專(zhuān)利名稱(chēng)：一種可控led負(fù)載電流的大功率驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于照明光源的電源，特別是-路。
4中可控LED負(fù)載電流的大功率驅(qū)動(dòng)電
背景技術(shù)：
LED是一種固體光源，當(dāng)它兩端加上正向電壓，半導(dǎo)體中的少數(shù)載流子和多數(shù)載流 子發(fā)生復(fù)合，放出的過(guò)剩能量將引起光子發(fā)射。采用不同的材料，可制成不同顏色的發(fā)光二 極管。作為一種新的光源，近年來(lái)各大公司和研究機(jī)構(gòu)對(duì)LED的研究方興未艾，使其光效得 以大大提高，Lumiled公司目前已研發(fā)并生產(chǎn)出光效達(dá)到90Lm/W的白色LED，已達(dá)到白熾燈 的水平。
和白熾燈的相比較，LED在性能上具有很多優(yōu)點(diǎn) 見(jiàn)下表
表1白熾燈與白色LED的性能比較
色溫(K) 光效(lm/w) 反應(yīng)速度(μδ 沖擊電流 耐壓擊性 壽命(h)
LED 3000—10000 15 0.1 O 艮強(qiáng) >20,000
白熾燈 2500 3000 15 100,000 10倍額定電流 易斷裂 <1000新的光源呼喚新的大功率LED驅(qū)動(dòng)電路，與熒光燈的電子鎮(zhèn)流器不同，LED驅(qū)動(dòng) 電路的主要功能是將交流電壓轉(zhuǎn)換為恒流電源，并同時(shí)完成與LED的電壓和電流的匹配。在實(shí)際運(yùn)用中，負(fù)載常采用串并聯(lián)LED構(gòu)成陣列，這會(huì)使輸出電流隨輸入電壓和 環(huán)境溫度等因素而發(fā)生的變化更加顯著，并且陣列形式或LED個(gè)數(shù)變化，限流電阻也應(yīng)相 應(yīng)變化，所以采用這種簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的LED驅(qū)動(dòng)電路一般只適合于驅(qū)動(dòng)陣列形式固定的，并且 燈個(gè)數(shù)較少的LED陳列。LED伏安特性的數(shù)字模型可用下式表示VF=Vturn-on+RsIF+ ( Δ VF/Δ Τ) (T_25°C)其中，Vturn-on是LED的啟動(dòng)電壓。Rs表示伏安曲線的斜率。T環(huán)境溫度，Δ VF/ΔΤ是LED正向電壓的溫度系數(shù)，對(duì) 于多數(shù)LED而言典型值為_(kāi)2V°C。從LED的伏安曲線及數(shù)字模型看，LED在正向?qū)ê笃湔螂妷旱募?xì)小變動(dòng)將引 起LED電流的很大變化，并且，環(huán)境溫度，LED老化時(shí)間等因素也將改變影響LED的電氣性 能。而LED的光輸出直接與LED電流相關(guān)，所以LED驅(qū)動(dòng)電路在輸入電壓和環(huán)境溫度等因
3素發(fā)生變動(dòng)的情況下，LED的光輸出將隨輸入電壓和溫度等因素變化而變化，并且，若LED 電流失控，LED長(zhǎng)期工作在大電流下將影響LED的可靠性和壽命，并有可能失效。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種功率大、可靠性高，隨輸入電壓和溫度等因素變化 小的可控LED負(fù)載電流的大功率驅(qū)動(dòng)電路。本實(shí)用新型的目的這樣實(shí)現(xiàn)的，一種可控LED負(fù)載電流的大功率驅(qū)動(dòng)電路，至少 包括EMC和浪涌電流控制電路、一次整流和濾波電路、單端反激式DC/DC功率變換器、二次 整流和濾波電路及恒流、恒壓輸出電路，恒流、恒壓輸出電路與LED陣?yán)膬呻姌O電連接， 其特征是恒流、恒壓輸出電路和單端反激式DC/DC功率變換器之間串聯(lián)電連接有信號(hào)采 樣電路、光電耦合隔離電路和保護(hù)電路，信號(hào)采樣電路將過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)熱和欠壓信號(hào)信號(hào) 經(jīng)放大處理后經(jīng)光電耦合隔離電路隔離控制過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)熱和欠壓保護(hù)電路，通過(guò)過(guò)流、 過(guò)壓、過(guò)熱和欠壓保護(hù)電路調(diào)整單端反激式DC/DC功率變換器輸出，使恒流、恒壓輸出電路 輸出穩(wěn)定的電壓和電流。