一種led驅(qū)動(dòng)電源的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種LED驅(qū)動(dòng)電源，在交流電整流過(guò)程中，利用一只自關(guān)斷器件可控特性和二極管單向?qū)щ娞匦?，將兩只電容器串?lián)充電后，由自關(guān)斷器件控制第一只電容器對(duì)第二只電容器進(jìn)行放電，第二只電容器的端電壓作為輸出電壓；當(dāng)輸出電流高于預(yù)定電電流時(shí)，山另一只自關(guān)斷器件控制第三只容量較小的電容器經(jīng)限流電感與第二只電容器并聯(lián)，以達(dá)到對(duì)直流電輸出恒流控制。本實(shí)用新型簡(jiǎn)化了從交流電到直流電的穩(wěn)壓變換過(guò)程，用本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的LED驅(qū)動(dòng)電源具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)；突破了現(xiàn)有開(kāi)關(guān)型LED驅(qū)動(dòng)電源使用壽命短的瓶頸。
【專利說(shuō)明】—種LED驅(qū)動(dòng)電源
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電工【技術(shù)領(lǐng)域】的變流器，具體為一種LED驅(qū)動(dòng)電源，特別涉及到利用電力電子技術(shù)控制電容器對(duì)交流電進(jìn)行分壓式整流恒流電源。
【背景技術(shù)】
[0002]和傳統(tǒng)的白熾燈、日光燈和市售的節(jié)能燈相比，LED照明燈在發(fā)光效率、節(jié)能環(huán)保以及使用壽命等多方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，因此被譽(yù)為二十一世紀(jì)最有發(fā)展前景的綠色光源?，F(xiàn)有的LED照明燈大都采用開(kāi)關(guān)電源作為驅(qū)動(dòng)電源，開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)頻率一般在20-100千周，其主要濾波器件為電解電容器，而長(zhǎng)時(shí)間高頻工作環(huán)境會(huì)導(dǎo)致介質(zhì)損耗和等效電感損耗很大；且使用溫度高，開(kāi)關(guān)電源的使用壽命只有數(shù)千小時(shí)，與LED照明燈的壽命相差很大，嚴(yán)重制約了 LED照明燈的推廣與發(fā)展。另一方面，開(kāi)關(guān)電源雖采用恒流驅(qū)動(dòng)，但開(kāi)關(guān)電源的電壓檢測(cè)電路的響應(yīng)時(shí)間滯后，工作時(shí)某一瞬間檢測(cè)電路的電流會(huì)超過(guò)恒流電流的數(shù)倍，這會(huì)超出LED照明燈的正常工作電流，導(dǎo)致LED照明燈的使用壽命大為降低。由此可見(jiàn)，采用開(kāi)關(guān)電源進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的方式已經(jīng)滿足不了 LED照明燈市場(chǎng)的需求，尋找一種電路簡(jiǎn)單、交流直流轉(zhuǎn)換效率和功率因數(shù)高的大功率驅(qū)動(dòng)電源，是當(dāng)前電力電子【技術(shù)領(lǐng)域】亟待解決的課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是:提供一種LED驅(qū)動(dòng)電源。該電源利用自關(guān)斷器件的可關(guān)斷特性，通過(guò)控制自關(guān)斷器件對(duì)電解電容器的充放電過(guò)程，實(shí)現(xiàn)對(duì)交流電進(jìn)行電容器分壓整流；通過(guò)在輸出端并聯(lián)調(diào)整電容器實(shí)現(xiàn)恒流輸出，達(dá)到LED恒流驅(qū)動(dòng)的目的。
