專利名稱：一種自適應(yīng)led驅(qū)動(dòng)電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種驅(qū)動(dòng)電源，特別涉及一種自適應(yīng)LED驅(qū)動(dòng)電源。
背景技術(shù)：
高亮度發(fā)光二極管LED，以其節(jié)能、環(huán)保、高效、長(zhǎng)壽命等諸多優(yōu)點(diǎn)正成為新一代的 綠色照明光源。制造高效率、低成本、高功率因數(shù)、長(zhǎng)壽命的驅(qū)動(dòng)電源是保證LED發(fā)光品質(zhì) 和整體性能以及促進(jìn)LED產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展的關(guān)鍵。目前，在市電輸入的日常照明場(chǎng)合，常采用包含適配器和驅(qū)動(dòng)器兩部分來驅(qū)動(dòng)LED 點(diǎn)亮的電路，適配器的功能是實(shí)現(xiàn)輸入功率因數(shù)校正(PFC)和交流直流轉(zhuǎn)換(AC-DC)，為后 級(jí)提供穩(wěn)定電壓。驅(qū)動(dòng)器由LED專用驅(qū)動(dòng)芯片組成，為高亮度LED的穩(wěn)定工作提供恒定電 流。兩級(jí)式LED驅(qū)動(dòng)電源可以較好的保證LED的發(fā)光品質(zhì)，但是存在器件多、體積大、壽命 短等缺點(diǎn)。冠德科技公司推出一個(gè)電源管理IC，其電源方案在AC輸入端可以沒有電容器。但 此類技術(shù)的缺陷是輸出為脈沖電流，將造成LED頻閃，對(duì)LED燈珠壽命產(chǎn)生不良影響。全球高壓集成電路領(lǐng)先供應(yīng)商Power Integrations公司推出一款能效高達(dá)92% 的LED路燈應(yīng)用電源的設(shè)計(jì)方法?；诠镜腍iperPLC電源控制器設(shè)計(jì)而成，其將功率因 數(shù)校正(PFC)和諧振(LLC)控制功能同時(shí)集成到了單個(gè)集成到電路中，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單且極具成 本效益的電路設(shè)計(jì)，但此技術(shù)缺乏對(duì)LED芯片的智能化控制功能。理論上LED都一樣，都是能發(fā)光的二極管，而實(shí)際上所有LED的電性能都是有差 異的每個(gè)廠家的生產(chǎn)工藝是不一致的，甚至相差很大，就是同一廠家的不同時(shí)間的工藝都 是有差異的；同時(shí)生產(chǎn)發(fā)光二極管的半導(dǎo)體材料的純度要求非常高，不同廠家使用的半導(dǎo) 體原材料的純度是有差異的，這就使LED的發(fā)光強(qiáng)度與驅(qū)動(dòng)電流是不完全相同的，或者相 差很大，而且耐過電流能力和發(fā)熱的差異也就自然而然的不同了 ；由于封裝工藝和封裝材 料的不同，使得整體的散熱能力是不一樣的。由此不難看出LED發(fā)光二極管存在個(gè)體之間 的很大的差異，如果每個(gè)燈只用一個(gè)LED，那是很好控制的，而且是真正的長(zhǎng)壽命，例如電 視機(jī)、DVD上的電源指示燈就是如此；而當(dāng)用LED制作照明燈具時(shí)，就不是用單個(gè)的LED， 而是用多個(gè)，或上百上千個(gè)LED排成陣列接入電路，再者，需要的亮度就不是指示燈所能做 到的，而電流大了、小了亮度都要減弱，且會(huì)使壽命大打折扣，甚而致于未出廠就壞掉了 ；因 LED的差異性總是存在的，在多個(gè)LED組成的連路中，當(dāng)有幾個(gè)壞掉時(shí)，通常是短路，會(huì)使電 流增大而損壞其他的LED。這就是不一致性帶來的后果，也是制約LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展的因素之