所述的單端反激式DC/DC功率變換器是寬動(dòng)態(tài)范圍隔離型，它包括穩(wěn)壓管 P6KE200A和二極管IN4007構(gòu)成的穩(wěn)壓電路，變壓器T2和T0P245及外圍電路，由變壓器T2 和T0P245及外圍電路將變壓器T2初級(jí)的高壓低頻轉(zhuǎn)換成低壓高頻，變壓器T2的次級(jí)包括 兩組，一組經(jīng)二次整流和濾波電路整流和濾波提供給負(fù)載LED陣列，另一組為電壓采樣輸 出端，電壓采樣輸出端與IN4148/ES1D、ZMM5243B-7及電容C9構(gòu)成過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)熱和欠壓 信號(hào)采樣電路。所述的電壓采樣輸出端一端經(jīng)IN4148/ES1D和電容C9到負(fù)電源，另一端直接到負(fù) 電源。所述的IN4148/ES1D的穩(wěn)壓輸出端與電解電容C9的正極端連接，其連接端經(jīng) ZMM5243B-7和電阻后輸入到T0P245的控制端C，通過(guò)電壓采樣線圈的輸出端反饋到T0P245 的控制端C，由T0P245調(diào)節(jié)變壓器T2的振蕩頻率。所述的T0P245的控制端C與負(fù)電源之間有小于10 Q的電阻和串接的電解電容。所述的一次整流和濾波電路輸出端與變壓器T2的第一組線圈的同相端連接有電 容 C4, C4 選用 2. 2nF/lkV。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是由于本實(shí)用新型引入了電壓或電流反饋控制環(huán)節(jié)。用戶(hù)可 以根據(jù)需要改變負(fù)載LED陣列形式和LED個(gè)數(shù)，得到不同的輸出功率。同時(shí)該驅(qū)動(dòng)電路也 克服了因輸入電壓、環(huán)境溫度等因素而使LED燈光的顏色易變動(dòng)等弊端，功率因數(shù)達(dá)到0. 9 以上，THD可做到20%以下，壽命可達(dá)到50000小時(shí)以上，同時(shí)還可完成從100%到1%的調(diào) 光功能，并且此系列產(chǎn)品還具備過(guò)壓和過(guò)流保護(hù)功能。

下面結(jié)合實(shí)施例附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例電路原理框圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例電路圖；圖3是EMC和浪涌電流控制電路圖。[0026]圖中1、AC220V輸入；2、EMC和浪涌電流控制電路；3、一次整流和濾波電路；4、單 端反激式DC/DC功率變換器；5、二次整流和濾波電路；6、恒流、恒壓輸出電路；7、LED陣列； 8、采樣電路；9、光電耦合隔離電路；10、保護(hù)電路。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，一種大功率可控LED負(fù)載電流的驅(qū)動(dòng)電路，至少包括EMC和浪涌電 流控制電路2、一次整流和濾波電路3、單端反激式DC/DC功率變換器4、二次整流和濾波電 路5及恒流、恒壓輸出電路6，恒流、恒壓輸出電路6與LED陣列7的兩電極電連接，其特征 是恒流、恒壓輸出電路6和單端反激式DC/DC功率變換器4之間連接有過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)熱和 欠壓信號(hào)采樣電路8、光電耦合隔離電路9和過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)熱和欠壓保護(hù)電路10，過(guò)流、過(guò) 