專(zhuān)利名稱(chēng)：Led恒流電源的控制方法及l(fā)ed恒流電源電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種LED恒流電源的控制方法及LED恒流電源電路。
背景技術(shù)：
隨著LED燈在照明領(lǐng)域的越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，對(duì)于能夠滿足LED燈高性能長(zhǎng)壽命 要求的驅(qū)動(dòng)電源的要求越來(lái)越迫切。根據(jù)LED照明設(shè)備的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，LED驅(qū)動(dòng)電源要滿足 安全規(guī)范，電磁兼容性規(guī)范。并且要小體積，高溫度環(huán)境長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作。傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)電源 的設(shè)計(jì)方法很難滿足其要求。加上LED本身特殊的電氣性能，傳統(tǒng)的電源設(shè)計(jì)方法在大批 量生產(chǎn)時(shí)的一致性問(wèn)題更加突出。目前比較好的驅(qū)動(dòng)方案有美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司(National Semiconductor)推出 了一款LM3445，是一款LED專(zhuān)用控制集成電路，其應(yīng)用電路圖如附圖1所示，LM3445的內(nèi)部 原理圖如附圖2所示。此電路的特點(diǎn)是是一款專(zhuān)門(mén)針對(duì)LED特性的恒流驅(qū)動(dòng)控制電路，采用可調(diào)整的 固定關(guān)斷方式，簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)電源復(fù)雜的取樣反饋補(bǔ)償回路，能夠滿足恒流驅(qū)動(dòng)和高溫 度環(huán)境工作時(shí)的可靠性。其缺點(diǎn)是1、采用虛線框1的外部被動(dòng)元件功率因素補(bǔ)償電路，量產(chǎn)時(shí)一般只能 達(dá)到0. 75的功率因素；2、采用虛線框2的電感工作波形取樣，干擾較大，量產(chǎn)的一致性受到 不利影響；3、采用非隔離的方式，在滿足安全規(guī)范時(shí)要花費(fèi)更多的成本。開(kāi)關(guān)電源頻率抖動(dòng)技術(shù)是指開(kāi)關(guān)電源的工作頻率并非固定不變，而是周期性地變 化來(lái)減小電磁干擾的方法。其原理是通過(guò)工作頻率的變化來(lái)分散電磁噪聲的各次諧波分量 的分布，有效降低各次噪聲的峰值。Power integrations公司的TOPSwitch系列是采用這種技術(shù)的典型應(yīng)用。 TOPSwitch系列芯片是一種內(nèi)部集成了 PWM控制電路和M0SFET的功率芯片，工作頻率為 132kHz，并周期性地以132kHz為中心上下變動(dòng)4kHz。在4ms周期(頻率為250Hz)內(nèi)，完成 一次從128kHz至136kHz之間的頻率抖動(dòng)。其工作原理圖如附圖3所示。其不足之處是內(nèi) 部固定了模式，對(duì)不同實(shí)際應(yīng)用的適應(yīng)性較差。并且以固定的頻率變化周期工作，各次諧波 的分布離散性還不夠大，其降低電磁干擾的能力還有提升的空間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一個(gè)目的在于針對(duì)現(xiàn)有的LED控制方法存在的上述問(wèn)題，提供一種能 自動(dòng)適應(yīng)負(fù)載LED的變化并消除電路參數(shù)變化對(duì)工作狀態(tài)的影響，保證電路長(zhǎng)期穩(wěn)定工作 的LED恒流電源的控制方法。本發(fā)明的第二個(gè)目的在于針對(duì)現(xiàn)有的開(kāi)關(guān)電路存在的上述問(wèn)題，提供一種能自動(dòng) 適應(yīng)負(fù)載LED的變化并消除電路參數(shù)變化對(duì)工作狀態(tài)的影響，保證電路長(zhǎng)期穩(wěn)定工作的 LED恒流電源電路。