專利名稱：防雷擊型led電源的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種LED電源，尤其是一種具有高功率因數和防雷擊浪涌的戶外LED電源。
背景技術：
LED光源由于具備發光率高、高效節能、壽命長、低壓可控等特性，被廣泛用于城市綠化照明及室內外照明等領域。室外照明出于安全和可靠性考慮，傳統電路設計，要獲得較高的功率因數同時又具有一定抗雷擊浪涌防護，可通過在電子驅動器中增加有源功率因數校正電路和功率變換電路來實現，這種兩級結構的方法將會使電路非常復雜，成本提高，并且功率器件損耗的能量反而要增加，不利于LED產品綠色節能目標的實現。經檢索和市場調查，未發現通過單級PFC (功率因數校正)和防雷模塊的組合電路，實現防雷和提高功率因數的LED電源的相關資料和實物面市。
實用新型內容本實用新型要解決的技術問題在于針對現有技術存在的不足，提供一種電路結構簡單、成本低、能耗較小的防雷擊型LED電源。解決上述技術問題所采用的技術方案是:本防雷擊型LED電源包括:輸入供電單元，功率變換單元，輸出單元，電壓電流反饋單元，控制單元，其特征在于增設有浪涌殘壓抑制單兀；其中輸入供電單元輸入端連接交流低頻電源網絡，輸出端連接浪涌殘壓抑制單元輸入端，浪涌殘壓抑制單元輸出端連接功率變換單元，功率變換單元通過變壓器繞組I\_A、IVc連接輸出單元， 輸出電壓電流反饋單元連接輸出單元通過光電耦合器反饋到控制單元，控制單元連接功率變換單元。所述的輸入供電單元包括熔斷器F1及壓敏電阻VR1,熔斷器F1的一端接收電網交流輸入電源，輸出端連接壓敏電阻VRp電容CX2和共模電感L2的一端，壓敏電阻VRp電容CX2和共模電感L2的另一端連接交流輸入電源的另一端，共模電感L2輸出端與熱敏電阻RTi的一端連接，另一端分別連接有泄放電阻R13和R14、電容CX1和整流橋B1的輸入端，整流橋B1的輸出端并聯一個濾波電容C3。所述的浪涌殘壓抑制單元包括電感L1、電阻R1、二極管D1與D5、泄放電阻R2與R3、電解電容C11 ;其中電感1^并聯電阻R1 —端接整流橋B1正端輸出，另一端與二極管D1陰極連接到功率變換單元的變壓器初級繞組TVa正端；二極管D5陰極連接整流橋正端輸出，二極管D5和D1陽極、泄放電阻R3連接到電解電容C11的正端，泄放電阻R3另一端與電阻R2串聯到變壓器初級繞組IVa正端。所述的功率變換單元，其中電容C4、變壓器初級繞組I\_A正端連接到浪涌殘壓抑制單元的輸出端，穩壓二極管D2、電容C1、放電電阻R7并聯接到快恢復二極管隊陽級組成的尖峰吸收回路，并聯于變壓器初級繞組IVa兩端；變壓器初級繞組IVa負端與功率開關管Q1的漏極相連，功率開關管Q1的柵極與控制單元的驅動信號連接，功率開關管Q1的源極與取樣電阻Rcsi和控制單元的電阻R35連接。所述的輸出單元，其中高壓瓷片電容C2和限流電阻R9并聯到恢復二極管D4兩端，D4陰極接變壓器次級繞組IV。正端，陽極與濾波電容C13、C16的正極連接LED燈具負載的正端，電阻R12并聯于電容C13兩端，變壓器次級繞組負極串連取樣電阻Res2，另一端與電壓電流反饋單元的電阻R31連接LED燈具負載的負端。所述的電壓電流反饋單元包括運算放大器U2a與U2B、電壓基準芯片U3、光電耦合器U4、變壓器次級輔助繞組IVd以及外圍的電阻和電容；變壓器次級輔助繞組IVd正端連接二極管D8的陰極，二極管D8的陽極和限流電阻R26、濾波電容C12與C15連接到運算放大器U2a與U2b和電壓基準芯片U3的供電端；電阻R11與R45串連后一端連接到輸出單元的正極，另一端連接到運算放大器U2b的反相輸入端，電阻R31—端連接到輸出單元的輸出負極，另一端連接到運算放大器U2a的反相輸入端；電壓基準芯片U3輸入端和基準端連接運算放大器U2b的正相輸入端，并通過電阻R42與R41串連分壓后接到運算放大器U2a的正相輸入端；運算放大器U2a與U2b的輸出端分別通過二極管D9和D1的陰極連接到光電耦合器U4的陽極。