專利名稱：發(fā)光二極管光源驅(qū)動電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用在大功率半導(dǎo)體的發(fā)光二極管光源驅(qū)動電源。
背景技術(shù)：
隨著大功率半導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED)光源的大量使用，其節(jié)能、環(huán)保、高光 效、超長壽命的新型照明光源，在全球環(huán)境污染加重和不可再生能源的日趨枯竭的情況 下，已引起世界各國的普遍關(guān)注，尤其是歐、美、亞洲發(fā)達國家的高度重視，與此同時 高效、節(jié)能、環(huán)保的LED光源也被大量運用到現(xiàn)實生活各個領(lǐng)域中，各家照明企業(yè)都爭 項開發(fā)此類光源和驅(qū)動電源，因半導(dǎo)體發(fā)光二極管的特殊驅(qū)動工作方式，在其電源驅(qū)動 上有著苛刻的要求，其電源好壞直接影響到LED的節(jié)能效果和使用壽命。驅(qū)動電源的好壞直接決定著對LED使用效果，由于LED市場近幾年的突飛猛 進，和國際上還未針對此類電源的專項強制檢測標(biāo)準(zhǔn)出臺，導(dǎo)致此類電源質(zhì)量上良莠不 齊，劣質(zhì)電源的使用導(dǎo)致LED的光衰嚴重、壽命縮短，致使LED失去真正的使用價值， 形成“節(jié)能不節(jié)錢”的局面。目前LED驅(qū)動電源產(chǎn)品盛多，大都以IC控制為主，國內(nèi) 外多家IC公司相繼推出各類驅(qū)動電源的IC線路，大多以經(jīng)濟實用爭搶市場為主，其設(shè)計 的電源有恒壓型、恒流型、恒壓恒流混合型，低功率因數(shù)PF: 0.4-0.6左右，高諧波含量 THD 大于100，這類電源工作時對電網(wǎng)干擾較大，輸出電流不干凈，電流紋波較高， 電壓，電流恒定效果較差，使LED工作達不到理想狀態(tài)，有些較好的企業(yè)為了克服這些 通過載入功率因數(shù)校正線路，輸出采用IC檢測控制輸出電壓電流的恒定從而達到理想的 工作條件，但這種電源設(shè)計出來成本較高不易大批量運用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種適應(yīng)負載能力好，實 現(xiàn)高功率因數(shù)(PF)和低諧波失真(THD)、做到LED的真正節(jié)能、環(huán)保、超長壽命效果 的一種發(fā)光二極管光源驅(qū)動電源。為了達到上述目的，本發(fā)明提供的一種發(fā)光二極管光源驅(qū)動電源，包括EMI輸 入抑制電路、輸入整流濾波電路、PFC與直流轉(zhuǎn)換電路、IC輔助供電電路、輸出整流濾 波單元、恒壓與恒流輸出反饋控制電路，其特征是EMI輸入抑制電路由CXl; Li; CX2； L2組成，濾除電網(wǎng)雜波后的輸出電信號連接到輸入整流濾波電路的2-1腳和2-3 腳進行整流通過Cl濾波；整流濾波后的直流電連接到隔離變壓器的初級7-6端和7-5 端；再連接到PFC與直流轉(zhuǎn)換電路中的VI，實現(xiàn)功率因數(shù)效正和直流轉(zhuǎn)換，同時連接 到IC輔助供電電路，經(jīng)隔離變壓器的耦合到副線組7-3端和7-4端進行整流濾波后連到 PFC與直流轉(zhuǎn)換電路中的電網(wǎng)功率因數(shù)校正芯片ICl的VDD腳為其供電；通過功率開關(guān) 管Vl的截止與導(dǎo)通，和線路中的隔離變壓器繞組線圈進行磁能和電能的轉(zhuǎn)換，由隔離變 壓器的7-2端和7-1端連接到輸出整流濾波單元，進行整流濾波后通過恒壓與恒流輸出反 饋控制電路給負載工作；恒壓與恒流輸出反饋控制電路連接到輸出整流濾波單元的輸出端進行分壓取樣，通過光電耦合器IC2對輸出端工作狀況進行檢測，并反饋到電網(wǎng)功率 因數(shù)校正芯片ICl的1腳和2腳進行誤差放大檢測，控制輸出電流電壓恒定輸出。