專利名稱：一種儲能led驅(qū)動器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種LED驅(qū)動器系統(tǒng)，尤其是涉及一種儲能LED驅(qū)動器系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)的高速發(fā)展，社會上對能源的需求急劇增加，特別是在電力方面會經(jīng)常出現(xiàn)短缺現(xiàn)象，在某些工業(yè)發(fā)達城市會采取城市限電措施，這嚴(yán)重影響了城市的正常生活秩序。因而，節(jié)能技術(shù)特別是電力節(jié)能方面的技術(shù)成為當(dāng)今的研究熱點。在此背景下，LED照明技術(shù)應(yīng)運而生，并有取代現(xiàn)有普通照明技術(shù)的趨勢。在能源和環(huán)境問題日益突出的今天，節(jié)能減排的效果愈顯重要，對LED照明的需求也越是非常迫切。在可替代能源不完善的前提下，如何對現(xiàn)有不可再生能源進行更加有效的利用，是解決目前的能源短缺問題的有效途徑。LED燈由于具有高效、節(jié)能、環(huán)保等一系列優(yōu)點而成為國家、地區(qū)與相關(guān)企業(yè)行業(yè)發(fā)展和關(guān)注的焦點。其作為半導(dǎo)體照明技術(shù)中最重要的部件，更因為具有節(jié)能、環(huán)保、長壽命、免維護等很多優(yōu)點而被市場廣泛接受。LED燈具中的驅(qū)動電源電路是LED產(chǎn)品的重要組成部分，無論在照明、背光源還是顯示板領(lǐng)域，都得到了廣泛的市場應(yīng)用。由于在目前的LED照明的研究及產(chǎn)業(yè)化階段中，LED驅(qū)動電源的使用壽命在整個LED燈使用壽命中起著決定性的作用，研究出高效率和高可靠性的LED驅(qū)動電源成為了目前LED產(chǎn)業(yè)中需要優(yōu)先解決的關(guān)鍵問題。有了它才能保證LED穩(wěn)定、高效率及長壽命工作及運行。由于LED照明燈所獨有的電氣特性使得LED驅(qū)動電源電路面臨更大挑戰(zhàn)，加上LED燈的理論使用壽命可長達10萬小時，因此要求所配的LED驅(qū)動電源因具有很高的可靠性。為了防止LED燈的提前損壞，要求所設(shè)計的電路控制系統(tǒng)能夠精確控制LED驅(qū)動電源的輸出電流大小。而目前市面上采用的穩(wěn)壓驅(qū)動電路普遍存在穩(wěn)流能力較差的缺點，從而使得所驅(qū)動的LED燈的壽命大為縮短。LED恒流驅(qū)動電源技術(shù)的好壞直接關(guān)系到大功率LED燈亮度的均勻性和一致性。在便攜式產(chǎn)品的應(yīng)用上，隨著電源電壓的逐漸降低，我們需要LED燈的亮度不變，那就要求LED驅(qū)動電源電路應(yīng)具有很高的電流精度，由于很小的電流變化都會引起LED燈的亮度變化。所以在用市電供電的LED燈具上，由于電網(wǎng)電壓的經(jīng)常波動，要求LED驅(qū)動電源即使在電源電壓變化的情況下，也能具有高精度的驅(qū)動電源恒流輸出特性。此外，由于大功率LED燈發(fā)熱厲害，且會隨著環(huán)境溫度的變化，驅(qū)動電源的輸出電流也會發(fā)生漂移。這些都要求大功率LED驅(qū)動電源電路能夠提供穩(wěn)定的高精度的LED恒流輸出電流。與白熾燈不同，LED器件必須通過開關(guān)電源將交流電整流為穩(wěn)定的直流電才可工作，因此在家用或公共場所使用的高功率LED照明器件通常需要使用開關(guān)電源。