所述的控制單元中的帶有乘法器的脈沖頻率調節器U1各腳的連接關系是:誤差放大器反相輸入端I腳通過電阻R33連接光電耦合器U4的發射極；誤差放大器反相輸出端2腳，其中電阻R17、電容C5串聯后與R16并聯，一端接誤差放大器反相輸出端2腳，另一端接誤差放大器反相輸入端I腳；乘法器輸入端3腳通過電阻R18、R19連接變壓器初級線圈IVa正端，電阻R2tl和電容C6接地；控制比較器輸入端4腳通過電阻R35連接功率開關管Q1的源極；零電流檢測輸入端5腳通過電阻R37連接壓器初級輔助繞組I\_B正端；帶有乘法器的脈沖頻率調制器的電流回流端接地；門驅動輸出端7腳通過電阻R23、R24和二極管D7連接功率開關管Q1的柵極；供電電壓端8腳通過電阻R5、R6連接電解電容C17正端和瓷片電容C7 ;變壓器初級輔助繞組IVb正端接二極管D6陰極，D6陽極串聯限流電阻R22連接供電電壓端8腳。本發明的有益效果是:由于使用單級功率因素較正電路提高了功率因數、節能，電路結構簡單、降低了成本；設置了浪涌殘壓抑制電路單元，電路的抗雷擊浪涌能力得到了很大提升，提聞了電路的可罪性。
圖1為本防雷擊型LED電源的電路框圖；圖2為本防雷擊型LED電源的電路原理圖。
具體實施方式
本實用新型下面結合實施例并參照附圖予以詳述:如圖1所示，本防雷擊型LED電源包括輸入供電單元1，浪涌殘壓抑制單元2，功率變換單元3,輸出單元4,電壓電流反饋單元5,控制單元6 ；輸入供電單元I包括壓敏電阻VR1構成的輸入浪涌電壓抑制電路，在電網受到浪涌電壓沖擊時起到電壓鉗位的作用，將尖峰電壓衰減，同時共模電感1^2和熱敏電阻RT1起到抑制浪涌電流的作用，共模電感L2和電容CXp CX2組成型濾波電路，有效地抑制諧波和噪聲，改善EMC效果、濾除共模干擾。整流濾波電路用于低頻交流電轉換為直流電。浪涌殘壓抑制單元2包括電感L1、電阻R1、二極管D1與D5、泄放電阻R2與R3和電解電容C11 ;當輸入接受到較強的浪涌電壓能量時，前端所述的輸入供電單元對浪涌電壓進行衰減，但是當能量較大時，前端電路只衰減了部分能量，仍有較強的殘余電壓能量通過輸入供電單元1，此時串接于主電路上的電感L1遇到尖峰電壓時會在輸入端產生相反的電動勢，使尖峰不能順利通過此單元，涌浪的能量會選擇低阻的通路去泄放，此時會通過二極管D5對電解電容C11進行充電，電解電容C11是個較大的儲能元件，可將尖峰電壓拉低，同時將能量先儲存到電容使尖峰能量不會瞬間泄放到后級電路，造成器件的電氣應力不足而將元件損壞；選擇合適的電解電容參數就能將尖峰能量抑制在較小的范圍內，從而起到保護后級電路的作用；尖峰電壓衰減后，電解電容C11通過泄放電阻R2、R3緩慢放電，設置電阻R2、R3的參數控制放電電流在一個比較小的值，使在尖峰過去后對后級電路無影響；輸入電壓穩定時，電解電容C11的電位和輸入供電單元輸出的電位相同，不進行充放電，從而既保證對雷擊浪涌的防護，又不將大電容C11并聯入電路中，影響后級的功率因素較正(PFC)電路。功率變換單元3包括功率開關管Q1、反激變壓器初級反饋繞組I\_A、初級尖峰吸收電路，其中功率開關管Q1和反激變壓器一起將輸入供電單元提供的直流電轉換成高頻輸出脈沖。輸出單元4用于對功率變換單元3輸出的高頻輸出脈沖進行整流濾波處理，以得到LED光源所需的穩定的直流輸出。