專利名稱：Led驅(qū)動電源的制作方法
LED驅(qū)動電源方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種驅(qū)動電源，更確切地說，涉及一種LED驅(qū)動電源。背景技術(shù)3LED具有環(huán)保、節(jié)能、壽命長等優(yōu)點而被視為21世紀照明光源，現(xiàn)已 開始取代傳統(tǒng)光源在各種照明燈具上大量應(yīng)用。但是，由于LED本身特性決 定其驅(qū)動電源不能與普通白熾燈采用同樣的供電電源，以免電壓波動導(dǎo)致電 流增大從而將LED損壞，因而必須設(shè)計新的電源以充分滿足LED工作所需 驅(qū)動要求，從而最大限度的發(fā)揮LED的性能，減少故障率。然而，現(xiàn)有各種 LED驅(qū)動電源的驅(qū)動性能卻并不理想，影響了LED的推廣應(yīng)用。圖3為現(xiàn) 有LED驅(qū)動電源工作的原理圖。其首先對輸入端輸入的電壓進行電壓變換， 以提供后級電路所需的電壓，然后再經(jīng)過整流濾波后直接通過一限流電阻與 LED相連。但是，該種LED驅(qū)動電源無法對因外界電壓波動造成的LED兩 端的工作電流波動進行調(diào)整，當輸入電壓波動較大時甚至會造成LED損壞； 其次，該種LED驅(qū)動電源無法對由于溫度等原因引起流過LEi)的工作電流 變化進行調(diào)整；另外，該種LED驅(qū)動電源的電壓和電流的同相性較差，功率 因數(shù)很低。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服上述缺陷,提供--種能對LED的工作 電壓和電流進行精確調(diào)整且功率因數(shù)高的LED驅(qū)動電源。本發(fā)明LED驅(qū)動電源是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的 一種LED驅(qū)動電源， 包括—電源輸入端；一與電源輸入端相連的整流濾波單元；一與整流濾波單元相連的電壓變換單元，所述電壓變換單元對整流濾波 后的電壓進行轉(zhuǎn)換并送到輸出單元；一與電壓變換單元相連的輸出單元，所述輸出單元的輸出端與負載LED 相連一與電壓變換單元連接的開關(guān)單元，所述開關(guān)單元根據(jù)其導(dǎo)通和關(guān)斷控 制所述電壓變換單元的電壓轉(zhuǎn)換；一與開關(guān)單元連接的PFC控制單元，所述PFC控制單元產(chǎn)生一控制信 號控制所述開關(guān)單元周期性導(dǎo)通和關(guān)斷；—與輸出單元和PFC控制單元連接的恒壓定電流控制單元，所述恒壓定 電流控制單元包括一恒壓單元和一定電流單元，所述恒壓單元和定電流單元 分別采集輸出單元的信號并產(chǎn)生反饋信號給PFC控制單元；所述PFC控制 單元根據(jù)所述反饋信號調(diào)整控制信號，控制所述開關(guān)單元周期性導(dǎo)通和關(guān)斷， 以調(diào)整開關(guān)單元導(dǎo)通和關(guān)斷的周期，從而調(diào)整電壓變換單元的輸出。所述恒壓單元包括--電壓比較器和--作為基準源的穩(wěn)壓部，所述穩(wěn)壓部 為穩(wěn)壓管或穩(wěn)壓芯片。所述定電流單元包括一電流比較器，所述電流比較器的基準取自所述恒 壓單元的穩(wěn)壓部。所述PFC控制單元還與整流濾波單元的輸出端相連，其采集所述整流濾 波單元輸出端的信號并根據(jù)采集到的信號調(diào)整控制信號。所述PFC控制單元還采集開關(guān)單元的信號，并根據(jù)采集到的信號調(diào)整控 制信號。所述PFC控制單元還對電壓變換單元進行采樣，并根據(jù)采樣信號調(diào)整控 制信號。