ο綜上所述，由于單個(gè)LED光源是低電壓、恒電流驅(qū)動(dòng)器件，其發(fā)光強(qiáng)度由流過LED 的電流大小決定，電流過強(qiáng)會(huì)引起LED光的衰減，電流過弱會(huì)影響LED的發(fā)光強(qiáng)度，因此， LED的驅(qū)動(dòng)需要提供恒流電源，以保證大功率LED使用的安全性，同時(shí)達(dá)到理想的發(fā)光強(qiáng) 度。此外，在LED照明領(lǐng)域，要體現(xiàn)出節(jié)能和長(zhǎng)壽命的特點(diǎn)，選擇好LED驅(qū)動(dòng)電源至關(guān)重要， 沒有好的驅(qū)動(dòng)電源的匹配，LED照明的優(yōu)勢(shì)無法發(fā)揮出來。因此實(shí)現(xiàn)LED驅(qū)動(dòng)電源對(duì)LED芯片的自適應(yīng)和智能化管理和驅(qū)動(dòng)電源的長(zhǎng)壽命，解決LED應(yīng)用中由于其自身的不一致性而 造成的缺陷是目前急需解決的技術(shù)問題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是解決前述現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，提供一種自適應(yīng)LED驅(qū) 動(dòng)電源，它能實(shí)現(xiàn)LED驅(qū)動(dòng)電源對(duì)LED芯片的自適應(yīng)和智能化的管理，解決LED應(yīng)用中由于 其自身的不一致性而造成的缺陷，促進(jìn)LED光效、壽命、可靠度等指標(biāo)的提升。實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)方案是一種自適應(yīng)LED驅(qū)動(dòng)電源，包括與電源輸入 端相連的輸入濾波整流單元；與輸入濾波整流單元輸出端相連的PFC單元；與PCF單元輸 出端相連的電壓變換單元；與電壓變換單元輸出端相連的輸出單元；所述輸出單元的輸出 端與LED燈具相連；還包括DSP主控芯片單元和隔離驅(qū)動(dòng)單元；所述DSP主控芯片單元發(fā)出 PWM脈寬調(diào)制信號(hào)控制所述隔離驅(qū)動(dòng)單元，繼而控制電壓變換單元的電壓轉(zhuǎn)換。所述輸入濾波整流單元中采用的電容為無極性固體電容；所述輸出單元中采用的 電容為高分子固體電容。所述電壓變換單元中的變壓器為集成一體化變壓器。所述集成一體化變壓器為大功率輸出電感和主變壓器磁合成；采用多層PCB板為 繞組；銅帶中嵌入鐵氧體磁芯，銅帶分為兩段，分別作為集成一體化變壓器的主輸出線包和 大功率輸出電感線包。所述DSP主控芯片單元采用模糊預(yù)測(cè)算法程序控制技術(shù)，采用的芯片型號(hào)為 56F8323。所述輸入濾波整流單元為DSP主控芯片單元提供工作電源；所述電壓變換單元產(chǎn) 生的自饋電經(jīng)過輔助電源單元為DSP主控芯片單元提供工作所需的維持電源。自適應(yīng)LED驅(qū)動(dòng)電源，還包括電流反饋單元；所述輸出單元通過電流反饋單元將 電路的電流信號(hào)反饋給DSP主控芯片單元。自適應(yīng)LED驅(qū)動(dòng)電源還包括溫度檢測(cè)單元和伏安特性檢測(cè)單元；所述溫度檢測(cè)單 元包括設(shè)置在LED燈具的散熱片上的溫度檢測(cè)裝置，該溫度檢測(cè)裝置將檢測(cè)的溫度數(shù)據(jù)反 饋給DSP主控芯片單元；所述伏安特性檢測(cè)單元將檢測(cè)到的LED燈具的伏安特性數(shù)據(jù)反饋 給DSP主控芯片單元。自適應(yīng)LED驅(qū)動(dòng)電源還包括同步驅(qū)動(dòng)單元；所述DSP主控芯片單元發(fā)出PWM脈寬 調(diào)制信號(hào)控制所述同步驅(qū)動(dòng)單元，繼而控制輸出單元。自適應(yīng)LED驅(qū)動(dòng)電源還包括與DSP主控芯片單元雙向連接的PC通訊接口單元，用 于對(duì)自適應(yīng)LED驅(qū)動(dòng)電源進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。采用了上述技術(shù)方案后，本實(shí)用新型具有以下的積極效果(1)本實(shí)用新型采用 DSP主控芯片單元對(duì)整個(gè)數(shù)字LED驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行智能化管理，同時(shí)采用預(yù)測(cè)算法程序控制 技術(shù)，達(dá)到自適應(yīng)模糊輝度控制，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)壽命電源與LED負(fù)載的最佳配置，最大程度地提高 光效，節(jié)約能源；采用模糊預(yù)測(cè)算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)LED芯片的實(shí)時(shí)偵測(cè)，對(duì)LED燈珠壽命進(jìn)行預(yù) 警，實(shí)現(xiàn)今后網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接的遠(yuǎn)程管理。