本發(fā)明的LED恒流電源的控制方法如下提取輸入電壓信號(hào)、輸入電流信號(hào)、反饋電壓信號(hào)輸入控制電路，控制電路把取得的信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并加入頻率抖動(dòng)信號(hào)經(jīng)過(guò) 邏輯運(yùn)算得到控制開(kāi)關(guān)管工作的脈沖信號(hào)，所得高頻率的交流電經(jīng)高頻變壓器隔離，對(duì)LED 進(jìn)行恒流驅(qū)動(dòng)；所述頻率抖動(dòng)信號(hào)采用不需要時(shí)鐘信號(hào)的預(yù)設(shè)時(shí)間的頻率抖動(dòng)模式獲得。作為較佳方案，所述預(yù)設(shè)時(shí)間的頻率抖動(dòng)模式是在開(kāi)關(guān)管的每一個(gè)關(guān)斷時(shí)間附加 一個(gè)小的不同的時(shí)間段來(lái)改變每一個(gè)工作周期的時(shí)間。所述小的不同的時(shí)間段由控制電路 提供的變動(dòng)的電壓通過(guò)一個(gè)電阻對(duì)電容充放電來(lái)產(chǎn)生，或者通過(guò)固定的電壓通過(guò)變動(dòng)的電 阻對(duì)電容充電，或設(shè)定不同的電容充電電壓值來(lái)獲得不同的時(shí)間段，這個(gè)時(shí)間自由設(shè)定，控 制電路檢測(cè)到這個(gè)時(shí)間并用于設(shè)定控制電路的每個(gè)工作周期的時(shí)間長(zhǎng)度差別，結(jié)果是每個(gè) 工作周期的時(shí)間長(zhǎng)度有細(xì)微的差別，從而實(shí)現(xiàn)了工作頻率的抖動(dòng)。作為較佳方案，所述控制電路具有自適應(yīng)關(guān)斷時(shí)間判斷，監(jiān)測(cè)輸出電壓的電平，獲 取高于預(yù)設(shè)電平的時(shí)間段參與形成控制功率開(kāi)關(guān)管的關(guān)斷時(shí)間。作為較佳方案，本發(fā)明采用微電流啟動(dòng)方式，啟動(dòng)時(shí)小電流給控制回路提供電流， 支持開(kāi)關(guān)管進(jìn)行啟動(dòng)工作，隨后由輔助供電回路提供供電。本發(fā)明的LED恒流電源電路，包括一個(gè)控制電路，用于將輸入的輸入電壓信號(hào)、輸入電流信號(hào)、反饋電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為 數(shù)字信號(hào)并加入頻率抖動(dòng)信號(hào)經(jīng)過(guò)邏輯運(yùn)算得到控制開(kāi)關(guān)管工作的脈沖信號(hào)；一個(gè)供電單元，用于給所述控制電路供電；一個(gè)輸入電壓檢測(cè)單元，用于檢測(cè)輸入電壓并將檢測(cè)的輸入電壓信號(hào)輸入控制電 路參與輸出電流控制與功率因素控制；一個(gè)輸出頻率抖動(dòng)控制單元，采用預(yù)設(shè)時(shí)間的頻率抖動(dòng)模式，用于在開(kāi)關(guān)管的每 一個(gè)關(guān)斷時(shí)間附加一個(gè)小的不同的時(shí)間段來(lái)改變每一個(gè)工作周期的時(shí)間；一個(gè)輸出電壓波形檢測(cè)單元，用于檢測(cè)輸出電壓波形并將反饋電壓信號(hào)進(jìn)入控制 電路參與輸出電流控制與功率因素控制；一個(gè)原邊電流檢測(cè)單元，用于檢測(cè)原邊電流并將檢測(cè)信號(hào)輸入控制電路參與輸出 電流控制與功率因素控制。一個(gè)開(kāi)關(guān)管S1，提供高頻變壓器L的原邊電流通路，由控制電路提供驅(qū)動(dòng)該開(kāi)關(guān) 管的高低電平；一個(gè)高頻變壓器L，其副邊為輸出濾波單元提供恒流電源；一個(gè)輸出濾波單元，為負(fù)載LED燈提供直流電流。作為較佳方案，所述控制電路具有自適應(yīng)關(guān)斷時(shí)間判斷，控制電路監(jiān)測(cè)輸出電壓 的電平，獲取高于預(yù)設(shè)電平的時(shí)間段參與形成控制功率開(kāi)關(guān)管的關(guān)斷時(shí)間。作為較佳方案，所述控制電路包括一個(gè)啟動(dòng)電路、一個(gè)邏輯運(yùn)算單元、一個(gè)輸出驅(qū) 動(dòng)單元、一個(gè)電壓?jiǎn)卧?、一個(gè)輸入電壓檢測(cè)單元、一個(gè)電壓波形發(fā)生單元、5個(gè)比較器單元和 一個(gè)內(nèi)部基準(zhǔn)電壓?jiǎn)卧?；所述電壓?jiǎn)卧妷涸?，所述電壓波形發(fā)生單元包括電壓源 2，比較器5、放電管K1 ；所述控制電路的Vin端口通過(guò)一個(gè)二極管D連接啟動(dòng)單元、輸出驅(qū) 動(dòng)單元和輔助供電端口 Vcc，為內(nèi)部提供啟動(dòng)電壓；所述控制電路的Vt端口連接輸入電壓 檢測(cè)單元；所述控制電路的Vdd端口為電壓源1的輸出，為外部電路提供一個(gè)穩(wěn)定電壓，屬 于備用功能；所述控制電路的Vf為電壓源2的輸出，為外部提供一個(gè)變化的電壓輸出，參與 形成預(yù)設(shè)時(shí)間的頻率抖動(dòng)功能；所述控制電路的Fs端口和比較器5及放電管K1連接，參與
