專利名稱：一種led無電解電容恒流電源的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電源電路領域，龍其涉及LED無電解電容恒流電源。具有結(jié)構(gòu)簡單、便于小型和集成化、無電解電容、耐一定的高溫、使用壽命長、節(jié)約能源的優(yōu)點。
背景技術：
LED照明得到了廣泛的應用，實踐證明，LED供電電流恒定能有效提高發(fā)光光源即發(fā)光二極管的使用壽命，理論上LED的使用壽命可以達到5萬小時，但是與其匹配的電源壽命卻難以達到該壽命，影響了整個LED的使用時間，其中制約電源使用壽命的主要部件就是電解電容，而且溫度對電解電容的影響明顯，電解電容相對其它部件來說體積比較大，不便于小型化。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明公開了一種LED無電解電容恒流電源。具有結(jié)構(gòu)簡單、便于小型和集成化、無電解電容、耐一定的高溫、使用壽命長、節(jié)約能源的優(yōu)點。為實現(xiàn)上述目的，采用如下技術方案:
一種LED無電解電容恒流電源，包括整流電路1、變頻電路2、推動輸出電路3、反饋控制電路4、反饋保護電路5，其特征在于:
整流電路I包括一個全橋塊VC和一個電容Cl，電容Cl的兩端直接和全橋塊的輸出正負端相連，此正負端作為整個電路的正端和負端；
變頻電路2由電阻Rl的兩端和三極管VTl的射極和集電極相連，VTl射極和正端相連、集電極和電阻R2、電容C2串聯(lián)接到負端，電阻R2、電容C2串連接點又和三極管VT2及三極管VT4的基極相連，電阻R2、電容C2串連接點又和反饋控制管VT9的集電集相連，分壓電阻R7、分壓電阻R9的一端連接負端，另一端分別和電阻R6、電阻R8串聯(lián)，串聯(lián)點分別和三極管VT2、三極管VT4射極相連，電阻R6、電阻R8的另一端一起和電阻R5再串聯(lián)，電阻R5的另一端連接正端，電阻R5、電阻R6、電阻R8的連接點對負端之間接入一只穩(wěn)壓二極管，用以保持三極管VT2、三極管VT4射極分壓電壓的穩(wěn)定，三極管VT2的集電極經(jīng)電阻RlO連接三極管VT3的基極，給三極管VT3提供正向?qū)ǖ恼蚱珘?，三極管VT3的射極連接正端，三極管VT3集電集連接觸發(fā)作用的三極管VT5射極、可控硅Vl的陽極、正向偏置電阻R11，三極管VT4的集電極經(jīng)電阻R12連接三極管VT5的基極，三極管VT5的集電極經(jīng)電阻R13和可控硅V1、可控硅V2的控制極相連，放電控制可控硅Vl的陰極經(jīng)電阻R14連接VT9的基極，反饋控制管VT9的射極連接負端，其中三極管VT4的射極點分壓電壓高于三極管VT2的射極點分壓電壓；
經(jīng)上述電連接后，形成如下功能，正負兩端電壓快速上升，C2兩端電壓隨之快速上升，VT2、VT4分別先后導通，VT4導通后，Vl導通使VT9對C2放電，直至VT4、VT2、V1先后截止，再重新回到對C2充電過程，正負兩端電壓越高，上述過程重復的頻率越高；
推動輸出電路3由變頻電路2輸出部分經(jīng)正向偏置電阻Rll連接驅(qū)動三極管VT6的基極、連接停止控制可控硅V2的陽極，可控硅V2的陰極接負端，三極管VT6的集電集連接正端、射極連接開關三極管VT7的基極，三極管VT7的集電極經(jīng)取樣電阻R3連接到正端、三極管VT7的射極連接到自耦變壓器T的一端、自耦變壓器T的另一端和負載LED相連、中心抽頭連接二極管D的負極端、二極管D的正極端經(jīng)取樣電阻R15接負端；
