一種數(shù)字控制led路燈驅(qū)動電源的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種數(shù)字控制LED路燈驅(qū)動電源，其包括輸入干擾抑制模塊、開關(guān)電源模塊、LED恒流控制模塊，所述輸入干擾抑制模塊對由電源線傳導(dǎo)過來的電學(xué)沖擊進(jìn)行抑制，隨后通過PFC電路將整流后的脈動電壓轉(zhuǎn)換成400V的穩(wěn)定直流高壓，經(jīng)過DC-DC變換將初級的高壓直流電轉(zhuǎn)變成次級上的高頻低壓交流電，再通過整流濾波后得到直流電提供給LED恒流控制模塊。本發(fā)明高功率因數(shù)LED驅(qū)動電源，其輸出電壓高而輸出電流相對較小，這樣可以減少開關(guān)元件的損耗，不需要同步整流仍然可以實(shí)現(xiàn)高效率，而且在不增加元件電壓應(yīng)力的基礎(chǔ)上，減小元件的電流應(yīng)力要求，節(jié)省成本。
【專利說明】一種數(shù)字控制LED路燈驅(qū)動電源
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及驅(qū)動電源領(lǐng)域，尤其涉及一種數(shù)字控制LED路燈驅(qū)動電源。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在世界各國重視節(jié)能減排的背景下，LED因其具有環(huán)保、節(jié)能、使用壽命長、亮度高、安全性、穩(wěn)定等多方面被逐漸應(yīng)用于通用照明領(lǐng)域，而道路照明則是其中一個極具潛力的應(yīng)用方向。大功率LED照明設(shè)備已經(jīng)獲得了各國市場的廣泛認(rèn)同，并逐漸呈現(xiàn)出對傳統(tǒng)照明替代的趨勢。
[0003]大功率LED路燈驅(qū)動電源是LED照明設(shè)備的驅(qū)動電源，屬于開關(guān)電源的一種。在開關(guān)電源的交流輸入端，由二極管和大容量的電解電容組成的整流濾波電路被普遍使用。由于電路的非線性，這類電源的輸入電流與電壓并不是同相位的正弦波，包含了大量的諧波，導(dǎo)致功率因數(shù)較低。因此有必要對這類電源的輸入電流波形進(jìn)行整形，提高其功率因數(shù)。
[0004]但在單級PFC電路中，由于單個開關(guān)管必須同時實(shí)現(xiàn)PFC功能和輸出電壓調(diào)節(jié)功能，因此其效率和性能都遜色于兩級PFC電路，一般多用在幾十瓦的中小功率場合。兩級有源PFC變換器是比較成熟的功率因數(shù)校正方式，功率因數(shù)可達(dá)到0.99以上，具有獨(dú)立的PFC級和DC-DC主功率級。其輸出電壓比較精確，帶載能力較強(qiáng)，效率高。
[0005]鑒于上述缺陷，本發(fā)明創(chuàng)作者經(jīng)過長時間的研究和實(shí)踐終于獲得了本創(chuàng)作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種數(shù)字控制LED路燈驅(qū)動電源，用以克服上述技術(shù)缺陷。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種數(shù)字控制LED路燈驅(qū)動電源，其包括輸入干擾抑制模塊、開關(guān)電源模塊、LED恒流控制模塊，所述輸入干擾抑制模塊對由電源線傳導(dǎo)過來的電學(xué)沖擊進(jìn)行抑制，隨后通過PFC電路將整流后的脈動電壓轉(zhuǎn)換成400V的穩(wěn)定直流高壓，經(jīng)過DC-DC變換將初級的高壓直流電轉(zhuǎn)變成次級上的高頻低壓交流電，再通過整流濾波后得到直流電提供給LED恒流控制模塊。
[0008]進(jìn)一步，所述輸入干擾抑制模塊包括雷擊浪涌保護(hù)電路和EMI濾波器；所述雷擊浪涌保護(hù)電路包括相互并聯(lián)的防浪涌電路和防雷電路，其中，所述防浪涌電路包括一壓敏電阻RV1，防雷電路包括壓敏電阻RV2、RV3、氣放管RG1。壓敏電阻RV2和RV3串聯(lián)，氣放管RGl和壓敏電阻RV3并聯(lián)，氣放管RGl接地。
[0009]進(jìn)一步，所述EMI濾波電路包括共模電感L1、L2和電容Cl?C4，其中，電容Cl和電阻Rl、R2組成的串聯(lián)電路并聯(lián)，電容C2和電容C3、C4組成的串聯(lián)電路相并聯(lián)，并且RAl為電容Cl提供放電回路。
[0010]進(jìn)一步，所述開關(guān)電源模塊包括兩級PFC變換器，用以實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正及獲得合適的直流電壓，其由兩個相互獨(dú)立的變換器分別實(shí)現(xiàn)輸入電流整形和輸出電壓調(diào)節(jié)。
[0011]進(jìn)一步，所述PFC變換器，前級為PFC級，采用Boost變換器作為主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，輸出端與儲能電容Cb連接；通過PFC控制器控制開關(guān)管的開通與關(guān)斷，將輸入電流校正成與輸入電壓同相位的正弦信號，使功率因數(shù)接近于1，其輸出電壓為儲能電容Cb的電壓VB，Vb的變化范圍一般為380?400V ；
[0012]DC/DC級采用反激式變換器結(jié)構(gòu)，對Vb進(jìn)行隔離和降壓，實(shí)現(xiàn)對輸出電壓的快速調(diào)節(jié)。