所述的電網(wǎng)功率因數(shù)校正芯片ICl是FAN7527電網(wǎng)功率因數(shù)校正芯片；所述的 隔離變壓器是EF20型隔離變壓器。在電源的輸出與輸入端采用完全隔離方式，也就是利用高頻變壓器的初級、次 級線圈繞組進行磁能與電能的轉(zhuǎn)化，將在初級產(chǎn)生的磁能經(jīng)過耦合到次級進行整流濾波 輸出，經(jīng)取樣檢測通過光電耦合器IC2對輸出端工作狀況進行檢測，反饋到前級電網(wǎng)功 率因數(shù)校正芯片ICl中的誤差放大器進行檢測控制。在恒壓與恒流輸出反饋控制電路中，輸出利用V2、V3、V4三個三端分流基準(zhǔn) 源和光電耦合器IC2通過精密電阻分壓檢測輸出狀態(tài)的變化反饋到ICl控制端對輸出進行 檢測，調(diào)整輸出達到所需負載工作狀態(tài)。當(dāng)有輸出短路、過電壓、過電流時使電路處于 關(guān)閉工作的保護狀態(tài)，不損壞負載和電路本身。并能實現(xiàn)負載接入不同的檢測而提供合 適的電壓和電流的恒定。在此，V2、V3、V4采用TL431，光電耦合器IC2采用PC817。本發(fā)明采用FAN7527電網(wǎng)功率因數(shù)校正芯片、輸出與輸入端采用變壓器初、次 級線圈繞組完全隔離方式，利用輸出反饋控制電路對輸出負載電流與電壓的變化進行檢 測并反饋到FAN7527的誤差放大器進行比較檢測控制，以完成電壓控制環(huán)路的穩(wěn)定性； 所述的FAN7527控制電路是由FAN7527組成單級功率因數(shù)PFC校正和直流轉(zhuǎn)換線路組 成，該電路設(shè)計采用了反激式電源工作方式，因反激拓撲具有很高的峰值電流，其后級 設(shè)計成高頻變壓器，因FAN7527能實現(xiàn)電網(wǎng)功率因數(shù)校正，使功率因數(shù)達到0.95以上， 在其內(nèi)部乘法器單元中，嵌入了諧波失真THD優(yōu)化專用線路，該電路能處理AC輸入電 壓過零附近積聚的能量，從而使輸入整流VD1-4之后的高頻濾波器電容Cl得以充分放 電，以減小交越失真，大大降低了電流總諧波。通過功率開關(guān)管Vl的截止與導(dǎo)通，和線 路中的隔離變壓器繞組線圈進行磁能和電能的轉(zhuǎn)換，輸送整流濾波后給負載工作，利用 LED本身的伏安特性，使用三端穩(wěn)壓器V2、V3、V4的精確檢測，精密電阻分壓來檢測 負載的變化；輸出電壓可檢測LED串聯(lián)個數(shù)實現(xiàn)2.5V-24V的變化，通過光電耦合器IC2 反饋到FAN7527的INV腳進行誤差檢測，進一步控制功率開關(guān)管Vl的工作狀態(tài)，實現(xiàn)輸 出電壓、電流的恒定。對輸出有短路、過電壓、過電流等異常情況有良好的保護作用， 停止線路工作。本發(fā)明提供的發(fā)光二極管光源驅(qū)動電源，采用美國飛兆半導(dǎo)體公司的一款 FAN7527這款典型的電網(wǎng)功率因數(shù)校正芯片，具有較高的性價比，可實現(xiàn)輸入寬電壓工 作狀態(tài)，F(xiàn)AN7527電網(wǎng)功率因數(shù)校正芯片原本是作為升壓電路來校正功率因數(shù)，本發(fā)明 拓展了他的使用方法，不但實現(xiàn)功率因數(shù)的校正目的，且充分利用固有的特性組成高效 精準(zhǔn)的輸出，達到恒壓、恒流的效果，這種高效驅(qū)動電源，因IC本身集成了功率因數(shù)預(yù) 轉(zhuǎn)換，和DC-DC直流轉(zhuǎn)換結(jié)合在一起，從而節(jié)約了外圍組件，和磁性器件的數(shù)量。