電壓電流反饋單元5包括運算放大器U2a與U2B、電壓基準芯片U3、光電耦合器U4,變壓器次級輔助繞組以及外圍的偏置電阻和電容；電流信號通過電阻Rcs2取樣獲得，再經過電阻R31連接運算放大器U2a的反相輸入端，電壓基準芯片U3提供的基準電壓再經電阻R41、R42分壓之后，連接到運算放大器U2a的正相輸入端，與電流信號進 行比較得到電流誤差信號，該誤差信號通過運算放大器U2a的輸出端與二極管D9陽極相連接，二極管D9的陰極與光電耦合器U4陽極相連，從而將電流的誤差信號通過光電耦合器反饋到控制單元6。電壓信號由輸出正極通過電阻Rn、R45分壓后，連接到運算放大器U2b的反相輸入端，電壓基準芯片U3提供的基準電壓，連接到運算放大器U2b的正相輸入端，與電壓信號進行比較得到電流誤差信號，該誤差信號通過運算放大器U2b的輸出端與二極管D9陽極相連接，二極管D9的陰極與光電耦合器U4的發射極相連，從而將電壓的誤差信號通過光電耦合器反饋到控制單元6。控制單元6包括帶有乘法器的脈沖頻率調節器U1,誤差放大器反相輸入端I腳通過電阻R33連接光電耦合器U4的發射極，用于所述輸出電壓、電流誤差信號的輸入，通過接受誤差信號進行對比，以達到控制輸出的目的；誤差放大器反相輸出端2腳，其中電阻R17、電容C5串聯后與R16并聯，一端接誤差放大器反相輸出端2腳，另一端接誤差放大器反相輸入端I腳，通過調整電阻R17、R16和電容C5的參數補償信號輸入信號；乘法器輸入端3腳通過電阻R18、R19連接變壓器初級線圈IVa正端，通過取直流電壓的輸入獲得輸入電壓信號；控制比較器輸入端4腳通過電阻R35接到功率開關管Q1的源極，用于所述的初級電流誤差信號的輸入；零電流檢測輸入端5腳，通過電阻R37連接變壓器初級輔助繞組IVb正端，用于輸入電壓波形跟蹤；門驅動輸出端7腳通過電阻R23、R24和二極管D7,連接功率開關管Q1的柵極，控制器U1通過比較輸入電壓波形和初級電流波形產生輸出控制信號，由門極驅動端輸出到開關管Q1，控制Q1的通斷，使輸入電流波形跟隨輸入電壓波形，以達到提高功率因素的目的。
權利要求1.一種防雷擊型LED電源,包括輸入供電單兀(I)，功率變換單兀(3),輸出單兀(4),電壓電流反饋單元(5)，控制單元￠)，其特征在于還增設有浪涌殘壓抑制單元(2); 其中輸入供電單元(I)輸入端連接交流低頻電源網絡，輸出端連接浪涌殘壓抑制單元(2)輸入端，浪涌殘壓抑制單元(2)輸出端連接功率變換單元(3)，功率變換單元(3)通過變壓器繞組IVpIVc連接輸出單元(4)，輸出電壓電流反饋單元(5)連接輸出單元(4)通過光電耦合器反饋到控制單元￠)，控制單元(6)連接功率變換單元(3)。
2.根據權利要求1所述的防雷擊型LED電源，其特征在于所述的輸入供電單元(I)包括熔斷器匕及壓敏電阻VR1，熔斷器F1的一端接收電網交流輸入電源，輸出端連接壓敏電阻VR1^電容CX2和共模電感L2的一端，壓敏電阻VR1、電容CX2和共模電感L2的另一端連接交流輸入電源的另一端，共模電感L2輸出端與熱敏電阻RT1的一端連接，另一端分別連接有泄放電阻R13和R14、電容CX1和整流橋B1的輸入端，整流橋B1的輸出端并聯一個濾波電容C3。
3.根據權利要求1所述的防雷擊型LED電源，其特征在于所述的浪涌殘壓抑制單元(2)包括電感L1、電阻R1、二極管D1與D5、泄放電阻R2與R3、電解電容C11 ;其中電感L1并聯電阻R1 —端接整流橋B1正端輸出，另一端與二極管D1陰極連接到功率變換單元(3)的變壓器初級繞組IVa正端；二極管D5陰極連接整流橋正端輸出，二極管D5和D1陽極、泄放電阻R3連接到電解電容C11的正端，泄放電阻R3另一端與電阻R2串聯到變壓器初級繞組I\_A正端。