6形成預(yù)設(shè)時(shí)間的頻率抖動(dòng)功能；所述控制電路的Vcc端口和二極管D、啟動(dòng)單元、輸出驅(qū)動(dòng) 單元連接，為內(nèi)部提供工作電壓；所述控制電路的Vout端口和輸出驅(qū)動(dòng)單元連接，提供外 部開(kāi)關(guān)管S1的驅(qū)動(dòng)電平；所述控制電路的GND端口，為內(nèi)部的地電平端口 ；所述控制電路 的Is端口和比較器1連接，檢測(cè)外電路的原邊電流信號(hào)；所述控制電路的Tc端口和比較器 2、3、4連接，檢測(cè)外電路的輸出反饋電壓；所述控制電路的內(nèi)部基準(zhǔn)電壓?jiǎn)卧瑸閮?nèi)部各比 較器提供基準(zhǔn)電壓；所述控制電路的邏輯運(yùn)算單元和比較器1、2、3、4、5及輸入電壓檢測(cè)單 元、輸出驅(qū)動(dòng)單元、啟動(dòng)單元連接，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行處理得到一個(gè)脈沖電平，經(jīng)輸出驅(qū)動(dòng)單 元放大后驅(qū)動(dòng)外部的開(kāi)關(guān)管S1。作為較佳方案，所述輸出頻率抖動(dòng)控制單元由一個(gè)電阻Rf和電容Cf串聯(lián)組成，電 阻Rf的另一端接控制電路的Vf端口，電容Cf的另一端接控制電路的Fs端端口。作為較佳方案，所述供電單元包括一個(gè)微電流啟動(dòng)電阻R1和一輔助供電回路，所 述微電流啟動(dòng)電阻R1連接在外接電源和控制電路的Vin端口之間；所述輔助供電回路由二 極管D1、電阻R2、電容C1構(gòu)成，電阻R2的一端連接控制電路的Vcc端口，另一端與二極管 D1的負(fù)極和電容C1連接，電容C1的另一極接地，二極管D1的正極接高頻變壓器的原邊； LED恒流電源電路啟動(dòng)時(shí)通過(guò)微電流啟動(dòng)電阻R1的小電流給控制回路提供電流，支持開(kāi)關(guān) 管S1進(jìn)行啟動(dòng)工作，隨后由輔助供電回路供電，關(guān)閉控制電路Vin端口的供電功能；所述 輸入電壓檢測(cè)單元由電阻R3和電阻R4組成，電阻R3的一端接外接電源，另一端接電阻R4 和控制電路的Vt端口，電阻R4的另一端接地；所述輸出電壓波形檢測(cè)單元由電阻R5、電阻 R6和二極管D2組成，電阻R5的一端與二極管D2的負(fù)極連接，另一端與控制電路的Tc端 口和電阻R6連接，電阻R6的另一端接地，二極管D2的正極連接高頻變壓器的原邊；所述原 邊電流檢測(cè)單元由電阻Rs組成，其一端連接控制電路的Tc端口，另一端接地；所述高頻變 壓器L的原邊m繞組的一端連接開(kāi)關(guān)管S1的D端，另一端與外接電源連接，高頻變壓器L 的副邊N3繞組向輸出濾波單元提供恒流電源；所述輸出濾波單元由二極管D3和電容Cout 組成，二極管D3的正極接N3繞組的一端，負(fù)極接電容Cout的一端和負(fù)載LED的正極，電容 Cout的一端接負(fù)載LED的正極，另一端接N3繞組的一端，輸出濾波單元向負(fù)載LED燈提供 直流電流。本發(fā)明的工作原理是本發(fā)明是一種用開(kāi)關(guān)電源方式工作采用高頻變壓器隔離的 LED恒流驅(qū)動(dòng)方法。本發(fā)明的要點(diǎn)是(1)采用預(yù)設(shè)時(shí)間的頻率抖動(dòng)模式；(2)對(duì)輸出電壓 波形的按比例取樣。以上的特點(diǎn)使得本發(fā)明的電路能自動(dòng)適應(yīng)負(fù)載LED的變化并消除電路 參數(shù)變化對(duì)工作狀態(tài)的影響，保證電路長(zhǎng)期穩(wěn)定工作。本發(fā)明的技術(shù)效果具體如下1、控制電路采用數(shù)字式的工作方式。即所有的取樣電信號(hào)都轉(zhuǎn)換為高低電平信 號(hào)。其優(yōu)點(diǎn)是1)簡(jiǎn)化了控制電路，能夠以比模擬電路更低成本實(shí)現(xiàn)特定的功能。2)增強(qiáng)電路的可靠性，抗干擾性。在復(fù)雜電磁環(huán)境和高溫環(huán)境下保證電路處于正 常工作狀態(tài)下能力大大超過(guò)模擬電路。2、采用自適應(yīng)關(guān)斷時(shí)間的工作原理?？梢苑浅：玫募嫒莶煌琇ED燈的電參數(shù)變 化，和長(zhǎng)時(shí)間工作后LED電性能變化，保證批量生產(chǎn)的一致性和整機(jī)長(zhǎng)時(shí)間工作的可靠性。3、采用輸入電壓取樣，變壓器原邊電流取樣，變壓器原邊電壓取樣三重取樣控制。