本發(fā)明的優(yōu)點還在于由于采用功率因子校正IC和精確 的輸出檢測電路控制， 從而實現(xiàn)高功率因數(shù)，低電流總諧波，高轉(zhuǎn)換效率，負載變化的檢測，精準(zhǔn)的恒流效 果，使其負載工作于最佳狀態(tài)。本發(fā)明提供的發(fā)光二極管光源驅(qū)動電源，適應(yīng)負載能力好，是節(jié)省電能提高效率的一種開關(guān)電源，具有高功率因數(shù)(PF)和低諧波失真(THD)；并具有轉(zhuǎn)化效率高； 實現(xiàn)輸出電壓隨負載變化進行調(diào)節(jié)，且電流恒定的LED驅(qū)動電源。使LED達到最佳工 作狀態(tài)，實現(xiàn)LED的真正節(jié)能、環(huán)保、超長壽命的效果。


圖1是本發(fā) 明實施電路原理框圖；圖2是本發(fā)明實例電路原理圖。其中EMI輸入抑制電路1、輸入整流濾波電路2、PFC與直流轉(zhuǎn)換電路3、IC
輔助供電電路4、輸出整流濾波單元5、恒壓與恒流輸出反饋控制電路6、恒壓與恒流輸 出控制電路6-1、光耦反饋電路6-2、隔離變壓器7。
具體實施例方式下面結(jié)合實施附圖對本發(fā)明進一步說明。實施例如圖1、圖2所示本實施例提供的一種發(fā)光二極管光源驅(qū)動電源，包括EMI輸 入抑制電路1、輸入整流濾波電路2、PFC與直流轉(zhuǎn)換電路3、IC輔助供電電路4、輸出 整流濾波單元5、恒壓與恒流輸出反饋控制電路6，EMI輸入抑制電路1由CXl ； Ll ； CX2 ； L2組成，濾除電網(wǎng)雜波后的輸出電信號連接到輸入整流濾波電路2的2-1腳和2-3 腳進行整流通過Cl濾波；整流濾波后的直流電連接到隔離變壓器7的初級7-6端和7-5 端；再連接到PFC與直流轉(zhuǎn)換電路3中的VI，實現(xiàn)功率因數(shù)效正和直流轉(zhuǎn)換，同時連接 到IC輔助供電電路4，經(jīng)隔離變壓器7的耦合到副線組7-3端和7-4端進行整流濾波后連 到PFC與直流轉(zhuǎn)換電路3中的電網(wǎng)功率因數(shù)校正芯片ICl的VDD腳為其供電；通過功率 開關(guān)管Vl的截止與導(dǎo)通，和線路中的隔離變壓器繞組線圈進行磁能和電能的轉(zhuǎn)換，由隔 離變壓器7的7-2端和7-1端連接到輸出整流濾波單元5，進行整流濾波后通過恒壓與恒 流輸出反饋控制電路6給負載工作；恒壓與恒流輸出反饋控制電路6連接到輸出整流濾波 單元5的輸出端進行分壓取樣，通過光電耦合器IC2對輸出端工作狀況進行檢測，并反饋 到電網(wǎng)功率因數(shù)校正芯片ICl的1腳和2腳進行誤差放大檢測，控制輸出電流電壓恒定輸 出。在此，恒壓與恒流輸出反饋控制電路6包括恒壓與恒流輸出控制電路6-1和光耦反 饋電路6-2、所述的電網(wǎng)功率因數(shù)校正芯片ICl是FAN7527電網(wǎng)功率因數(shù)校正芯片；所述的
隔離變壓器7是EF20型隔離變壓器。在電源的輸出與輸入端采用完全隔離方式，也就是利用高頻變壓器7的初級、 次級線圈繞組進行磁能與電能的轉(zhuǎn)化，將在初級產(chǎn)生的磁能經(jīng)過耦合到次級進行整流濾 波輸出，經(jīng)取樣檢測通過光電耦合器IC2對輸出端工作狀況進行檢測，反饋到前級電網(wǎng) 功率因數(shù)校正芯片ICl中的誤差放大器進行檢測控制。在恒壓與恒流輸出反饋控制電路6中，輸出利用V2、V3、V4三個三端分流基 準(zhǔn)源和光電耦合器IC2通過精密電阻分壓檢測輸出狀態(tài)的變化反饋到ICl控制端對輸出進 行檢測，調(diào)整輸出達到所需負載工作狀態(tài)。