壓、過(guò)熱和欠壓信號(hào)采樣電路8將過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)熱和欠壓信號(hào)經(jīng)放大處理后經(jīng)光電耦合隔 離電路9隔離控制過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)熱和欠壓保護(hù)電路10，通過(guò)過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)熱和欠壓保護(hù)電 路10調(diào)整單端反激式DC/DC功率變換器4輸出，使恒流、恒壓輸出電路6輸出穩(wěn)定的電壓 和電流。如圖2所示，單端反激式DC/DC功率變換器4是寬動(dòng)態(tài)范圍隔離型，它包括穩(wěn)壓管 P6KE200A和二極管FR103、BYV29-400、限流電阻R5構(gòu)成的穩(wěn)壓電路，以及高頻耦合電路， 穩(wěn)壓電路的輸出加載在變壓器Tl的輸入端。高頻耦合電路由變壓器Tl和T0P245及外圍 電路構(gòu)成，變壓器Tl和T0P245及外圍電路將變壓器Tl前級(jí)的高壓低頻轉(zhuǎn)換成低壓高頻， 變壓器Tl的次級(jí)包括兩組，一組經(jīng)二次整流和濾波電路5整流和濾波提供給恒流、恒壓輸 出電路6，恒流、恒壓輸出電路6再供給負(fù)載LED陣列7。另一組同名端經(jīng)IN4148/ES1D和 電容ClO到負(fù)電源，異名端到負(fù)電源。IN4148/ES1D的穩(wěn)壓輸出端與電解電容ClO的正極 端連接，其連接端與光電耦合隔離電路9輸出端連接，經(jīng)光電耦合隔離電路9和IN4148到 T0P245的控制端C。T0P245的控制端C電壓變化直接影響T0P243的D端振蕩頻率。因此， 由負(fù)載引起的電流、電壓變化或環(huán)境引起的電流、電壓變化通過(guò)電壓采樣線圈的輸出端反 饋到T0P245的控制端C，控制端C的輸入電壓穩(wěn)定，則D端振蕩頻率穩(wěn)定。因此，光電耦合 隔離電路9的輸入端電壓同時(shí)也影響著D端振蕩頻率輸出。過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)熱和欠壓信號(hào)采樣電路8包括一個(gè)(PNP)三極管2N3906V2、二極管 RF107和電阻電容，變壓器Tl提供給負(fù)載LED的一組次級(jí)輸出的同名端經(jīng)二極管RF107分 兩路，一路與三極管2N3906V2的發(fā)射極電連接，另一路經(jīng)電阻R12、R13到三極管2N3906V2 的基極，電阻Rl2、Rl3電連接點(diǎn)經(jīng)47 μ F的電解電容到負(fù)電源，三極管2N3906V2的集電極 通過(guò)限流電阻R14到光電耦合隔離電路9的輸入正端，同時(shí)經(jīng)一電阻R24到光電耦合隔離 電路9的輸入負(fù)端。本實(shí)用新型中，變壓器Tl的輸出經(jīng)二次整流和濾波電路5整流和濾波提供給恒 流、恒壓輸出電路6，恒流、恒壓輸出電路6直接供給負(fù)載LED陣列。而LED陣列的負(fù)載變化 同樣會(huì)影響恒流、恒壓輸出電路6，因此，恒流、恒壓輸出電路6通過(guò)過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)熱和欠壓 信號(hào)采樣電路8后，將其隨負(fù)載變化的信號(hào)輸入到光電耦合隔離電路9的輸入端，然后經(jīng)光 電耦合隔離電路9反饋到T0P245的控制端C實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器Tl頻率控制。最終達(dá)到提供給 負(fù)載LED的穩(wěn)定電壓和電流。