CN201374837Y - 高效率led恒流驱动电源 - Google Patents
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Abstract
一种高效率LED恒流驱动电源，由EMI滤波电路、一次整平滑整流电路、吸收电路、驱动电路、控制电路、高控制电路器、二次整平滑整流电路和检测电路组成。本实用新型的高效率LED恒流驱动电源通过选择低导通电阻、快速切换的MOSFET管，降低了导通时的电压，增加了芯片尺寸和漏源击穿电压，有助于降低导通电阻，减少了MOSFET管在导通时的功率损耗；选用进口的高导磁率低功耗的磁性器件，降低主脉冲变压器的功耗，在脉冲变压器的绕制过程中采用了特殊的绕制方法，能有效减小脉冲变压器漏感、主绕组与次绕组之间产生的干扰，使电源转换效率可以达到90％。
Description
技术领域
本实用新型涉及LED驱动电源，具体涉及一种高效率大功率LED恒流驱动电源。
背景技术
LED灯是一种节能、环保、小尺寸且长寿命的新型固体光源。近年来不断地被推广应用到日常照明领域，由于LED灯具有耗电低、温度低、不含汞、铅等有害金属、工作寿命长等优点，利用LED灯作为照明光源是未来灯具的必然趋势。
由于LED本身的工作特性，决定了其不能与普通白炽灯采用同样的驱动电源，现有的一些LED灯组因受限于驱动电源为低电压高电流，所以多采用并联方式连接，而并联所产生通过电流不一致使LED灯泡常有亮度不一的情形产生，导致排列的LED灯寿命无法均等。但现目前的大功率LED驱动电源转换效率却非常低，在工作时元器件的发热、辐射产生了大量的损耗，很多市电输入照明大功率LED驱动电源采用的交流输入电容降压和工频变压器降压的AC/DC电路，该驱动电源体积过大，而且输出稳压性能差；或者使用的高频开关电源来驱动，这种方式可以使驱动电源体积较小，但电路相对复杂，成本较高。而且其中大部分功率的损耗来自开关器件MOSFET管，另外一部分损耗来自磁芯和电容。磁芯损耗并不像传导损耗那样容易估算，它由磁滞、涡流损耗组成，直接影响铁芯的交变磁通。在大功率LED恒流驱动电源中，尽管平均直流电流流过电感，但是由于通过电感开关电压的变化产生的纹波电流导致磁芯周期性磁通变化，每个交流周期中磁芯偶极子的重新排列都会带来磁滞损耗，所消耗的功率正比于频率和磁通密度，使大功率恒流驱动电源的效率非常低。
实用新型内容
针对现有技术中大功率的LED驱动电源在能量转换过程中效率损耗大、元器件之间相互干扰、电源转换率低的不足，本实用新型的目的是提供一种能够降低变压器功耗、减少电磁干扰、提高驱动电源转换率的高效率LED恒流驱动电源。
本实用新型的目的是这样实现的：一种高效率LED恒流驱动电源，由EMI滤波电路、一次整平滑整流电路、吸收电路、驱动电路、控制电路、高频变压器、二次整平滑整流电路和检测电路组成。
进一步特征，控制电路采用L6562芯片作为高度集成的DC/DC转换器。
所述驱动电路采用高电压700V、低导通电阻、快速切换的功率开关MOSFET管。所述电源电路中的工作频率为135KHz。所述高频变压器采用分段交错绕制，将初级线圈分成两半，将次级线圈夹在初级线圈中间绕制。
相对于现有技术，本实用新型具有以下显著优点：
1、选择低导通电阻、快速切换的MOSFET管，降低了导通时的电压，增加了芯片尺寸和漏源击穿电压，有助于降低导通电阻，减少了MOSFET管在导通时的功率损耗；
2、选用进口的高导磁率低功耗的磁性器件，降低主脉冲变压器的功耗，在脉冲变压器的绕制过程中采用了特殊的绕制方法，能有效减小脉冲变压器漏感、主绕组与次绕组之间产生的干扰；
3、采用尖峰吸收电路，减少纹波干扰，使电源转换效率可以达到90％。
附图说明
图1是本实用新型的高效率LED恒流驱动电源的原理方框图；
图2是一种具体实施方式的电路原理图。
图中，1-EMI滤波电路，2-一次整平滑整流电路，3-吸收电路，4-驱动电路，5-控制电路，6-高频变压器，7-二次整平滑整流电路，8-检测电路。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。
本实用新型的高效率LED恒流驱动电源，如图1所示，其特征在于，由EMI滤波电路1、一次整平滑整流电路2、吸收电路3、驱动电路4、控制电路5、高频变压器6、二次整平滑整流电路7和检测电路8组成；吸收电路3作用为抑制电力电子器件的过电压或过电流，消除整流回路中的电流浪涌和高频寄生振荡，减小器件的开关损耗；驱动电路4和高频变压器6将交流电压转换为恒流电源，并同时完成与LED电压和电流的匹配；控制电路5控制驱动MOSFET管的开关电压，达到控制输出电压的目的；检测电路8检测输出电流变化并反馈到控制电路5，使输出电流恒定保持不变，始终工作在恒流状态。EMI滤波电路1、一次整平滑整流电路2和二次整平滑整流电路7为现有技术，在此不详述。
所述控制电路5采用L6562芯片作为高度集成的DC/DC转换器。
