專利名稱：一種led燈組驅(qū)動電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于驅(qū)動電源技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種LED燈組驅(qū)動電 源裝置。
背景技術(shù)：
科技的快速發(fā)展，驅(qū)使人類有了更好的生活質(zhì)量，在應(yīng)用LED燈 效能及使用層面研發(fā)的日漸提升中，已經(jīng)應(yīng)用到燈照明上的運(yùn)用，而 LED燈組比起傳統(tǒng)燈組不但效率更高、更節(jié)省能源，而且因?yàn)閭鹘y(tǒng)水 銀燈壽命約為1萬小時，而LED燈則可達(dá)10萬小時以上，所以LED 燈的使用壽命也因此而更長。
目前，LED燈組因其使用的電源裝置為一般計算機(jī)用的交換式電 源供應(yīng)器，其設(shè)計原理均為定電壓定電流裝置。
因?yàn)長ED燈泡的特性使得它會隨著使用時間累積而做出物理特 性的變化。例如其工作電流會隨著使用時數(shù)增加而漸漸升高，最后 因交換式電源供應(yīng)器輸出電流不足而導(dǎo)致LED燈泡呈現(xiàn)閃爍現(xiàn)象，常 見一些路口使用LED燈的交通號志就有此現(xiàn)象發(fā)生。
又或，目前市面上的LED燈組因受限于電源供應(yīng)器裝置為低電壓 高電流輸出，所以LED燈泡之排列多采用并聯(lián)方式接法，并聯(lián)所產(chǎn)生 通過的電流不一致而使LED燈泡常有亮度不一的情形產(chǎn)生，同時也導(dǎo) 致排列的LED燈泡壽命無法均等。
再者，計算機(jī)使用的交換式電源供應(yīng)器，不但使用的零件數(shù)量多、體積龐大，且效率最高僅能達(dá)到85%;更往往因計算機(jī)硬件內(nèi)之工作 環(huán)境溫度過高而經(jīng)常毀損，若是將其應(yīng)用于燈上，則使用者必須付出 可觀的維護(hù)成本是可預(yù)見的。
因此，如何解決此種習(xí)知配置有一般計算機(jī)用的交換式電源供應(yīng) 器所產(chǎn)生的高成本、低效能與短壽命等不易實(shí)用的困擾，即是待解決 的問題。

實(shí)用新型內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種低成本、高節(jié)能、長壽命的LED燈組驅(qū)動電源裝置。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是 一種LED燈組 驅(qū)動電源裝置，其特征在于，它至少包括依次連接的一電源濾波回路， 一電源轉(zhuǎn)換電路， 一功率因素校正回路和一 LED定電流驅(qū)動回路。
所述LED定電流驅(qū)動回路由一電流控制IC、 IC電流偵測、金氧 半場效晶體管、電阻以及電感構(gòu)成。
所述功率因素校正回路包括主控芯片ST L656、升壓轉(zhuǎn)換器、誤 差放大器、乘法器以及與乘法器相連的電流比較器。
本實(shí)用新型的有益效果是電源濾波回路可將系統(tǒng)工作時的噪訊 信號旁路至互相抵消的節(jié)點(diǎn)上及大地接點(diǎn)的參考電位上，該電源轉(zhuǎn)換 電路把交流電轉(zhuǎn)變成直流電，藉由功率因素校正回路使用L6561芯片 達(dá)成所謂的瞬時模式技術(shù)的設(shè)計，以得到LED燈串接時所需的電壓， 而利用電流控制以達(dá)到使輸入的電流為Sin波形，以及電流與電壓同 相位的狀態(tài)，再利用電流控制IC，透過外部的設(shè)定電阻，可以不通過任何的微處理器處理，精準(zhǔn)地直接控制PWM輸出脈寬，以達(dá)到串接LED燈之驅(qū)動同時具定電流的規(guī)格要求。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
圖l是本實(shí)用新型的電路框圖2是本實(shí)用新型的電路原理圖3是本實(shí)用新型功率因素校正回路的電路原理圖4是本實(shí)用新型電感Tl電流與金氧半場效晶體管(M0SFET) Ql于時間區(qū)間的波形比較示意圖5是本實(shí)用新型芯片L6561的電路原理圖6是本實(shí)用新型電流控制IC 9910C的電路原理圖。