所述電壓變換單元還通過連接一穩(wěn)壓模塊對PFC控制單元供電。 所述恒壓定電流控制單元與PFC控制單元通過光耦合器連接。 所述LED驅(qū)動電源還包括一 EMI濾波單元，所述EMI濾波單元包括有 一壓敏電阻，所述開關(guān)單元包括一三極管或場效應(yīng)管。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明LED驅(qū)動電源通過設(shè)置開關(guān)單元、電壓變換單 元、恒壓定電流控制單元和PFC控制單元，利用恒壓定電流控制單元內(nèi)的恒 壓單元和定電流單元分別采集輸出單元的電壓信號和電流信號，并產(chǎn)生反饋 信號給PFC控制單元，所述PFC控制單元根據(jù)所述反饋信號調(diào)整控制信號，以調(diào)整開關(guān)單元導(dǎo)通和關(guān)斷，從而調(diào)整電壓變換單元的輸出，實現(xiàn)對LED工 作電壓和電流的精確調(diào)整，使負載LED工作更穩(wěn)定，功率因數(shù)也更高。此外， PFC控制單元還對整流濾波單元的輸出端、開關(guān)單^^、電壓變換單元進行采 樣，并根據(jù)采樣信號調(diào)整控制信號，從而調(diào)整電壓變換單元的輸出，進一歩 精確調(diào)整LED工作電流和提高功率沐1數(shù)。
圖1為本發(fā)明LED驅(qū)動電源的原理結(jié)構(gòu)圖。圖2為本發(fā)明LED驅(qū)動電源--較佳實施例電路圖。圖3為現(xiàn)有技術(shù)LED驅(qū)動電源的工作原理圖。
具體實施方式請參閱圖l,本發(fā)明LED驅(qū)動電源包括外電源輸入端、EMI濾波單元、 整流濾波單元、電壓變換單元、輸出單元、開關(guān)單元、恒壓定電流控制單元 和PFC控制單元。其中，EMI濾波單元的輸入端與外電源輸入端相連，主要 用于抑制電網(wǎng)噪聲及自身產(chǎn)生的噪聲，消除電網(wǎng)對LED驅(qū)動電源的影響以及 LED驅(qū)動電源對電網(wǎng)的影響，提高LED驅(qū)動電源的抗干擾能力及系統(tǒng)的可 靠性。EMI濾波單元的輸出端與整流濾波單元的輸入端相連，整流濾波單元 將EMI濾波單元傳來的信號整流后轉(zhuǎn)換成直流并濾波后輸出。電壓變換單元與整流濾波單元、開關(guān)單元及輸出單元相連，其接收整流 濾波單元輸出的信號，在開關(guān)單元的控制F進行電壓轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的電 壓輸出到輸出單元，再由輸出單元輸出至LED驅(qū)動其工作。電壓變換單元還 與PFC控制單元相連，為PFC控制單元提供工作電源。開關(guān)單元與PFC控制單元及電壓變換單元相連，其受PFC控制單元輸 出的控制信號控制而周期性導(dǎo)通和關(guān)斷，并因而控制電壓變換單元的電壓轉(zhuǎn) 換。所述開關(guān)單元可以為三極管或場效應(yīng)管。恒壓定電流控制單元與輸出單元和PFC控制單元相連，其采集輸出單元 的電壓和電流信號并產(chǎn)生一反饋信號給PFC控制單元，通過PFC控制單元 對輸出進行精確調(diào)整。所述恒壓定電流控制單元包括一恒壓單元和一定電流 單元，所述恒壓單元采集輸出單元的電壓信號并與一基準電壓比較后產(chǎn)生一 反饋信號，所述定電流單元采集輸出單元的電流信號并與一基準電流比較后產(chǎn)生一反饋信號。PFC控制單元與開關(guān)單元和恒壓定電流單元相連，主要起控制作用。