專利名稱：太陽能供電且電壓可控的led恒流驅(qū)動(dòng)電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種LED恒流驅(qū)動(dòng)電源，尤其是一種結(jié)構(gòu)簡單、轉(zhuǎn)換效率高、輸出電壓范圍寬且可降低使用成本的太陽能供電且電壓可控的LED恒流驅(qū)動(dòng)電源。
背景技術(shù)：
目前，LED以其體積小、重量輕、能耗低、安全可靠、壽命長(達(dá)10萬小時(shí))等優(yōu)點(diǎn)已在多個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。由于LED的亮度是通過調(diào)節(jié)電流來控制的，因此需要恒流驅(qū)動(dòng)電源把供電電源(高壓工頻交流、低壓工頻交流、低壓直流、高壓直流等)轉(zhuǎn)換為特定的電壓電流?，F(xiàn)有LED恒流驅(qū)動(dòng)電源種類較多，但大多輸出電壓范圍有限且功率因素較低，一般轉(zhuǎn)換效率只在80°/Γ90%，而轉(zhuǎn)換效率高于90%的恒流驅(qū)動(dòng)電源結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述技術(shù)問題，提供一種轉(zhuǎn)換效率高、輸出電壓范圍寬且可降低使用成本的太陽能供電且電壓可控的LED恒流驅(qū)動(dòng)電源。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種太陽能供電且電壓可控的LED恒流驅(qū)動(dòng)電源，設(shè)有太陽能充電電路及與太陽能充電電路相接的儲(chǔ)能元件，儲(chǔ)能元件的輸出送至PWM電源驅(qū)動(dòng)電路；與儲(chǔ)能元件的輸出還接有供電電源檢測電路，供電電源檢測電路輸出的檢測信號(hào)送至充電控制電路用以控制太陽能充電電路；與？麗電源驅(qū)動(dòng)電路相接有輸出電路、定時(shí)電路和增益及頻率調(diào)節(jié)電路，輸出電路通過電流檢測電路將電流信號(hào)反饋至PWM電源驅(qū)動(dòng)電路，輸出電路還分別對(duì)應(yīng)地通過欠壓檢測電路、欠壓反饋電路及過壓檢測電路、過壓反饋電路將欠壓、過壓信號(hào)反饋至 PWM電源驅(qū)動(dòng)電路。所述供電電源檢測電路設(shè)有運(yùn)算放大器IC2，運(yùn)算放大器IC2的同相端由電阻R5提供基準(zhǔn)電壓，運(yùn)算放大器IC2的反相端由電阻R4及電阻R9提供檢測電壓，反相端與輸出端之間接有電阻R3，運(yùn)算放大器IC2的輸出端與電阻R23相接。所述充電控制電路是由三級(jí)管Vl與電阻R2組成的開關(guān)電路。所述PWM電源驅(qū)動(dòng)電路為PWM電源驅(qū)動(dòng)芯片ICl，所述輸出電路設(shè)有脈沖變壓器TF2，與脈沖變壓器TF2的初級(jí)相接有電容C6，脈沖變壓器TF2的次級(jí)通過電容C5、電阻Rll與場效應(yīng)管IRLS相接，電阻R10、穩(wěn)壓管DZl并聯(lián)在場效應(yīng)管IRLS的柵極與源極之間。所述電流檢測電路設(shè)有與場效應(yīng)管IRLS的源極相接的互感器TF1，互感器TFl的輸出與電阻R12及電容C4組成的濾波器相接。所述欠壓檢測電路設(shè)有運(yùn)算放大器IC3，運(yùn)算放大器IC3的反相端由電阻R13提供基準(zhǔn)電壓，運(yùn)算放大器IC3的同相端由電阻R17及電阻R16提供檢測電壓，反相端與輸出端之間接有相并聯(lián)的電容C8及電阻R14，運(yùn)算放大器IC3的輸出端與光耦發(fā)光元件Gl-1及電阻R15相接；所述欠壓反饋電路是設(shè)有與光耦發(fā)光元件Gl-1對(duì)應(yīng)的光耦接收元件G1-2，與光耦接收元件G1-2相接有電阻R6。