經(jīng)上所述電連接可知，變頻部分VT2導通后，VT6、VT7隨之導通，變頻部分VT4導通后，V2導通，關斷VT6、使VT7載止，直至VT2、VT4都載止，才能再重復下一周期的過程，別外，VT7導通，電流流過負載LED、自耦變壓器T，同時自耦變壓器T儲存磁能，當VT7載止，自耦變壓器T磁能轉(zhuǎn)變成電能經(jīng)負載LED、R15、D釋放；
反饋控制電路4由三路組成，第一路包括電阻R1、電阻R2、電容C2，外界電壓的變動直接會使正負兩端也變化，經(jīng)電阻R1、電阻R2可以改變對C2充電的快慢使變頻頻率發(fā)生變化，第二路是取樣電阻R3兩端的電壓經(jīng)電阻R4連接到三極管VTl的基極，起到調(diào)節(jié)三極管VTl飽和度來控制對電容C2的充電快慢，從而改變變頻部分的頻率，第三路是取樣電阻R15兩端的電壓經(jīng)電阻R16連接到三極管VT8的基極，電容C3的兩端連接到取樣電阻R15的兩端，反向偏置電阻R17連接到三極管VT8的基極和射極、三極管VT8的射極和集電集分別連接反饋控制管VT9的基極和負端，取樣電阻R15兩端的電壓可以改變VT9對C2放電的快慢，從而改變變頻部分控制推動部分失電時間的長短；
反饋保護電路5由兩路組成，第一路包括電阻R3、電阻R18、三極管VT10、二極管VD2、可控硅V3、電阻Rl 9，連接在電阻R3 —端的電阻Rl 8和三極管VTIO的基極相連，三極管VTIO的射極和穩(wěn)壓三極管VD的正極端相連接、穩(wěn)壓二極管VD的負極端接正端，三極管VTlO的集電集接可控硅V3的控制極，可控硅V3陽極接三極管VTlO的射極，可控硅V3陰極接電阻R19跟可控硅V1、可控硅V2的控制極連接，第二路包括電阻R15、穩(wěn)壓二極管VD3、三極管VTl1、電阻R20、電阻R21，穩(wěn)壓二極管VD3的負極端跟取樣電阻R15連接，穩(wěn)壓二極管VD3正極端跟三極管VTll射極相連、三極管VTll基極經(jīng)電阻R20連接負端、集電集經(jīng)電阻R21連接三極管VTlO基極；
經(jīng)本部分電連接后，當負載電流過大時，在取樣電陰R3或Rl5兩端會出現(xiàn)過大的電壓，使穩(wěn)壓二極管VD2或VD3反向擊穿，形成電流最終經(jīng)VTlO讓V3、V2、Vl導通，形成保護，保護后需要斷開總電源才能恢復；
本發(fā)明的原理:本發(fā)明根據(jù)自耦變壓器的電感特性而設計，一是當通過自耦變壓器的脈沖頻率高時，感抗增大，電流減小，脈沖頻率低時感抗小，流過的電流大，二是當流過自耦變壓器的脈沖頻率比較高時，感抗過大，電流過小，但是自耦變壓器的變壓效果會明顯突出，而通過變壓的效果來保證輸出的電流，三是流過自耦變壓器的電流頻率隨外部供給電壓變化而變化，外部電壓高時，頻率就高，反之亦然，四是控制恒流反饋信息分為三路反饋，第一路是外部電壓經(jīng)Rl、TVl反饋，第二路是頻率處在低頻時流過自耦變壓器的電流經(jīng)R3反饋，第三路是頻率處在高頻時，自耦變壓器的變壓電流經(jīng)R15反饋；本發(fā)明輸出電流都是直流脈沖組成的平均電流，根據(jù)外部的電壓變化，輸出的脈沖寬度也是不同的，所指的恒流是在一定的周期內(nèi)、指的其平均電流，在本電路工作的最高頻率的周期內(nèi)，本發(fā)明輸出的直流及其電壓在C4兩端是波動的，相比其外部電壓周期該發(fā)明輸出電流的低谷周期要小很多，所以可以示為其輸出的平均電流是恒定的；另外還有一個死點工作區(qū)，該工作區(qū)正好是外部電壓的谷點，就是在后述步驟C所述的100個谷點處，這個谷點的死點工作區(qū)周期相比AC整流的每個半波周周也要小很多，只要讓輸出的電壓設計得越小，該死點工作區(qū)的周期就越短，對輸出的影響越不明顯。與現(xiàn)有技術相比本發(fā)明具有如下優(yōu)點和有益效果:
