專利名稱：一種led模組驅(qū)動(dòng)電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及開關(guān)電源技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種適用于LED路燈、隧道燈的LED模組驅(qū)動(dòng)電源。
背景技術(shù)：
隨著LED技術(shù)的不斷發(fā)展，很多廠家已經(jīng)開始研制將LED作為照明的光源。將LED 作為通用照明時(shí)，由于LED的驅(qū)動(dòng)電壓較低，一般的工作直流電壓在1. 4 3V，而我們使用的市電是三相220V的交流電，所以將LED作為照明光源時(shí)就必須設(shè)計(jì)一個(gè)驅(qū)動(dòng)電源將交流的三相220V的市電轉(zhuǎn)換成LED使用低壓直流電。目前，我國(guó)生產(chǎn)、配送的都是三相交流電。三相交流電是由三個(gè)頻率相同、電勢(shì)振幅相等、相位差互差120°角的交流電路組成的電力系統(tǒng)，三相電各相的波形如圖1所示。利用LED作為照明光源時(shí)，單個(gè)的LED是滿足不了照明的需求的，一般都是將多個(gè) LED集成為L(zhǎng)ED模組，由LED模組提供充足的光源。將交流的三相220V的市電轉(zhuǎn)換成LED 模組所需要的低壓直流電，那么就需要將三相交流電進(jìn)行整流、濾波、降壓為L(zhǎng)ED模組所需的低壓直流電。整流可以采用三相整流橋，使負(fù)半軸的電壓幅值翻轉(zhuǎn)至正半軸或者濾掉負(fù)半軸的電壓幅值，如圖2所示，對(duì)整流后的三相電壓進(jìn)行疊加以后形成如圖3所示的脈動(dòng)的直流電壓。由于LED模組需要工作在穩(wěn)定的直流電下，所以需要對(duì)脈動(dòng)的直流電進(jìn)行濾波為穩(wěn)定的直流電，現(xiàn)有技術(shù)中一般采用電解質(zhì)電容進(jìn)行濾波。LED的使用壽命比較長(zhǎng)，可以達(dá)數(shù)萬小時(shí)的使用壽命。在現(xiàn)有技術(shù)的LED模組的驅(qū)動(dòng)電源中的電解質(zhì)濾波電容的使用壽命一般只有2000 3000小時(shí)即使采用目前最好的電解質(zhì)電容器的使用壽命也只有不到10000小時(shí)，這種最好的電容器的價(jià)格也是最貴的。 由于電解質(zhì)電容器的壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)短于LED，因此，采用電解質(zhì)電容的驅(qū)動(dòng)電源會(huì)使LED路燈的使用壽命大打折扣，造成LED路燈的維護(hù)、使用成本高昂，不利于LED路燈這種使用壽命長(zhǎng)、 節(jié)能環(huán)保的照明方式的推廣與普及。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種LED模組驅(qū)動(dòng)電源，采用單片機(jī)通過PWM方波控制BUCK 降壓電路進(jìn)行降壓并實(shí)現(xiàn)濾波的目的，解決了現(xiàn)有技術(shù)采用電解質(zhì)電容進(jìn)行濾波而造成的 LED路燈使用壽命大大縮短的技術(shù)問題。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種LED模組驅(qū)動(dòng)電源，包括三相整流橋，三相整流橋的三相輸出端并聯(lián)后輸入到 BUCK開關(guān)電源，所述驅(qū)動(dòng)電源還包括至少兩個(gè)BUCK開關(guān)電源電路，每個(gè)BUCK開關(guān)電源電路的電流電壓輸出端并聯(lián)后與LED模組的正極端連接，每個(gè)BUCK開關(guān)電源電路的控制輸入端與移相控制器的控制輸出端連接；電流采樣電阻，一端與LED模組的負(fù)極端連接，另一端接地；移相控制器，在單片機(jī)的控制下產(chǎn)生PWM方波以控制BUCK開關(guān)電源電路輸出LED模組的工作電流電壓；單片機(jī)，所述的單片機(jī)的一個(gè)輸入端與LED模組的正極端連接以對(duì)LED模組電壓取樣，另一個(gè)輸入端與電流采樣電阻和LED模組的共同端連接以對(duì)LED模組電流取樣，單片機(jī)的輸出端與移相控制器的輸入端連接，所述單片機(jī)用于根據(jù)取樣電壓與取樣電流的值以設(shè)定移相控制器產(chǎn)生PWM矩形方波的頻率。