雖然開關(guān)電源電路效率較高，但是因其整流電路為非線性電路，會給電網(wǎng)造成大量電流諧波污染，其電路中的容性濾波元件還會降低電路的功率因數(shù)，增加電網(wǎng)負擔(dān)并引發(fā)諧波污染。因此普遍要求功率稍大一些的LED驅(qū)動電源電路都應(yīng)具有高功率因數(shù)功能。在照明應(yīng)用中，如果輸出功率要求高于25W，LED驅(qū)動器則面臨著功率因數(shù)校正(PFC)的問題。如美國“能源之星”項目固態(tài)照明標(biāo)準(zhǔn)中對PFC帶有強制性要求(而無論是何種功率等級)，即針對住宅應(yīng)用部分要求功率因數(shù)高于O. 7，而針對商業(yè)應(yīng)用部分要求功率因數(shù)高于O. 9。而一般開關(guān)電源的功率因數(shù)通常比較低，只有使用了 PFC(功率因數(shù)校正)技術(shù)的開關(guān)電源才能有很高的功率因數(shù)?，F(xiàn)有的LED驅(qū)動電源在性能方面主要追求的是輸出功率的大小和輸出的穩(wěn)定度，而在功率因數(shù)和效率方面并沒有好的表現(xiàn)，設(shè)計得到高功率因數(shù)、高效率LED驅(qū)動電源是其設(shè)計的必由之路，另外如果突然出現(xiàn)斷電現(xiàn)象，當(dāng)前的LED驅(qū)動電源并不能持續(xù)為LED供電，所以在斷電時LED無法正常運行，從而在市電出現(xiàn)停電情況下出現(xiàn)無法進行室內(nèi)照明的諸多不便，設(shè)計得到具有儲能功能的LED驅(qū)動電源，則可以較好地解決這一問題。

實用新型內(nèi)容本實用新型主要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的技術(shù)問題；提供了一種采用電壓跟隨PFC技術(shù)，將開關(guān)管關(guān)斷時間固定，保證整個拓撲工作在DCM模式，這樣就可以用一個簡單的一級拓撲實現(xiàn)高功率因數(shù)(PF)。經(jīng)測試，本實用新型所述LED驅(qū)動電源的功率因數(shù)能達到O. 9以上。且加入此PFC控制電路后，AC-DC變換器的效率仍然達到了 80%以上的一種儲能LED驅(qū)動器系統(tǒng)。本實用新型還有一目的是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的技術(shù)問題；提供了一種能夠?qū)崿F(xiàn)恒流/恒壓(CC/CV)模式的切換，在照明模式中工作在CC模式，直接對LED供電。在充電模式中工作在CV模式，對鋰電儲能系統(tǒng)供電，進行儲能的一種儲能LED驅(qū)動器系統(tǒng)。本實用新型再有一目的是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的技術(shù)問題；提供了一種能在LED關(guān)斷時高效率的將輸入的能量儲存起來，方便電源供應(yīng)中斷時繼續(xù)對LED供電，最多能維持48小時供電，足夠滿足普通用戶在電源中斷時的用電需求的一種儲能LED驅(qū)動器系統(tǒng)。本實用新型還有一目的是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的技術(shù)問題；提供了一種能將高壓鋰電儲能系統(tǒng)輸出轉(zhuǎn)換為恒定電流輸出來驅(qū)動LED燈，且轉(zhuǎn)換效率在80%以上的一種儲能LED驅(qū)動器系統(tǒng)。