從而對(duì)不同的LED燈芯、顆目以及不同型號(hào)的LED的驅(qū) 動(dòng)電流，驅(qū)動(dòng)電壓都能達(dá)到最佳的匹配效果；能根據(jù)負(fù)載情況，自動(dòng)決定電流、電壓和自動(dòng) 熱管理；操作人性化，不需要特別定制規(guī)格，使用方便；可控性強(qiáng)，整個(gè)工作過程曲線，通過網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)時(shí)監(jiān)控，使操作者一目了然，非常智能化，徹底解決了 LED應(yīng)用中由于其自身 的不一致性而帶來的問題。(2)現(xiàn)有的水溶性電容在低溫下會(huì)結(jié)冰，影響使用，因此本實(shí)用新型在輸入濾波整 流單元中采用無極性固體電容替代普通電解電容器；在輸出單元的輸出濾波電路中，高分 子固體電容，提高了輸出電流精度，極大地減小輸出紋波，延長(zhǎng)電源壽命，保證使用壽命達(dá) 到10萬小時(shí)。(3)本實(shí)用新型采用集成一體化變壓器，使驅(qū)動(dòng)電源小型化，采用以PCB布線為繞 組，由于是布線為正面的導(dǎo)體，在平面導(dǎo)體中的高頻電流也會(huì)遠(yuǎn)離中心趨于邊緣流動(dòng)，但是 電流仍然流經(jīng)全部導(dǎo)體，趨膚效應(yīng)會(huì)大大降低，且可以達(dá)到很大的電流密度，又由于鐵芯小 損耗低，能夠得到更高的效率。因此能使得本實(shí)用新型的自適應(yīng)LED驅(qū)動(dòng)電源體積小、能耗 低、穩(wěn)定性好，確保了大批量生產(chǎn)的一致性。(4)本實(shí)用新型通過DSP主控芯片單元對(duì)各檢測(cè)單元控制，能對(duì)LED芯片的壽命和 故障進(jìn)行預(yù)警，適合網(wǎng)絡(luò)管理LED路燈、超市、生產(chǎn)場(chǎng)地等大面積的照明，只要通過計(jì)算機(jī) 就可以馬上查出故障，達(dá)到遠(yuǎn)程管理的目的。

為了使本實(shí)用新型的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實(shí)施例并結(jié)合附 圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，其中圖1為本實(shí)用新型的原理框圖。圖2為本實(shí)用新型的電壓變換單元的集成一體化變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖中標(biāo)號(hào)為輸入濾波整流單元1，PFC單元2，電壓變換單元3，輸出單元4，LED燈具5，DSP主 控芯片單元6，隔離驅(qū)動(dòng)單元7，電流反饋單元8，溫度檢測(cè)單元9，伏安特性檢測(cè)單元10，同 步驅(qū)動(dòng)單元11，PC通訊接口單元12，輔助電源單元13。
具體實(shí)施方式
(實(shí)施例1)見圖1，本實(shí)施例的自適應(yīng)LED驅(qū)動(dòng)電源，包括輸入濾波整流單元1、PCF單元2、 電壓變換單元3、輸出單元4、DSP主控芯片單元6、隔離驅(qū)動(dòng)單元7、電流反饋單元8、溫度檢 測(cè)單元9、伏安特性檢測(cè)單元10、同步驅(qū)動(dòng)單元11、PC通訊接口單元12和輔助電源單元13。輸入濾波整流單元1與電源輸入端相連。PFC單元2與輸入濾波整流單元1輸出 端相連。電壓變換單元3與PCF單元2輸出端相連。輸出單元4與電壓變換單元3輸出 端相連。輸出單元4的輸出端與LED燈具5相連。DSP主控芯片單元6發(fā)出PWM脈寬調(diào)制 信號(hào)控制所述隔離驅(qū)動(dòng)單元7，繼而控制電壓變換單元3的電壓轉(zhuǎn)換。輸入濾波整流單元 1為DSP主控芯片單元6提供工作電源。電壓變換單元3產(chǎn)生的自饋電經(jīng)過輔助電源單元 13為DSP主控芯片單元6提供工作所需的維持電源。輸出單元4通過電流反饋單元8將電 路的電流信號(hào)反饋給DSP主控芯片單元6。溫度檢測(cè)單元9包括設(shè)置在LED燈具5的散熱 片上的溫度檢測(cè)裝置，該溫度檢測(cè)裝置將檢測(cè)的溫度數(shù)據(jù)反饋給DSP主控芯片單元6，從而 使DSP主控芯片單元6能實(shí)時(shí)掌握LED燈具5的溫升，以進(jìn)行合理的調(diào)控。伏安特性檢測(cè)