主要組件符號說明
電源濾波回路EMI/EMC 交流電JI 電源轉(zhuǎn)換電路AC/DC Rectifier
橋式整流電路U4KB80R 功率因素校正回路PFC 電流控制IC 9910
芯片ST L6561 芯片ST L6561IC置能腳(CS) pin 4
芯片ST L6561第一接腳pin 1 芯片ST L6561第二接腳pin 2
芯片ST L6561第三接腳pin 3 芯片ST L6561第五接腳pin 5
芯片ST L6561第六接腳pin 6 芯片ST L6561第七接腳pin 7
芯片ST L6561第八接腳pin 8 金氧半場效晶體管(MOSFET) Ql
電感T1 泄極D1 電阻R6 電阻R7、R8 電阻R9、R10
LED定電流驅(qū)動回路LED DRIVE 金氧半場效晶體管(MOSFET) Q2
電阻Res 電感L
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
參照

圖1和圖2，一種LED燈組驅(qū)動電源裝置，它包括依次連接的如下部分
一電源濾波回路EMI/EMC，用于將交流電JI提供的電流所產(chǎn)生的噪訊信號，透過共模及被動式低通網(wǎng)絡(luò)旁路至互相抵消的節(jié)點(diǎn)上及大地接點(diǎn)的參考電位上，該電源濾波回路EMI/EMC適用國際通行的電 壓范圍，不論到世界上的哪一處，都不需要做任何的變更；
一電源轉(zhuǎn)換電路AC/DC Rectifier,用于把交流電JI提供的交 變電流轉(zhuǎn)變成直流電，包括橋式整流電路U4KB80R，采用本電路系統(tǒng) 的LED燈組驅(qū)動電源裝置可以直接承受450V的直流高壓，不需要通 過變壓器來降壓，因而節(jié)省成本，同時具有直接推動高壓負(fù)載的功能；
一功率因素校正回路PFC,用于在輸入電壓低于負(fù)載的電壓時將 電壓提升到合適的范圍，將輸入電壓轉(zhuǎn)換到需求的輸出電壓值，以便于提供LED燈組驅(qū)動電源裝置穩(wěn)定的功率，利用電流來加以控制；
一LED定電流驅(qū)動回路LED DRIVE,包括編號為9910的電流控 制IC、 IC電流偵測(CS)、金氧半場效晶體管(MOSFET) Q2、電阻Rcs與電感L，該回路可以不通過任何的微處理器處理，就達(dá)到LED 驅(qū)動定電流的規(guī)格要求，既使LED的串接電壓有變化，電流控制IC 還是可以透過感知電阻，把定電流的功能與高效率的芯片特色給發(fā)揮 出來，其調(diào)光模式可設(shè)定為模擬調(diào)光控制與數(shù)字調(diào)光控制。所述LED 定電流驅(qū)動回路由一電流控制IC、 IC電流偵測(CS)、金氧半場效晶體管(M0SFET)、電阻以及電感構(gòu)成。
為了適用30W以上的燈組所需功率因素，所述功率因素校正回路PFC內(nèi)使用了芯片ST L6561,具有以下特點(diǎn)1、具磁滯的欠電壓鎖住功能，2、低啟動電流(典型值50uA;保證90uA以下)，因而可減低功率損失，3、內(nèi)部參考電壓于25匸時只有1%以內(nèi)的誤差率，4、 除具有不作動(Disable)功能外，需要時可將系統(tǒng)關(guān)閉，以降低損 耗，5、兩級的過電壓保護(hù)，6、具有內(nèi)部啟動及零電流偵測功能，7、 內(nèi)具乘法器，對于寬范圍的輸入電壓，有較佳的THD值，8、在電流偵測輸入端，具備內(nèi)部RC濾波器，9、高容量的圖騰級輸出，可以直接驅(qū)動金氧半場效晶體管(MOSFET)。所述芯片STL6561具備瞬時模式技術(shù)(Transition Mode Technique)設(shè)計，以得到LED燈串接時所需的電壓，而利用電流控制以達(dá)到使輸入電流為Sin波形、以及達(dá)到電流與電壓同相位的目的。
參照圖3，當(dāng)交流主電源經(jīng)過橋式整流U4KB80R后送入升壓型轉(zhuǎn)換器，而使用該切換技術(shù)的升壓型轉(zhuǎn)換器，可將輸入電壓轉(zhuǎn)換成所需的輸出電壓值。
