專利名稱：Led脈沖恒流驅動電源的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于一種電壓轉換器，具體涉及一種LED脈沖恒流驅動電源。
背景技術：
LED驅動電源是把電源供應轉換為特定的電壓電流以驅動LED發光的電壓轉換 器，通常情況下LED驅動電源的輸入包括高壓工頻交流(即市電)、低壓直流、高壓直流、低 壓高頻交流(如電子變壓器的輸出)等。而LED驅動電源的輸出則大多數為可隨LED正向 壓降值變化而改變電壓的恒定電流源。目前，恒流驅動電源(AC-DC) —般的轉化效率只有 50%多一點，好的可達80%， DC-DC的轉換效率相對高一些，但整體電能利用率低。在大功 率LED燈具測試中發現LED燈具的整體節能效果并不是很明顯。 大功率發光二極管用于一般照明是本世紀的新課題，其節能、安全、長壽命的綜合 優勢將引發下一輪照明產業的革命。但是，大功率發光二極管是低電壓單向導電器件，正常 工作時的正向壓降3-4伏。 用原始電源給發光二極管供電有4種情況，不同的情況在電源變換器的技術實現 上有不同的方案 ①低電壓驅動發光二極管。低電壓驅動就是指用低于發光二極管正向導通壓降的
電壓驅動發光二極管。低電壓驅動發光二極管需要把電壓升高到足以使發光二極管導通的
電壓值.對于發光二極管這樣的低功耗照明器件這是一種常見的使用情況。電壓驅動發光
二極管主要是解決升壓的問題，由于受電池容量的限制，一般功率不大。 ②過渡電壓驅動發光二極管。過渡電壓驅動是指給發光二極管供電的電源電壓值
在發光二極管管壓降附近變動，這個電壓有時可能略高于發光二極管管壓降，有時可能略
低于發光二極管管壓降。過渡電壓驅動發光二極管的電源變換電路既要解決升壓問題，還
要解決降壓問題。 ③高電壓驅動發光二極管。高電壓驅動是指給發光二極管供電的電源電壓值始終 高于發光二極管管壓降。高電壓驅動發光二極管要解決降壓問題，由于高電壓驅動一般是 由普通蓄電池供電，不一定要求體積很小，可能會用到比較大的功率，也應該有盡量低的成 本.變換器的最佳電路結構是串聯開關降壓電路。 ④市電驅動發光二極管。這是一種對發光二極管照明應用最有影響的供電方式， 是半導體照明普及應用必須要解決好的問題。用市電驅動發光二極管要解決降壓和整流問 題，還要有比較高的變換效率，有較小的體積和較低的成本，還應該解決安全隔離問題，考 慮對電網的影響，還要解決好電磁干擾和功率因素問題，對中小功率的發光二極管燈，其最 佳電路結構是隔離式單端反激變換器，對于大功率的應用，應該使用橋式變換電路。 現有技術存在的缺點是研究發現LED的溫度隨輸入功率的增大而升高，LED光衰 幅度增加。在達到相同照度情況下恒流驅動因持續供電單位時間內的輸入功率相比脈沖輸 入要大，即LED芯片的發熱量大，高溫又會使LED光效降低，光強趨于飽和。
發明內容本實用新型的目的在于提供一種節能、降低LED芯片溫度、減小LED輸入功率和改 善LED光衰的LED脈沖恒流驅動電源。 本實用新型的技術方案在于一種LED脈沖恒流驅動電源，包括一個將交流電整 流后變成直流電的整流電路；一個將來自整流電路的直流電的電壓和電流相位差校正的 PFC電路；一個接收直流電源并將其升壓后形成脈沖電流后供給LED光源的恒流電路；包括 一個設定脈沖的寬度和電流大小的脈沖發生電路；包括一個將來自脈沖發生電路的脈沖信 號放大后驅動MOSFET的驅動電路；同時將來自驅動電路的脈沖放大信號和恒流電路的直 流輸出信號變換為功率脈沖信號驅動LED的脈沖輸出電路。 