上述的每個(gè)BUCK開關(guān)電源電路包括變壓器和MOSFET管，變壓器的一個(gè)輸入端與三相整流橋的輸出端連接，另一個(gè)輸入端與MOSFET管的漏極連接，一個(gè)輸出端接地，各個(gè)變壓器的另一輸出端并聯(lián)后與LED模組正極端連接；每個(gè)MOSFET管的源極接地，柵極為 BUCK開關(guān)電源電路的控制輸入端。作為優(yōu)選，本發(fā)明的LED模組驅(qū)動(dòng)電源包括三個(gè)BUCK開關(guān)電源電路。每個(gè)變壓器的另一輸出端串聯(lián)一個(gè)二極管，且變壓器的另一輸出端與二極管的正極端連接。本發(fā)明的三相整流橋包括六只二極管Dl D6，三相電的第一相U與第一二極管 Dl的正極端和第二二極管D2的負(fù)極端連接，第二項(xiàng)V與第三二極管D3的正極端和第四二極管D4的負(fù)極端連接，第三項(xiàng)W與第五二極管D5的正極端和第六二極管D6的負(fù)極端連接， 第一二極管D1、第三二極管D3和第五二極管D5的負(fù)極端并聯(lián)后輸入到BUCK開關(guān)電源，第二二極管D2、第四二極管D4和第六二極管D6的正極端并聯(lián)后接地。本發(fā)明技術(shù)方案可以達(dá)到的有益技術(shù)效果解決了現(xiàn)有技術(shù)中采用電解質(zhì)點(diǎn)容易導(dǎo)致LED路燈壽命大大縮短的技術(shù)問題，進(jìn)一步的可以單片機(jī)通過采樣LED模組的電流和電壓，以適應(yīng)不同廠家不同型號(hào)模組對(duì)電流電壓的需求，使得LED模組驅(qū)動(dòng)電源有更強(qiáng)的適用性。


本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中 圖1是三相交流電的波形圖。圖2是三相交流電整流后的波形圖。圖3是三相交流電整流并并聯(lián)后的波形圖。圖4是本發(fā)明LED模組驅(qū)動(dòng)電源電路原理圖。圖5是本發(fā)明LED模組驅(qū)動(dòng)電源的驅(qū)動(dòng)方法流程圖。
具體實(shí)施例方式本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。本說明書(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一系列等效或類似特征中的一個(gè)例子而已。本發(fā)明的電路圖如圖4所示。一種LED模組驅(qū)動(dòng)電源，包括三相整流橋，其特征在于，三相整流橋的三相輸出端并聯(lián)后輸入到BUCK開關(guān)電源，所述驅(qū)動(dòng)電源還包括至少兩個(gè)BUCK開關(guān)電源電路，每個(gè)BUCK開關(guān)電源電路的電流電壓輸出端并聯(lián)后與LED模組的正極端連接，每個(gè)BUCK開關(guān)電源電路的控制輸入端與移相控制器的控制輸出端連接；電流采樣電阻，一端與LED模組的負(fù)極端連接，另一端接地；移相控制器，在單片機(jī)的控制下產(chǎn)生 PWM方波以控制BUCK開關(guān)電源電路輸出LED模組的工作電流電壓；單片機(jī)，所述的單片機(jī)的一個(gè)輸入端與LED模組的正極端連接以對(duì)LED模組電壓取樣，另一個(gè)輸入端與電流采樣電阻和LED模組的共同端連接以對(duì)LED模組電流取樣，單片機(jī)的輸出端與移相控制器的輸入端連接，所述單片機(jī)用于根據(jù)取樣電壓與取樣電流的值以設(shè)定移相控制器產(chǎn)生PWM矩形方波的頻率。