當(dāng)有輸出短路、過電壓、過電流時使電路處 于保護狀態(tài)，不損壞負載和電路。并能實現(xiàn)負載接入不同的檢測而提供合適的電壓和電流的恒定。在此，V2、V3、V4采用TL431，光電耦合器IC2采用PC817。 本實施例采用FAN7527電網(wǎng)功率因數(shù)校正芯片、輸出與輸入端采用變壓器初、 次級線圈繞組完全隔離方式，利用輸出反饋控制電路對輸出負載電流與電壓的變化進行 檢測反饋到FAN7527的誤差放大器進行比較檢測控制，以完成電壓控制環(huán)路的穩(wěn)定性； 所述的FAN7527控制電路是由FAN7527組成單級功率因數(shù)PFC校正和直流轉(zhuǎn)換線路組 成，該電路設(shè)計采用了反激式電源工作方式，因反激拓撲具有很高的峰值電流，其后級 設(shè)計成高頻變壓器，因FAN7527能實現(xiàn)電網(wǎng)功率因數(shù)校正，使功率因數(shù)達到0.95以上， 在其內(nèi)部乘法器單元中，嵌入了諧波失真THD優(yōu)化專用線路，該電路能處理AC輸入電 壓過零附近積聚的能量，從而使輸入整流VD1-4之后的高頻濾波器電容Cl得以充分放 電，以減小交越失真，大大降低了電流總諧波。通過功率開關(guān)管Vl的截止與導(dǎo)通，和線 路中的隔離變壓器繞組線圈進行磁能和電能的轉(zhuǎn)換，輸送整流濾波后供給負載工作，利 用LED本身的伏安特性，使用三端穩(wěn)壓器V2、V3、V4的精確檢測，精密電阻分壓來檢 測負載的變化；輸出電壓可檢測LED串聯(lián)個數(shù)實現(xiàn)2.5V-24V的變化，通過光電耦合器 IC2反饋到FAN7527的INV腳進行誤差檢測，進一步控制功率開關(guān)管Vl的工作狀態(tài)，實 現(xiàn)輸出電壓、電流的恒定。對輸出有短路、過電壓、過電流等異常情況有良好的保護線 路，停止線路工作。如圖2所示工作時，通過對電網(wǎng)輸入的電源，進行整流濾波后為ICl提供電 源，使ICl進入工作狀態(tài)，對電網(wǎng)進行PFC功率因數(shù)校正，從而提高功率因數(shù)，降低電 流總諧波失真，同時ICl通過驅(qū)動使連接的開關(guān)管Vl工作，Vl可采用MOSFET管，通 過線路中的高頻變壓器7的繞組線圈進行磁能和電能的轉(zhuǎn)換，輸出整流濾波后給負載工 作，后級三端分流基準(zhǔn)源和光耦I(lǐng)C2反饋到ICl誤差放大器，對電壓和電流進行檢測，利 用發(fā)光二極管LED伏安特性使輸出電壓恒定在標(biāo)準(zhǔn)值上，并讓電流按設(shè)計要求恒定，可 根據(jù)負載串聯(lián)數(shù)量來提供需要恒定電壓，后級通過整流濾波和串聯(lián)電感L3對電流濾波， 有效降低電流紋波。輸出電壓范圍可實現(xiàn)2.5-24V，輸出電流可根據(jù)負載設(shè)置恒流，其 恒流精度達到士2%，PF > 0.95,電源工作轉(zhuǎn)換效率達到85%以上，可滿足單個或多個 LED負載串聯(lián)使用，較高的恒流精度保證了發(fā)光二極管的正常工作和達到發(fā)光亮度的一 致性。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光二極管光源驅(qū)動電源，包括EMI輸入抑制電路(1)、輸入整流濾波電路 (2)、PFC與直流轉(zhuǎn)換電路(3)、IC輔助供電電路(4)、輸出整流濾波單元(5)、恒壓與恒 流輸出反饋控制電路(6)，其特征是EMI輸入抑制電路(1)由CXl ； Ll ； CX2 ； L2組 成，濾除電網(wǎng)雜波后的輸出電信號連接到輸入整流濾波電路(2)的2-1腳和2-3腳進行整 