當(dāng)誤差放大器將升壓轉(zhuǎn)換器輸出的取樣電壓與內(nèi)部參考電壓做 比較，并產(chǎn)生正比于兩者差的訊號；若誤差放大器的頻寬足夠小的話 (低于20Hz)，則此誤差訊號于半周內(nèi)可視為一直流值，此誤差訊號將被送入乘法器，并與整流后的輸入取樣電壓做乘績，乘積結(jié)果為一整流過后的Sin波形，其峰值大小與主電壓峰值及誤差訊號量有關(guān)； 乘法器的輸出送入電流比較器的"+"端，為PWM的Sin波形的參考訊號，當(dāng)芯片ST L6561的IC電流偵測(CS) pin4的電壓(為電感 電流與電阻的乘積)與電流比較器"+ "端的電壓相等時，金氧半場 效晶體管(M0SFET) Ql的導(dǎo)通動作就被截止。
若依此推論，則電感Tl電流的封包將是整流過后的Sin波形， 在每一個半周的操作過程，證明系統(tǒng)有固定的導(dǎo)通時間是可能的；從 金氧半場效晶體管(M0SFET) Q1截止到電感TI電流為零時，電感對 負(fù)載做放電釋能動作，當(dāng)電感T1電流為零，電感T1上無儲能，而泄 極(Drain) Dl處于浮接狀態(tài)，此時電感Tl與泄極Dl的總電容產(chǎn)生 共振，泄極D1的電壓快速掉落到實(shí)時線電壓之下，而該訊號又再次 觸發(fā)金氧半場效晶體管(M0SFET) Ql導(dǎo)通，另一轉(zhuǎn)換周期也跟著開 始。
跨越金氧半場效晶體管(M0SFET) Ql上的這個小電壓，在導(dǎo)通 時可以減小切換損失及儲存于泄極Dl等效電容的能量(損失于金氧 半場效晶體管(M0SFET) Ql內(nèi)部)的損失。
另外如圖4所示，電感T1電流與金氧半場效晶體管(M0SFET) Ql于時間區(qū)間的結(jié)果，由幾何關(guān)系可得出，從主線路擷取的輸入平 均電流，恰好是電感峰值電流波形的一半，系統(tǒng)操作接近介于連續(xù)與 不連續(xù)的臨界模式。
參照圖5，橋式整流電路U4KB80R輸出的電壓經(jīng)電阻R7、 R8分 壓后，可于芯片STL6561的第一接腳pinl得出正比于輸出電壓的回 授電壓，此電壓與IC內(nèi)部2.5V的參考電位做比較后，再經(jīng)芯片ST L6561的第一接腳pinl與芯片ST L6561的第二接腳pin2兩端的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)輸出，以作為內(nèi)部的乘法器的一個輸入源，同時60Hz電源電 壓經(jīng)電阻R9、 R10分壓，于芯片ST L6561的第三接腳pin3得到一弦 波電壓Vs(t)，同時作為乘法器的另一個輸入源，這兩個電壓經(jīng)乘法 器乘積后，可得一比例的弦波參考電壓Vr (t)，此弦波參考電壓Vr (t) 于是做為功率開關(guān)截止時機(jī)之的據(jù);當(dāng)芯片ST L6561的第七接腳pin7 閘極驅(qū)動信號使金氧半場效晶體管(MOSFET) Ql導(dǎo)通時，電感T1電 流依di/dt斜率上升，流經(jīng)感知電阻R6，取電阻R6之跨壓V4經(jīng)芯 片STL6561的IC電流偵測(CS) pin4與參考電壓Vr(t)做比較，當(dāng) V4〉Vr(t)時，芯片ST L6561的第七接腳pin7驅(qū)使金氧半場效晶體 管(MOSFET) Ql截止。
而另一組輔助線圈的目的除了提供芯片ST L6561穩(wěn)定電源外， 還控制開關(guān)的導(dǎo)通，當(dāng)金氧半場效晶體管(MOSFET) Ql截止時，主 線圈極性反轉(zhuǎn)，輔助線圈此時變?yōu)檎娢?，提供芯片ST L6561的第 八接腳pin8(Vcc)電源，與芯片ST L6561的第五接腳pin5的參考電 位。
當(dāng)主線圈的能量釋放完畢時，輔助線圈的電位亦下降，所以芯片 ST L6561的第五接腳pin5的參考電位隨之下降，由于芯片ST L6561 的第五接腳的內(nèi)部電路為負(fù)緣觸發(fā)，在下降至1.8V以下時則觸發(fā)內(nèi) 部而使金氧半場效晶體管(MOSFET) Ql導(dǎo)通，因此可看出經(jīng)由主動 式PFC所得的平均電流波形為一完整之弦波，且其相位與AC電源同 相，經(jīng)由主動式功率因子校正所得的PF值可達(dá)0. 98以上。
參照圖6， 9910為一顆電流控制IC，所以只要透過外部的設(shè)定
