方式中，所述功率因数控制电路的型号为L6561，可非常精确地调整过电压输出，具有极小的启动电流和非常低的工作电流，是L6560规格的功率因数校正器的升级版本，具有更多优越的性能，可容许工作在很宽的有效输入电压范围内（从85V到265V），将启动电流压缩到低至数十微安并设有功能停止装置，以确保待机模式的电流损耗更低。

本发明充分利用功率因数L6561的优良性能：它具有电流过零检测功能，不但有效避免了变压器由于饱和产生的不良后果，同时降低MOS管的开关损耗，大大提高整个电源电路的转换效率；它通过检测整流后的脉冲直流电压，自动调整输出频率及占空比，提高电路的转换效率和功率因数；它具有MOS管的过流保护功能，当MOS管的电流达到一定值时，瞬间关断MOS管，有效保护MOS管，使运行可靠，延长使用寿命。

本发明的有益效果是：本发明大幅度减少了体积大、故障率高、价格高的元件，结构简单合理，能够有效提高工作效率，成本降低。功率因数能够高达PF=0.95以上，符合国家路灯照明的A类标准。在整流电路和电压变换电路之间增加了电感，抵制由于差模信号传导到电网上造成的不良影响。同时在整流电路和电压变换电路之间还增加了压敏电阻，提高电源对外界的浪涌的抑制能力。此外，增加了过压保护电路和过温保护电路，进一步提高使用的稳定可靠性。

附图说明

图1是现有技术中传统的大功率LED驱动电源的结构示意图。

图2是本发明实施例1的结构示意图。

图3是本发明实施例2的结构示意图。

图4是本发明实施例3的结构示意图。

图5是本发明实施例4的结构示意图。

图中省略了与本发明设计要点无关的其他部件。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本发明做进一步详细说明。

实施例1

如图2所示，本发明的一种LED驱动电源，包括依次连接的电源输入端101、EMC电路102、整流电路103、电压变换电路104、滤波电路105、输出电流电压检测电路106以及输出端的LED灯具107。还包括恒流恒压控制电路，包括放大驱动108、功率因数控制电路109，放大驱动108的输入端与输出电流电压检测电路106的输出端连接，放大驱动108的输出端与功率因数控制电路109的输入端连接，功率因数控制电路109的输出端与电压变换电路104的输入端连接。同时在整流电路103与电压变换电路104之间串联一个电感L3以及并联一个压敏电阻YM3，压敏电阻YM3的输入端与电感L3的输出端连接。

本发明的LED驱动电源由电源输入端101供电，本实施例中，使用AC220V电源，依次输入至EMC电路102、整流电路103、电压变换电路104、滤波电路105、输出电流电压检测电路106以及输出端的LED灯具107，其中EMC电路102对外来的电磁干扰信号进行抑制；整流电路103把电源输入的交流电能转换为直流电能；电压变换电路104则将高压直流转换为所需的低压直流信号，主要包括MOS管Q1和绕组T1，在整流电路103和电压变换电路104之间并联一个电容C6，与电感L3形成一个LC电路；滤波电路105则尽可能地减小脉动直流电压中的交流成分，保留直流成分，降低输出电压的纹波系数，使波形变得比较平滑，主要包括二极管D1和电容C30；输出电流电压检测电路106对输出的电流电压信号进行检测并输送至放大驱动108，放大驱动108将输出的电流电压信号经放大处理分析后生成相应的控制信号，输送至功率因数控制电路109，功率因数控制电路经分析处理进行指示，将指示信号反馈至电压变换电路，实现恒电流与恒电压控制。放大驱动108和功率因数控制电路109之间串联一个光耦合器件U3以及并联一个电容C22，当输出电流电压检测电路106输出的电压值出现波动，功率因数控制电路109则自动改变输出的控制信号占空比，从而改变电压变换电路104中MOS管Q1的导通时间，进而改变输出电流和电压，实现恒电流和恒电压的有效调节。

本实施例中，功率因数控制电路109的型号为L6561，由DC12V电源110供电，可非常精确地调整过电压输出。本发明充分利用功率因数L6561的优良性能：它具有电流过零检测功能，不但有效避免了变压器由于饱和产生的不良后果，同时降低MOS管的开关损耗，大大提高整个电源电路的转换效率；它通过检测整流后的脉冲直流电压，自动调整输出频率及占空比，提高电路的转换效率和功率因数；它具有MOS管的过流保护功能，当MOS管的电流达到一定值时，瞬间关断MOS管，有效保护MOS管，使运行可靠，延长使用寿命。

本实施例中，所述放大驱动108的输入端连接有输出短路开路保护电路。当检测到电路短路时，自动切断电路，并发出报警，防止危害进一步扩大，经过数秒钟后重新起动，如果仍是短路，再次切断电路，不断巡环，直到故障排除。

