專利名稱：用于led路燈的llc諧振式恒流驅動電源的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電力電子技術，特別涉及LED (發(fā)光二極管)路燈驅動電源。
背景技術：
LED照明技術具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長和易控制等優(yōu)點，是21世紀最具發(fā)展前景的高技術領域之一。在LED照明產業(yè)如此光明的前景下，針對照明領域的不同應用，各種LED燈的驅動電源也在迅速發(fā)展，現有LED驅動電源大都采用開關電源技術。隨著現代電力電子技術的發(fā)展、高頻開關器件的誕生，開關電源向著集成化、模塊化和高頻化的方向發(fā)展。但傳統(tǒng)的LED恒流驅動電源都是采用前級PFC (功率因數矯正)電路，中間級DC-DC (直流-直流)恒壓驅動電路和后級多路分立DC-DC恒流驅動電路分別控制，需要多個控制芯片和多套控制電路，特別是對于大功率LED照明應用的場合，如路燈照明等，技術復雜、設計步驟繁瑣、所需元件多、體積大、成本高。 LLC (電感、電容諧振電路)諧振變換器是一種通過控制開關頻率來實現輸出電壓恒定的諧振電路。它的優(yōu)點是可以實現原邊開關管的零電壓開通(ZVS)和副邊整流二極管的零電流關斷(ZCS)，可以實現高效率的DC-DC變換?，F有檢索資料利用LLC諧振變換器做恒壓輸出電源，也有檢索資料具有動態(tài)余量控制功能的LED線性恒流驅動電源。但目前集成度高，且具有PFC控制功能的LLC諧振式LED路燈恒流驅動電源尚未見報道。本發(fā)明所要解決的技術問題，就是提供一種用于LED路燈的LLC諧振式恒流驅動電源，提高LED路燈驅動電源的集成度，減小體積，降低成本。本發(fā)明解決所述技術問題，采用的技術方案是，用于LED路燈的LLC諧振式恒流驅動電源，包括整流濾波單元、LLC諧振控制單元、PFC控制單元、直流輸出單元、LED恒流驅動單元；所述整流濾波單元與交流電源連接，用于對輸入交流電進行整流和濾波；所述LLC諧振控制單元與直流輸出單元連接，對直流輸出單元進行恒壓控制；所述PFC控制單元與直流輸出單元連接，用于控制電源的功率因數；所述直流輸出單元與整流濾波單元連接，在LLC諧振控制單元和PFC控制單元控制下輸出恒定電壓；所述LED恒流驅動單元與直流輸出單元連接，用于驅動LED模塊，所述LED恒流驅動單元由集成電路構成，具有I路以上的輸出接口，用于連接不同的LED模塊； 所述LLC諧振控制單元包括LLC諧振控制器，所述PFC控制單元包括PFC控制器，所述LLC諧振控制器和PFC控制器集成在同一控制芯片中。本發(fā)明將功率因數校正技術與LLC諧振軟開關技術以及后級多路恒流驅動電路相結合，采用最適合的電路拓撲，更簡化的控制策略，更集成化的電路，提高了 LED驅動電源的性能，特別適合LED路燈等大功率應用的場合。具體的，所述整流濾波單元包括橋式整流器和濾波電容，所述橋式整流器輸入端接交流電源，所述濾波電容并聯(lián)在橋式整流器輸出端。
橋式整流器和濾波電容組成的整流濾波單元，具有結構簡單、技術成熟、成本低的特點。具體的，所述LED恒流驅動單元具有4路輸出接口，用于連接4組LED模塊。采用這種單片集成電路就可以連接4組LED模塊，基本上能夠滿足LED路燈的驅動功率要求，具有結構緊湊，集成度高、便于裝配的特點。優(yōu)選的，所述LED模塊由LED串聯(lián)構成。由多個LED串聯(lián)構成的模塊，非常適合恒流驅動方式，是本發(fā)明優(yōu)選的LED模塊結構形式。具體的，所述LED恒流驅動單元型號為LM3464。
LM3464集成電路是美國國家半導體公司的一款高電壓電流驅動控制器，具有4路獨立的穩(wěn)流器通道。該控制器搭配N溝道場效應晶體管及檢測電阻，可以為4路LED模塊提供大小一致的驅動電流。LM3464芯片適用于極寬的輸入電壓范圍，可以利用高達80V的輸入電壓驅動多顆串聯(lián)的LED，對于需要大量采用LED的照明系統(tǒng)非常適用。具體的，所述控制芯片型號為TEA1713。荷蘭恩智浦公司推出的TEA1713諧振變換器，是一款將功率因數校正(PFC)、容性模式保護和自適應式死區(qū)時間控制等多種功能集成于一體的LLC諧振變換器。采用該芯片構成的半橋諧振變換器在高功率應用場合，其能效高達90%以上。該芯片具有強大的保護功能，包括諧振變換器的容性模式保護、高頻保護和自適應式死區(qū)時間控制等，非常適合本發(fā)明的應用環(huán)境。