本實用新型最后有一目的是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的技術(shù)問題；提供了一種能夠工作在3個模式即照明模式、充電模式和電池供電模式，并采用8位單片機組成一個智能切換模塊，使LED驅(qū)動電源能在3個模式中智能的進行切換的一種儲能LED驅(qū)動器系統(tǒng)。本實用新型的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的一種儲能LED驅(qū)動器系統(tǒng)，其特征在于，包括一個AC-DC變換器、同時與AC-DC變換器連接的一個儲能和充放電系統(tǒng)和一個智能控制模塊、與儲能和充放電系統(tǒng)連接的一個DC-DC變換器、以及一個AC-DC變換器、DC-DC變換器和智能控制模塊連接用于控制LED電源切換的通道選擇電路，所述AC-DC變換器包括片內(nèi)控制模塊以及與片內(nèi)控制模塊連接的主拓撲模塊。本實用新型有3個工作模式，即照明模式、充電模式和電池供電模式。在照明模式中，交流電輸入通過帶有功率因素校正(PFC)功能的恒流/恒壓(CC/CV)輸出AC-DC變換器直接給LED供電，此時AC-DC變換器工作在CC模式；在充電模式中，LED停止工作，交流電輸入通過AC-DC變換器給鋰電池管理模塊供電，進行儲能，此時AC-DC變換器工作在CV模式；在電池供電模式中，已經(jīng)充好電的鋰電池管理模塊通過一個有恒流輸出的DC-DC變換器后給LED供電。為了實現(xiàn)這三種模式之間的切換，本實用新型設(shè)計了一個智能控制模塊，通過單片機控制的方式實現(xiàn)三種模式的切換，保證三種模式之間互不干擾，整個系統(tǒng)正常運行。系統(tǒng)的整體方案如圖1所示。在上述的一種儲能LED驅(qū)動器系統(tǒng)，所述儲能和充放電系統(tǒng)包括鋰電池電源管理模塊、電池均衡電路、鋰電池組、放電電路、充電電路、溫度檢測電路、電流檢測電路和電池過流保護電路組成，其中鋰電池電源管理模塊分別與電池均衡電路、放電電路、充電電路、溫度檢測電路、電流檢測電路和電池過流保護電路相連；電池均衡電路分別與鋰電池電源管理模塊和鋰電池組相連；鋰電池組分別與電池過流保護電路、電池均衡電路和電流檢測電路相連；放電電路與鋰電池電源管理模塊相連；充電電路與鋰電池電源管理模塊和電流檢測電路相連；溫度檢測電路與鋰電池電源管理模塊相連；電流檢測電路分別與鋰電池電源管理模塊和充電電路相連；電池過流保護電路分別與鋰電池電源管理模塊和鋰電池組相連。在上述的一種儲能LED驅(qū)動器系統(tǒng)中，所述鋰電池電源管理模塊主要由鋰電池監(jiān)控管理電路組成，該模塊的主要功能就是將外部采集電路送來的采集信號進行A/D轉(zhuǎn)換，然后交由內(nèi)部處理器經(jīng)過相應(yīng)的計算，從而估算出電池的電壓、電流、溫度、剩余容量等。然后與各自的門限做比較，判斷出要對電池做出哪些控制。在上述的一種儲能LED驅(qū)動器系統(tǒng)中，所述電池均衡電路擁有兩種均衡回路一種是內(nèi)置在鋰電池電源管理模塊中的均衡回路，均衡回路的放電電流大約為10_15mA。另一種是MOS場效應(yīng)管和電阻構(gòu)成的外接均衡回路。每一節(jié)鋰電池都擁有這兩種均衡回路。但出于對溫度的考慮，本發(fā)明選擇的是外接MOS場效應(yīng)管的均衡回路，可以通過限流電阻來設(shè)置相對較大的均衡電流。在本鋰電池監(jiān)控管理電路的控制下，電路會在電池被充電，或者是閑置狀態(tài)下對電池組中的電池電量進行均衡處理，通過并聯(lián)在每一個電池上的M0SFET，將充電或者放電時電壓過高的電池進行放電處理，使每一個電池的電壓保持一致，以達到提高電池組的使用效率和使用壽命的目的。