[0004]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是，一種LED驅(qū)動(dòng)電源由輸入端L和N、整流電路、驅(qū)動(dòng)電路、開(kāi)關(guān)電路、電流調(diào)整電路、恒流控制電路、輸出端E-、E+和負(fù)載LEDn照明燈組構(gòu)成。該電路的工作步驟和物理過(guò)程是:交流電經(jīng)共模電感和濾波電容濾波后，由整流橋整流成脈動(dòng)直流電，經(jīng)隔離二極管和充電二極管對(duì)兩只串聯(lián)電容器進(jìn)行充電；當(dāng)輸入交流電壓低于第二只電容器的輸出電壓，隔離二極管的負(fù)極電壓為正時(shí)，第一只自關(guān)斷器件導(dǎo)通，控制第一只電容器經(jīng)放電二極管和第一只限流電感對(duì)第二只電容器進(jìn)行放電；當(dāng)隔離二極管的反向電壓降到低于第一只自關(guān)斷器件關(guān)斷電壓時(shí)，第一只自關(guān)斷器件關(guān)斷，第二只電容器的兩端電壓作為輸出電壓；當(dāng)輸出電壓因輸入交流電壓波動(dòng)大于正常值時(shí)，電流調(diào)整電路內(nèi)陰陽(yáng)極反向并聯(lián)有續(xù)流二極管的自關(guān)斷器件控制第三只電容器經(jīng)第二只限流電感與第二只電容器并聯(lián)，第三只電容器放電由續(xù)流二極管實(shí)現(xiàn)，達(dá)到降低第二只電容器端電壓的目的，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了電容器分壓整流的恒流輸出；存儲(chǔ)在第一只電感的電磁能經(jīng)第一只回能二極管釋放到第二只電容器中，第二只限流電感內(nèi)的電磁能經(jīng)第二只回能二極管釋放回第三只電容器。
[0005]所述的整流電路由共模電感L1、濾波電容器CL和整流橋DQ構(gòu)成；所述的驅(qū)動(dòng)電路由驅(qū)動(dòng)電阻R1、釋放電阻R2、穩(wěn)壓二極管dwl、隔離二極管Dl構(gòu)成；所述的開(kāi)關(guān)電路由第一只電容器Cl和第二只電容器C2、放電二極管D2和充電二極管D3、限流電感L2、第一只回能二極管D4和自關(guān)斷器件Vl構(gòu)成；所述的電流調(diào)整電路由第二只回能二極管D5、反向并聯(lián)有續(xù)流二極管D6的第二只自關(guān)斷器件V2、第三只電容器C3和限流電感L3構(gòu)成；所述的恒流控制電路山電壓比較器B、電阻R3、R4、R5和R6、穩(wěn)壓二極管dw2和dw3構(gòu)成。所述的自關(guān)斷器件可以采用功率三極管，功率場(chǎng)效應(yīng)管，IGBT和GTO等具有可控制關(guān)斷屬性的半導(dǎo)體功率器件。
[0006]一種LED驅(qū)動(dòng)電源的各電路連接關(guān)系如下，輸入端L連接至所述的整流電路內(nèi)共模電感LI的一個(gè)繞組，該繞組的另一端與所述的整流電路內(nèi)的整流橋DQ的交流輸入的一端相連，輸入端N與共模電感LI的另一個(gè)繞組的一端相連，該繞組的另一端與整流橋DQ的交流輸入的另一端相連；所述的整流電路內(nèi)的整流橋DQ的輸出正電位與輸出端的E+相連，整流橋DQ的輸出負(fù)電位與所述的驅(qū)動(dòng)電路內(nèi)的隔離二極管Dl的負(fù)極相連；所述的驅(qū)動(dòng)電路內(nèi)的驅(qū)動(dòng)電阻Rl的一端與輸出端E+相連，驅(qū)動(dòng)電阻Rl的另一端與驅(qū)動(dòng)電路內(nèi)的穩(wěn)壓二極管dwl的負(fù)極和釋放電阻R2的一端以及所述的開(kāi)關(guān)電路內(nèi)的自關(guān)斷器件Vl的驅(qū)動(dòng)極相連接；釋放電阻R2的另一端與穩(wěn)壓二極管dwl的正極和隔離二極管Dl的正極相連接；所述的開(kāi)關(guān)電路內(nèi)的第一只電容器Cl的負(fù)極與自關(guān)斷器件Vl的陰極和所述的驅(qū)動(dòng)電路內(nèi)的隔離二極管Dl的正極相連，第一只電容器Cl的正極與放電二極管D2的正極和充電二極管D3的負(fù)極相連接，放電二極管D2的負(fù)極與輸出端的E+相連，充電二極管D3的正極與第二只電容器C2的負(fù)極和所述的恒流控制電路內(nèi)的電流檢測(cè)電阻R4的一端相連；所述的開(kāi)關(guān)電路內(nèi)的自關(guān)斷器件