以最低成本實(shí)現(xiàn)高功率因素(大于0.9)。整個(gè)電源的電性能和恒流精度得到保證，批量生 產(chǎn)的一致性得到保證?？梢愿奖悴⑶易畹统杀镜貙?shí)現(xiàn)隔離驅(qū)動(dòng)，非常方便地滿足安全規(guī) 范的要求，和保護(hù)LED發(fā)光體的安全使用。4、采用頻率抖動(dòng)技術(shù)。采用預(yù)設(shè)時(shí)間的頻率抖動(dòng)模式，在每一個(gè)開(kāi)關(guān)管的關(guān)斷時(shí) 間附加一個(gè)小的不同的時(shí)間段來(lái)改變每一個(gè)工作周期的時(shí)間，頻率變化的周期和電路工作 的周期完全沒(méi)有相關(guān)性，使得各次諧波分布的離散性比采用固定頻率變化的周期的方式更 大，更有效減小電路的電磁輻射，并能夠自由設(shè)定附加的時(shí)間段更好地配合濾波環(huán)節(jié)電路 的電性能，以最低的成本滿足電磁兼容性指標(biāo)。5、采用微電流啟動(dòng)方式。對(duì)提高電源效率和降低電源成本有效。


圖1是LED專(zhuān)用控制集成電路LM3445的應(yīng)用電路圖。圖2是LED專(zhuān)用控制集成電路LM3445的內(nèi)部原理圖。圖3是TOPSwitch系列芯片的工作原理圖。圖4是本發(fā)明實(shí)施例的電路原理圖。圖5是本發(fā)明實(shí)施例中控制電路的內(nèi)部原理框圖。圖6是本發(fā)明實(shí)施例中自適應(yīng)驅(qū)動(dòng)工作原理的輸出電壓波形檢測(cè)單元檢測(cè)到的 Vs'點(diǎn)的波形在正常工作時(shí)的波形圖。
具體實(shí)施例方式參見(jiàn)圖4，本實(shí)施例為采用了本發(fā)明的控制方法的一個(gè)LED恒流電源電路，它包括 一個(gè)控制電路、一個(gè)供電單元、一個(gè)輸入電壓檢測(cè)單元、一個(gè)輸出頻率抖動(dòng)控制單元、一個(gè) 輸出電壓波形檢測(cè)單元、一個(gè)原邊電流檢測(cè)單元、一個(gè)開(kāi)關(guān)管S1、一個(gè)高頻變壓器L。參見(jiàn)圖4和圖5，所述控制電路用于將輸入的輸入電壓信號(hào)、輸入電流信號(hào)、反饋 電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并加入預(yù)設(shè)時(shí)間的頻率抖動(dòng)信號(hào)經(jīng)過(guò)邏輯運(yùn)算得到控制開(kāi)關(guān)管 工作的脈沖信號(hào)。參見(jiàn)圖5，本實(shí)施例中的控制電路包括一個(gè)啟動(dòng)電路、一個(gè)邏輯運(yùn)算單元、一個(gè)輸 出驅(qū)動(dòng)單元、一個(gè)電壓?jiǎn)卧?、一個(gè)輸入電壓檢測(cè)單元、一個(gè)電壓波形發(fā)生單元、5個(gè)比較器單 元和一個(gè)內(nèi)部基準(zhǔn)電壓?jiǎn)卧凰鲭妷簡(jiǎn)卧妷涸?，所述電壓波形發(fā)生單元包括電 壓源2，比較器5，放電管K1。所述控制電路的Vin端口通過(guò)一個(gè)二極管D連接啟動(dòng)單元、輸出驅(qū)動(dòng)單元和輔助 供電端口 Vcc，為內(nèi)部提供啟動(dòng)電壓；所述控制電路的Vt端口連接輸入電壓檢測(cè)單元；所述控制電路的Vdd端口為電壓源1的輸出，為外部電路提供一個(gè)穩(wěn)定電壓，屬于 備用功能；所述控制電路的Vf為電壓源2的輸出，為外部提供一個(gè)變化的電壓輸出，參與形 成預(yù)設(shè)時(shí)間的頻率抖動(dòng)功能；所述控制電路的Fs端口和比較器5及放電管K1連接，參與形成預(yù)設(shè)時(shí)間的頻率 抖動(dòng)功能；
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所述控制電路的Vcc端口和二極管D、啟動(dòng)單元、輸出驅(qū)動(dòng)單元連接，為內(nèi)部提供 工作電壓；所述控制電路的Vout端口和輸出驅(qū)動(dòng)單元連接，提供外部開(kāi)關(guān)管S1的驅(qū)動(dòng)電 平；所述控制電路的GND端口，為內(nèi)部的地電平端口 ；所述控制電路的Is端口和比較器1連接，檢測(cè)外電路的原邊電流信號(hào)；所述控制電路的Tc端口和比較器2、3、4連接，檢測(cè)外電路的輸出反饋電壓；所述控制電路的內(nèi)部基準(zhǔn)電壓?jiǎn)卧?