在上述的一種儲能LED驅(qū)動器系統(tǒng)中，所述鋰電池組由若干節(jié)鋰電池串聯(lián)組成，構(gòu)成儲能的載體，它在市電供電的情況下把電能儲存起來，斷電的時候作為LED燈的供電電源。也可以通過將本方案擴展使用，對多節(jié)鋰電池的電池組進行儲能。在上述的一種儲能LED驅(qū)動器系統(tǒng)，所述DC-DC變換器包括Buck變換器拓撲結(jié)構(gòu)電路和與Buck變換器拓撲結(jié)構(gòu)電路連接的控制模塊PWM芯片。因此，本實用新型具有如下優(yōu)點1.采用電壓跟隨PFC技術(shù)，將開關(guān)管關(guān)斷時間固定，保證整個拓撲工作在DCM模式，這樣就可以用一個簡單的一級拓撲實現(xiàn)高功率因數(shù)(PF)。經(jīng)測試，本實用新型所述LED驅(qū)動電源的功率因數(shù)能達到O. 9以上。且加入此PFC控制電路后，AC-DC變換器的效率仍然達到了 80%以上；2. AC-DC變換器能夠?qū)崿F(xiàn)恒流/恒壓(CC/CV)模式的切換，在照明模式中工作在CC模式，直接對LED供電。在充電模式中工作在CV模式，對鋰電儲能系統(tǒng)供電，進行儲能；3.本實用新型包含一個鋰電池儲能系統(tǒng)，能在LED關(guān)斷時高效率的將輸入的能量儲存起來，方便電源供應(yīng)中斷時繼續(xù)對LED供電。經(jīng)實驗，本儲能系統(tǒng)最多能維持48小時供電，足夠滿足普通用戶在電源中斷時的用電需求；
4.本實用新型包含一個高效率DC-DC變換器，能將高壓鋰電儲能系統(tǒng)輸出轉(zhuǎn)換為恒定電流輸出來驅(qū)動LED燈，且轉(zhuǎn)換效率在80%以上；5.能夠工作在3個模式即照明模式、充電模式和電池供電模式，并采用8位單片機MC9S08DZ32組成一個智能切換模塊，使LED驅(qū)動電源能在3個模式中智能的進行切換。

圖1所示為智能高功率因數(shù)、高效率儲能LED驅(qū)動電源系統(tǒng)的整體方案。圖2所示為LED驅(qū)動電源中AC-DC變換器的主拓撲電路。圖3所示為AC-DC變換器的內(nèi)部控制電路框圖。圖4所示為AC-DC模塊中輸入電壓、峰值電流、平均電流和電感電流的波形圖。圖5所示為所述AC-DC變換器的關(guān)斷時間控制器圖6所示為LED驅(qū)動電源儲能和充放電系統(tǒng)的硬件電路框圖。圖7所示為電池組模塊和電池均衡電路模塊電路示意圖。圖8所示為儲能和充放電系統(tǒng)中放電電路圖。圖9所示為儲能和充放電系統(tǒng)中充電電路圖。圖10所示為儲能和充放電系統(tǒng)中的溫度檢測電路圖。圖11所示為儲能和充放電系統(tǒng)中的電流檢測電路圖。圖12所示為儲能和充放電系統(tǒng)中的電池過流保護電路圖。圖13所示為LED驅(qū)動電源的DC-DC變換器的電路原理圖。圖14所示為DC-DC變換器中控制模塊PWM芯片的電路原理圖。圖15所示為DC-DC變換器在穩(wěn)定狀態(tài)下電感L、開關(guān)Q及續(xù)流二極管D上的電流波形。圖16所示為LED驅(qū)動電源的智能控制模塊的具體實現(xiàn)方案圖。圖17所示為智能控制模塊中交流檢測模塊電路示意圖。圖18所示為智能控制模塊的主程序流程示意圖。
具體實施方式
下面通過實施例，并結(jié)合附圖，對本實用新型的技術(shù)方案作進一步具體的說明。實施例
以下結(jié)合附圖與具體實施方式