所述過壓檢測電路設(shè)有運(yùn)算放大器IC4，運(yùn)算放大器IC4的反相端由電阻R20提供基準(zhǔn)電壓，運(yùn)算放大器IC4的同相端由電阻R18及電阻R19提供檢測電壓，與電阻R18及電阻R19相接有穩(wěn)壓管DZ2，運(yùn)算放大器IC4的反相端與輸出端之間接有相并聯(lián)的電容C9及電阻R21，運(yùn)算放大器IC4的輸出端與光耦發(fā)光元件G2-1及電阻R15相接；所述過壓反饋電路是設(shè)有與光耦發(fā)光元件G2-1對(duì)應(yīng)的光耦接收元件G2-2，光耦接收元件G2-2與光耦接收元件G1-2并聯(lián)后與電阻R6相接。所述定時(shí)電路由相串聯(lián)的電阻R7和電容C2構(gòu)成。所述增益及頻率調(diào)節(jié)電路由相并聯(lián)的電阻R8和電容C3構(gòu)成。本發(fā)明不僅轉(zhuǎn)換效率高(929Γ9690，而且可為LED提供恒定度小于1%的工作電流，使LED處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)，避免因環(huán)境溫度變化而造成電流波動(dòng)對(duì)LED使用壽命的影響；同時(shí)電壓輸出范圍寬，即輸出電壓可為輸入電壓的兩個(gè)數(shù)量級(jí)(放大或縮小100倍)，以滿足不同負(fù)載的需要；所設(shè)置的欠壓檢測電路、過壓檢測電路可及時(shí)發(fā)現(xiàn)輸出電壓的欠壓、過壓現(xiàn)象并通過反饋、調(diào)節(jié)而糾正，使可靠性得以提高。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，而且以太陽能作為供電電源，降低了產(chǎn)品的制造成本及使用成本。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例的電路原理框圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例的具體線路圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示本發(fā)明實(shí)施例設(shè)有太陽能充電電路及與太陽能充電電路相接的儲(chǔ)能元件，儲(chǔ)能元件的輸出送至PWM電源驅(qū)動(dòng)電路；與儲(chǔ)能元件的輸出還接有供電電源檢測電路，供電電源檢測電路輸出的檢測信號(hào)送至充電控制電路用以控制太陽能充電電路；與PWM電源驅(qū)動(dòng)電路相接有輸出電路、定時(shí)電路和增益及頻率調(diào)節(jié)電路，輸出電路通過電流檢測電路將電流信號(hào)反饋至PWM電源驅(qū)動(dòng)電路，輸出電路還分別對(duì)應(yīng)地通過欠壓檢測電路、欠壓反饋電路及過壓檢測電路、過壓反饋電路將欠壓、過壓信號(hào)反饋至PWM電源驅(qū)動(dòng)電路。具體線路如圖2所示有由太陽能板等構(gòu)成的太陽能充電電路CD，與太陽能充電電路CD相接有相串聯(lián)的電阻Rl和發(fā)光二極管LEDl，太陽能充電電路CD的輸出通過二極管Dl與儲(chǔ)能元件(超級(jí)電容C10)相接，實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)能元件充電。供電電源檢測電路設(shè)有運(yùn)算放大器IC2，運(yùn)算放大器IC2的同相端由電阻R5提供基準(zhǔn)電壓，運(yùn)算放大器IC2的反相端由電阻R4及電阻R9提供檢測電壓，電阻R9與儲(chǔ)能元件的輸出相接，運(yùn)算放大器IC2的反相端與輸出端之間接有電阻R3，運(yùn)算放大器IC2的輸出端與電阻R23相接；充電控制電路是由三級(jí)管Vl與電阻R2組成的開關(guān)電路，由運(yùn)算放大器IC2的輸出控制。