恒流、恒壓輸出電路6包括二個(gè)(NPN)三極管2N3904、一個(gè)(PNP)三極管2N3906V3和電阻電容，由一個(gè)三極管2N3904和電阻R15、R16構(gòu)成集電極輸出電路，電阻R15、R16串 聯(lián)連接作為集電極輸出電路的集電極負(fù)載電阻，集電極輸出電路正端與負(fù)端分別接二次整 流和濾波電路5正端和負(fù)端輸出，電阻R15、R16串聯(lián)連接點(diǎn)與三極管2N3906 (PNP)V5的基 極電連接，2N3906 (PNP) V5的發(fā)射極通過(guò)電阻R20接二次整流和濾波電路5正端，2N3906 (PNP)的集電極分三路，其中一路通過(guò)電阻和一個(gè)穩(wěn)壓管接二次整流和濾波電路5正端，另 一路與光電耦合隔離電路9的輸入端正端電連接。2N3906 (PNP)的集電極第三路通過(guò)電 阻R22分兩路，一路通過(guò)電阻R23與集電極輸出電路的基極電連接，另一路與另一個(gè)三極管 2N3904 (NPN) V4的基極電連接，V4的集電極與V3的基極電連接，V4的發(fā)射擊極通過(guò)三個(gè) 并聯(lián)連接的電阻接負(fù)電源。并聯(lián)連接的電阻R17、R18、R19是0. 13/3W的電阻。本實(shí)用新型中光電耦合隔離電路9中的光電耦合電路采用LTV817A，LTV817A輸出 極三極管的發(fā)射極和集電極分別與三極管2N390基極和集電極電連接，三極管2N390的發(fā) 射極通過(guò)二極管到T0P245的控制端C。一次整流和濾波電路3將AC220V輸入1的220V交 流變?yōu)橹绷?，為了防止AC220V輸入1產(chǎn)生的EMC和浪涌電流，在一次整流和濾波電路3前 加入EMC和浪涌電流控制電路2。由于T0P245為集成電路，有著可靠的性能。因此，能有效保證供給負(fù)載LED陣列 的電流和電壓穩(wěn)定在需要的設(shè)定值上。圖2中給出的電路其輸出電流電壓是24V/3A。電源指示燈通過(guò)LM358后驅(qū)動(dòng)指 示燈。圖3給出了 AC220V輸入1、EMC和浪涌電流控制電路2的具體電路，浪涌電流控 制電路2的輸出經(jīng)一次整流和濾波電路3與單端反激式DC/DC功率變換器4的輸入電連接。 由于浪涌電流控制電路2和一次整流和濾波電路3屬于大多屬電路采用的技術(shù)，因此，過(guò)多 的說(shuō)明不作細(xì)化說(shuō)明。
權(quán)利要求一種可控LED負(fù)載電流的大功率驅(qū)動(dòng)電路，至少包括EMC和浪涌電流控制電路(2)、一次整流和濾波電路(3)、單端反激式DC/DC功率變換器(4)、二次整流和濾波電路(5)及恒流、恒壓輸出電路(6)，恒流、恒壓輸出電路(6)與LED陣?yán)?7)的兩電極電連接，其特征是恒流、恒壓輸出電路(6)和單端反激式DC/DC功率變換器(4)之間連接有過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)熱和欠壓信號(hào)采樣電路(8)和光電耦合隔離電路(9)，光電耦合隔離電路(9)輸出與單端反激式DC/DC功率變換器(4)控制端電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可控LED負(fù)載電流的大功率驅(qū)動(dòng)電路，其特征是所述 的單端反激式DC/DC功率變換器(4)是寬動(dòng)態(tài)范圍隔離型，它包括穩(wěn)壓管P6KE200A和二極 管FR103、BYV29-400、限流電阻R5構(gòu)成的穩(wěn)壓電路，以及高頻耦合電路，穩(wěn)壓電路的輸出加 載在變壓器Tl的輸入端，高頻耦合電路由變壓器Tl和T0P245及外圍電路構(gòu)成，變壓器Tl 和T0P245及外圍電路將變壓器Tl前級(jí)的高壓低頻轉(zhuǎn)換成低壓高頻，變壓器Tl的次級(jí)包括 兩組，一組經(jīng)二次整流和濾波電路(5)整流和濾波提供給恒流、恒壓輸出電路(6)，恒流、恒 壓輸出電路(6)再供給負(fù)載LED陣列(7)，另一組同名端經(jīng)IN4148/ES1D和電容ClO到負(fù)電 源，異名端到負(fù)電源，IN4148/ES1D的穩(wěn)壓輸出端與電解電容ClO的正極端連接，其連接端 與光電耦合隔離電路(9)輸出端連接，經(jīng)光電耦合隔離電路(9)和IN4148到T0P245的控制 端Co