如图1、图2所示，与传统的大功率LED驱动电源相比，本发明取消了PFC电路，从而不需要使用PFC电路中的大功率的MOS管及高频变压器，同时取消了PFC电路与电压变换电路之间的大功率、高反压、快恢复二极管D2以及大体积、大容量、高耐压电解电容C20。上述元件均为功率大、体积大、故障率高、价格高的元件，本发明大幅度减少了这些元件，从而结构简单合理，能够有效提高工作效率，成本降低，工作稳定可靠。同时，还取消了驱动电路，进一步简化了整体结构。此外，在整流电路和电压变换电路之间增加了电感L3，抑制由于差模信号传导到电网上造成的不良影响。同时由于取消了高耐压电解电容C20，在整流电路和电压变换电路之间增加了压敏电阻YM3，作为提高电源对外界的浪涌的抑制能力的补偿。

实施例2

如图3所示，本实施例与实施例1的不同之处在于：本实施例中，所述整流电路103与功率因数控制电路109之间连接有过压保护电路111，过压保护电路111的输入端与整流电路103的输出端连接，过压保护电路111的输出端与功率因数控制电路109的输入端连接。当整流电路103的电压高于一定数值时，过压保护电路111将信号输送至功率因数控制电路109，控制切断电压变换电路104；当电压恢复到正常范围时，过压保护电路111又将信号输送至功率因数控制电路109，控制接通电压变换电路104。

其他结构与实施例1相同。

实施例3

如图4所示，本实施例与实施例1的不同之处在于：本实施例中，所述放大驱动108的输入端连接有过温保护电路112。当LED灯具107的温度过高时，过温保护电路112将信号输送至放大驱动108，放大驱动108反馈至功率因数控制电路109的电压增大，然后由功率因数控制电路109使得输出的控制信号占空比减小，进而控制电压变换电路104中MOS管Q1的导通时间变短，从而强制降低输出电流，避免LED灯具因温度过高造成损坏，进一步提高使用的稳定可靠性。

其他结构与实施例1相同。

实施例4

如图5所示，本实施例与实施例1的不同之处在于：本实施例中，所述整流电路103与功率因数控制电路109之间连接有过压保护电路111，过压保护电路111的输入端与整流电路103的输出端连接，过压保护电路111的输出端与功率因数控制电路109的输入端连接。当整流电路103的电压高于一定数值时，过压保护电路111将信号输送至功率因数控制电路109，控制切断电压变换电路104；当电压恢复到正常范围时，过压保护电路111又将信号输送至功率因数控制电路109，控制接通电压变换电路104。

同时，本实施例中，所述放大驱动108的输入端还连接有过温保护电路112。当LED灯具107的温度过高时，过温保护电路112将信号输送至放大驱动108，放大驱动108反馈至功率因数控制电路109的电压增大，然后由功率因数控制电路109使得输出的控制信号占空比减小，进而控制电压变换电路104中MOS管Q1的导通时间变短，从而强制降低输出电流，避免LED灯具因温度过高造成损坏，进一步提高使用的稳定可靠性。

其他结构与实施例1相同。

以上仅为本发明的优选实施例，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明做出的非实质性修改，也均落入本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种LED驱动电路，其特征在于，包括依次连接的电源输入端、EMC电路、整流电路、电压变换电路、滤波电路、输出电流电压检测电路以及输出端的LED灯具，同时还包括恒流恒压控制电路，分别与输出电流电压检测电路的输出端和电压变换电路的输入端连接，在所述整流电路与所述电压变换电路之间串联一个电感以及并联一个压敏电阻，压敏电阻的输入端与电感的输出端连接。

2.根据权利要求1所述的LED驱动电路，其特征在于，所述恒流恒压控制电路包括放大驱动、功率因数控制电路，放大驱动的输入端与输出电流电压检测电路的输出端连接，放大驱动的输出端与功率因数控制电路的输入端连接，功率因数控制电路的输出端与电压变换电路的输入端连接。

3.根据权利要求2所述的LED驱动电路，其特征在于，所述整流电路与功率因数控制电路之间连接有过压保护电路，过压保护电路的输入端与整流电路的输出端连接，过压保护电路的输出端与功率因数控制电路的输入端连接。

4.根据权利要求2所述的LED驱动电路，其特征在于，所述放大驱动的输入端连接有过温保护电路。

5.根据权利要求2所述的LED驱动电路，其特征在于，所述放大驱动的输入端连接有输出短路开路保护电路。

6.根据权利要求2至5任一项所述的LED驱动电路，其特征在于，所述功率因数控制电路的型号为L6561。