PWM電源驅(qū)動(dòng)電路采用PWM電源驅(qū)動(dòng)芯片IC1(UC3842)，超級(jí)電容ClO的輸出通過開關(guān)Kl與PWM電源驅(qū)動(dòng)芯片ICl的“7”腳相接，為PWM電源驅(qū)動(dòng)芯片ICl提供工作電壓。定時(shí)電路由相串聯(lián)的電阻R7和電容C2構(gòu)成，接于PWM電源驅(qū)動(dòng)芯片ICl的“4”腳，其阻容時(shí)間常數(shù)決定PWM電源驅(qū)動(dòng)芯片ICl內(nèi)部振蕩器的工作頻率；增益及頻率調(diào)節(jié)電路由相并聯(lián)的電阻R8和電容C3構(gòu)成，接于PWM電源驅(qū)動(dòng)芯片ICl的“I”腳，用于改善PWM電源驅(qū)動(dòng)芯片ICl內(nèi)部誤差放大器的增益和頻率特性，PWM電源驅(qū)動(dòng)芯片ICl的“5”腳為公共地端。PWM電源驅(qū)動(dòng)芯片ICl的“6”腳與輸出電路相接，輸出電路設(shè)有脈沖變壓器TF2，與脈沖變壓器TF2的初級(jí)相接有電容C6，脈沖變壓器TF2的次級(jí)通過電容C5、電阻Rll與場效應(yīng)管IRLS (N溝道MOS管)相接，電阻R10、穩(wěn)壓管DZl并聯(lián)在場效應(yīng)管IRLS的柵極與源極之間，在場效應(yīng)管IRLS的漏極與源極之間相接有二極管D2，電容C6與PWM電源驅(qū)動(dòng)芯片ICl的“6”腳相接。電流檢測電路設(shè)有與場效應(yīng)管IRLS的源極相接的互感器TF1，互感器TFl的輸出與電阻R12及電容C4組成的濾波器相接，電容C4與PWM電源驅(qū)動(dòng)芯片ICl的“3”腳相接。欠壓檢測電路設(shè)有運(yùn)算放大器IC3，運(yùn)算放大器IC3的反相端由電阻R13提供基準(zhǔn)電壓，運(yùn)算放大器IC3的同相端由電阻R17及電阻R16提供檢測電壓，反相端與輸出端之間接有相并聯(lián)的電容CS及電阻R14，運(yùn)算放大器IC3的輸出端與光耦發(fā)光元件Gl-1及電阻R15相接；欠壓反饋電路是設(shè)有與光耦發(fā)光元件Gl-1對(duì)應(yīng)的光耦接收元件G1-2，與光耦接收元件G1-2相接有電阻R6，由PWM電源驅(qū)動(dòng)芯片ICl的“8”腳提供工作電壓，反饋信號(hào)輸入至PWM電源驅(qū)動(dòng)芯片ICl的“2”腳。過壓檢測電路設(shè)有運(yùn)算放大器IC4，運(yùn)算放大器IC4的反相端由電阻R20提供基準(zhǔn)電壓，運(yùn)算放大器IC4的同相端由電阻R18及電阻R19提供檢測電壓，與電阻R18及電阻R19相接有穩(wěn)壓管DZ2，運(yùn)算放大器IC4的反相端與輸出端之間接有相并聯(lián)的電容C9及電阻R21，運(yùn)算放大器IC4的輸出端與光耦發(fā)光元件G2-1及電阻R22相接；過壓反饋電路是設(shè)有與光耦發(fā)光元件G2-1對(duì)應(yīng)的光耦接收元件G2-2，光耦接收元件G2-2與光耦接收元件G1-2并聯(lián)后與電阻R6相接，也是由PWM電源驅(qū)動(dòng)芯片ICl的“8”腳提供工作電壓，反饋信號(hào)輸入至PWM電源驅(qū)動(dòng)芯片ICl的“2”腳。輸出電路通過二極管D3、電容C7分別與電阻R13、電阻R17、電阻R18及電阻R20相接。
