基于交流直連led驅(qū)動電源的大功率高可靠性電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及交流直連LED驅(qū)動技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)計大功率交流直連LED驅(qū)動電路。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技和工業(yè)的發(fā)展，發(fā)光二極管(LED)因為沒有Hg污染、小尺寸、長壽命、高光效、快速時間響應(yīng)、低功率消耗等優(yōu)點，在照明領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)的恒流LED驅(qū)動電源普遍采用兩級結(jié)構(gòu)，功率因數(shù)校正(PFC)和DC/DC電壓轉(zhuǎn)換，為LED燈提供穩(wěn)定的供電電壓和驅(qū)動電流。但是此驅(qū)動電源采用電解電容進行穩(wěn)壓和濾波，而電解電容的短壽命限制了整個LED光源的壽命。為了配合LED燈長壽命的優(yōu)點，近幾年，交流直連LED驅(qū)動電源得到深入的研宄，相應(yīng)的產(chǎn)品也相繼推出。
[0003]通過調(diào)研交流直連LED驅(qū)動電源的驅(qū)動方案，LED燈串順序驅(qū)動方式是主流的驅(qū)動方案，大量文獻都提出了 LED燈串順序驅(qū)動的結(jié)構(gòu)。但是，由于LED燈串順序驅(qū)動方案固有的缺點，即從一串LED燈串點亮到下一串LED燈串點亮的時間內(nèi)，LED驅(qū)動芯片中大功率的驅(qū)動管LDMOS承載著多余的電壓和流過LED燈的電流，這樣在LDMOS上就會消耗很大的功耗，也就產(chǎn)生了大量的熱量，導(dǎo)致芯片溫度快速升高。如果熱量得不到及時擴散，交流直連LED驅(qū)動芯片就會產(chǎn)生熱關(guān)斷，熄滅LED燈串，減小熱量的產(chǎn)生，保證芯片的安全。
[0004]綜上所述，交流直連LED驅(qū)動電源不能驅(qū)動大功率的LED燈串。在2013年ISSCC上的一篇文章 A soft self-commutating method using minimum control circuitry formultiple-string LED drivers可以提供最大400mA的電流，提供最大22W的輸出功率，這也是迄今為止公布的文章中單顆芯片最大輸出功率。
[0005]采用傳統(tǒng)的兩級結(jié)構(gòu)PFC和DC/DC轉(zhuǎn)換方案可以很容易的輸出較高的功率，如CN102123552所公開的技術(shù)方案。但是因為兩級結(jié)構(gòu)自身壽命低、效率低的缺點，所以研宄大功率的交流直連LED驅(qū)動方案意義重大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明公開了一種基于交流直連LED驅(qū)動電源的大功率高可靠性電路。
[0007]一種基于交流直連LED驅(qū)動電源的大功率高可靠性電路，包括抵抗浪涌的壓敏電阻、大功率整流橋、N個交流直連LED驅(qū)動電源、確定LED驅(qū)動電流的電阻RC、N串LED燈串。交流輸入電壓通過大功率整流橋整流后直接為交流直連LED驅(qū)動電源和LED燈串供電，驅(qū)動電阻RC確定LED燈串的驅(qū)動電流。
[0008]所述的交流直連LED驅(qū)動電源驅(qū)動LED燈串為順序驅(qū)動方式，即根據(jù)輸入電壓的幅值，LED燈串從燈串I到燈串N依次點亮。
[0009]所述的N個交流直連LED驅(qū)動電源并聯(lián)連接，協(xié)同工作，共同承受流過LED燈串的電流，在保證不超過交流直連LED驅(qū)動芯片最大驅(qū)動電流的前提下，實現(xiàn)大功率交流LED驅(qū)動電源。
[0010]所述的N個交流直連LED驅(qū)動電源在PCB應(yīng)用板上均勻分散排列，使得交流直連LED驅(qū)動電源產(chǎn)生的熱量均勻分布，有效防止局部溫度過高，使驅(qū)動單元發(fā)生熱關(guān)斷，保證整個系統(tǒng)的持續(xù)、安全、可靠地工作。
[0011]整體的電路中沒有電解電容，提高了交流LED驅(qū)動電源的壽命。