來對本實用新型作進一步的詳細描述。本儲能LED驅(qū)動器系統(tǒng)的AC-DC變換部分電路原理圖如圖2所示。其主要包括片外主拓撲模塊和片內(nèi)控制模塊。主拓撲模塊工作原理如下二極管D1、D2、D3、D4組成全橋整流電路，將高壓交流輸入轉(zhuǎn)換成高壓直流輸入。高壓直流輸入電壓經(jīng)電容Cl濾波后，高頻成分被濾掉，然后加在源邊主線圈上。當(dāng)功率開關(guān)管Pl導(dǎo)通時，源邊主線圈流過電流，并經(jīng)采樣網(wǎng)絡(luò)Rll和Rl 2，將源邊主線圈電流采樣入片內(nèi)控制電路的CS腳，此時二次線圈沒有電流流過。當(dāng)功率開關(guān)管Pl關(guān)斷時，源邊主線圈沒有電流流過，由于變壓器的反激作用，較高的源邊輸入電壓被轉(zhuǎn)換為較低的輸出端電壓，且經(jīng)過D6、C5、R13組成的整流濾波網(wǎng)絡(luò)，變成較低的直流輸出電壓，且此時二級線圈中有穩(wěn)定電流流過。由于主拓撲模塊增加了源邊副線圈，輸出電壓經(jīng)變壓器后，通過源邊副線圈反饋回源邊。輸出反饋電壓一方面通過電阻分壓網(wǎng)絡(luò)R5、R6，反饋回DSEN引腳，用來判斷輸出負載的情況；另一方面通過電阻分壓網(wǎng)絡(luò)R7、R8反饋回FB引腳，作為電壓反饋的采樣信號。[0045]由于在功率開關(guān)管關(guān)斷瞬間，源邊主線圈漏感以及開關(guān)管結(jié)電容諧振，會產(chǎn)生很大的涌流，形成尖峰噪聲，故利用R4、C2、D5組成RCD網(wǎng)絡(luò)，用來抑制尖峰干擾。片內(nèi)控制電路的供電在剛上電時由直流輸入電壓通過電阻網(wǎng)絡(luò)Rl、R2后給大電容C4充電并輸入VDD和STP引腳進行供電和軟啟動，待輸出穩(wěn)定后，由源邊副線圈的反饋電壓通過D7和R3進行供電。大電容C4的作用是維持VDD和STP電壓的穩(wěn)定。D8、R9、R10組成整流電路，對DRV引腳輸出的開關(guān)管控制信號進行整流，使開關(guān)管的開啟和關(guān)斷得到精確控制。片內(nèi)控制電路的系統(tǒng)框圖如圖3所示。整個控制電路通過VDD、STP引腳得到外部供電和啟動信號后，電路進入軟啟動狀態(tài)。通過軟啟動模塊的作用，控制電路最后進入正常工作狀態(tài)。正常工作時，電流反饋信號和電壓反饋信號分別通過引腳CS和FB腳引入片內(nèi)控制電路。電流反饋信號通過一個前沿消隱電路后進入控制邏輯電路，電壓反饋信號經(jīng)過一個誤差放大器后也進入控制邏輯電路。DSEN引腳采樣的輸出反饋信號，通過CC/CV切換電路，對控制邏輯電路進行控制，從而控制電流反饋通路和電壓反饋通路的開啟和關(guān)斷，實現(xiàn)CC/CV模式的切換。經(jīng)過切換控制的反饋信號(電流反饋信號或電壓反饋信號)經(jīng)過PWM信號產(chǎn)生器后形成PWM控制信號，此信號經(jīng)電平移位和邏輯控制模塊后，為后續(xù)電路提供輸出驅(qū)動。為了降低系統(tǒng)的EMI水平，控制電路采用了軟驅(qū)動技術(shù)，即圖3中的軟驅(qū)動模塊。最后為了實現(xiàn)高PFC，在軟驅(qū)動模塊后增加一個關(guān)斷時間控制電路，保持開關(guān)管有固定的關(guān)斷時間，這樣既實現(xiàn)了輸入電流對輸入電壓的跟隨又可保持主拓撲一直工作在DCM模式，如圖4所示。本實用新型的儲能和充放電系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計框圖如圖6所示。由鋰電池電源管理模塊、電池均衡模塊、放電開關(guān)模塊、充電開關(guān)模塊、溫度檢測模塊、電流檢測模塊和電池過流保護模塊組成。