，為?nèi)部各比較器提供基準(zhǔn)電壓；所述控制電路的邏輯運(yùn)算單元和比較器1、2、3、4、5及輸入電壓檢測(cè)單元、輸出驅(qū) 動(dòng)單元、啟動(dòng)單元連接，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行處理得到一個(gè)脈沖電平，經(jīng)輸出驅(qū)動(dòng)單元放大后驅(qū) 動(dòng)外部的開(kāi)關(guān)管S1。參見(jiàn)圖4、圖5，所述供電單元用于給所述控制電路供電。本實(shí)施例中的供電單元 包括一個(gè)微電流啟動(dòng)電阻R1和一個(gè)輔助供電回路，所述微電流啟動(dòng)電阻R1連接在外接電 源和控制電路的Vin端口之間，外接交流電源經(jīng)過(guò)整流橋后連接微電流啟動(dòng)電阻R1 ；所述 輔助供電回路由二極管D1、電阻R2、電容C1構(gòu)成，電阻R2的一端連接控制電路的Vcc端口， 另一端與二極管D1的負(fù)極和電容C1連接，電容C1的另一極接地，二極管D1的正極接高頻 變壓器的原邊。LED恒流電源電路啟動(dòng)時(shí)通過(guò)微電流啟動(dòng)電阻R1的小電流給控制回路提供 電流，支持開(kāi)關(guān)管S1進(jìn)行啟動(dòng)周期的工作，隨后由輔助供電回路供電，控制電路的內(nèi)部啟 動(dòng)單元關(guān)閉控制電路Vin端口的供電功能。參見(jiàn)圖4，所述輸入電壓檢測(cè)單元用于檢測(cè)輸入電壓并將檢測(cè)信號(hào)輸入控制電路 參與輸出電流控制與功率因素控制。本實(shí)施例中的輸入電壓檢測(cè)單元為圖4中的虛線框1 所示，是由電阻R3和電阻R4組成，電阻R3的一端接外接電源，另一端接電阻R4和控制電 路的Vt端口，電阻R4的另一端接地。參見(jiàn)圖4、圖5，所述輸出頻率抖動(dòng)控制單元采用預(yù)設(shè)時(shí)間的頻率抖動(dòng)模式，用于 在開(kāi)關(guān)管的每一個(gè)關(guān)斷時(shí)間附加一個(gè)小的不同的時(shí)間段來(lái)改變每一個(gè)工作周期的時(shí)間。本 實(shí)施例中輸出頻率抖動(dòng)控制單元為圖4中的虛線框2所示，是由一個(gè)電阻Rf和電容Cf串聯(lián) 組成，電阻Rf的另一端接控制電路的Vf端口，電容Cf的另一端接控制電路的Fs端端口。 其工作原理是控制電路的Vf端口提供一個(gè)變化的驅(qū)動(dòng)電平，可以是正弦余弦電壓波形、三角 波、鋸齒波等或者幅度不規(guī)則變化的電壓波形。Vf的電壓通過(guò)電阻Rf對(duì)電容Cf充電，由于 Vf電壓的波動(dòng)，電容Cf達(dá)到相同電壓的充電時(shí)間也有不同。控制電路的Fs端檢測(cè)到這個(gè) 時(shí)間并用于設(shè)定控制電路的每個(gè)工作周期的時(shí)間差別，通過(guò)這種方式得到的結(jié)果是每個(gè)工 作周期的時(shí)間有細(xì)微的差別，從而實(shí)現(xiàn)了工作頻率的抖動(dòng)。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，可以調(diào) 節(jié)抖動(dòng)的頻率及分布，對(duì)于在不同的應(yīng)用場(chǎng)合配合不同的電磁兼容性濾波電路提供方便， 得到更加優(yōu)化的滿足電磁兼容性規(guī)范的設(shè)計(jì)。參見(jiàn)圖4、圖5，所述輸出電壓波形檢測(cè)單元用于檢測(cè)輸出電壓波形并將反饋電壓 信號(hào)進(jìn)入控制電路的Tc端口，由Tc端口內(nèi)部的比較器將獲得的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)， 用于形成控制開(kāi)關(guān)管S1的關(guān)斷時(shí)間控制。本實(shí)施例中的輸出電壓波形檢測(cè)單元為圖4中 的虛線框2所示，是由電阻R5、電阻R6和二極管D2組成，電阻R5的一端與二極管D2的負(fù)極連接，另一端與控制電路的Tc端口和電阻R6連接，電阻R6的另一端接地，二極管D2的 正極連接高頻變壓器的原邊N2繞組。輸出電壓波形檢測(cè)單元檢測(cè)到的波形Vs’和Vs波形成比例。正常工作時(shí)的波形 如圖6所示。Vs’波形進(jìn)入控制電路的Tc端。Tc端內(nèi)部邏輯處理具有自適應(yīng)關(guān)斷時(shí)間判斷的 比較器2，開(kāi)路保護(hù)判斷的比較器3，短路保護(hù)判斷和部分諧振開(kāi)啟時(shí)間判斷功能的比較器4。實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)關(guān)斷時(shí)間判斷最少只需要Vsetl —個(gè)比較電平即比較器2。其工作原理是Tc端口內(nèi)部有三個(gè)比較器分別設(shè)定三個(gè)基準(zhǔn)電平VsetO、Vsetl、 Vset2。