本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單，解決了現(xiàn)有恒流源中對電解電容的要求，去掉了電解電容，體積可以做得更小，電路便于集成，溫度環(huán)境可以工作在更高的溫度下，壽命比有電解電容的恒流源要更長，從節(jié)能方面講，因負載電流是經(jīng)轉(zhuǎn)換后恒定的再加上本發(fā)明電路自身工作所須的電能，總體上是一個接近恒定的負載體，負載恒定，電壓越高，電流越小，從而起到了節(jié)能的作用。


圖1為本發(fā)明的電路圖
其中:1-整流電路、2-變頻電路、3-推動輸出電路、4-反饋控制電路、5-反饋保護電路。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明的具體實施方式
。一種LED無電解電容恒流電源，包括整流電路1、變頻電路2、推動輸出電路3、反饋控制電路4、反饋保護電路5，其特征在于:
整流電路I包括一個全橋塊VC和一個電容Cl，電容Cl的兩端直接和全橋塊的輸出正負端相連，此正負端作為整個電路的正端和負端；
變頻電路2由電阻Rl的兩端和三極管VTl的射極和集電極相連，VTl射極和正端相連、集電極和電阻R2、電容C2串聯(lián)接到負端，電阻R2、電容C2串連接點又和三極管VT2及三極管VT4的基極相連，電阻R2、電容C2串連接點又和反饋控制管VT9的集電集相連，分壓電阻R7、分壓電阻R9的一端連接負端，另一端分別和電阻R6、電阻R8串聯(lián)，串聯(lián)點分別和三極管VT2、三極管VT4射極相連，電阻R6、電阻R8的另一端一起和電阻R5再串聯(lián)，電阻R5的另一端連接正端，電阻R5、電阻R6、電阻R8的連接點對負端之間接入一只穩(wěn)壓二極管，用以保持三極管VT2、三極管VT4射極分壓電壓的穩(wěn)定，三極管VT2的集電極經(jīng)電阻RlO連接三極管VT3的基極，給三極管VT3提供正向?qū)ǖ恼蚱珘?，三極管VT3的射極連接正端，三極管VT3集電集連接觸發(fā)作用的三極管VT5射極、可控硅Vl的陽極、正向偏置電阻R11，三極管VT4的集電極經(jīng)電阻R12連接三極管VT5的基極，三極管VT5的集電極經(jīng)電阻R13和可控硅V1、可控硅V2的控制極相連，放電控制可控硅Vl的陰極經(jīng)電阻R14連接VT9的基極，反饋控制管VT9的射極連接負端，其中三極管VT4的射極點分壓電壓高于三極管VT2的射極點分壓電壓；
經(jīng)上述電連接后，形成如下功能，正負兩端電壓快速上升，C2兩端電壓隨之快速上升，VT2、VT4分別先后導通，VT4導通后，Vl導通使VT9對C2放電，直至VT4、VT2、V1先后截止，再重新回到對C2充電過程，正負兩端電壓越高，上述過程重復的頻率越高；
推動輸出電路3由變頻電路(2)輸出部分經(jīng)正向偏置電阻Rll連接驅(qū)動三極管VT6的基極、連接停止控制可控硅V2的陽極，可控硅V2的陰極接負端，三極管VT6的集電集連接正端、射極連接開關三極管VT7的基極，三極管VT7的集電極經(jīng)取樣電阻R3連接到正端、三極管VT7的射極連接到自耦變壓器T的一端、自耦變壓器T的另一端和負載LED相連、中心抽頭連接二極管D的負極端、二極管D的正極端經(jīng)取樣電阻R15接負端；
經(jīng)上所述電連接可知，變頻部分VT2導通后，VT6、VT7隨之導通，變頻部分VT4導通后，V2導通，關斷VT6、使VT7載止，直至VT2、VT4都載止，才能再重復下一周期的過程，別外，VT7導通，電流流過負載LED、自耦變壓器T，同時自耦變壓器T儲存磁能，當VT7載止，自耦變壓器T磁能轉(zhuǎn)變成電能經(jīng)負載LED、R15、D釋放；