所述的恒流電路為BOOST電路，或BOOST電路和采樣反饋電路的組合電路。 所述的脈沖發生電路為MCU脈沖發生電路，或脈寬調節電路、分頻電路和振蕩電 路的組合電路。 本實用新型為配合LED的節能理念和LED發光特性而設計的一款高效節能電源。 本實用新型采用小占空比驅動LED,能更好的起到節能效果和改善LED性能。實驗證明小 占空比驅動時LED溫升幅度較小，隨著功率的加大，變化更為顯著。小占空比對LED的熱效 應有明顯的改善作用，小占空比脈沖驅動有助于改善LED的發光狀況。小占空比下可以為 LED加載更大的電流而得到更大的照度。 在對LED特性研究后發現脈沖驅動不僅能夠達到良好的節能效果而且能有效改 善LED發光狀況和改善LED的發熱狀況。本實用新型采用脈沖驅動方式驅動大功率LED電 源研究表明采用脈沖驅動能夠達到明顯的節能效果，相比目前驅動電源節能可達30% ，降 低LED芯片溫度，減小LED輸入功率和改善LED光衰。本實用新型可有效提高LED電光轉 換效率，降低LED光衰，延長LED使用壽命，可明顯降低LED工作溫度減少散熱器面積節約 成本。
以下結合附圖對本實用新型的實施作進一步詳述。
圖1為本實用新型實施例1的結構框圖。 圖2為本實用新型實施例2的的結構框圖。 圖3為本實用新型的恒流輸出部分硬件電路圖。 圖4為本實用新型MCU脈沖發生電路硬件電路圖，控制系統電源及MOSFET驅動電 路圖。
具體實施方式圖1中，包括一個將交流電整流后變成直流電的整流電路1 ;一個將整流電路1的 直流電的電壓和電流相位差校正的PFC電路2 ;—個調節來自PFC電路的直流電輸出電流 大小的恒流電路3 ;包括一個設定脈沖的寬度的脈沖發生電路，脈沖發生電路為MCU脈沖發
生電路4 ;包括一個接收來自MCU的脈沖并將其放大后驅動MOSFET的驅動電路5，驅動電路 5為MOSFET驅動電路；脈沖輸出電路6的輸入端分別與驅動電路5，和恒流電路3相連接， 脈沖輸出電路6的輸出端接LED燈。MCU脈沖發生電路4輸出的脈沖信號作為MOSFET驅動電路5的輸入經功率放大后來驅動M0SFET導通關斷將來自恒流電路3輸出的直流恒定電 流轉換為脈沖電流輸出，其中脈沖電流的占空比，頻率，都是由MCU軟件設定。脈沖輸出電 路6同時將來自驅動電路5的脈沖放大信號和恒流電路3的直流輸出信號變換為功率脈沖 信號驅動LED。所述的恒流電路3為BOOST電路，或BOOST電路和采樣反饋電路的組合電 路。實施例1結構緊湊硬件電路實現比較容易，脈沖輸出寬度調節相對簡單。 圖2中，整流電路1將將市電輸入交流電壓進行整流，并經PFC電路2將來自整流 電路1的直流電的電壓和電流相位差校正，PFC電路2的輸出端接調節輸出電流大小的恒流 電路3。本實施例的脈沖發生電路包括一個以晶體振蕩器為振蕩源的振蕩電路9，以LS190 為基礎的分頻電路8，主要功能能是將對來自晶體振蕩器10KHz的方波信號進行IO倍分頻； 包括一個接收振蕩電路9的信號、以LS122為核心的連續脈寬可調的脈寬調節電路7，功能 是將脈沖寬度為0. 5ms的正脈沖，調節為t = 1US+/-0. 5連續可調的窄脈沖信號。 驅動電路5接收來自脈寬調節電路7的脈沖并將其放大后驅動M0SFET。脈沖輸出 電路6的輸入端分別與驅動電路5和恒流電路3相連接，脈沖輸出電路6的輸出端接LED 燈。 