工作原理1.所設(shè)置的供電電源檢測電路實(shí)時(shí)檢測儲(chǔ)能元件的電壓(電量)，當(dāng)電壓低于設(shè)定值時(shí)，輸出信號(hào)至充電控制電路，充電控制電路則控制太陽能充電電路CD為超級(jí)電容ClO充電；當(dāng)所檢測電壓高于設(shè)定值時(shí)，輸出信號(hào)至充電控制電路，充電控制電路則控制太陽能充電電路CD停止為超級(jí)電容ClO充電。2.關(guān)閉開關(guān)Kl，則儲(chǔ)能元件為PWM電源驅(qū)動(dòng)電路提供工作電壓，PWM電源驅(qū)動(dòng)電路通過輸出電路控制MOS管導(dǎo)通時(shí)間，執(zhí)行PWM脈寬調(diào)制，當(dāng)IRLS斷開時(shí)放電，為負(fù)載(LED)提供恒定的電流；所設(shè)置的電流檢測電路將電流信號(hào)反饋至PWM電源驅(qū)動(dòng)電路，當(dāng)輸出電壓異常時(shí)，MOS管的電流增大，如取樣電阻上的電壓超過IV時(shí)，PWM電源驅(qū)動(dòng)電路就停止輸出，有效地保護(hù)了 MOS管。3.所設(shè)置的欠壓檢測電路、欠壓反饋電路及過壓檢測電路、過壓反饋電路將欠壓、過壓信號(hào)反饋至PWM電源驅(qū)動(dòng)電路，PWM電源驅(qū)動(dòng)電路則將反饋電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，繼而輸出相應(yīng)的控制電壓控制脈沖的寬度。
權(quán)利要求
1.一種太陽能供電且電壓可控的LED恒流驅(qū)動(dòng)電源，其特征在于設(shè)有太陽能充電電路及與太陽能充電電路相接的儲(chǔ)能元件，儲(chǔ)能元件的輸出送至PWM電源驅(qū)動(dòng)電路；與儲(chǔ)能元件的輸出還接有供電電源檢測電路，供電電源檢測電路輸出的檢測信號(hào)送至充電控制電路用以控制太陽能充電電路；與PWM電源驅(qū)動(dòng)電路相接有輸出電路、定時(shí)電路和增益及頻率調(diào)節(jié)電路，輸出電路通過電流檢測電路將電流信號(hào)反饋至PWM電源驅(qū)動(dòng)電路，輸出電路還分別對(duì)應(yīng)地通過欠壓檢測電路、欠壓反饋電路及過壓檢測電路、過壓反饋電路將欠壓、過壓信號(hào)反饋至PWM電源驅(qū)動(dòng)電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能供電且電壓可控的LED恒流驅(qū)動(dòng)電源，其特征在于所述供電電源檢測電路設(shè)有運(yùn)算放大器IC2，運(yùn)算放大器IC2的同相端由電阻R5提供基準(zhǔn)電壓，運(yùn)算放大器IC2的反相端由電阻R4及電阻R9提供檢測電壓，反相端與輸出端之間接有電阻R3，運(yùn)算放大器IC2的輸出端與電阻R23相接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能供電且電壓可控的LED恒流驅(qū)動(dòng)電源，其特征在于所述充電控制電路是由三級(jí)管VI與電阻R2組成的開關(guān)電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能供電且電壓可控的LED恒流驅(qū)動(dòng)電源，其特征在于所述PWM電源驅(qū)動(dòng)電路為PWM電源驅(qū)動(dòng)芯片IC1，所述輸出電路設(shè)有脈沖變壓器TF2，與脈沖變壓器TF2的初級(jí)相接有電容C6，脈沖變壓器TF2的次級(jí)通過電容C5、電阻Rll與場效應(yīng)管IRLS相接，電阻R10、穩(wěn)壓管DZl并聯(lián)在場效應(yīng)管IRLS的柵極與源極之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽能供電