反饋控制電路4由三路組成，第一路包括電阻R1、電阻R2、電容C2，外界電壓的變動直接會使正負兩端也變化，經(jīng)電阻R1、電阻R2可以改變對C2充電的快慢使變頻頻率發(fā)生變化，第二路是取樣電阻R3兩端的電壓經(jīng)電阻R4連接到三極管VTl的基極，起到調(diào)節(jié)三極管VTl飽和度來控制對電容C2的充電快慢，從而改變變頻部分的頻率，第三路是取樣電阻R15兩端的電壓經(jīng)電阻R16連接到三極管VT8的基極，電容C3的兩端連接到取樣電阻R15的兩端，反向偏置電阻R17連接到三極管VT8的基極和射極、三極管VT8的射極和集電集分別連接反饋控制管VT9的基極和負端，取樣電阻R15兩端的電壓可以改變VT9對C2放電的快慢，從而改變變頻部分控制推動部分失電時間的長短；
反饋保護電路5由兩路組成，第一路包括電阻R3、電阻R18、三極管VT10、二極管VD2、可控硅V3、電阻R19，連接在電阻R3 —端的電阻R18和三極管VTlO的基極相連，三極管VTlO的射極和穩(wěn)壓三極管VD的正極端相連接、穩(wěn)壓二極管VD的負極端接正端，三極管VTlO的集電集接可控硅V3的控制極，可控硅V3陽極接三極管VTlO的射極，可控硅V3陰極接電阻R19跟可控硅V1、可控硅V2的控制極連接，第二路包括電阻R15、穩(wěn)壓二極管VD3、三極管VTl1、電阻R20、電阻R21，穩(wěn)壓二極管VD3的負極端跟取樣電阻R15連接，穩(wěn)壓二極管VD3正極端跟三極管VTll射極相連、三極管VTll基極經(jīng)電阻R20連接負端、集電集經(jīng)電阻R21連接三極管VTlO基極；
經(jīng)本部分電連接后，當負載電流過大時，在取樣電陰R3或Rl5兩端會出現(xiàn)過大的電壓，使穩(wěn)壓二極管VD2或VD3反向擊穿，形成電流最終經(jīng)VTlO讓V3、V2、Vl導通，形成保護，保護后需要斷開總電源才能恢復；
結(jié)合上術技術方案的電路電氣連結(jié)結(jié)構(gòu)，分步驟的對本發(fā)明說明如下:
A、家用220V50HZ的交流電直接經(jīng)過全橋CV整流為一個波動的直流電，該直流電通過RU R2給電容C2充電，C2兩端的電壓加到VT2的基極，同時該直流電經(jīng)R5和VDl提供一相對穩(wěn)定電壓給R6、R7分壓，分壓后的基準電壓加到VT2的發(fā)謝極，當C2加到VT2的基極電壓大于發(fā)謝極的基準電壓后，VT2導通，給VT3提供正向偏壓而導通，VT3導通后VT6、VT7得到正向偏壓都導通，經(jīng)VC整流后的電壓加到自耦變壓變T。B、因為C2兩端的電壓同時也加到VT4的基極，其中R5和VDl提供的一相對穩(wěn)定電壓經(jīng)R8、R9給分壓給VT4的發(fā)謝極，該分壓的電壓設置要高于VT2發(fā)謝極端的電壓，當C2加到VT4的基極電壓繼續(xù)上升到大于發(fā)謝極的基準電壓后，VT4導通，給VT5提供正向偏壓而導通，VT3導通后V1、V2的觸發(fā)端得電而導通，其中Vl導通后VT9得到正向偏壓導通，給C2放電；V2導通后關斷VT6的正向偏壓，使VT7、VTlO截止，自耦變壓器失電；當C2放電到低于VT2的發(fā)謝極端電壓后，VT2截止，使VT3也截止，可控硅V1、V2失電截止，使VT9也截止，C2重新開始充電。