PFC 控制單元的輸出端產(chǎn)生--控制信號控制所述開關(guān)單元周期性導(dǎo)通和關(guān)斷，并 可根據(jù)恒壓定電流控制單元的反饋信號調(diào)整控制信號，以調(diào)整開關(guān)單元導(dǎo)通 和關(guān)斷的周期，從而調(diào)整電壓變換單元的輸出，實現(xiàn)對LED工作電流的精確 調(diào)整。由于在輸出單元加入了恒壓單元和定電流單元，既可以對輸出的電壓 進行調(diào)整也可以對輸出的電流進行調(diào)整，相較于單純采用定電流單元進行反 饋調(diào)整具有更好的調(diào)整效果，即使在某一并聯(lián)支路LED斷路的情況下也能很 好的實現(xiàn)對輸出的精確調(diào)整。為了進---歩增強對LED驅(qū)動電源的精確控制， PFC控制單元還對整流濾波單元的輸出端、開關(guān)單元、電壓變換單元進行采 樣，并根據(jù)采樣信號調(diào)整控制信號，從而調(diào)整電壓變換單元的輸出，達到進 —步精確調(diào)整LED工作電流和提高功率因數(shù)的目的。請-—并參閱圖2，在本具體實施電路中，EMI濾波單元由電容C1、 C2、 C3、 C4和濾波器L1以及壓敏電阻RV1組成。壓敏電阻RV1主要用于保護 因電網(wǎng)電壓瞬間增大時可能對LED驅(qū)動電源及LED造成的損壞。整流濾波 單元主要由四個二極管D1、 D2、 D3、 D4組成的橋式整流電路以及濾波電容 C5組成。電壓變換單元主要由高頻變壓器構(gòu)成。高頻變壓器包括一康邊T1、第一 副邊T2和第二副邊T3，其中，原邊T，的輸入端1腳通過一電感L2與整流 濾波單元B的輸出端相連，輸出端2腳與開關(guān)單元相連。第一副邊T2直接 接一由二極管D8、相互并聯(lián)的電容C12、 C13、 C14、 C15、 CV7以及電阻 RS組成的輸出單元，輸出單元的輸出端通過--接線端JP2寬接連到負載 LED,為LED提供工作電流。第二副邊T3通過連接一穩(wěn)壓模塊向PFC控制 單元IC2提供工作電源。所述穩(wěn)壓模塊由二極管D6、 D7、三極管Ql、穩(wěn)壓 管Z3和電容C6構(gòu)成。其中，二極管D6的正極與第二副邊T3的5腳相連， 二極管D6、 D7正向串聯(lián)后接到三極管Q1的集電極，三極管Q1的基極與集 電極之間通過一電阻R10連接。同時，三極管Q1的基極與穩(wěn)壓管Z3的負極 相連，穩(wěn)壓管Z3的正極通過與第二副邊T3的另一腳6腳相連后與整流濾波 單元中二極管D3的正極相連。在二極管D6的負極和穩(wěn)壓管Z3的正極之間還接有一個濾波電容C6。三極管Ql的發(fā)射極與PFC控制單元中的PFC控制芯片IC2的電源腳VCC相連，為PFC控制芯片IC2提供工作電源。所述開關(guān)單元主要包括一場效應(yīng)管Ml,場效應(yīng)管Ml的漏極與高頻變壓 器的原邊Tl相連，其柵極通過一電阻RJ2與PFC控制芯片1C2的CC端口 相連，源極與兩并聯(lián)的電阻R15、 R16串聯(lián)后與整流濾波單元中二極管D3 的正極相連。在電阻R12兩端并聯(lián)有一二極管D12,且二極管D12的正極與 場效應(yīng)管M1的柵極相連。EMI攄波單元、整流濾波單元、高頻變壓器的原 邊T1、場效應(yīng)管M1及電阻R15、 R16構(gòu)成一回路。為保護場效應(yīng)管Ml, 在其漏極和源極之間還接有—'穩(wěn)壓管Z4。為了防止因高頻變壓器的漏感而在 場效應(yīng)管M1關(guān)斷的瞬間產(chǎn)生的尖峰脈沖對場效應(yīng)管造成損壞，在高頻變壓 器的原邊Tl還并聯(lián)有一由二極管D5、穩(wěn)壓管Z1構(gòu)成的保護支路。恒壓定電流控制單元包括--恒壓單元和--定電流單元。所述恒壓單元主 要由一電壓比較器IC5及其外圍電路組成，所述外圍電路包括二極管Dll、 D9,電容C16、 C18,電阻RJ8、 R19、 R20、 R21和穩(wěn)壓芯片IC4。