實施例2中分立元件實現脈沖產生和調節電路用相對成本比較低廉的單片機代 替不僅提高了脈沖精度和質量而且還簡化了電路設計和PCB面積從而節約了產品的生產 成本。 圖3中，本實用新型的恒流輸出部分包括圖1框圖的整流電路、PFC電路和恒流輸 出電路。整流電路將將市電輸入交流電壓進行整流，并經PFC電路將來自整流電路的直流 電的電壓和電流相位差校正，將對輸出電壓進行采集的電壓采集電路來實現電源對負載的 自適應。本部分包括構成恒流輸出的BOOST和采樣反饋電路。在此硬件設計中主要采用了 可設定輸出電流大小的P麗脈寬控制芯片L6561次芯片能夠自動檢測負載大小以此調節輸 出電壓大小實現恒流驅動電源的輸出電壓自適應，芯片的恒流也是通過芯片一腳的分壓電 阻分壓來調節最終的恒流輸出電流大小。 圖4是圖1框圖的MCU脈沖發生電路和M0SFET驅動電路的硬件電路實現。由本 實用新型使用了M0SFET專用驅動芯片脈沖輸出電流已集成在芯片中，關于具體電路就不 做詳細說明。圖4中，包括MCU最小系統及軟件下載電路和將MCU發出的驅動信號做功率 放大的M0SFET驅動電路及整個控制系統的電源部分。此方案所涉及到的MCU及MCU供電 電源部分，這是此兩種電路的組合是比較常用的方式，本實用新型是將MCU作為脈沖電源 的脈沖產生及脈沖電源在LED驅動領域的應用。
權利要求一種LED脈沖恒流驅動電源，其特征在于包括一個將交流電整流后變成直流電的整流電路(1)；一個將來自整流電路的直流電的電壓和電流相位差校正的PFC電路(2)；一個接收直流電源并將其升壓后形成脈沖電流后供給LED光源的恒流電路(3)；包括一個設定脈沖的寬度和電流大小的脈沖發生電路；包括一個將來自脈沖發生電路的脈沖信號放大后驅動MOSFET的驅動電路(5)；同時將來自驅動電路(5)的脈沖放大信號和恒流電路(3)的直流輸出信號變換為功率脈沖信號驅動LED的脈沖輸出電路(6)。
2. 根據權利要求1所述的LED脈沖恒流驅動電源，其特征在于所述的恒流電路(3)為 BOOST電路，或BOOST電路和采樣反饋電路的組合電路。
3. 根據權利要求1所述的LED脈沖恒流驅動電源，其特征在于所述的脈沖發生電路 為MCU脈沖發生電路(4)，或脈寬調節電路(7)、分頻電路(8)和振蕩電路(9)的組合電路。
4. 根據權利要求1所述的LED脈沖恒流驅動電源，其特征在于所述的驅動電路(5)為 MOSFET驅動電路。
專利摘要一種LED脈沖恒流驅動電源，包括一個將交流電整流后變成直流電的整流電路；一個將來自整流電路的直流電的電壓和電流相位差校正的PFC電路；一個接收直流電源并將其升壓后形成脈沖電流后供給LED光源的恒流電路；包括一個設定脈沖的寬度和電流大小的脈沖發生電路；包括一個將來自脈沖發生電路的脈沖信號放大后驅動MOSFET的驅動電路；同時將來自驅動電路的脈沖放大信號和恒流電路的直流輸出信號變換為功率脈沖信號驅動LED的脈沖輸出電路。本實用新型節能可達30％，并可降低LED芯片溫度，減小LED輸入功率，有效提高LED電光轉換效率，降低LED光衰，延長LED使用壽命，減少散熱器面積節約成本。
文檔編號H05B37/00GK201467516SQ20092008765
公開日2010年5月12日 申請日期2009年7月28日 優先權日2009年7月28日
發明者常鵬程, 張銳, 熊建軍 申請人:上海衍易電氣設備科技有限公司