5單元10將檢測(cè)到的LED燈具5的伏安特性數(shù)據(jù)反饋給DSP主控芯片單元6，從而使DSP主 控芯片單元6能實(shí)時(shí)判斷各LED燈具5亮度是否一致。DSP主控芯片單元6發(fā)出PWM脈寬 調(diào)制信號(hào)控制所述同步驅(qū)動(dòng)單元11，繼而控制輸出單元4。PC通訊接口單元12與DSP主控 芯片單元6雙向連接，用于對(duì)自適應(yīng)LED驅(qū)動(dòng)電源進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。為了提高自適應(yīng)LED驅(qū)動(dòng)電源的使用壽命，輸入濾波整流單元1中采用的電容為 無極性固體電容；輸出單元4中采用的電容為高分子固體電容。為了使自適應(yīng)LED驅(qū)動(dòng)電源小型化，電壓變換單元3中的變壓器為集成一體化變 壓器。具體見圖2所示，集成一體化變壓器為大功率輸出電感和主變壓器磁合成；采用多層 PCB板為繞組；銅帶中嵌入鐵氧體磁芯，銅帶分為兩段，分別作為集成一體化變壓器的主輸 出線包和大功率輸出電感線包。DSP主控芯片單元6采用模糊預(yù)測(cè)算法程序控制技術(shù)，采用的芯片型號(hào)為 56F8323。通過DSP的預(yù)測(cè)算法控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)模糊自適應(yīng)輝度調(diào)節(jié)，使自適應(yīng)LED驅(qū)動(dòng)電 源能夠自動(dòng)與不同的LED芯片達(dá)到最佳的配合；自動(dòng)調(diào)節(jié)電流電壓，使LED光效最大，并 且實(shí)現(xiàn)調(diào)光、長(zhǎng)壽命，從而解決由于LED陣列中單個(gè)LED的不一致性而造成的一系列缺陷。 通過模糊預(yù)測(cè)算法控制技術(shù)，因此不需知道被控對(duì)象或過程的數(shù)學(xué)模型。對(duì)于不確定性系 統(tǒng)，如隨時(shí)間的變化和非線性系統(tǒng)能有效地進(jìn)行控制。如LED的發(fā)光電流與溫度之間的變 化呈現(xiàn)非線性，而普通的恒流電路無法進(jìn)行實(shí)時(shí)偵測(cè)，也就是驅(qū)動(dòng)無法優(yōu)化，壽命會(huì)受到影 響。而采用模糊控制后，燈芯的電流、電壓、溫度、壽命進(jìn)行實(shí)時(shí)偵測(cè)，達(dá)到驅(qū)動(dòng)和負(fù)載的最 優(yōu)化，還能對(duì)LED芯片的壽命和故障進(jìn)行預(yù)警，只要通過計(jì)算機(jī)就可以馬上查出故障，達(dá)到 遠(yuǎn)程管理的目的。以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一 步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本 實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包 含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種自適應(yīng)LED驅(qū)動(dòng)電源，包括與電源輸入端相連的輸入濾波整流單元(1)；與輸入濾波整流單元(1)輸出端相連的PFC單元(2)；與PCF單元(2)輸出端相連的電壓變換單元(3)；與電壓變換單元(3)輸出端相連的輸出單元(4)；所述輸出單元(4)的輸出端與LED燈具(5)相連；其特征在于還包括DSP主控芯片單元(6)和隔離驅(qū)動(dòng)單元(7)；所述DSP主控芯片單元(6)發(fā)出PWM脈寬調(diào)制信號(hào)控制所述隔離驅(qū)動(dòng)單元(7)，繼而控制電壓變換單元(3)的電壓轉(zhuǎn)換。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自適應(yīng)LED驅(qū)動(dòng)電源，其特征在于所述輸入濾波整流 單元(1)中采用的電容為無極性固體電容；所述輸出單元(4)中采用的電容為高分子固體 電容。