其中鋰電池電源管理模塊分別與電池均衡電路、放電電路、充電電路、溫度檢測電路、電流檢測電路和電池過流保護電路相連。電池均衡電路分別與鋰電池電源管理模塊和鋰電池組相連。鋰電池組分別與電池過流保護電路、電池均衡電路和電流檢測電路相連。放電電路與鋰電池電源管理模塊相連。充電電路與鋰電池電源管理模塊和電流檢測電路相連。溫度檢測電路與鋰電池電源管理模塊相連。電流檢測電路分別與鋰電池電源管理模塊和充電電路相連。電池過流保護電路分別與鋰電池電源管理模塊和鋰電池組相連。圖7為電池組模塊和電池均衡電路模塊電路連接示意圖。電池組模塊為13節(jié)鋰電池串聯(lián)連接。每節(jié)電池上并聯(lián)一個N型MOSFET (Ql Q13)，再串聯(lián)一個電阻(RBl RB13)，可通過對此電阻大小的設(shè)置來控制均衡電流的大小。電阻RF(TRF13是限流電阻，控制流入鋰電池監(jiān)控管理電路電流的大小。CF1 CF13是濾波電容。在鋰電池監(jiān)控管理電路的控制下，電路會在電池被充電，或者是閑置狀態(tài)下對電池組中的電池電量進行均衡處理。假設(shè)檢測到第一節(jié)電池電壓過高，鋰電池監(jiān)控管理電路送給CBl高電平，使并聯(lián)在第一節(jié)電池上并聯(lián)的Ql導(dǎo)通，此時，第一節(jié)電池和電阻RBl構(gòu)成回路，有電流通過，在電阻上有能量的消耗，此過程即對該節(jié)電池進行放電處理。同樣的原理可用到每節(jié)電池，使每一個電池的電壓保持一致，達到均衡的目的，這樣就可以提高電池組的使用效率和使用壽命。放電電路如圖8所示，由M0SFET、穩(wěn)壓二極管以及外圍一些電阻和電容組成。當(dāng)外界斷電時，DSG輸出12V高電平，Ml導(dǎo)通，系統(tǒng)進入放電狀態(tài)，對LED進行供電。當(dāng)外界有電或者電池能量輸出完畢時，DSG管腳輸出OV低電平，Ml關(guān)閉，系統(tǒng)停止放電。充電電路如圖9所示，由多個MOSFET結(jié)合外圍一些電阻、電容和穩(wěn)壓二極管組成。它的主要功能是在鋰電池監(jiān)控管理模塊的控制下對鋰電池進行充電控制。當(dāng)外界有電且電池電量不足時，鋰電池監(jiān)控管理電路根據(jù)當(dāng)前電壓，使CHG管腳輸出5uA的電流，Rl5和R16對V12提供的12V電壓進行分壓，M2被打開，電流通過M2和R17到達MCHG1，使MCHGl打開，系統(tǒng)開始充電并儲存能量，當(dāng)達到電池的滿荷電量時，CHG管腳輸出高阻態(tài)，M2不能導(dǎo)通，停止充電。溫度檢測電路如圖10所示，由一個熱敏電阻RTl和一個保護電阻R19組成，該電路由鋰電池監(jiān)控保護電路提供工作電壓，RTl的阻值隨實時溫度改變而變化，其兩端的電壓也隨之發(fā)生變化，這使得鋰電池監(jiān)控保護電路能通過檢測電壓的變化而感知溫度的變化，然后判斷系統(tǒng)是否工作溫度是否安全，若超出設(shè)定的門限，則控制保護開關(guān)使系統(tǒng)停止工作，以達到實時監(jiān)控溫度并保護電池系統(tǒng)的目的。電流檢測電路如圖11所示，由高精度、大功率取樣電阻結(jié)合一些離散電阻電容組成。鋰電池監(jiān)控管理電路通過采集取樣電阻(RSENSE1和RSENSE2)上的電壓，通過處理得到工作電流大小，然后再通過分析工作模式與工作電流的大小判斷電池是否安全工作。電池過流保護電路如圖12所示，由保險、MOSFET以及外圍電阻和電容組成。