上述的每個(gè)BUCK開關(guān)電源電路包括變壓器和MOSFET管，變壓器的一個(gè)輸入端與三相整流橋的輸出端連接，另一個(gè)輸入端與MOSFET管的漏極連接，一個(gè)輸出端接地，各個(gè)變壓器的另一輸出端并聯(lián)后與LED模組正極端連接；每個(gè)MOSFET管的源極接地，柵極為 BUCK開關(guān)電源電路的控制輸入端。作為優(yōu)選，本發(fā)明包括三個(gè)BUCK開關(guān)電源電路。每個(gè)變壓器的另一輸出端串聯(lián)一個(gè)二極管，且變壓器的另一輸出端與二極管的正極端連接。所述的三相整流橋包括六只二極管Dl D6，三相交流電的第一相U與第一二極管 Dl的正極端和第二二極管D2的負(fù)極端連接，第二項(xiàng)V與第三二極管D3的正極端和第四二極管D4的負(fù)極端連接，第三項(xiàng)W與第五二極管D5的正極端和第六二極管D6的負(fù)極端連接， 第一二極管D1、第三二極管D3和第五二極管D5的負(fù)極端并聯(lián)后輸入到BUCK開關(guān)電源，第二二極管D2、第四二極管D4和第六二極管D6的正極端并聯(lián)后接地。三相交流電的第一相U通過第一二極管Dl和第二二極管D2整流得到脈動(dòng)直流電；三相交流電的第二相V通過第三二極管D3和第四二極管D4整流得到脈動(dòng)直流電；三相交流電的第三相W通過第五二極管D5和第六二極管D6整流得到脈動(dòng)直流電。三相交流電是相互相位差為120°的，整流后交流電的所有的正弦的下半波都通過三相交流電每相的兩個(gè)整流二極管轉(zhuǎn)換為上半波。此時(shí)三相交流電經(jīng)過整流后已經(jīng)轉(zhuǎn)換為成正弦上半波變化的脈動(dòng)的直流電如圖2。將這三相交流電整流電路并聯(lián)，所以整流后的三相成正弦上半波變化的脈動(dòng)的直流電就疊加在了一起，疊加以后的波形圖如圖3。疊加以后將成功的將脈動(dòng)的直流電轉(zhuǎn)換為了比較平滑的直流電，起到了電解質(zhì)電容濾波的效果。此時(shí)的直流電壓很高不能供LED使用。本發(fā)明采用BUCK開關(guān)電源電路進(jìn)行降壓，圖4中第一變壓器Tl與第一場(chǎng)效應(yīng)管Ql構(gòu)成BUCK開關(guān)電源電路，第一場(chǎng)效應(yīng)管Ql通過它的柵極(觸發(fā)極)受單片控制它的通斷從而形成PWM脈寬調(diào)制控制。由于BUCK開關(guān)電源工作時(shí)輸出的電流是脈動(dòng)的直流電，而脈動(dòng)的直流電不能供LED工作(LED工作需要低壓的很平滑的直流電)，在這里又要將脈動(dòng)的直流電轉(zhuǎn)換為平滑的直流電。由于本發(fā)明是不使用電解質(zhì)電容進(jìn)行濾波的LED 燈電源適配器，所以本發(fā)明專利完成濾波的方法就只有利用三相相位不同的直流電進(jìn)行疊加。利用三相交流電整流后疊加得到平滑的直流電，而利用BUCK開關(guān)電源降壓后得到是脈動(dòng)的直流電。本發(fā)明專利就利用三個(gè)BUCK開關(guān)電源通過單片機(jī)產(chǎn)生三個(gè)方波分別對(duì)BUCK 開關(guān)電源進(jìn)行脈寬調(diào)制，通過單片控制這三個(gè)方波產(chǎn)生有一定的先后時(shí)間(時(shí)間差)從而使三個(gè)BUCK開關(guān)電源產(chǎn)生的脈動(dòng)直流電相互移相(相位差)。由于這個(gè)三個(gè)BUCK電源電路的輸出斷并聯(lián)，所以脈動(dòng)的直流電就疊加在了一起。疊加以后將成功的將脈動(dòng)的直流電轉(zhuǎn)換為了比較平滑的直流電，起到了電解質(zhì)電容濾波的效果。在電路圖4中第二變壓器T2與第二場(chǎng)效應(yīng)管Q2構(gòu)成第二個(gè)BUCK開關(guān)電源電路；第三變壓器T3與第三場(chǎng)效應(yīng)管Ql構(gòu)成第三個(gè)BUCK開關(guān)電源電路。Ql和Q2場(chǎng)效應(yīng)管通過它的柵極(觸發(fā)極)受單片控制它的通斷從而形成PWM脈寬調(diào)制控制。