[0012]相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果為，對N個交流直連LED驅(qū)動電源采用并聯(lián)連接，協(xié)同驅(qū)動LED燈串，共同承受流過LED燈串的電流，在PCB應(yīng)用板上均勻分散排列LED驅(qū)動電源，實現(xiàn)了大功率交流直連LED驅(qū)動的電路，分散了驅(qū)動電路產(chǎn)生的熱量，提高了大功率驅(qū)動電源的壽命和可靠性。整體應(yīng)用電路中沒有電解電容，提高了大功率LED驅(qū)動電源的壽命。
【附圖說明】
[0013]圖1是傳統(tǒng)兩級PFC和DC/DC大功率驅(qū)動電源的結(jié)構(gòu)框圖；
圖2是交流直連LED驅(qū)動電源順序驅(qū)動LED燈串的示意圖；
圖3是交流直連LED驅(qū)動電源中LED燈串順序?qū)ǖ氖疽鈭D；
圖4是交流直連LED驅(qū)動電源消耗功耗的分析示意圖；
圖5是一種基于交流直連LED驅(qū)動電源的大功率高可靠性電路示意圖；
圖6是N個交流直連LED驅(qū)動芯片在PCB板上均勻分散分布的示意圖；
圖7是2個交流直連LED驅(qū)動芯片SI和S2并聯(lián)驅(qū)動大功率LED燈串的具體實施例示意圖。
【具體實施方式】
[0014]下面對一種基于交流直連LED驅(qū)動電源的大功率高可靠性電路進行詳細描述。
[0015]圖1是傳統(tǒng)兩級PFC和DC/DC大功率驅(qū)動電源的結(jié)構(gòu)框圖，因為此驅(qū)動電源采用電解電容(；進行穩(wěn)壓和濾波，而電解電容的短壽命限制了整個LED光源的壽命。為了配合LED燈長壽命的優(yōu)點，近幾年，交流直連LED驅(qū)動電源得到廣泛深入的研宄。
[0016]圖2是主流的交流直連LED驅(qū)動電源順序驅(qū)動LED燈串的示意圖，其中交流直連LED驅(qū)動電源的管腳TAPn內(nèi)部為大功率高耐壓驅(qū)動管LDMOS。圖3是交流直連LED驅(qū)動電源中LED燈串順序?qū)ǖ氖疽鈭D。結(jié)合圖2和圖3，我們以5串LED燈串為例進行詳細介紹交流直連LED驅(qū)動電源順序驅(qū)動LED燈串的過程。隨著輸入電源電壓幅值的增大，當電源電壓Vin達到VLEDl即VLEDl<Vin<VLED2時，在Tl時間內(nèi)，只有LED燈串LEDl被點亮；當電源電壓達到VLED2即VLED2〈Vin〈VLED3時，在T2時間內(nèi)，只有LED燈串LEDl和LED2被點亮；當電源電壓達到VLED3即VLED3〈Vin〈VLED4時，在T3時間內(nèi)，只有LED燈串LEDl、LED2和LED3被點亮；當電源電壓達到VLED4即VLED4〈Vin〈VLED5時，在T4時間內(nèi)，只有LED燈串LED1、LED2、LED3和LED4被點亮；當電源電壓達到VLED5即Vin>VLED5時，在T5時間內(nèi)，所有LED燈串LED1、LED2、LED3、LED4和LED5被同時點亮。
[0017]圖4詳細介紹了交流直連LED驅(qū)動電源功耗消耗分析。從圖2和圖3的分析中，我們可以得出，從一串LED燈串導(dǎo)通到下一串LED燈串導(dǎo)通期間多出來的電壓落在交流直連LED驅(qū)動電源的大功率高耐壓驅(qū)動管LDMOS的漏端，見圖4陰影部分的電壓。陰影部分電壓與此時流過LED燈串的電流相乘就得到LDMOS消耗的功耗。LDMOS產(chǎn)生的熱量使得驅(qū)動芯片的溫度升高，為了保護整個LED驅(qū)動電源的安全，如果產(chǎn)生過多熱量或者熱量得不到及時擴散，驅(qū)動芯片的溫度就會迅速增高，驅(qū)動芯片會產(chǎn)生熱關(guān)斷。由此可見，考慮到交流直連LED驅(qū)動芯片自身消耗的功耗，它提供的驅(qū)動功耗不會很大，根據(jù)目前文獻給出的最大驅(qū)動功耗為22W，這使得交流直連LED驅(qū)動芯片不適合大功率LED驅(qū)動電源的應(yīng)用。
[0018]圖5給出一種基于交流直連LED驅(qū)動電源的大功率高可靠性電路，即N個交流直連LED驅(qū)動電源并聯(lián)連接、協(xié)同提供大功率輸出功率的示意圖。它包括抵抗浪涌的壓敏電阻VDR、大功率整流橋、N個交流直連LED驅(qū)動電源、確定LED驅(qū)動電流的電阻RC、N串LED燈串。N個交流直連LED驅(qū)動電源并聯(lián)連接，協(xié)同工作，共同承受流過LED燈串的電流，即Iin= Σ Isn(n=l, 2，3...)，IsnS流過第η個交流直連LED驅(qū)動電源Sn的電流。在保證不超過交流直連LED驅(qū)動芯片最大驅(qū)動電流的前提下，實現(xiàn)大功率交流直連LED驅(qū)動電源。