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可控LED負(fù)載電流的大功率驅(qū)動(dòng)電路，其特征是所述 的過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)熱和欠壓信號(hào)采樣電路(8)包括一個(gè)PNP三極管2N3906V2、二極管RF107 和電阻電容，變壓器Tl提供給負(fù)載LED的一組次級(jí)輸出的同名端經(jīng)二極管RF107分兩路， 一路與三極管2N3906V2的發(fā)射極電連接，另一路經(jīng)電阻R12、R13到三極管2N3906V2的基 極，電阻R12、R13電連接點(diǎn)經(jīng)47 μ F的電解電容到負(fù)電源，三極管2N3906V2的集電極通過(guò) 限流電阻R14到光電耦合隔離電路(9)的輸入正端，同時(shí)經(jīng)一電阻R24到光電耦合隔離電 路(9)的輸入負(fù)端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可控LED負(fù)載電流的大功率驅(qū)動(dòng)電路，其特征是所述 的恒流、恒壓輸出電路(6)包括二個(gè)NPN三極管2N3904、一個(gè)PNP三極管2N3906V3和電阻 電容，由一個(gè)三極管2N3904和電阻R15、R16構(gòu)成集電極輸出電路，電阻R15、R16串聯(lián)連接 作為集電極輸出電路的集電極負(fù)載電阻，集電極輸出電路正端與負(fù)端分別接二次整流和濾 波電路5正端和負(fù)端輸出，電阻R15、R16串聯(lián)連接點(diǎn)與PNP三極管2N3906 V5的基極電連 接，PNP三極管2N3906 V5的發(fā)射極通過(guò)電阻R20接二次整流和濾波電路(5)正端，PNP三 極管2N3906的集電極分三路，其中一路通過(guò)電阻和一個(gè)穩(wěn)壓管接二次整流和濾波電路(5) 正端，另一路與光電耦合隔離電路(9 )的輸入端正端電連接；PNP三極管2N3906的集電極第 三路通過(guò)電阻R22分兩路，一路通過(guò)電阻R23與集電極輸出電路的基極電連接，另一路與另 一個(gè)NPN三極管2N3904 V4的基極電連接，V4的集電極與V3的基極電連接，V4的發(fā)射擊極 通過(guò)三個(gè)并聯(lián)連接的電阻接負(fù)電源。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可控LED負(fù)載電流的大功率驅(qū)動(dòng)電路，其特征是所述 的光電耦合隔離電路(9)中的光電耦合電路采用LTV817A，LTV817A輸出極三極管的發(fā)射極 和集電極分別與三極管2N390基極和集電極電連接，三極管2N390的發(fā)射極通過(guò)二極管到 T0P245的控制端C。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型屬于照明光源的電源，特別是一種可控LED負(fù)載電流的大功率驅(qū)動(dòng)電路，至少包括EMC和浪涌電流控制電路、一次整流和濾波電路、單端反激式DC/DC功率變換器、二次整流和濾波電路及恒流、恒壓輸出電路，恒流、恒壓輸出電路與LED陣?yán)膬呻姌O電連接，其特征是恒流、恒壓輸出電路和單端反激式DC/DC功率變換器之間連接有過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)熱和欠壓信號(hào)采樣電路和光電耦合隔離電路，光電耦合隔離電路輸出與單端反激式DC/DC功率變換器控制端電連接。它提供了一種功率大、可靠性高，隨輸入電壓和溫度等因素變化小的可控LED負(fù)載電流的大功率驅(qū)動(dòng)電路。
文檔編號(hào)H05B37/02GK201700048SQ201020181070
公開(kāi)日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2010年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月6日
發(fā)明者俞才龍, 王水平 申請(qǐng)人:寧波市鄞州龍?jiān)凑彰麟娖饔邢薰?br>