與第一個(gè)BUCK開關(guān)電源電路輸出端相連接的第七二極管 D7,與第二個(gè)BUCK開關(guān)電源電路輸出端相連接的第八二極管D8，與第三個(gè)BUCK開關(guān)電源電路輸出端相連接的第九二極管D9，D7、D8、D9這三個(gè)二極管用來防止有逆向的電壓而損壞LED。這三個(gè)BUCK開關(guān)電源電路通過這三個(gè)二極管將輸出端并聯(lián)在一起。從而使他們輸出的具有相位差的脈動(dòng)的直流電疊加在一起。當(dāng)然疊加在一起的相互間存在相位差的脈動(dòng)直流電越多濾波效果越好。BUCK開關(guān)電源工作時(shí)是通過單片機(jī)產(chǎn)生矩形方波控制MOSFET 功率開關(guān)管的通斷(PWM脈寬調(diào)制)所以它輸出的直流電就存在著最大值和最小值。最大值和最小值隨著開關(guān)頻率(矩形方波的頻率)周期性的出現(xiàn)。如果只是有兩相這樣脈動(dòng)直流電相疊加，單片機(jī)控制好這兩相脈動(dòng)直流電的相位差要相當(dāng)精確這就增加了單片機(jī)控制的難度，而且只用兩相使疊加后得到直流電沒有三相疊加的直流電平滑。當(dāng)然疊加的相越多越好。電路圖四中三個(gè)LED表示LED模組(很多l(xiāng)ed芯串聯(lián)或者混聯(lián)的模組)。LED模組需要的電壓計(jì)算公示Ul=N*u(N為模組中串聯(lián)的LED個(gè)數(shù)，u為單個(gè)LED的驅(qū)動(dòng)電壓不同廠家生產(chǎn)的led驅(qū)動(dòng)電壓有差別)。LED模組需要的電流計(jì)算公示Il=N*i (N為模組中并聯(lián)的led 個(gè)數(shù)，i為單個(gè)LED的額定電流不同廠家生產(chǎn)的led額定電流有差別)。電路圖四中的電阻 R是電流取樣電阻。圖5為本發(fā)明的控制方法流程圖。三相交流電進(jìn)來后首先通過三相整流橋整流疊加，然后入BUCK進(jìn)行降壓疊加，這里采用三個(gè)或者多個(gè)BUCK進(jìn)行降壓疊加；通過BUCK降壓疊加后就得到無電解質(zhì)電容的驅(qū)動(dòng)器。該驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)LED模組工作。為了更好的達(dá)到恒流穩(wěn)壓功能，在驅(qū)動(dòng)器中設(shè)置了一個(gè)電流電壓取樣電路，電流電壓取樣電路的采樣電流電壓信號(hào)輸送給單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)采樣電流的變化對(duì)驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行反饋控制，控制方式是單片機(jī)通過控制PWM來驅(qū)動(dòng)BUCK (—項(xiàng)PWM驅(qū)動(dòng)一個(gè)BUCK電路)，從而控制驅(qū)動(dòng)器的輸出電流電壓。其控制情況一、當(dāng)驅(qū)動(dòng)器輸出的電流I大于Il或驅(qū)動(dòng)器輸出電壓U大于Ul時(shí)， 單片機(jī)控制PWM調(diào)制通時(shí)間增加；二、當(dāng)驅(qū)動(dòng)器輸出電流I小于Il時(shí)或驅(qū)動(dòng)器輸出電壓U 小于Ul時(shí)，單片機(jī)控制PWM調(diào)制通時(shí)間減少。本發(fā)明并不局限于前述的具體實(shí)施方式
。本發(fā)明擴(kuò)展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
權(quán)利要求