且電壓可控的LED恒流驅(qū)動(dòng)電源，其特征在于所述電流檢測電路設(shè)有與場效應(yīng)管IRLS的源極相接的互感器TF1，互感器TFl的輸出與電阻R12及電容C4組成的濾波器相接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的太陽能供電且電壓可控的LED恒流驅(qū)動(dòng)電源，其特征在于所述欠壓檢測電路設(shè)有運(yùn)算放大器IC3，運(yùn)算放大器IC3的反相端由電阻R13提供基準(zhǔn)電壓，運(yùn)算放大器IC3的同相端由電阻R17及電阻R16提供檢測電壓，反相端與輸出端之間接有相并聯(lián)的電容C8及電阻R14，運(yùn)算放大器IC3的輸出端與光耦發(fā)光元件Gl-1及電阻R15相接；所述欠壓反饋電路是設(shè)有與光耦發(fā)光元件Gl-1對(duì)應(yīng)的光耦接收元件G1-2，與光耦接收元件G1-2相接有電阻R6。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽能供電且電壓可控的LED恒流驅(qū)動(dòng)電源，其特征在于所述過壓檢測電路設(shè)有運(yùn)算放大器IC4，運(yùn)算放大器IC4的反相端由電阻R20提供基準(zhǔn)電壓，運(yùn)算放大器IC4的同相端由電阻R18及電阻R19提供檢測電壓，與電阻R18及電阻R19相接有穩(wěn)壓管DZ2，運(yùn)算放大器IC4的反相端與輸出端之間接有相并聯(lián)的電容C9及電阻R21，運(yùn)算放大器IC4的輸出端與光耦發(fā)光元件G2-1及電阻R15相接；所述過壓反饋電路是設(shè)有與光耦發(fā)光元件G2-1對(duì)應(yīng)的光耦接收元件G2-2，光耦接收元件G2-2與光耦接收元件G1-2并聯(lián)后與電阻R6相接。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽能供電且電壓可控的LED恒流驅(qū)動(dòng)電源，其特征在于所述定時(shí)電路由相串聯(lián)的電阻R7和電容C2構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽能供電且電壓可控的LED恒流驅(qū)動(dòng)電源，其特征在于所述增益及頻率調(diào)節(jié)電路由相并聯(lián)的電阻R8和電容C3構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明公開一種結(jié)構(gòu)簡單、轉(zhuǎn)換效率高、輸出電壓范圍寬且可降低使用成本的太陽能供電且電壓可控的LED恒流驅(qū)動(dòng)電源，有太陽能充電電路及與太陽能充電電路相接的儲(chǔ)能元件，儲(chǔ)能元件的輸出送至PWM電源驅(qū)動(dòng)電路；與儲(chǔ)能元件的輸出還接有供電電源檢測電路，供電電源檢測電路將檢測信號(hào)送至充電控制電路用以控制太陽能充電電路；與PWM電源驅(qū)動(dòng)電路相接有輸出電路、定時(shí)電路和增益及頻率調(diào)節(jié)電路，輸出電路通過電流檢測電路將電流信號(hào)反饋至PWM電源驅(qū)動(dòng)電路，輸出電路還分別對(duì)應(yīng)地通過欠壓檢測電路、欠壓反饋電路及過壓檢測電路、過壓反饋電路將欠壓、過壓信號(hào)反饋至PWM電源驅(qū)動(dòng)電路。
文檔編號(hào)H05B37/02GK103068125SQ20121058219
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者張華 , 周蕓, 顧吉林, 趙靜, 李夢軻, 劉明日, 湯立中 申請(qǐng)人:遼寧師范大學(xué)