[0019]圖6給出了 N個交流直連LED驅(qū)動芯片在PCB板上均勻分散分布的示意圖。N個交流直連LED驅(qū)動電源在PCB應(yīng)用板上均勻分散排列，使得交流直連LED驅(qū)動電源產(chǎn)生的熱量均勻分布，有效防止局部溫度過高，使驅(qū)動單元發(fā)生熱關(guān)斷，保證整個系統(tǒng)的持續(xù)、安全、可靠地工作。
[0020]另外，所述的一種基于交流直連LED驅(qū)動電源的大功率高可靠性電路，整體的應(yīng)用電路簡單，沒有電解電容，提高了交流LED驅(qū)動電源的壽命。
[0021]圖7給出2個交流直連LED驅(qū)動芯片SI和S2并聯(lián)驅(qū)動大功率LED燈串的具體的實施例。所用的LED驅(qū)動芯片最大能承受80mA的電流，而LED燈串需要150mA的驅(qū)動電流。采用2個交流直連LED驅(qū)動芯片并聯(lián)連接協(xié)同驅(qū)動LED燈串的方法，每個驅(qū)動芯片承擔75mA的電流。兩個交流直連LED驅(qū)動芯片位于整個電源模塊的兩側(cè)，防止局部溫度過高。整個系統(tǒng)的輸出功耗達到33W，如果需要更大的輸出功率，可以用多個這樣的模型并聯(lián)協(xié)同工作。
[0022]本發(fā)明的上述實施例僅僅是為說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其他不同形式的變化和變動。這里無法對所有的實施方式予以窮舉。凡是屬于本發(fā)明的技術(shù)方案所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護范圍之列。
【主權(quán)項】
1.一種基于交流直連LED驅(qū)動電源的大功率高可靠性電路，其特征在于，包括抵抗浪涌的壓敏電阻、大功率整流橋、N個交流直連LED驅(qū)動電源、確定LED驅(qū)動電流的電阻RC、N串LED燈串，交流輸入電壓通過大功率整流橋整流后直接為交流直連LED驅(qū)動電源和LED燈串供電，驅(qū)動電阻RC確定LED燈串的驅(qū)動電流。
2.如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述的交流直連LED驅(qū)動電源驅(qū)動LED燈串為順序驅(qū)動方式，即根據(jù)輸入電壓的幅值，LED燈串從燈串I到燈串N依次點亮。
3.如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述的N個交流直連LED驅(qū)動電源并聯(lián)連接，協(xié)同工作，共同承受流過LED燈串的電流。
4.如權(quán)利要求3所述的電路，其特征在于，N個交流直連LED驅(qū)動電源在PCB應(yīng)用板上均勻分散排列，使得交流直連LED驅(qū)動電源產(chǎn)生的熱量均勻分布。
5.如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，整體的電路中沒有電解電容，提高了交流LED驅(qū)動電源的壽命。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于交流直連LED驅(qū)動電源的大功率高可靠性電路。該方案主要包括抵抗浪涌的壓敏電阻、大功率整流橋、N個交流直連LED驅(qū)動電源、確定LED驅(qū)動電流的電阻RC、N串LED燈串。N個交流直連LED驅(qū)動電源并聯(lián)連接，協(xié)同驅(qū)動LED燈串，共同承受流過LED燈串的電流，并且在PCB板上均勻分散排列交流驅(qū)動電源，使得交流直連LED驅(qū)動電源產(chǎn)生的熱量均勻分布，提高交流直連LED驅(qū)動電源的功率、壽命和可靠性。
【IPC分類】H05B37-02
【公開號】CN104602410
【申請?zhí)枴緾N201510017860
【發(fā)明人】李愛玲, 韓雁, 孫龍?zhí)? 張世峰
【申請人】浙江大學
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2015年1月14日