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種自適應(yīng)LED驅(qū)動(dòng)電源，其特征在于所述電壓變換單元 (3)中的變壓器為集成一體化變壓器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種自適應(yīng)LED驅(qū)動(dòng)電源，其特征在于所述集成一體化變 壓器為大功率輸出電感和主變壓器磁合成；采用多層PCB板為繞組；銅帶中嵌入鐵氧體磁 芯，銅帶分為兩段，分別作為集成一體化變壓器的主輸出線包和大功率輸出電感線包。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種自適應(yīng)LED驅(qū)動(dòng)電源，其特征在于所述DSP主控芯片 單元(6)采用的芯片型號(hào)為56F8323。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種自適應(yīng)LED驅(qū)動(dòng)電源，其特征在于所述輸入濾波整流 單元(1)為DSP主控芯片單元(6)提供工作電源；所述電壓變換單元(3)產(chǎn)生的自饋電經(jīng) 過輔助電源單元(13)為DSP主控芯片單元(6)提供工作所需的維持電源。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種自適應(yīng)LED驅(qū)動(dòng)電源，其特征在于還包括電流反饋單 元(8)；所述輸出單元(4)通過電流反饋單元(8)將電路的電流信號(hào)反饋給DSP主控芯片 單元(6)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種自適應(yīng)LED驅(qū)動(dòng)電源，其特征在于還包括溫度檢測(cè)單 元(9)和伏安特性檢測(cè)單元(10)；所述溫度檢測(cè)單元(9)包括設(shè)置在LED燈具(5)的散熱 片上的溫度檢測(cè)裝置，該溫度檢測(cè)裝置將檢測(cè)的溫度數(shù)據(jù)反饋給DSP主控芯片單元(6)；所 述伏安特性檢測(cè)單元(10)將檢測(cè)到的LED燈具(5)的伏安特性數(shù)據(jù)反饋給DSP主控芯片 單元(6)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種自適應(yīng)LED驅(qū)動(dòng)電源，其特征在于還包括同步驅(qū)動(dòng)單 元(11)；所述DSP主控芯片單元(6)發(fā)出PWM脈寬調(diào)制信號(hào)控制所述同步驅(qū)動(dòng)單元(11)， 繼而控制輸出單元(4)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種自適應(yīng)LED驅(qū)動(dòng)電源，其特征在于還包括與DSP主控 芯片單元(6)雙向連接的PC通訊接口單元(12)，用于對(duì)自適應(yīng)LED驅(qū)動(dòng)電源進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān) 控。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種自適應(yīng)LED驅(qū)動(dòng)電源，包括與電源輸入端相連的輸入濾波整流單元；與輸入濾波整流單元輸出端相連的PFC單元；與PCF單元輸出端相連的電壓變換單元；與電壓變換單元輸出端相連的輸出單元；輸出單元的輸出端與LED燈具相連；還包括DSP主控芯片單元和隔離驅(qū)動(dòng)單元；DSP主控芯片單元發(fā)出PWM脈寬調(diào)制信號(hào)控制所述隔離驅(qū)動(dòng)單元，繼而控制電壓變換單元的電壓轉(zhuǎn)換。本實(shí)用新型采用DSP主控芯片單元對(duì)整個(gè)數(shù)字LED驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行智能化管理，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)壽命電源與LED負(fù)載的最佳配置，最大程度地提高光效，節(jié)約能源，非常智能化，徹底解決了LED應(yīng)用中由于其自身的不一致性而帶來的問題。
文檔編號(hào)H05B37/02GK201750591SQ20102021748
公開日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月7日
發(fā)明者丁玉紅, 謝偉文, 賀建平 申請(qǐng)人:常州豐泰機(jī)電工程有限公司