進一步的，還包括檢測反饋單元，用于檢測輸出電壓并將檢測信號反饋到控制芯片中，所述檢測反饋單元檢測端與直流輸出單元連接，其輸出端與控制芯片連接。檢測反饋單元通過檢測輸出電壓，向控制芯片提供輸出電壓狀態(tài)信息，使輸出電壓保持穩(wěn)定。具體點，所述檢測反饋單元包括光電耦合器，用于檢測端和輸出端的信號傳遞和隔離。采用光電耦合器作為檢測反饋單元在主要結構，可以保證控制芯片不受輸出電壓的影響，起到良好的隔離作用。本發(fā)明的有益效果是，集功率因數校正和LLC諧振控制于一體，充分發(fā)揮了 LLC諧振式電路拓撲結構隔離功能、動態(tài)電壓調整功能,且具有集成度高、效率高、穩(wěn)定性好、成本低、體積小的特點。


圖I為本發(fā)明電路框圖；圖2為實施例的電路結構圖。
具體實施例方式下面結合附圖及實施例，詳細描述本發(fā)明的技術方案。本發(fā)明用于LED路燈的LLC諧振式恒流驅動電源電路框圖如圖I所示，包括整流濾波單元、LLC諧振控制單元、PFC控制單元、直流輸出單元、LED恒流驅動單元。整流濾波單元與交流電源連接，對輸入交流電進行整流和濾波。該單元通常由整流器和濾波電容構成，根據電網電壓不同，其輸出通常為150或300V左右的高壓直流電。由于整流器輸出的直流電需要經過穩(wěn)壓處理，濾波電容一般不需要太高的容量，可以采用體積較小的陶瓷電容器等，整流器一般采用半導體橋式整流器。整流濾波單元的輸出連接到直流輸出單元進行DC-DC變換，得到需要的直流電壓輸出。直流輸出單元通常包括功率開關管、脈沖變壓器等，在LLC諧振控制單元和PFC控制單元控制下輸出恒定電壓。LLC諧振控制單元與直流輸出單元連接，對直流輸出單元進行恒壓控制。LLC諧振控制單元輸出的驅動脈沖，通過控制功率開關管的導通時間實現穩(wěn)壓控制。PFC控制單元與直流輸出單元連接，通過采集整流濾波單元的輸出電壓信號，對電源的功率因數進行校正，提高電源系統(tǒng)的功率因數。本發(fā)明中，LLC諧振控制單元的LLC諧振控制器及PFC控制單元的PFC控制器被集成封裝在同一控制芯片中，不但可以提高電源的集成度，而且可以簡化電路結構和設計。該芯片配合簡單的外圍電路，就可以完成電源系統(tǒng)的功率因數校正和LLC諧振穩(wěn)壓控制。圖I中，LED恒流驅動單元與直流輸出單元連接，用于驅動LED模塊。本發(fā)明的LED恒流驅動單元采用集成電路構成，具有I路以上的輸出接口，以便連接不同的LED模塊，適應大功率LED路燈照明的需要。 實施例本例用于LED路燈的LLC諧振式恒流驅動電源，電路結構如圖2所示。本例中，整流濾波單元包括橋式整流器和濾波電容，橋式整流器輸入端接交流電源，濾波電容并聯(lián)在橋式整流器輸出端。這是開關電源整流單元的典型結構，其輸出的高壓直流電作為直流輸出單元功率開關管的工作電壓。本例控制芯片采用荷蘭恩智浦公司的TEA1713控制芯片，該芯片具有功率因數校正(PFC)和LLC諧振控制功能，用一片集成電路就可以完成電源系統(tǒng)的功率因數校正和諧振穩(wěn)壓控制。圖2中，電阻R1、電阻R2、電感Tl、三極管Q1、電阻R7、二極管D1、電容C6、電阻R8、電阻R9以及脈沖變壓器T2、諧振電容C11，可以看成是控制芯片TEA1713的外圍電路，與控制芯片TEA1713共同完成電源系統(tǒng)的功率因數校正和諧振穩(wěn)壓控制。功率開關管Q2、功率開關管Q3，脈沖變壓器T2等構成本例的直流輸出單元，電容C12為直流輸出單元的濾波電容。功率開關管Q2、Q3的柵極與控制芯片TEA1713輸出的脈沖信號連接，通過控制其導通時間實現輸出電壓的穩(wěn)壓控制。圖2所示電路結構中還包括檢測反饋單元，用于檢測輸出電壓并將檢測信號反饋到控制芯片中，該檢測反饋單元檢測端與直流輸出單元輸出的直流電壓連接，輸出端與控制芯片連接。直流輸出單元輸出直流電壓的波動，被檢測反饋單元采集，用于控制芯片對功率開關管的導通時間進行控制。檢測反饋單元由光電耦合器、采樣電路等構成。光電耦合器既可以傳遞檢測信號也可以隔離檢測端和輸出端電氣連接，保護控制芯片。本例LED恒流驅動單元采用美國國家半導體公司型號為LM3464的恒流驅動芯片。該恒流驅動芯片具有4路輸出接口，可以連接4組LED模塊。圖2中每組LED模塊都由η只
LED 串聯(lián)構成，分別表示為 LEDal......LEDan,LEDbI......LEDbn,LEDcI......LEDcruLEDdl......