C、AC整流后的直流電是一個隨50HZ交流電頻率波動的直流電，每秒鐘有100個谷點和一百個峰點，其中一個半波要經(jīng)過電壓的上升和下降兩個過程，電容C2在充電過程中，在靠近谷點時段，充電慢，靠近峰點時段充電快，步驟A和B兩個過程是一個振蕩過程，振蕩的頻率隨著AC整流后的直流電壓波動而變化，在每個半波的周期內(nèi)，電壓越高頻率越大；步驟A的過程中，自耦變壓器得電，如果上述直流電靠近谷點處時，振蕩頻率低，自耦變壓器得電的時間也較長，變壓器的感抗?。幌喾纯拷妩c時，振蕩頻率高，自耦變壓器得電時間短，感抗大；正好低電壓對應感抗小，高電壓對應感抗大，這樣就保證了流過LED兩端的電流是相對恒定的；電壓在谷點時段，如果因電壓或負載LED的因數(shù)引起了電流過大，這時在電阻R3兩端會有一個電壓差變大，經(jīng)電阻R4反饋給VT1，使VTl的集電極電流增大，加快C2的充電速度，從而減少了自耦變壓器的得電時間，感抗變大，負載LED的電流變小，保證了恒流的目的；步驟B的過程中，自耦變壓器失電，由于自耦變壓器儲存的磁能釋放，而產(chǎn)生的電能從二極管D和電阻R15加載給負載LED，如果上述直流電靠近峰點段時，振蕩頻率高，自耦變壓器成為一個變壓器，如果因振蕩的頻率或負載因數(shù)引起流過負載LED的電流增大，這時在電阻R15兩端會有一個電壓差變大，經(jīng)電阻R16反饋給VT8，通過VT8調(diào)整VT9使C2的放電速度變慢，從而讓自耦變壓器的失電時間增長，自耦變壓器變壓輸出的間隔增大，負載LED的電流降低。D、過流及短路保護，當AC整流的直流波形處在谷點時段，如果負載過大或短路，根據(jù)步驟C中的原理在電阻R3兩端會有明顯的電壓差，該電壓差大到穩(wěn)壓二極管VD2的反向擊穿電壓后，穩(wěn)壓二極管VD2擊穿電流使三極管VTlO導通，導通后觸發(fā)可控硅V3，接著可控硅V1、V2觸發(fā)導通，同步驟B中的原理，關斷VT7，自耦變壓器失電；iAC整流的直流波形處在峰點時段，如果負載過大或短路，根據(jù)步驟C中的原理，在電阻R15兩端會有明顯的電壓差，該電壓差大到穩(wěn)壓二極管VD3的反向擊穿電壓后，穩(wěn)壓二極管VD2擊穿電流使三極管VTll導通，導通后使VTlO導通及VD2反向擊穿，接著可控硅V1、V2觸發(fā)導通，同步驟B中的原理，關斷VT7，自耦變壓器失電；只要保護功能啟動就一直會保持，如果要恢復，只有斷開總電源，從新通電。
權利要求
1.一種LED無電解電容恒流電源，包括整流電路(I)、變頻電路(2)、推動輸出電路(3 )、反饋控制電路(4 )、反饋保護電路(5 )，其特征在于: 整流電路(I)包括一個全橋塊VC和一個電容Cl，電容Cl的兩端直接和全橋塊的輸出正負端相連，此正負端作為整個電路的正端和負端； 變頻電路(2)由電阻Rl的兩端和三極管VTl的射極和集電極相連，VTl射極和正端相連、集電極和電阻R2、電容C2串聯(lián)接到負端，電阻R2、電容C2串連接點又和三極管VT2及三極管VT4的基極相連，電阻R2、電容C2串連接點又和反饋控制管VT9的集電集相連，分壓電阻R7、分壓電阻R9的一端連接負端，另一端分別和電阻R6、電阻R8串聯(lián)，串聯(lián)點分別和三極管VT2、三極管VT4射極相連，電阻R6、電阻R8的另一端一起和電阻R5再串聯(lián)，電阻R5的另一端連接正端，電阻R5、電阻R6、電阻R8的連接點對負端之間接入一只穩(wěn)壓二極管，用以保持三極管VT2、三極管VT4射極分壓電壓的穩(wěn)定，三極管VT2的集電極經(jīng)電阻RlO連接三極管VT3的基極，給三極管VT3提供正向?qū)ǖ恼蚱珘?