正常工作時(shí)Vs電壓在Vsetl、Vset2之間，在高于Vsetl的時(shí)間段tl保持開(kāi)關(guān)管SI 處于關(guān)斷狀態(tài)。由于LED的特別電性能，不同的LED會(huì)表現(xiàn)出不同的tl，即tl只和LED相 關(guān)。這就是自適應(yīng)LED驅(qū)動(dòng)的關(guān)鍵。其優(yōu)點(diǎn)是無(wú)論是批量生產(chǎn)中LED的電性能分布還是工 作過(guò)程中LED電性能的變化，和各種原因(例如環(huán)境溫度等變化)引起的控制電路內(nèi)部電 路參數(shù)的變化，本電路都自動(dòng)工作于預(yù)設(shè)的工作狀態(tài)，不會(huì)因?yàn)檫M(jìn)入非預(yù)期的工作點(diǎn)，導(dǎo)致 驅(qū)動(dòng)器失效或者性能下降，壽命縮短。t2時(shí)間段是由虛線框2的頻率抖動(dòng)單元附加的時(shí)間段確定。開(kāi)路保護(hù)，當(dāng)Vs’高于Vset2時(shí)，控制電路進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)。短路保護(hù)，當(dāng)Vs’不出現(xiàn)高于VsetO的狀態(tài)，控制電路進(jìn)入開(kāi)路保護(hù)狀態(tài)。參見(jiàn)圖4、圖6，所述原邊電流檢測(cè)單元用于檢測(cè)原邊電流并將檢測(cè)信號(hào)輸入控制 電路Is端口，Is端口內(nèi)的比較器1將檢測(cè)到的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并由這個(gè)數(shù)字信 號(hào)決定開(kāi)關(guān)管S1的開(kāi)通時(shí)間長(zhǎng)度Ton。本實(shí)施例中的原邊電流檢測(cè)單元由電阻Rs組成，其 一端連接控制電路的Ts端口，另一端接地。參見(jiàn)圖4，開(kāi)關(guān)管S1的G極與控制電路的Vout端連接，開(kāi)關(guān)管S1的D極與變壓器 的原邊m繞組連接，開(kāi)關(guān)管si的s極連接電阻RS。由該端口提供驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管si的高低電 平，所得高頻率的交流電連接高頻變壓器的原邊。參見(jiàn)圖4，本實(shí)施例中高頻變壓器L的原邊附繞組的一端連接開(kāi)關(guān)管S1的D端， 另一端經(jīng)整流橋與外接交流電源連接，高頻變壓器L的副邊N3繞組向輸出濾波單元提供恒 流電源；所述輸出濾波單元由二極管D3和電容Cout組成，二極管D3的正極接N3繞組的一 端，負(fù)極接電容Cout的一端和負(fù)載LED的正極，電容Cout的一端接負(fù)載LED的正極，另一 端接N3繞組的一端。輸出濾波單元向負(fù)載LED燈提供直流電流。
權(quán)利要求
一種LED恒流電源的控制方法，其特征在于提取輸入電壓信號(hào)、輸入電流信號(hào)、反饋電壓信號(hào)輸入控制電路，控制電路把取得的信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并加入頻率抖動(dòng)信號(hào)經(jīng)過(guò)邏輯運(yùn)算得到控制開(kāi)關(guān)管工作的脈沖信號(hào)，所得高頻率的交流電經(jīng)高頻變壓器隔離，對(duì)LED進(jìn)行恒流驅(qū)動(dòng)；所述頻率抖動(dòng)信號(hào)采用不需要時(shí)鐘信號(hào)的預(yù)設(shè)時(shí)間的頻率抖動(dòng)模式獲得。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED恒流電源的控制方法，其特征在于所述預(yù)設(shè)時(shí)間的頻 率抖動(dòng)模式是在開(kāi)關(guān)管的每一個(gè)關(guān)斷時(shí)間周期附加一個(gè)小的不同的時(shí)間段來(lái)改變每一個(gè) 工作周期的時(shí)間長(zhǎng)度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的LED恒流電源的控制方法，其特征在于所述小的不同的時(shí) 間段由控制電路提供的變動(dòng)的電壓通過(guò)一個(gè)電阻對(duì)電容充放電來(lái)產(chǎn)生，或者通過(guò)固定的電 壓通過(guò)變動(dòng)的電阻對(duì)電容充電，或設(shè)定不同的電容充電電壓值來(lái)獲得不同的時(shí)間段，這個(gè) 