Vl的陽(yáng)極與限流電感LI的一端和回能二極管D4的正極相連，限流電感LI的另一端與第二只電容器C2的負(fù)極相連，回能二極管D4的負(fù)極與輸出端E+相連接；輸出端E+連接負(fù)載LEDn照明燈組的正極；所述的恒流控制電路內(nèi)的電阻R4的另一端和輸出端E-和LEDn照明燈組的負(fù)極相連接，電路內(nèi)的電壓電壓比較器的一個(gè)輸入端與穩(wěn)壓二極管dw2的負(fù)極和電阻R3的一端相連，穩(wěn)壓二極管dw2的正極與恒流控制電路內(nèi)的電阻R4相連，電阻R3的另一端與恒流控制電路內(nèi)的穩(wěn)壓二極管dw3的負(fù)極和電阻R6的一端相連，R6的另一端與輸出直流電的E+相連,穩(wěn)壓二極管dw3的正極與電阻R4的一端相連，電壓比較器B的另一輸入端與電阻R4的另一端和電阻R5的一端相連，電阻R5的另一端與電阻R4的一端相連，電壓比較器B的輸出端與電流調(diào)整電路內(nèi)的自關(guān)斷器件V2的驅(qū)動(dòng)極相連接；電流調(diào)整電路內(nèi)的自關(guān)斷器件V2的陰極與續(xù)流二極管D6的正極和電阻R4的一端相連，陽(yáng)極與續(xù)流二極管D6的陰極、第二只限流電感L3的一端和第二只回能二極管D5的陽(yáng)極相接，限流電感L3的另一端與第二只回能二極管D5的陰極和輸出端E+相接。
[0007]當(dāng)輸入端N和L接入220V50HZ交流電時(shí)，經(jīng)共模電感LI和濾波電容器CL濾波后，由整流橋DQ整流成脈動(dòng)直流電，經(jīng)隔離二極管Dl和充電電容器D3對(duì)電容器Cl和C2進(jìn)行串聯(lián)式充電，同時(shí)對(duì)負(fù)載LEDn照明燈組供電。當(dāng)交流電電壓低于輸出直流電壓時(shí)，直流電流經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路內(nèi)的驅(qū)動(dòng)電阻Rl，在穩(wěn)壓二極管dwl兩端有電壓產(chǎn)生，驅(qū)動(dòng)自關(guān)斷器件Vl導(dǎo)通，將存儲(chǔ)在電容器Cl內(nèi)的電荷經(jīng)放電二極管D2釋放到電容器C2 ;當(dāng)輸入交流電壓高于輸出直流電壓時(shí)，穩(wěn)壓二極管dwl兩端無(wú)電壓，自關(guān)斷器件Vl的驅(qū)動(dòng)極因釋放電阻R2放電而關(guān)斷。輸出電壓即電容器C2的端電壓的高低由電容器Cl和C2的容量比值決定的；當(dāng)El為輸入電壓，E2為輸出電壓時(shí)，五2 = (1- —-E I，當(dāng)因負(fù)載的變換或輸入電
壓的波動(dòng)造成電壓升高時(shí)，恒流控制電路內(nèi)的電阻R5和R4將輸出電流變化量分壓給電壓比較器B的一個(gè)比較端，與電壓比較器B另一端的由穩(wěn)壓二極管dw3和電阻R3設(shè)定的電壓值進(jìn)行比較，控制自關(guān)斷器件V2導(dǎo)通，第三只電容器C3經(jīng)限流電感L3投入與電容器C2成并聯(lián)，將輸出電流降低；當(dāng)輸出電流降低時(shí)，電壓比較器B控制自關(guān)斷器件V2關(guān)斷，存儲(chǔ)在限流電感L3的電荷經(jīng)續(xù)流二極管D6釋放到第三只電容器C3，第三只電容器C3存儲(chǔ)的電荷經(jīng)回能二極管D5釋放到負(fù)載LEDn照明燈組和電容器C3中，達(dá)到自動(dòng)恒流輸出的目的。
[0008]本實(shí)用新型有益效果在于山于采用了分壓整流，簡(jiǎn)化現(xiàn)有整流電路，提高了轉(zhuǎn)換效率，縮小了電源的體積。利用電容器與輸出電容器并聯(lián)，調(diào)整輸出電流，實(shí)現(xiàn)恒流輸出，提高了輸出直流電質(zhì)量。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1 一種LED驅(qū)動(dòng)電源原理圖
[0010]圖中標(biāo)號(hào):
[0011]I整流電路
[0012]2驅(qū)動(dòng)電路
[0013]3開(kāi)關(guān)電路
[0014]4電流調(diào)整電路
[0015]5恒流控制電路