其中， 二極管Dll的正極與輸出單元中二極管D8的負極相連，其負極的--條支路 連接電容C16后接地，另一支路連接--電阻R18為電壓比較器IC5供電，還 有一條支路通過連接一相互串聯(lián)的電阻R21和穩(wěn)壓芯片fC4后接地。穩(wěn)壓芯 片IC4的陰極K與電阻R21相連，陽極A接地，且陰極K和參考極R相連。 電壓比較器IC5輸入端的正極與穩(wěn)壓芯片IC4的參考極R相連。電阻R19、 R20相互串聯(lián)在輸出單元中二極管D8的負極和地之間，并在電阻R19和R20 之間引出一支路與電壓比較器IC5輸入端的負極相連。電壓比較器ICS的輸 出端反接一二極管D9后與光耦合器IC3的輸入端2腳相連，光耦合器IC3 輸入端的另一腳1腳通過一電阻R17與二極管D8的負極相連,光耦合器1C3 的輸出端與PFC控制芯片IC2相連。同時，在電壓比較器IC5的輸出端和輸 入端負極之間還并聯(lián)有一電容C18。所述定電流單元主要包括一電流比較器IC6及其外圍電路組成，并且所 述電流比較器IC6和電壓比較器1C5均采用穩(wěn)壓芯片IC4所在支路作為其基 準源，所述外圍電路包括電阻R22、 R23、 R24,電容Ci9、 C20和二極管 DIO。其中，電阻R22的一端與穩(wěn)壓芯片1C4的參考極R相連，另一端連接8電阻R23及電流比較器IC6輸入端的正極，電阻R23的另一端接地。電流比 較器IC6輸入端的負極通過一電阻R24與輸出單元中電阻RS鄰近負載的一 端相連，同時，電流比較器IC6輸入端的負極還連接一電容C20后接地。電 流比較器IC6的輸出端反接--二極管D10后與光耦合器IC3輸入端的2腳相 連，同時，電流比較器IC6的輸出端與輸入端負極之間還并聯(lián)有--電容C19。PFC控制單元主要由PFC控制芯片IC2及其外圍電路組成，所述外圍 電路包括電阻R1、 R3、 R5、 R7、 R9、 Rll、 R12、 R13、 R14和電容C7、 C8、 C9、 CIO。其中，電阻R1的一端與整流濾波單元的輸出端相連，另一端依次 串聯(lián)電阻R3和電阻R9后與整流濾波單元中二極管D3的正極相連，同時在 電阻R9的兩端并聯(lián)有一電容C9。電阻R3與電阻R9相連的一端還與PFC 控制芯片IC2的V+腳相連，該腳通過電阻R1、電阻R3和電阻R9所在支路 對整流濾波單元的輸出取樣。電阻R5、電阻R7相互串聯(lián)，并且電阻R5的 另一端與整流濾波單元中二極管D4的負極相連，電阻R7的另一端連接電容 C7后與整流濾波單元中二極管D3的正極相連，并且電阻R7的該端還與PFC 控制芯片IC2的電源端VCC腳相連。PFC控制芯片IC2的VCC腳還與三極 .管Ql的發(fā)射極相連。PFC控制芯片的采樣腳C腳與高頻變壓器的第二副邊 T3的5腳相連，該腳采集第二副邊T3的輸出信號。PFC控制芯片IC2的控 制信號輸出腳CC通過一電阻R12與場效應(yīng)管Ml的柵極相連，其輸出---周 期性控制信號控制所述場效應(yīng)管Ml周期性導(dǎo)通和關(guān)斷，從而達到控制高頻 變壓器C高頻變壓的目的。所述PFC控制芯片1C2的采樣腳FB與場效應(yīng)管 Ml的源極相連，其接地腳GND與整流濾波單元中二極管D3的正極相連， 其另 一采樣腳B與依次串聯(lián)電阻R13、 R14后也與二極管D3的正極相連。 光耦合器IC3的輸出腳3腳連接于電阻R13與電阻R14之間，且為了保護光 耦合器IC3，在其兩輸出腳3腳和4腳之間還接有一穩(wěn)壓管Z2，其中，穩(wěn)壓 管Z2的正極與光耦合器IC3的4腳相連，且光耦合器K3的4腳還與穩(wěn)壓 模塊中二極管D7的負極相連。