時(shí)間段自由設(shè)定，控制電路檢測(cè)到這個(gè)時(shí)間段并用于設(shè)定控制電路的每個(gè)工作周期的時(shí)間 差別，結(jié)果是每個(gè)工作周期的時(shí)間長(zhǎng)度有細(xì)微的差別，從而實(shí)現(xiàn)了工作頻率的抖動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的LED恒流電源的控制方法，其特征在于所述控制 電路具有自適應(yīng)關(guān)斷時(shí)間判斷，監(jiān)測(cè)輸出電壓的電平，獲取高于預(yù)設(shè)電平的時(shí)間段參與形 成控制功率開(kāi)關(guān)管的關(guān)斷時(shí)間。
5.一種LED恒流電源電路，其特征在于包括一個(gè)控制電路，用于將輸入的輸入電壓信號(hào)、輸入電流信號(hào)、反饋電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字 信號(hào)并加入頻率抖動(dòng)信號(hào)經(jīng)過(guò)邏輯運(yùn)算得到控制開(kāi)關(guān)管工作的脈沖信號(hào)； 一個(gè)供電單元，用于給所述控制電路供電；一個(gè)輸入電壓檢測(cè)單元，用于檢測(cè)輸入電壓并將檢測(cè)的輸入電壓信號(hào)輸入控制電路參 與輸出電流控制與功率因素控制；一個(gè)輸出頻率抖動(dòng)控制單元，采用預(yù)設(shè)時(shí)間的頻率抖動(dòng)模式，用于在開(kāi)關(guān)管的每一個(gè) 關(guān)斷時(shí)間附加一個(gè)小的不同的時(shí)間段來(lái)改變每一個(gè)工作周期的時(shí)間；一個(gè)輸出電壓波形檢測(cè)單元，用于檢測(cè)輸出電壓波形并將反饋電壓信號(hào)進(jìn)入控制電路 參與輸出電流控制與功率因素控制；一個(gè)原邊電流檢測(cè)單元，用于檢測(cè)原邊電流并將檢測(cè)信號(hào)輸入控制電路參與輸出電流 控制與功率因素控制；一個(gè)開(kāi)關(guān)管(S1)，提供通過(guò)高頻變壓器L的原邊電流的通路，由控制電路提供驅(qū)動(dòng)開(kāi) 關(guān)管(S1)的高低電平；一個(gè)高頻變壓器(L)，其副邊為輸出濾波單元提供恒流電源； 一個(gè)輸出濾波單元，為負(fù)載LED燈提供直流電流。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的LED恒流電源電路，其特征在于所述控制電路具有自適應(yīng) 關(guān)斷時(shí)間判斷，控制電路監(jiān)測(cè)輸出電壓的電平，獲取高于預(yù)設(shè)電平的時(shí)間段參與形成控制 功率開(kāi)關(guān)管的關(guān)斷時(shí)間。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的LED恒流電源電路，其特征在于所述控制電路包括一 個(gè)啟動(dòng)電路、一個(gè)邏輯運(yùn)算單元、一個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)單元、一個(gè)電壓?jiǎn)卧?、一個(gè)輸入電壓檢測(cè)單 元、一個(gè)電壓波形發(fā)生單元、5個(gè)比較器單元和一個(gè)內(nèi)部基準(zhǔn)電壓?jiǎn)卧?；所述電壓?jiǎn)卧?電壓源(1)，所述電壓波形發(fā)生單元包括電壓源(2)，比較器(5)，放電管(K1)；所述控制電路的Vin端口通過(guò)一個(gè)二極管(D)連接啟動(dòng)單元、輸出驅(qū)動(dòng)單元和輔助供 電端口 Vcc，為內(nèi)部提供啟動(dòng)電壓；所述控制電路的Vt端口連接輸入電壓檢測(cè)單元；所述控制電路的Vdd端口為電壓源(1)的輸出，為外部電路提供一個(gè)穩(wěn)定電壓，屬于備 用功能；所述控制電路的Vf為電壓源(2)的輸出，為外部提供一個(gè)變化的電壓輸出，參與形成 預(yù)設(shè)時(shí)間的頻率抖動(dòng)功能；所述控制電路的Fs端口和比較器(5)及放電管(K1)連接，參與形成預(yù)設(shè)時(shí)間的頻率 抖動(dòng)功能；所述控制電路的Vcc端口和二極管(D)、啟動(dòng)單元、輸出驅(qū)動(dòng)單元連接，為內(nèi)部提供工 作電壓；所述控制電路的Vout端口和輸出驅(qū)動(dòng)單元連接，提供外部開(kāi)關(guān)管(S1)的驅(qū)動(dòng)電平； 所述控制電路的GND端口，為內(nèi)部的地電平端口 ；所述控制電路的Is端口和比較器(1)連接，檢測(cè)外電路的原邊電流信號(hào)； 所述控制電路的Tc端口和比較器(2)、比較器(3)、比較器(4)連接，檢測(cè)外電路的輸 出反饋電壓；所述控制電路的內(nèi)部基準(zhǔn)電壓?jiǎn)卧?