流通過Cl濾波；整流濾波后的直流電連接到隔離變壓器(7)的初級7-6端和7-5端；再 連接到PFC與直流轉(zhuǎn)換電路(3)中的VI，實現(xiàn)功率因數(shù)效正和直流轉(zhuǎn)換，同時連接到IC 輔助供電電路(4)，經(jīng)隔離變壓器(7)的耦合到副線組7-3端和7-4端進行整流濾波后連 到PFC與直流轉(zhuǎn)換電路(3)中的電網(wǎng)功率因數(shù)校正芯片ICl的VDD腳為其供電；通過功 率開關(guān)管Vl的截止與導(dǎo)通，和線路中的隔離變壓器繞組線圈進行磁能和電能的轉(zhuǎn)換，由 隔離變壓器(7)的7-2端和7-1端連接到輸出整流濾波單元(5)，進行整流濾波后通過恒 壓與恒流輸出反饋控制電路(6)給負載工作；恒壓與恒流輸出反饋控制電路(6)連接到輸 出整流濾波單元(5)的輸出端進行分壓取樣，通過光電耦合器IC2對輸出端工作狀況進行 檢測，并反饋到電網(wǎng)功率因數(shù)校正芯片ICl的1腳和2腳進行誤差放大檢測，控制輸出電 流電壓恒定輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管光源驅(qū)動電源，其特征是電網(wǎng)功率因數(shù)校正芯片 ICl是FAN7527電網(wǎng)功率因數(shù)校正芯片；所述的隔離變壓器(7)是EF20型隔離變壓器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的發(fā)光二極管光源驅(qū)動電源，其特征是在電源的輸出與輸 入端采用完全隔離方式，也就是利用高頻變壓器(7)的初級、次級線圈繞組進行磁能與 電能的轉(zhuǎn)化，將在初級產(chǎn)生的磁能經(jīng)過耦合到次級進行整流濾波輸出，經(jīng)取樣檢測通過 光電耦合器IC2對輸出端工作狀況進行檢測，反饋到前級電網(wǎng)功率因數(shù)校正芯片ICl中的 誤差放大器進行檢測控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的發(fā)光二極管光源驅(qū)動電源，其特征是在恒壓與恒流輸出 反饋控制電路(6)中，輸出利用V2、V3、V4三個三端分流基準(zhǔn)源和光電耦合器IC2通 過精密電阻分壓檢測輸出狀態(tài)的變化反饋到ICl控制端對輸出進行檢測，調(diào)整輸出達到 所需負載工作狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種發(fā)光二極管光源驅(qū)動電源，包括EMI輸入抑制電路、輸入整流濾波電路、PFC與直流轉(zhuǎn)換電路、IC輔助供電電路、輸出整流濾波單元、恒壓與恒流輸出反饋控制電路，EMI輸入抑制電路由CX1；L1；CX2；L2組成，濾除電網(wǎng)雜波后的輸出電信號連接到輸入整流濾波電路進行整流通過C1濾波；整流濾波后的直流電連接到隔離變壓器；再連接到PFC與直流轉(zhuǎn)換電路中的V1，同時連接到IC輔助供電電路，經(jīng)隔離變壓器的耦合到副線組進行整流濾波后連到PFC與直流轉(zhuǎn)換電路中的電網(wǎng)功率因數(shù)校正芯片IC1為其供電。本發(fā)明適應(yīng)負載能力好；并具有轉(zhuǎn)化效率高；實現(xiàn)輸出電壓隨負載變化進行調(diào)節(jié)，且電流恒定的LED驅(qū)動電源。
文檔編號H05B37/02GK102014559SQ20101055105
公開日2011年4月13日 申請日期2010年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月19日
發(fā)明者俞才龍, 王水平, 袁良文 申請人:寧波龍源照明電器有限公司