1.一種LED模組驅(qū)動(dòng)電源，包括三相整流橋，其特征在于，三相整流橋的三相輸出端并聯(lián)后輸入到BUCK開關(guān)電源，所述驅(qū)動(dòng)電源還包括至少兩個(gè)BUCK開關(guān)電源電路，每個(gè)BUCK開關(guān)電源電路的電流電壓輸出端并聯(lián)后與LED 模組的正極端連接，每個(gè)BUCK開關(guān)電源電路的控制輸入端與移相控制器的控制輸出端連接；電流采樣電阻，一端與LED模組的負(fù)極端連接，另一端接地；移相控制器，在單片機(jī)的控制下產(chǎn)生PWM方波以控制BUCK開關(guān)電源電路輸出LED模組的工作電流電壓；單片機(jī)，所述的單片機(jī)的一個(gè)輸入端與LED模組的正極端連接以對(duì)LED模組電壓取樣， 另一個(gè)輸入端與電流采樣電阻和LED模組的共同端連接以對(duì)LED模組電流取樣，單片機(jī)的輸出端與移相控制器的輸入端連接，所述單片機(jī)用于根據(jù)取樣電壓與取樣電流的值以設(shè)定移相控制器產(chǎn)生PWM矩形方波的頻率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED模組驅(qū)動(dòng)電源，其特征在于，每個(gè)BUCK開關(guān)電源電路包括變壓器和MOSFET管，變壓器的一個(gè)輸入端與三相整流橋的輸出端連接，另一個(gè)輸入端與 MOSFET管的漏極連接，一個(gè)輸出端接地，各個(gè)變壓器的另一輸出端并聯(lián)后與LED模組正極端連接；每個(gè)MOSFET管的源極接地，柵極為BUCK開關(guān)電源電路的控制輸入端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的LED模組驅(qū)動(dòng)電源，其特征在于，包括三個(gè)BUCK開關(guān)電源電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的LED模組驅(qū)動(dòng)電源，其特征在于，每個(gè)變壓器的另一輸出端串聯(lián)一個(gè)二極管，且變壓器的另一輸出端與二極管的正極端連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED模組驅(qū)動(dòng)電源，其特征在于，所述三相整流橋包括六只二極管(Dl D6)，三相交流電的第一相U與第一二極管(Dl)的正極端和第二二極管(D2) 的負(fù)極端連接，第二項(xiàng)V與第三二極管(D3)的正極端和第四二極管(D4)的負(fù)極端連接，第三項(xiàng)W與第五二極管(D5)的正極端和第六二極管(D6)的負(fù)極端連接，第一二極管(Dl )、第三二極管(D3)和第五二極管(D5)的負(fù)極端并聯(lián)后輸入到BUCK開關(guān)電源，第二二極管(D2)、 第四二極管(D4)和第六二極管(D6)的正極端并聯(lián)后接地。
全文摘要
本發(fā)明公開一種LED模組驅(qū)動(dòng)電源，屬于驅(qū)動(dòng)電源技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)電源包括三相整流橋，三相整流橋的三相輸出端并聯(lián)后輸入到BUCK開關(guān)電源，還包括至少兩個(gè)BUCK開關(guān)電源電路，每個(gè)BUCK開關(guān)電源電路的電流電壓輸出端并聯(lián)后與LED模組的正極端連接，控制輸入端與移相控制器的控制輸出端連接；電流采樣電阻，一端與LED模組的負(fù)極端連接，另一端接地；移相控制器；單片機(jī)，一個(gè)輸入端與LED模組的正極端連接，另一個(gè)輸入端與電流采樣電阻和LED模組的共同端連接，單片機(jī)的輸出端與移相控制器的輸入端連接。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中采用電解質(zhì)點(diǎn)容易導(dǎo)致LED路燈壽命大大縮短的技術(shù)問題。
文檔編號(hào)H05B37/02GK102231927SQ20111016337
公開日2011年11月2日 申請(qǐng)日期2011年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月17日
發(fā)明者文語, 王貴有, 鄧陽, 陽作林 申請(qǐng)人:四川儀島科技有限公司