，為?nèi)部各比較器提供基準(zhǔn)電壓； 所述控制電路的邏輯運(yùn)算單元和比較器⑴、比較器⑵、比較器⑶、比較器⑷、比較 器(5)及輸入電壓檢測(cè)單元、輸出驅(qū)動(dòng)單元、啟動(dòng)單元連接，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行處理得到一個(gè) 脈沖電平，經(jīng)輸出驅(qū)動(dòng)單元放大后驅(qū)動(dòng)外部的開(kāi)關(guān)管(S1)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的LED恒流電源電路，其特征在于所述輸出頻率抖動(dòng)控制單 元由一個(gè)電阻(Rf)和電容(Cf)串聯(lián)組成，電阻(Rf)的另一端接控制電路的Vf端口，電容 (Cf)的另一端接控制電路的Fs端口 ；
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的LED恒流電源電路，其特征在于所述供電單元包括一微電 流啟動(dòng)電阻(R1)和一輔助供電回路，所述微電流啟動(dòng)電阻(R1)連接在外接電源和控制電 路的Vin端口之間；所述輔助供電回路由二極管(D1)、電阻(R2)、電容(C1)構(gòu)成，電阻(R2) 的一端連接控制電路的Vcc端口，另一端與二極管(D1)的負(fù)極和電容(C1)連接，電容(C1) 的另一極接地，二極管(D1)的正極接高頻變壓器的原邊N2繞組；LED恒流電源電路啟動(dòng)時(shí) 通過(guò)微電流啟動(dòng)電阻(R1)的小電流給控制回路提供電流，支持開(kāi)關(guān)管(S1)進(jìn)行啟動(dòng)工作， 隨后由輔助供電回路供電，關(guān)閉控制電路Vin端口的供電功能；所述輸入電壓檢測(cè)單元由電阻(R3)和電阻(R4)組成，電阻(R3)的一端接外接電源， 另一端接電阻(R4)和控制電路的Vt端口，電阻(R4)的另一端接地；所述輸出電壓波形檢測(cè)單元由電阻(R5)、電阻(R6)和二極管(D2)組成，電阻(R5)的 一端與二極管(D2)的負(fù)極連接，另一端與控制電路的Tc端口和電阻(R6)連接，電阻(R6) 的另一端接地，二極管(D2)的正極連接高頻變壓器的原邊；所述原邊電流檢測(cè)單元由電阻(Rs)組成，其一端連接控制電路的Ts端口和開(kāi)關(guān)管 (S1)的S端，另一端接地；所述高頻變壓器L的原邊m繞組的一端連接開(kāi)關(guān)管(S1)的D端，另一端與外接電源 連接，高頻變壓器(L)的副邊N3繞組向輸出濾波單元提供恒流電源；所述輸出濾波單元由二極管(D3)和電容(Cout)組成，二極管(D3)的正極接N3繞組 的一端，負(fù)極接電容(Cout)的一端和負(fù)載LED的正極，電容(Cout)的一端接負(fù)載LED的正 極，另一端接N3繞組的一端；輸出濾波單元向負(fù)載LED燈提供直流電流。
全文摘要
本發(fā)明為一種LED恒流電源的控制方法及LED恒流電源電路。本發(fā)明的LED恒流電源的控制方法是提取輸入電壓信號(hào)、輸入電流信號(hào)、反饋電壓信號(hào)輸入控制電路，控制電路把取得的信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并加入頻率抖動(dòng)信號(hào)經(jīng)過(guò)邏輯運(yùn)算得到控制開(kāi)關(guān)管工作的脈沖信號(hào)，所得高頻率的交流電經(jīng)高頻變壓器隔離，對(duì)LED進(jìn)行恒流驅(qū)動(dòng)。本發(fā)明的LED恒流電源電路包括一個(gè)控制電路、一個(gè)供電單元、一個(gè)輸入電壓檢測(cè)單元、一個(gè)輸出頻率抖動(dòng)控制單元、一個(gè)輸出電壓波形檢測(cè)單元、一個(gè)原邊電流檢測(cè)單元、一個(gè)開(kāi)關(guān)管S1、一個(gè)高頻變壓器，一個(gè)輸出濾波單元。本發(fā)明的電路能自動(dòng)適應(yīng)負(fù)載LED的變化并消除電路參數(shù)變化對(duì)工作狀態(tài)的影響，保證電路長(zhǎng)期穩(wěn)定工作。
文檔編號(hào)H05B37/02GK101984732SQ20101054451
公開(kāi)日2011年3月9日 申請(qǐng)日期2010年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月15日
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