鋰電池監(jiān)控管理電路控制MOSFET開關(guān)，當(dāng)鋰電池監(jiān)控管理電路檢測到電池安全受到過壓、欠壓、過流、短路、過溫等因素的威脅時，給PF送出高電平使保護電路導(dǎo)通，斷開受控的保險Fl ;當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路導(dǎo)致電流過大時，保護電路中的保險Fl也會熔斷，從而保護電池與系統(tǒng)電路的安全。本實用新型的DC-DC變換器電路原理圖如圖13所示，主要包括控制模塊PWM芯片以及與PWM芯片連接的Buck變換器拓撲結(jié)構(gòu)。控制模塊PWM芯片電路原理圖如圖14所示，包含有檢測電阻Rsi和RS2、比較電路、振蕩電路0SC、斜坡補償電路、過熱保護電路、欠壓保護電路和過流保護電路?？刂颇KPWM芯片采用了電流控制模式。Buck變換器主要包括電感L、續(xù)流二極管D、輸入濾波電容Cin、輸出濾波電容CTOT，還有內(nèi)置于控制模塊PWM芯片內(nèi)的功率MOS管作為開關(guān)器件Q。內(nèi)置于控制模塊PWM芯片內(nèi)的功率MOS管作為開關(guān)器件Q是Buck變換器拓撲結(jié)構(gòu)的一部分，開關(guān)器件Q的漏極由PWM芯片VIN管腳引出，連接到輸入電壓VIN。開關(guān)器件Q的源極由PWM芯片SW管腳引出，連接到Buck變換器拓撲結(jié)構(gòu)的電感。調(diào)節(jié)脈沖周期T的電阻Ron 一端接到輸入電壓VIN，另一端接到PWM芯片的RON管腳。PWM芯片的RON管腳CS用于對輸出電壓采樣，接到電阻和Rsi之間。PWM芯片的RON管腳GND接地。輸入電壓Vin經(jīng)電容Cin濾波后輸入到控制模塊PWM芯片的Vin腳。PWM內(nèi)的功率開關(guān)Q受頻率恒定的矩形脈沖控制。脈沖周期T通過電阻Rw的阻值大小調(diào)節(jié)。T定了后，脈沖的占空比D=tM/T主要受導(dǎo)通時間的控制。電路開啟后工作于兩個狀態(tài)，啟動狀態(tài)和穩(wěn)定工作狀態(tài)。在啟動狀態(tài)下，開關(guān)Q導(dǎo)通時間tw內(nèi)，電感電流從按斜率Vin/L上升直到開關(guān)關(guān)斷，此時電流瞬時值還沒達到電流限制的峰值IPK。開關(guān)Q關(guān)斷后，電感電流按斜率VtZL下降，直到下一周期到來，開關(guān)才重新導(dǎo)通。\是輸出電壓值，啟動狀態(tài)下的％值比穩(wěn)定工作時的I值低，所以下降斜率也比穩(wěn)定工作時低。以至于在整個狀態(tài)中電感上的電流均值LAve不斷上升。直到某一周期的電感上的電流瞬時值達到限定值Ιρκ，電路就進入了穩(wěn)定工作狀態(tài)。
在穩(wěn)定工作狀態(tài)下，電感L、開關(guān)Q、續(xù)流二極管D上的電流波形如圖11所示，開關(guān)Q導(dǎo)通時，續(xù)流二極管D關(guān)斷，電流Id為O。電感電流込等于流過開關(guān)的電流IQ，均按斜率vIN/L逐漸上升。同時，負載電流被采樣送到反饋回路，進行一系列的邏輯比較，當(dāng)k達到峰值Ipk時使脈沖置‘0’，關(guān)斷開關(guān)。輸入電壓Vin越高，電流L上升越快，到達峰值Ipk的時間越短，導(dǎo)通時間〖 就越短。反之Vin越低，導(dǎo)通時間越長。從而限制電流跟隨輸入電壓的波動而變化。開關(guān)Q關(guān)斷時，沒有電流流過開關(guān)。此時續(xù)流二極管D導(dǎo)通，電感電流込等于流過二極管D的電流ID，均由峰值Ipk開始逐漸下降，下降斜率為VtZUVtj是輸出電壓值。
由于輸出電流恒定，負載Rm的變化只影響輸出電壓通過