LEDdn，可以實現大功率照明，η的具體數字根據總功率及每只LED功率大小確定。本例檢測反饋單元通過電阻R14與LM3464連接，為恒流控制提供信號。圖2中，LM3464連接的4組LED模塊，每一組都通過N溝道場效應三極管控制電路與LM3464控制端連接，實現各組LED模塊的恒流驅動控制。
權利要求
1.用于LED路燈的LLC諧振式恒流驅動電源，包括整流濾波單元、LLC諧振控制單元、PFC控制單元、直流輸出單元、LED恒流驅動單元； 所述整流濾波單元與交流電源連接，用于對輸入交流電進行整流和濾波； 所述LLC諧振控制單元與直流輸出單元連接，對直流輸出單元進行恒壓控制； 所述PFC控制單元與直流輸出單元連接，用于控制電源的功率因數； 所述直流輸出單元與整流濾波單元連接，在LLC諧振控制單元和PFC控制單元控制下輸出恒定電壓； 所述LED恒流驅動單元與直流輸出單元連接，用于驅動LED模塊，所述LED恒流驅動單元由集成電路構成，具有I路以上的輸出接口，用于連接不同的LED模塊； 所述LLC諧振控制單元包括LLC諧振控制器，所述PFC控制單元包括PFC控制器，所述LLC諧振控制器和PFC控制器集成在同一控制芯片中。
2.根據權利要求I所述的用于LED路燈的LLC諧振式恒流驅動電源，其特征在于，所述整流濾波單元包括橋式整流器和濾波電容，所述橋式整流器輸入端接交流電源，所述濾波電容并聯(lián)在橋式整流器輸出端。
3.根據權利要求I所述的用于LED路燈的LLC諧振式恒流驅動電源，其特征在于，所述LED恒流驅動單元具有4路輸出接口，用于連接4組LED模塊。
4.根據權利要求3所述的用于LED路燈的LLC諧振式恒流驅動電源，其特征在于，所述LED模塊由LED串聯(lián)構成。
5.根據權利要求3所述的用于LED路燈的LLC諧振式恒流驅動電源，其特征在于，所述LED恒流驅動單元型號為LM3464。
6.根據權利要求I所述的用于LED路燈的LLC諧振式恒流驅動電源，其特征在于，所述控制芯片型號為TEA1713。
7.根據權利要求I所述的用于LED路燈的LLC諧振式恒流驅動電源，其特征在于，還包括檢測反饋單元，用于檢測輸出電壓并將檢測信號反饋到控制芯片中，所述檢測反饋單元檢測端與直流輸出單元連接，其輸出端與控制芯片連接。
8.根據權利要求7所述的用于LED路燈的LLC諧振式恒流驅動電源，其特征在于，所述檢測反饋單元包括光電耦合器，用于檢測端和輸出端的信號傳遞和隔離。
全文摘要
本發(fā)明涉及LED(發(fā)光二極管)路燈驅動電源。本發(fā)明針對LED路燈照明電源系統(tǒng)技術復雜、設計步驟繁瑣、所需元件多、體積大、成本高的缺點，公開了一種用于LED路燈的LLC諧振式恒流驅動電源。本發(fā)明將功率因數校正技術與LLC諧振軟開關技術以及后級多路恒流驅動電路相結合，采用最適合的電路拓撲，更簡化的控制策略，更集成化的電路，提高了LED驅動電源的性能。本發(fā)明集功率因數校正和LLC諧振控制于一體，充分發(fā)揮了LLC諧振式電路拓撲結構隔離功能、動態(tài)電壓調整功能，具有集成度高、效率高、穩(wěn)定性好、成本低、體積小的特點，特別適合LED路燈等大功率應用的場合。
文檔編號H05B37/02GK102821522SQ20121029131
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月16日 優(yōu)先權日2012年8月16日
發(fā)明者羅萍, 黃欣, 廖鵬飛, 楊云, 廖乾蘭, 耿煜 申請人:電子科技大學