專利名稱：一種具有自動調光功能的照明led恒流驅動電路的制作方法
技術領域：
本發明屬于電子技術領域，涉及照明LED驅動電路，尤其涉及具有自動調光功能 的照明LED恒流驅動電路，適用于LED路燈照明或其他公共場合的LED照明系統。
背景技術：
半導體照明(即LED照明或發光二極管照明)是一種新型高效固體光源，具有節 能、環保和壽命長等顯著優點。隨著全球節能意識日漸深入人心，在全球能源高消耗的大環 境下，人們把關注的焦點集中到LED這項“照亮未來的技術”以及由此帶來的照明領域第三 次革命上。據統計，用LED照明取代全部白熾燈或部分熒光燈，我國每年就可節約1/3的照 明用電量，這相當于節省一個三峽工程的年發電量，不僅可以緩解我國電能需求的緊張形 勢，還可以降低燃煤量(目前我國70%以上的發電量是依靠燃煤獲得)，減小對環境的污 染。在市場上LED照明產品如火如荼的發展態勢下，就照明LED驅動電源而言，面臨幾個挑 戰首先，是否有功率因素校正功能，這關系到電能的利用情況；其次，驅動電路是否為恒 流驅動，只有恒流電源才能保證LED的壽命；再次，就是驅動電路的轉換效率；最后，針對大 功率LED照明用的驅動電源一定要能夠對LED路燈照明實現智能控制，以更加智能地實現 節能目標。這些挑戰對大功率照明LED驅動電路的設計提出了更高的要求，這些要求也必 將是未來LED驅動電源的發展趨勢。本發明結合LLC諧振變換器和單片機電路，實現一種具有自動調光功能的照明 LED恒流驅動電路。檢索現有技術資料發現，目前雖然已有恒流輸出的LED電源驅動電路， 但將LLC諧振變換器作為恒壓輸出電源，同時將單片機和LLC諧振變換器結合起來進行智 能調光的產品尚未見報道。
發明內容
本發明結合LLC諧振變換器高效率和單片機智能控制的特點，提供一種具有自動 調光功能的照明LED恒流驅動電路。該電路具有高功率因素、高效率、高可靠性、自動調光 等優點，適合批量生產，適用于LED路燈照明或其他公共場合的LED照明系統。本發明技術方案如下一種具有自動調光功能的照明LED恒流驅動電路，如圖1所示，包括EMI濾波電 路，整流電路，功率因素校正(PFC，Power Factor Correction)電路，LLC諧振變換控制電 路，電壓輸出、電流采樣電路，光耦反饋電路，以及單片機自動調光控制電路。交流市電經 EMI濾波電路、整流電路后輸入功率因素校正電路，功率因素校正電路輸出信號經LLC諧振 變換控制電路，再經過變壓器后連接到電壓輸出電路，電流采樣電路對電壓輸出采樣后經 光耦反饋電路反饋至中LLC諧振變換控制電路。所述功率因素校正(PFC)電路實現整個電路功率因素校正功能，以達到功率因素 指標要求；所述LLC諧振變換控制電路確保整個電路具有極高的效率。所述電壓輸出、電流采樣電路及光耦反饋電路如圖3所示以串聯諧振半橋拓撲設計的雙終接控制器芯片L6599為核心的LLC諧振變換控制電路輸出接變壓器T2的初級； 變壓器T2具有兩個次級繞組次級繞組1和次級繞組2 ；次級繞組1的同名端接二極管D8 的正極，其異名端接二極管D9的正極，其中間抽頭接輸出地；二極管D8、D9的負極相連后 接電解電容C45、C46的正極和電感L2的一端，電解電容C45、C46的負極接地；電感L2的 另一端通過電容C7、電阻R36接輸出地；電解電容C47的正極接電感L2和電容C7的連接 點，電解電容C47的負極接電容C7和電阻R36的連接點，電解電容C47的兩端輸出LED負 載所需工作電壓；次級繞組2的同名端接二極管D12的正極，二極管D12的負極接電解電容 C48正極和三端穩壓器78L18的1腳，三端穩壓器78L18的2腳接電解電容C49的正極，電 