4.根據權利要求1所述的防雷擊型LED電源，其特征在于所述的功率變換單元(3)，其中電容C4、變壓器初級繞組I\_A正端連接到浪涌殘壓抑制單元(2)的輸出端，穩壓二極管D2、電容C1、放電電阻R7并聯接到快恢復二極管D3陽級組成的尖峰吸收回路，并聯于變壓器初級繞組IVa兩端；變壓器初級繞組I\_A負端與功率開關管Q1的漏極相連，功率開關管Q1的柵極與控制單元(6)的驅動信號連接，功率開關管Q1的源極與取樣電阻Resi和控制單元(6)的電阻R35連接。
5.根據權利要求1所述的防雷擊型LED電源，其特征在于所述的輸出單元(4)，其中高壓瓷片電容C2和限流電阻R9并聯到恢復二極管D4兩端，D4陰極接變壓器次級繞組IV。正端，陽極與濾波電容C13X16的正極連接LED燈具負載的正端，電阻R12并聯于電容C13兩端，變壓器次級繞組IV。負極串連取樣電阻RCS2，Rcs2的另一端與電壓電流反饋單元(5)的電阻R31連接LED燈具負載的負端。
6.根據權利要求1所述的防雷擊型LED電源，其特征在于所述的電壓電流反饋單元(5)包括運算放大器U2a與U2B、電壓基準芯片U3、光電耦合器U4、變壓器次級輔助繞組IVd以及外圍的電阻和電容；變壓器次級輔助繞組IVd正端連接二極管D8的陰極，二極管D8的陽極和限流電阻R26、濾波電容C12與C15連接到運算放大器U2a與U2b和電壓基準芯片U3的供電端；電阻R11與R45串連后一端連接到輸出單元(4)的正極，另一端連接到運算放大器U2b的反相輸入端，電阻R31—端連接到輸出單元(4)的輸出負極，另一端連接到運算放大器U2a的反相輸入端；電壓基準芯片U3輸入端和基準端連接運算放大器U2b的正相輸入端，并通過電阻R42與R41串連分壓后接到運算放大器U2a的正相輸入端；運算放大器U2a與U2b的輸出端分別通過二極管D9和D1的陰極連接到光電耦合器U4的陽極。
7.根據權利要求1所述的防雷擊型LED電源電路，其特征在于所述的控制單元(6)中的帶有乘法器的脈沖頻率調節器U1各腳的連接關系是:誤差放大器反相輸入端I腳通過電阻R33連接光電耦合器U4的發射極； 誤差放大器反相輸出端2腳，其中電阻R17、電容C5串聯后與R16并聯，一端接誤差放大器反相輸出端2腳，另一端接誤差放大器反相輸入端I腳； 乘法器輸入端3腳通過電阻R18、R19連接變壓器初級線圈I\_A正端，電阻R2tl和電容C6接地； 控制比較器輸入端4腳通過電阻R35連接功率開關管Q1的源極； 零電流檢測輸入端5腳通過電阻R37連接壓器初級輔助繞組IVb正端； 帶有乘法器的脈沖頻率調制器的電流回流端接地； 門驅動輸出端7腳通過電阻R23、R24和二極管D7連接功率開關管Q1的柵極； 供電電壓端8腳通過電阻R5、R6連接電解電容C17正端和瓷片電容C7 ;變壓器初級輔助繞組IVb正端接二極管D6陰 極，D6陽極串聯限流電阻R22連接供電電壓端8腳。
專利摘要一種防雷擊型LED電源，包括輸入供電單元(1)、功率變換單元(3)、輸出單元(4)、電壓電流反饋單元(5)、控制單元(6)，還增設有浪涌殘壓抑制單元(2)；其中輸入供電單元(1)輸入端連接交流低頻電源網絡，輸出端連接浪涌殘壓抑制單元(2)輸入端，浪涌殘壓抑制單元(2)輸出端連接至功率變換單元(3)，功率變換單元(3)通過變壓器連接至輸出單元(4)，輸出電壓電流反饋單元(5)連接輸出單元(4)通過光電耦合器反饋到控制單元(6)，控制單元(6)連接到功率變換單元(3)。本電源尤適于戶外LED照明燈具的配套使用，具有防雷擊效果好、功率因數高、結構簡單和成本低等優點。
文檔編號H02M1/32GK202949600SQ20122058104
公開日2013年5月22日 申請日期2012年11月6日 優先權日2012年11月6日
發明者張良保, 何俊興 申請人:黃山乾龍電器有限公司