權(quán)利要求1.一種儲能LED驅(qū)動器系統(tǒng)，其特征在于，包括一個AC-DC變換器、同時與AC-DC變換器連接的一個儲能和充放電系統(tǒng)和一個智能控制模塊、與儲能和充放電系統(tǒng)連接的一個DC-DC變換器、以及一個AC-DC變換器、DC-DC變換器和智能控制模塊連接用于控制LED電源切換的通道選擇電路；所述AC-DC變換器包括片內(nèi)控制模塊以及與片內(nèi)控制模塊連接的主拓撲模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種儲能LED驅(qū)動器系統(tǒng)，其特征在于，所述儲能和充放電系統(tǒng)包括鋰電池電源管理模塊、電池均衡電路、鋰電池組、放電電路、充電電路、溫度檢測電路、電流檢測電路和電池過流保護電路組成,其中鋰電池電源管理模塊分別與電池均衡電路、放電電路、充電電路、溫度檢測電路、電流檢測電路和電池過流保護電路相連；電池均衡電路分別與鋰電池電源管理模塊和鋰電池組相連；鋰電池組分別與電池過流保護電路、電池均衡電路和電流檢測電路相連；放電電路與鋰電池電源管理模塊相連；充電電路與鋰電池電源管理模塊和電流檢測電路相連；溫度檢測電路與鋰電池電源管理模塊相連；電流檢測電路分別與鋰電池電源管理模塊和充電電路相連；電池過流保護電路分別與鋰電池電源管理模塊和鋰電池組相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種儲能LED驅(qū)動器系統(tǒng)，其特征在于，所述電池均衡電路包括第一均衡回路和第二均衡回路所述第一均衡回路內(nèi)置在鋰電池電源管理模塊中，放電電流為IOmA -15mA ;第二均衡回路為MOS場效應(yīng)管和電阻構(gòu)成的外接均衡回路；上述每一節(jié)鋰電池都設(shè)有第一均衡回路和第二均衡回路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種儲能LED驅(qū)動器系統(tǒng)，其特征在于，所述鋰電池組由13節(jié)鋰電池串聯(lián)組成，構(gòu)成儲能的載體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種儲能LED驅(qū)動器系統(tǒng)，其特征在于，所述DC-DC變換器包括Buck變換器拓撲結(jié)構(gòu)電路和與Buck變換器拓撲結(jié)構(gòu)電路連接的控制模塊PWM芯片。
專利摘要本實用新型涉及一種儲能LED驅(qū)動器系統(tǒng)，本實用新型采用3種工作模式在照明模式中，交流電輸入通過帶有功率因素校正功能的恒流/恒壓輸出AC-DC變換器直接給LED供電；在充電模式中，LED燈停止工作，交流電輸入通過AC-DC變換器給鋰電池組模塊供電，并進行儲能；在電池供電模式中，已經(jīng)充好電的鋰電池管理模塊通過一個有恒流輸出的DC-DC變換器后給LED燈供電。本實用新型還包含了一個智能切換模塊，通過單片機控制的方式實現(xiàn)三種模式的切換，保證三種模式之間互不干擾，整個系統(tǒng)正常運行。本實用新型的功率因數(shù)能達到0.9以上，效率在80%以上，而且在停電時仍能在長時間內(nèi)持續(xù)為LED燈供電，保證斷電時LED燈的正常工作。
文檔編號H05B37/02GK202873150SQ20122055277
公開日2013年4月10日 申請日期2012年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月25日
發(fā)明者江金光, 李森, 譚高建, 保歡 申請人:常州矽能電子科技有限公司