電阻Rcs，可以不通過任何的微處理器處理，精準(zhǔn)地直接控制PWM輸 出脈寬，不但可將LED燈以串接方式連訊，每顆LED燈泡的亮度一致、 使用壽命更長，更可達(dá)到串接LED燈的驅(qū)動同時具定電流的規(guī)格要 求，既使LED的串接電壓有變化，9910電流控制IC還是可以透過這 個感知電阻Rcs，把定電流的功能與高效率的芯片特色給發(fā)揮出來。
另外，本實(shí)用新型藉由功率因素校正回路使用的L6561芯片達(dá)成 所謂的瞬時模式技術(shù)(Transition Mode Technique)設(shè)計，而達(dá)到 使輸入電流為Sin波形、及電流與電壓同相位，再利用該LED定電流 驅(qū)動回路之編號9910電流控制IC,透過外部的設(shè)定電阻，可以不通 過任何的微處理器處理，精準(zhǔn)地直接控制PWM輸出脈寬，而電流控制 IC 9910的特點(diǎn)如下1、直接支持高電壓輸入，及寬闊的輸入電壓 范圍(DC 8V 450V)， 2、高系統(tǒng)效率表現(xiàn)， 一般為90%以上，而傳統(tǒng) 式Switching Power為80%， 3、具定電流回授控制回路，4、具外加 數(shù)位式調(diào)光功能、外加模擬式調(diào)光功能，且可規(guī)劃式PWM振蕩頻率。
相較于現(xiàn)有的LED燈組驅(qū)動電源裝置，本實(shí)用新型不但可節(jié)省能 源，LED燈效率更達(dá)92%以上，且每顆LED燈泡的亮度一致、使用壽 命更長，真正達(dá)到資源短缺時代所需的效率高、低成本、高節(jié)能、實(shí) 用性強(qiáng)，以及壽命更長的革命性產(chǎn)品之需求。
上述只是本實(shí)用新型優(yōu)選的實(shí)施方式，但應(yīng)不構(gòu)成對本實(shí)用新型 的限制，只要是采用與本實(shí)用新型等同的技術(shù)方案，也應(yīng)當(dāng)在本發(fā)明 創(chuàng)造的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1、一種LED燈組驅(qū)動電源裝置，其特征在于，它至少包括依次連接的一電源濾波回路，一電源轉(zhuǎn)換電路，一功率因素校正回路和一LED定電流驅(qū)動回路。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED燈組驅(qū)動電源裝置，其特征在于， 所述LED定電流驅(qū)動回路由一電流控制IC、 IC電流偵測、金氧半場 效晶體管、電阻以及電感構(gòu)成。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的LED燈組驅(qū)動電源裝置，其特征 在于，所述功率因素校正回路包括主控芯片ST L656、升壓轉(zhuǎn)換器、 誤差放大器、乘法器以及與乘法器相連的電流比較器。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種LED燈組驅(qū)動電源裝置，包括電源濾波回路、電源轉(zhuǎn)換電路、功率因素校正回路以及LED定電流驅(qū)動回路；電源濾波回路可將系統(tǒng)工作時的噪訊信號旁路至互相抵消的節(jié)點(diǎn)上及大地接點(diǎn)的參考電位上，該電源轉(zhuǎn)換電路把交流電轉(zhuǎn)變成直流電，藉由功率因素校正回路使用L6561芯片達(dá)成瞬時模式技術(shù)的設(shè)計，以得到LED燈串接時所需的電壓，而利用電流控制以達(dá)到使輸入之電流為Sin波形，以及電流與電壓同相位的狀態(tài)，再利用電流控制IC，透過外部的設(shè)定電阻，無需微處理器處理便可精準(zhǔn)地直接控制PWM輸出脈寬，達(dá)到串接LED燈之驅(qū)動同時具定電流的規(guī)格要求。相對于現(xiàn)有電源裝置，成本更低、節(jié)能效果更高、使用壽命更長。
文檔編號G05F1/46GK201182026SQ20082009191
公開日2009年1月14日 申請日期2008年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月28日
發(fā)明者繆復(fù)華 申請人:繆復(fù)華