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合實(shí)施例及其附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0017]本實(shí)用新型是一種LED驅(qū)動(dòng)電源，圖1為一種LED驅(qū)動(dòng)電源原理圖。該電路由輸入端L和N、整流電路1、驅(qū)動(dòng)電路2、開(kāi)關(guān)電路3、電流調(diào)整電路4，恒流控制電路5、輸出端E-、E+和負(fù)載LEDn照明燈組構(gòu)成。所述的整流電路I由共模電感L1、濾波電容器CL和整流橋DQ構(gòu)成；所述的驅(qū)動(dòng)電路2由驅(qū)動(dòng)電阻R1、釋放電阻R2、穩(wěn)壓二極管dwl、隔離二極管Dl構(gòu)成；所述的開(kāi)關(guān)電路3山第一只電容器Cl和第二只電容器C2、放電二極管D2和充電二極管D3、限流電感L2、第一只回能二極管D4和自關(guān)斷器件Vl構(gòu)成；所述的電流調(diào)整電路4由第二只回能二極管D5、反向并聯(lián)有續(xù)流二極管D6的第二只自關(guān)斷器件V2、第三只電容器C3和限流電感L3構(gòu)成；所述的恒流控制電路5由電壓比較器B、電阻R3、R4、R5和R6、穩(wěn)壓二極管dw2和dw3構(gòu)成。
[0018]工作時(shí)，輸入端L和N接入市電交流電，交流電經(jīng)共模電感LI和濾波電容器CL組成的濾波電路濾波后，由整流橋DQ整流成脈動(dòng)直流電，經(jīng)隔離二極管Dl和充電電容器D3對(duì)電容器Cl和C2進(jìn)行串聯(lián)式充電，同時(shí)對(duì)負(fù)載LEDn照明燈組供電。當(dāng)交流電電壓低于輸出直流電壓時(shí)，直流電流經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路2內(nèi)的驅(qū)動(dòng)電阻R1，穩(wěn)壓二極管dwl兩端有電壓產(chǎn)生，驅(qū)動(dòng)自關(guān)斷器件Vl導(dǎo)通，將存儲(chǔ)在電容器Cl內(nèi)的電荷經(jīng)放電二極管D2釋放到電容器C2 ；當(dāng)輸入交流電壓高于輸出直流電壓時(shí)，穩(wěn)壓二極管dwl兩端無(wú)電壓，自關(guān)斷器件Vl的驅(qū)動(dòng)極因釋放電阻R2放電而關(guān)斷。當(dāng)因負(fù)載的變換或輸入電壓的波動(dòng)造成電壓升高時(shí)，恒流控制電路5內(nèi)的電阻R5和R4將輸出電壓變化量分壓給電壓比較器B的一個(gè)比較端,與電壓比較器B另一端的由穩(wěn)壓二極管dw2和電阻R3設(shè)定的電壓值進(jìn)行比較，控制自關(guān)斷器件V2導(dǎo)通和關(guān)斷，電容器C3經(jīng)限流電感L3投入與輸出電容器C2成并聯(lián)，將輸出直流電流自動(dòng)恒定在一定范圍。
[0019]由于該電源采用恒流驅(qū)動(dòng)LED工作，當(dāng)輸入額定交流電壓為220V，電壓在160V到250V之間波動(dòng)或環(huán)境溫度變化時(shí)，流過(guò)LED照明燈的工作電流恒定在一定值；滿足了 LED工作電流恒定的要求，進(jìn)而提高了 LED的使用壽命。
【權(quán)利要求】
1.一種LED驅(qū)動(dòng)電源，其特征在于:該驅(qū)動(dòng)電源由輸入端L和N、整流電路(I)、驅(qū)動(dòng)電路⑵、開(kāi)關(guān)電路⑶、電流調(diào)整電路⑷、恒流控制電路(5)、輸出端E-、E+和負(fù)載LEDn照明燈組構(gòu)成；所述的整流電路(I)由共模電感L1、濾波電容器CL和整流橋DQ構(gòu)成；所述的驅(qū)動(dòng)電路(2)山驅(qū)動(dòng)電阻R1、釋放電阻R2、穩(wěn)壓二極管dwl、隔離二極管Dl構(gòu)成；所述的開(kāi)關(guān)電路(3)由第一只電容器Cl和第二只電容器C2、放電二極管D2和充電二極管D3、限流電感L2、第一只回能二極管D4和自關(guān)斷器件Vl構(gòu)成；所述的電流調(diào)整電路(4)山第二只回能二極管D5、反向并聯(lián)有續(xù)流二極管D6的第二只自關(guān)