所述具體電路的工作原理如下外界電網(wǎng)電流經(jīng)交流保險絲Fl送到EMI 濾波單元濾波，濾波后的信號經(jīng)由二極管D1、 D2、 D3、 D4組成的橋式整流 電路整流和電容C5濾波后輸出到高頻變壓器，再經(jīng)場效應(yīng)管Ml、電阻R15、R16和二極管D3組成回路。PFC控制單元IC2產(chǎn)生的控制信號經(jīng)控制信號 輸出腳CC控制場效應(yīng)管Ml周期性高頻導(dǎo)通和關(guān)斷，從而在第一副邊T2產(chǎn) 生一電壓信號經(jīng)由二極管3D8、濾波電容C12、 C13、 C14、 C15、 C17組成的 輸出單元送到LED的兩端，為LED提供:I:作電源。同時，輸出單元從二極 管D8輸出的信號經(jīng)二極管Dll、電阻R21和穩(wěn)壓芯片1C4組成的支路在穩(wěn) 壓管IC4上形成一基準信號源，所述基準信號源加在電壓比較器IC5的正輸 入端做為電壓比較器IC5的基準電壓。輸出單元從二極管D8輸出的電壓經(jīng) 電阻R19、 R20分壓后加在電壓比較器IC5的負輸入端，所述負輸入端的電 壓與基準電壓比較后輸出至二極管D9的負極。若電壓變化導(dǎo)致二極管D9 導(dǎo)通時，電流流經(jīng)電阻R17、光耦合器IC3輸入端和二極管D9,通過光耦合 器IC3將反饋信號加到PFC控制芯片IC2的B腳。PFC控制芯片IC2根據(jù)接 收到的反饋信號調(diào)整輸出的控制信號，從而通過控制場效應(yīng)管Ml的導(dǎo)通和 關(guān)斷調(diào)整高頻變壓器的輸出，以快速將電壓穩(wěn)定。另外，穩(wěn)壓芯片IC4兩端 的信號經(jīng)電阻R22和電阻R23分壓作為基準信號加在電流比較器IC6的正輸 入端，流過電阻RS的電流經(jīng)電阻R24后加在電流比較器IC6的負輸入端， 所述負輸入端的信號與基準信號比較后輸出到二極管DIO。當流過電阻RS 的電流發(fā)生變化時，其變化迅速通過電流比較器IC6反映到電流比較器IC6 的輸出端，導(dǎo)致二極管D10導(dǎo)通，同樣通過光耦合器IC3將反饋信號加到 PFC控制芯片IC2的B腳。PFC控制芯片IC2根據(jù)接收到的反饋信號調(diào)整輸 出的控制信號，從而通過控制場效應(yīng)管M1的導(dǎo)通和關(guān)斷調(diào)整高頻變壓器的 輸出，以快速將流過電阻RS的電流穩(wěn)定。通過上述恒壓單元和定電流單元， 實現(xiàn)了對輸出負載LED的精確調(diào)整。由于在定電流單元的基礎(chǔ)上加入了恒壓 電路，使得即使在某一支路LED斷路的情況下仍然能實現(xiàn)對輸出負載LED 的精確調(diào)整，相較于單一采用定電流單元來說具有更好的調(diào)整效果。其次，PFC控制芯片IC2的V+腳、C腳和FB腳還分別采集整流濾波單 元輸出的信號、高頻變壓器的第二副邊T3和場效應(yīng)管M1的源極信號，所述 PFC控制芯片！C2根據(jù)采集到的信號調(diào)整控制信號，達到進—歩精確調(diào)整 LED工作電流和提高功率因數(shù)的目的。以上描述僅為本發(fā)明的實施例，諒能理解，在不偏離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，對本發(fā)明的簡單修改和替換皆應(yīng)包含在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思之內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種LED驅(qū)動電源，包括一電源輸入端；一與電源輸入端相連的整流濾波單元；一與整流濾波單元相連的電壓變換單元，所述電壓變換單元對整流濾波后的電壓進行轉(zhuǎn)換并送到輸出單元；