所述驱动电路4采用高电压700V、低导通电阻、快速切换的功率开关MOSFET管。
所述电源电路中的工作频率为135KHz。
所述高频变压器6采用分段交错绕制，将初级线圈分成两半，将次级线圈夹在初级线圈中间绕制。
参见图2，工作时，外部电流接入EMI滤波电路1，其作用是将电网存在的杂波过滤，同时将阻碍本机产生的杂波反馈到公共电网，再通过一次整平滑整流电路2将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电，以供下一级变换。通过吸收电路3消除整流回路中的电流浪涌和高频寄生振荡，控制电路5从电阻R28、R29端取样，经LM358与设定标准进行比较发出信号，这时PC817导通，促使芯片L6562控制驱动MOSFET管Q1。驱动电路4是功率开关MOSFET管Q1，Q1以一定的时问间隔重复地接通和断开，在整个开关接通期间，电源向负载提供能量；当开关Q1断开时，输入电源便中断了能量的提供。可见，输入电源向负载提供能量是断续的，为使负载能得到连续的能量提供，驱动电源必须要有一套储能装置就是高频变压器6，高频变压器6是驱动电源的核心部分，在开关接通时将一部分能量储存起来，在开关断开时，向负载释放。二次整平滑整流电路7再次进行整流，根据负载需要，提供稳定可靠的恒流电源。检测电路8检测输出电流变化，通过电路中的LM358、PC817反馈到控制电路5，通过驱动电路4改变高频变压器6的占空比，使输出电流恒定保持不变，从而使电源始终工作在恒流状态，保证LED可靠工作。
本实用新型的高效率LED恒流驱动电源，主要采取以下措施：
1、为实现良好的高负载效率，合理选择功率开关器件MOSFET，有助于改善效率。功率开关MOSFET中的功率损耗可以分为两类：导通损耗和开关损耗。导通损耗是MOSFET在导通期间产生的，其瞬态损耗等于MOSFET的电流与导通电阻的乘积，开关损耗在开关周期开始和结束时的切换过程中产生，还包括在对栅极电容进行充电和放电时所消耗的能量。导通损耗由负载电流决定，而开关损耗由开关频率决定。电路中Q1选用了高电压700V的功率开关MOSFET，增加漏源击穿电压，降低导通电阻，减少了MOSFET管在导通时的功率损耗。
2、LED恒流驱动电源的工作频率是电路重点考虑的问题。尽管理论上开关频率越高，高频变压器的体积就越小，电源效率就越高，但实际上磁芯损耗、铜阻损耗、整流管和MOSFET的开关损耗，随开关频率的升高而增大，反而导致效率降低。因此，本装置在电路中选择工作频率为135KHz.，此时损耗低，高频变压器尺寸小，而且效率较高，电磁干扰也较弱。
3、高频变压器是LED恒流驱动电源中能量储存与传输的重要组成部份，它对驱动电源的效率影响较大，一个高效率的高频变压器应具备直流损耗和交流损耗低、漏感小、绕组本身的分部电容及绕组间的耦合电容小的特点。高频变压器的漏感不仅与初级和次级线圈相对位置有关，而且与初级的匝数有关。线圈间磁场强度越大，漏感越大，分段交错绕制线圈不但可以减少漏感，而且还减少了邻近效应引起的交流电阻。变压器初级和次级线圈相互紧密靠近，以减少漏感和外部杂散磁场。将线圈尽可能放置在气隙上或接近气隙，避免外磁路间大的磁位差，产生很大杂散磁场。在电路中我们采用分段交错绕制，将初级线圈分成两半，将次级线圈夹在初级线圈中间绕制，这样可减少漏感，而且还减少了直流损耗和交流损耗低，绕组本身的分部电容及绕组间的耦合电容小，这使得电源效率在原有基础上又得到了进一步的提高。
Claims (5)
1、一种高效率LED恒流驱动电源，其特征在于，由EMI滤波电路(1)、一次整平滑整流电路(2)、吸收电路(3)、驱动电路(4)、控制电路(5)、高频变压器(6)、二次整平滑整流电路(7)和检测电路(8)组成；吸收电路(3)作用为抑制电力电子器件的过电压或过电流，消除整流回路中的电流浪涌和高频寄生振荡，减小器件的开关损耗；驱动电路(4)和高频变压器(6)将交流电压转换为恒流电源，并同时完成与LED电压和电流的匹配；控制电路(5)控制驱动MOSFET管的开关电压，达到控制输出电压的目的；检测电路(8)检测输出电流变化并反馈到控制电路(5)，使输出电流恒定保持不变，始终工作在恒流状态。
2、根据权利要求1所述的高效率LED恒流驱动电源，其特征在于，所述控制电路(5)采用L6562芯片作为高度集成的DC/DC转换器。
3、根据权利要求1所述的高效率LED恒流驱动电源，其特征在于，所述驱动电路(4)采用高电压700V、低导通电阻、快速切换的功率开关MOSFET管。
4、根据权利要求1所述的高效率LED恒流驱动电源，其特征在于，所述电源电路中的工作频率为135KHz。
5、根据权利要求1所述的高效率LED恒流驱动电源，其特征在于，所述高频变压器(6)采用分段交错绕制，将初级线圈分成两半，将次级线圈夹在初级线圈中间绕制。
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