斷器件V2、第三只電容器C3和限流電感L3構(gòu)成；所述的恒流控制電路(5)由電壓比較器B、電阻R3、R4、R5和R6、穩(wěn)壓二極管dw2和dw3構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種LED驅(qū)動(dòng)電源，其特征在于:自關(guān)斷器件可以采用功率三極管、功率場(chǎng)效應(yīng)管、IGBT和GTO等具有可控制關(guān)斷屬性的半導(dǎo)體功率器件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種LED驅(qū)動(dòng)電源，其特征在于:各電路連接關(guān)系如下，輸入端L連接至所述的整流電路(I)內(nèi)共模電感LI的一個(gè)繞組，該繞組的另一端與所述的整流電路(I)內(nèi)的整流橋DQ的交流輸入的一端相連，輸入端N與共模電感LI的另一個(gè)繞組的一端相連，該繞組的另一端與整流橋DQ的交流輸入的另一端相連；所述的整流電路(I)內(nèi)的整流橋DQ的輸出正電位與輸出端的E+相連，整流橋DQ的輸出負(fù)電位與所述的驅(qū)動(dòng)電路(2)內(nèi)的隔離二極管Dl的負(fù)極相連；所述的驅(qū)動(dòng)電路(2)內(nèi)的驅(qū)動(dòng)電阻Rl的一端與輸出端E+相連，驅(qū)動(dòng)電阻Rl的另一端與驅(qū)動(dòng)電路內(nèi)的穩(wěn)壓二極管dwl的負(fù)極和釋放電阻R2的一端以及所述的開(kāi)關(guān)電路(3)內(nèi)的自關(guān)斷器件Vl的驅(qū)動(dòng)極相連接；釋放電阻R2的另一端與穩(wěn)壓二極管dwl的正極和隔離二極管Dl的正極相連接；所述的開(kāi)關(guān)電路(3)內(nèi)的第一只電容器Cl的負(fù)極與自關(guān)斷器件Vl的陰極和所述的驅(qū)動(dòng)電路(2)內(nèi)的隔離二極管Dl的正極相連，第一只電容器Cl的正極與放電二極管D2的正極和充電二極管D3的負(fù)極相連接，放電二極管D2的負(fù)極與輸出端的E+相連，充電二極管D3的正極與第二只電容器C2的負(fù)極和所述的恒流控制電路(5)內(nèi)的電阻R4的一端相連；所述的開(kāi)關(guān)電路(3)內(nèi)的自關(guān)斷器件Vl的陽(yáng)極與限流電感LI的一端和回能二極管D4的正極相連，限流電感LI的另一端與第二只電容器C2的負(fù)極相連，回能二極管D4的負(fù)極與輸出端E+相連接；輸出端E+連接負(fù)載LED照明燈組的正極；所述的恒流控制電路(5)內(nèi)的電阻R4的另一端和輸出端E-和LED照明燈組的負(fù)極相連接，恒流控制電路(5)內(nèi)的電壓比較器B的一個(gè)輸入端與穩(wěn)壓二極管dw2的負(fù)極和電阻R3的一端相連，穩(wěn)壓二極管dw2的正極與恒流控制電路(5)內(nèi)的電阻R4相連，電阻R3的另一端與電路內(nèi)的穩(wěn)壓二極管dw3的負(fù)極和電阻R6的一端相連，R6的另一端與輸出直流電的E+相連，穩(wěn)壓二極管dw3的正極與電阻R4的一端相連，電壓比較器B的另一輸入端與電阻R4的另一端和電阻R5的一端相連，電阻R5的另一端與電阻R4的一端相連，電壓比較器B的輸出端與電流調(diào)整電路(4)內(nèi)的自關(guān)斷器件V2的驅(qū)動(dòng)極相連接；電流調(diào)整電路(4)內(nèi)的自關(guān)斷器件V2的陰極與續(xù)流二極管D6的正極和電阻R4的一端相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種LED驅(qū)動(dòng)電源，其特征在于:自關(guān)斷器件V2的陽(yáng)極與續(xù)流二極管D6的陰極、第二只限流電感L3的一端和第二只回能二極管D5的陽(yáng)極相接，限流電感L3的另一端與第二只回能二極管D5的陰極和輸出端E+相接。
【文檔編號(hào)】H05B37/02GK203537623SQ201320649643
【公開(kāi)日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月18日
【發(fā)明者】張煒, 李香龍 申請(qǐng)人:河北工業(yè)大學(xué)