一與電壓變換單元相連的輸出單元，所述輸出單元的輸出端與負載LED相連；一與電壓變換單元連接的開關(guān)單元，所述開關(guān)單元根據(jù)其導(dǎo)通和關(guān)斷控制所述電壓變換單元的電壓轉(zhuǎn)換；一與開關(guān)單元連接的PFC控制單元，所述PFC控制單元產(chǎn)生一控制信號控制所述開關(guān)單元周期性導(dǎo)通和關(guān)斷；其特征在于所述LED驅(qū)動電源還包括一與輸出單元和PFC控制單元連接的恒壓定電流控制單元，所述恒壓定電流控制單元包括一恒壓單元和一定電流單元，所述恒壓單元和定電流單元分別采集輸出單元的信號并產(chǎn)生反饋信號給PFC控制單元；所述PFC控制單元根據(jù)所述反饋信號調(diào)整控制信號，控制所述開關(guān)單元周期性導(dǎo)通和關(guān)斷，以調(diào)整開關(guān)單元導(dǎo)通和關(guān)斷的周期，從而調(diào)整電壓變換單元的輸出。
2. 如權(quán)利要求1所述的LED驅(qū)動電源，其特征在于所述恒壓單元包 括--電壓比較器和一作為基準源的穩(wěn)壓部，所述穩(wěn)壓部為穩(wěn)壓管或穩(wěn)壓芯片。
3. 如權(quán)利要求2所述的LED驅(qū)動電源，其特征在于所述定電流單元 包括一電流比較器，所述電流比較器的基準取自所述恒壓單元的穩(wěn)壓部。
4. 如權(quán)利要求1所述的LED驅(qū)動電源，其特征在于所述PFC控制單 元還與整流濾波單元的輸出端相連，其采集所述整流濾波單元輸出端的信號 并根據(jù)采集到的信號調(diào)整控制信號。
5. 如權(quán)利要求1所述的LED驅(qū)動電源，其特征在于所述PFC控制單 元還采集開關(guān)單元的信號，并根據(jù)采集到的信號調(diào)整控制信號。
6. 如權(quán)利要求1所述的LED驅(qū)動電源，其特征在于所述PFC控制單 元還對電壓變換單元進行采樣，并根據(jù)采樣信號調(diào)整控制信號。
7. 如權(quán)利要求1所述的LED驅(qū)動電源，其特征在于所述電壓變換單 元還通過連接一穩(wěn)壓模塊對PFC控制單元供電。
8. 如權(quán)利要求1所述的LED驅(qū)動電源，其特征在于所述恒壓定電流 控制單元與PFC控制單元通過光耦合器連接。
9. 如權(quán)利要求1所述的LED驅(qū)動電源，其特征在于所述LED驅(qū)動電 源還包括---EMI濾波單元，所述EMI濾波單元包括有一壓敏電阻，所述開 關(guān)單元包括一三極管或場效應(yīng)管。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種LED驅(qū)動電源，包括一電源輸入端、整流濾波單元、電壓變換單元、輸出單元、開關(guān)單元、PFC控制單元和恒壓定電流控制單元。所述恒壓定電流控制單元包括一恒壓單元和一定電流單元，所述恒壓單元和定電流單元分別采集輸出單元的信號并產(chǎn)生反饋信號給PFC控制單元。所述PFC控制單元根據(jù)所述反饋信號調(diào)整控制信號，控制所述開關(guān)單元周期性導(dǎo)通和關(guān)斷，以調(diào)整開關(guān)單元導(dǎo)通和關(guān)斷的周期，從而調(diào)整電壓變換單元的輸出，實現(xiàn)對輸出的精確調(diào)整并提高了功率因數(shù)。
文檔編號H05B33/08GK101262721SQ20071003793
公開日2008年9月10日 申請日期2007年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月8日
發(fā)明者劉學勇, 葉東明 申請人:寧波安迪光電科技有限公司