[0013]進(jìn)一步，所述LED恒流控制模塊包括采樣電阻、誤差放大器、PWM控制器，所述反激式變換器與電阻R5、R6、R7連接，通過對電壓、電流進(jìn)行采樣，經(jīng)誤差放大器處理后輸入PWM控制器，得到開關(guān)的脈沖信號、控制開關(guān)管的開通與關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)恒流控制。
[0014]進(jìn)一步，在所述雷擊浪涌保護(hù)電路中還設(shè)置保險絲F1，保險絲Fl提供輸入短路保護(hù)功能。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比較本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明高功率因數(shù)LED驅(qū)動電源，其輸出電壓高而輸出電流相對較小，這樣可以減少開關(guān)元件的損耗，不需要同步整流仍然可以實(shí)現(xiàn)高效率，而且在不增加元件電壓應(yīng)力的基礎(chǔ)上，減小元件的電流應(yīng)力要求，節(jié)省成本。并且該電源具有效率高、對電網(wǎng)無污染等特點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明數(shù)字控制LED路燈驅(qū)動電源的功能框圖；
[0017]圖2為本發(fā)明輸入干擾抑制模塊的電路圖；
[0018]圖3為本發(fā)明兩級PFC變換器原理框圖；
[0019]圖4為本發(fā)明LED恒流控制模塊的電路圖；
[0020]圖5為本發(fā)明數(shù)字控制的PFC模型電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明上述的和另外的技術(shù)特征和優(yōu)點(diǎn)作更詳細(xì)的說明。
[0022]本發(fā)明數(shù)字控制LED路燈驅(qū)動電源包括輸入干擾抑制模塊、開關(guān)電源模塊、LED恒流控制模塊。
[0023]對于由電源線傳導(dǎo)過來的電學(xué)沖擊進(jìn)行抑制，隨后通過PFC電路將整流后的脈動電壓轉(zhuǎn)換成400V的穩(wěn)定直流高壓，經(jīng)過DC-DC變換將初級的高壓直流電轉(zhuǎn)變成次級上的高頻低壓交流電，再通過整流濾波后得到直流電提供給LED恒流控制模塊。
[0024]所述輸入干擾抑制模塊包括雷擊浪涌保護(hù)電路和EMI濾波器；所述雷擊浪涌保護(hù)電路包括相互并聯(lián)的防浪涌電路和防雷電路，其中，所述防浪涌電路包括一壓敏電阻RV1，防雷電路包括壓敏電阻RV2、RV3、氣放管RG1。壓敏電阻RV2和RV3串聯(lián)，氣放管RGl和壓敏電阻RV3并聯(lián)，氣放管RGl接地。
[0025]在該雷擊浪涌保護(hù)電路中還設(shè)置保險絲F1，保險絲Fl提供輸入短路保護(hù)功能。
[0026]所述EMI濾波電路包括共模電感L1、L2和電容Cl?C4，其中，電容Cl和電阻R1、R2組成的串聯(lián)電路并聯(lián)，電容C2和電容C3、C4組成的串聯(lián)電路相并聯(lián)，并且RAl為電容Cl提供放電回路。
[0027]所述開關(guān)電源模塊包括兩級PFC變換器，用以實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正及獲得合適的直流電壓。請參閱圖3所示，其為本發(fā)明兩級PFC變換器原理框圖，其由兩個相互獨(dú)立的變換器分別實(shí)現(xiàn)輸入電流整形和輸出電壓調(diào)節(jié)。其中，前級為PFC級，采用Boost變換器作為主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，輸出端與儲能電容Cb連接；通過PFC控制器控制開關(guān)管的開通與關(guān)斷，將輸入電流校正成與輸入電壓同相位的正弦信號，使功率因數(shù)接近于1，其輸出電壓為儲能電容Cb的電壓\，Vb的變化范圍一般為380?400V。DC/DC級采用反激式變換器結(jié)構(gòu)，對Vb進(jìn)行隔離和降壓，實(shí)現(xiàn)對輸出電壓的快速調(diào)節(jié)。
[0028]所述LED恒流控制模塊包括采樣電阻、誤差放大器、PWM控制器，所述反激式變換器與電阻R5、R6、R7連接，通過對電壓、電流進(jìn)行采樣，經(jīng)誤差放大器處理后輸入PWM控制器，得到開關(guān)的脈沖信號、控制開關(guān)管的開通與關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)恒流控制。
[0029]目前大功率LED驅(qū)動電源大多采用模擬電路來實(shí)現(xiàn)控制，雖然可以達(dá)到很好的控制效果，但是它仍然存在一些不足，如:電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、調(diào)試維護(hù)困難，且升級換代比較麻煩；控制電路的靈活性不夠，不易變更控制策略，不易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制算法。
[0030]而數(shù)字控制與LED驅(qū)動電源的結(jié)合成為了可能。采用數(shù)字控制技術(shù)，可以很好地解決了模擬控制存在的不足，改善電路的控制性能。