，三極管VT3的射極連接正端，三極管VT3集電集連接觸發(fā)作用的三極管VT5射極、可控硅Vl的陽極、正向偏置電阻R11，三極管VT4的集電極經(jīng)電阻R12連接三極管VT5的基極，三極管VT5的集電極經(jīng)電阻R13和可控硅V1、可控硅V2的控制極相連，放電控制可控硅Vl的陰極經(jīng)電阻R14連接VT9的基極，反饋控制管VT9的射極連接負端，其中三極管VT4的射極點分壓電壓高于三極管VT2的射極點分壓電壓； 推動輸出電路(3)由變頻電路(2)輸出部分經(jīng)正向偏置電阻Rll連接驅(qū)動三極管VT6的基極、連接停止控制可控硅V2的陽極，可控硅V2的陰極接負端，三極管VT6的集電集連接正端、射極連接開關三極管VT7的基極，三極管VT7的集電極經(jīng)取樣電阻R3連接到正端、三極管VT7的射極連接到自耦變壓器T的一端、自耦變壓器T的另一端和負載LED相連、中心抽頭連接二極管D的負極端、二極管D的正極端經(jīng)取樣電阻R15接負端； 反饋控制電路(4)由三路組成，第一路包括電阻R1、電阻R2、電容C2，外界電壓的變動直接會使正負兩端也變化，經(jīng)電阻R1、電阻R2可以改變對C2充電的快慢使變頻頻率發(fā)生變化，第二路是取樣電阻R3兩端的電壓經(jīng)電阻R4連接到三極管VTl的基極，起到調(diào)節(jié)三極管VTl飽和度來控制對電容C2的充電快慢，從而改變變頻部分的頻率，第三路是取樣電阻R15兩端的電壓經(jīng)電阻R16連接到三極管VT8的基極，電容C3的兩端連接到取樣電阻R15的兩端，反向偏置電阻R17連接到三極管VT8的基極和射極、三極管VT8的射極和集電集分別連接反饋控制管VT9的基極和負端，取樣電阻R15兩端的電壓可以改變VT9對C2放電的快慢，從而改變變頻部分控制推動部分失電時間的長短； 反饋保護電路(5)由兩路組成，第一路包括電阻R3、電阻R18、三極管VT10、二極管VD2、可控硅V3、電阻R19，連接在電阻R3 —端的電阻R18和三極管VTlO的基極相連，三極管VTlO的射極和穩(wěn)壓三極管VD的正極端相連接、穩(wěn)壓二極管VD的負極端接正端，三極管VTlO的集電集接可控硅V3的控制極，可控硅V3陽極接三極管VTlO的射極，可控硅V3陰極接電阻R19跟可控硅V1、可控硅V2的控制極連接，第二路包括電阻R15、穩(wěn)壓二極管VD3、三極管VTl1、電阻R20、電阻R21，穩(wěn)壓二極管VD3的負極端跟取樣電阻R15連接，穩(wěn)壓二極管VD3正極端跟三極管VTll射極相連、三極管VTll基極經(jīng)電阻R20連接負端、集電集經(jīng)電阻R21連接三極管VTlO基極。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種LED無電解電容恒流電源，包括整流電路、變頻電路、推動輸出電路、反饋控制電路、反饋保護電路，控制恒流反饋信息分為三路反饋，第一路是外部電壓經(jīng)R1、TV1反饋，第二路是頻率處在低頻時流過自耦變壓器的電流經(jīng)電阻R3反饋，第三路是頻率處在高頻時，自耦變壓器的變壓電流經(jīng)電阻R15反饋；本發(fā)明輸出電流都是直流脈沖組成的平均電流，根據(jù)外部的電壓變化，輸出的脈沖寬度也是不同的，所指的恒流是在一定的周期內(nèi)、指的其平均電流，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，解決了現(xiàn)有恒流源中對電解電容的要求，去掉了電解電容，體積可以做得更小，電路便于集成，溫度環(huán)境可以工作在更高的溫度下，壽命比有電解電容的恒流源要更長。
文檔編號H02M3/07GK103151942SQ201310116308
公開日2013年6月12日 申請日期2013年4月6日 優(yōu)先權日2013年4月6日
發(fā)明者余碧峰 申請人:湖北湛青科技發(fā)展有限公司