解電容C48和C49的負極與三端穩壓器78L18的3腳一起連接到次級繞組2的異名端并連 接到輸出地；電阻R50連接在電解電容C47的正極和集成誤差放大器LM358的5腳之間，電 阻R60連接在電解電容C47的負極和集成誤差放大器LM358的5腳之間；集成誤差放大器 LM358的6腳一方面通過電阻R54、電容ClO后接集成誤差放大器LM358的7腳，另一方面 通過電容Cll接集成誤差放大器LM358的7腳；三端穩壓管TL431的1腳和3腳相連后通 過電阻R65接集成誤差放大器LM358的6腳的同時，通過電阻R59接三端穩壓器78L18的2 腳；三端穩壓管TL431的2腳接電解電容C47的負極；集成誤差放大器LM358的3腳接電解 電容C47的負極；集成誤差放大器LM358的2腳一方面通過電阻R64接參考電壓Vref端， 同時通過電阻R49接輸出地，另一方面通過電阻R63、電容C14接集成誤差放大器LM358的 1腳，同時通過電容C16接集成誤差放大器LM358的1腳；集成誤差放大器LM358的1腳通 過電阻R53接二極管D17的正極，集成誤差放大器LM358的7腳接二極管D16的正極；二極 管D16、D17的負極相連后通過電阻R52接光耦PC817的1腳；光耦PC817的2腳和集成誤 差放大器LM358的4腳接電解電容C47的負極；集成誤差放大器LM358的8腳接三端穩壓 器78L18的2腳的同時通過電容C9接輸出地；光耦PC817的3腳接前級LLC諧振變換控制 電路的地，光耦PC817的4腳通過電阻R51接到串聯諧振半橋拓撲設計的雙終接控制器芯 片L6599的5腳，完成反饋作用。 所述單片機自動調光控制電路以單片機AT89S51為核心控制器構成，如圖6所示。 三端穩壓器78L05的1腳接電壓輸出、電流采樣電路中三端穩壓器78L18的2腳的同時接電 解電容C26的正極，三端穩壓器78L05的3腳接電解電容C26的負極的同時通過電容C17接 三端穩壓器78L05的2腳，三端穩壓器78L05的2腳接電解電容C27的正極，電解電容C27 的負極和三端穩壓器78L05的3腳接輸出地；單片機AT89S51的37腳接三端穩壓器78L05 的2腳的同時通過電容C8和電解電容C24的并聯電路后接輸出地，單片機AT89S51的29 腳接三端穩壓器78L05的2腳的同時通過電容C15接輸出地；單片機AT89S51的33腳通 過電阻R58接三端穩壓器78L05的2腳的同時通過電阻R62接三極管9013的基極；三極 管9013的發射極接地，三極管9013的集電極接三端穩壓管TL431的1腳和3腳的同時通 過電阻R55接電壓輸出、電流采樣電路中三端穩壓器78L18的2腳；電阻R56 —端連接三極 管9013的集電極，另一端通過電容C12接輸出地；電阻R57 —端接電阻R56和電容C12的 連接點，另一端通過電容C13接輸出地，電阻R57和電容C13的連接點輸出參考電壓Vref ； 單片機AT89S51的15腳和16腳之間連接晶振XTAL1，并分別通過電容C18、C19接輸出地； 單片機AT89S51的17腳和18腳接輸出地；單片機AT89S51的1腳、2腳、3腳、4腳分別連 接到10座插座(JTAG)的9腳、3腳、1腳、5腳；10座插座(JTAG)的4腳連接到三端穩壓器78L05的2腳，10座插座(JTAG)的2腳和10腳接輸出地；單片機AT89S51的4腳分別通過 電容C25、電阻R61接三端穩壓器78L05的2腳和輸出地。如圖2所示，本發明提供的具有自動調光功能的照明LED恒流驅動電路，可在所述 交流市電與EMI濾波電路之間增加一個雷擊保護電路；還可在所述整流電路和功率因素校 正電路之間增加一個輸入過壓保護電路。