[0031]請參閱圖5所示，其為本發(fā)明數(shù)字控制的PFC模型電路圖，其中，功率主電路采用Boost變換器，用來實(shí)現(xiàn)功率變換；虛線框內(nèi)的部分為控制電路，用來進(jìn)行功率電路的控制，由數(shù)字控制芯片來完成?？刂撇糠值墓ぷ鬟^程為:首先數(shù)字控制芯片采樣功率主電路的電壓Vin、V0和電流狀態(tài)信息L進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，然后將采樣到的輸出電壓V。與參考電壓Vref進(jìn)行比較，得到電壓偏差信號，接著將電壓偏差信號送PI調(diào)節(jié)器處理，生成參考電流的幅值信號Kpl，然后將幅值信號與從正弦表讀取的對應(yīng)數(shù)值相乘即可得到下一時刻的參考電流信號iMf(n+l)(因?yàn)檩斎腚妷哼^零時，正弦表同步復(fù)位，所以參考電流信號與整流后的輸入電壓同相位)，再將參考電流、采樣到的電感電流和輸入電壓代入
+便可計算出當(dāng)前開關(guān)周期實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正所
需要的開關(guān)占空比d(n)，經(jīng)PWM模塊將占空比信號轉(zhuǎn)化為開關(guān)的脈沖信號、放大后，即可驅(qū)動開關(guān)，控制開關(guān)管的開通與關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正。
[0032]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，對發(fā)明而言僅僅是說明性的，而非限制性的。本專業(yè)技術(shù)人員理解，在發(fā)明權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)可對其進(jìn)行許多改變，修改，甚至等效，但都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種數(shù)字控制LED路燈驅(qū)動電源，其特征在于，其包括輸入干擾抑制模塊、開關(guān)電源模塊、LED恒流控制模塊，所述輸入干擾抑制模塊對由電源線傳導(dǎo)過來的電學(xué)沖擊進(jìn)行抑制，隨后通過PFC電路將整流后的脈動電壓轉(zhuǎn)換成400V的穩(wěn)定直流高壓，經(jīng)過DC-DC變換將初級的高壓直流電轉(zhuǎn)變成次級上的高頻低壓交流電，再通過整流濾波后得到直流電提供給LED恒流控制模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字控制LED路燈驅(qū)動電路，其特征在于，所述輸入干擾抑制模塊包括雷擊浪涌保護(hù)電路和EMI濾波器；所述雷擊浪涌保護(hù)電路包括相互并聯(lián)的防浪涌電路和防雷電路，其中，所述防浪涌電路包括一壓敏電阻RV1，防雷電路包括壓敏電阻RV2、RV3、氣放管RGl壓敏電阻RV2和RV3串聯(lián)，氣放管RGl和壓敏電阻RV3并聯(lián)，氣放管RGl接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)字控制LED路燈驅(qū)動電路，其特征在于，所述EMI濾波電路包括共模電感L1、L2和電容Cl~C4，其中，電容Cl和電阻R1、R2組成的串聯(lián)電路并聯(lián)，電容C2和電容C3、C4組成的串聯(lián)電路相并聯(lián)，并且RAl為電容Cl提供放電回路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的數(shù)字控制LED路燈驅(qū)動電路，其特征在于，所述開關(guān)電源模塊包括兩級PFC變換器，用以實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正及獲得合適的直流電壓，其由兩個相互獨(dú)立的變換器分別實(shí)現(xiàn)輸入電流整形和輸出電壓調(diào)節(jié)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的數(shù)字控制LED路燈驅(qū)動電路，其特征在于，所述PFC變換器，前級為PFC級，采用Boost變換器作為主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，輸出端與儲能電容Cb連接；通過PFC控制器控制開關(guān)管的開通與關(guān)斷，將輸入電流校正成與輸入電壓同相位的正弦信號，使功率因數(shù)接近于1，其輸出電壓為儲能電容Cb的電壓Vb，Vb的變化范圍一般為380~400V ； DC/DC級采用反激式變換器結(jié)構(gòu)，對Vb進(jìn)行隔離和降壓，實(shí)現(xiàn)對輸出電壓的快速調(diào)節(jié)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的數(shù)字控制LED路燈驅(qū)動電路，其特征在于，所述LED恒流控制模塊包括采樣電阻、誤差放大器、PWM控制器，所述反激式變換器與電阻R5、R6、R7連接，通過對電壓、電流進(jìn)行采樣，經(jīng)誤差放大器處理后輸入PWM控制器，得到開關(guān)的脈沖信號、控制開關(guān)管的開通與關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)恒流控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)字控制LED路燈驅(qū)動電路，其特征在于，在所述雷擊浪涌保護(hù)電路中還設(shè)置保險絲F1，保險絲Fl提供輸入短路保護(hù)功能。
【文檔編號】H05B37/02GK104023441SQ201410246790
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】劉霞, 孫靜, 張偉, 古玉峰, 白剛 申請人:西安文理學(xué)院