所述輸入過壓保護電路如圖5所示，由四個電阻、一個電解電容、一個三端穩壓管 TL431、一個穩壓二極管和一個MOS開關管構成，共具有三個端口A端、B端和C端；C端通 過電阻R2、電阻R7和電阻Rll的串聯電路接A端，電阻R2和電阻R7的連接點通過電解電 容C22接A端的同時接三端穩壓管TL431的1腳；電阻R3的一端接C端，另一端同時接三 端穩壓管TL431的3腳、穩壓二極管D4的正極和MOS開關管M2的柵極；三端穩壓管TL431 的2腳、穩壓二極管D4的負極和MOS開關管M2的源極接A端；MOS開關管M2的漏極接B 端。如圖4所示，本發明提供的具有自動調光功能的照明LED恒流驅動電路，還可在電 解電容C47和LED負載之間增加一個共模濾波電感L4，電解電容C47的正、負極分別連接共 模濾波電感L4的輸入端，共模濾波電感L4的兩個輸出端為LED負載供電。本發明具有以下特點1、采用功率因素校正電路和LLC諧振變換電路為電路主體拓撲結構，聯合單片機 控制，實現對LED的高效恒流驅動和自動調光控制。2、所述的LED驅動電路，PFC控制電路最好采用芯片L6563實現，LLC諧振控制電 路最好采用芯片L6599實現，單片機最好是AT89S51。3、由電阻R36、電阻R49、電阻R64、電阻R53、電阻R52，二極管D17，誤差放大器 U4A,補償網絡C14、電阻R63、電容C16構成電流采樣反饋電路，用于LLC諧振變換的恒流控 制。4、所述的LED驅動電路，利用單片機輸出PWM信號，經過電阻R58、電阻R62、三極 管9013、三端穩壓管TL431、電阻R55、電阻R56、電阻R57、電容C12、電容C13組成的模擬DA 轉換電路，最后產生模擬信號Vref，為電流采樣電路提供基準信號。5、所述的LED驅動電路，通過單片機改變輸出PWM信號占空比，改變基準電壓 Vref,從而實現輸出電流調節，進而實現LED的自動調光。6、所述的LED驅動電路，輸入電壓為185V 265V之間交流市電，其輸出為3. IA 的恒定電流輸出，輸出功率達150W ；整機效率大于90%。與市場現有LED驅動電路相比，本發明具有高功率因素、高效率、高可靠性、自動 調光等優點，適合批量生產。
圖1是本發明提供的具有自動調光功能的照明LED恒流驅動電路的電路框圖之一。圖2是本發明提供的具有自動調光功能的照明LED恒流驅動電路的電路框圖之二。圖3是本發明提供的具有自動調光功能的照明LED恒流驅動電路中，所述電壓輸出、電流采樣電路及光耦反饋電路的電路結構圖之一。圖4是本發明提供的具有自動調光功能的照明LED恒流驅動電路中，所述電壓輸 出、電流采樣電路及光耦反饋電路的電路結構圖之二。圖5是本發明提供的具有自動調光功能的照明LED恒流驅動電路中，輸入過壓保 護電路結構圖。圖6是本發明提供的具有自動調光功能的照明LED恒流驅動電路中，單片機自動 調光控制電路結構圖。
具體實施例方式下面結合附圖，對本發明進一步進行說明。如圖1所示，本發明提供的具有自動調光功能的照明LED恒流驅動電路由EMI濾 波電路、整流電路、功率因素校正(PFC，Power Factor Correction)控制電路、LLC諧振變 換控制電路、光耦反饋、輸出電壓電流采樣和單片機自動調光控制電路組成。功率因素校正 (PFC)電路實現整個電路功率因素校正功能，以達到功率因素指標要求；LLC諧振變換控制 電路確保整個電路具有極高的效率。如圖2所示，本發明提供的具有自動調光功能的照明LED恒流驅動電路，在圖1的 基礎上，還可在所述交流市電與EMI濾波電路之間增加一個雷擊保護電路；還可在所述整 流電路和功率因素校正電路之間增加一個輸入過壓保護電路。如圖3所示，LLC諧振變換電路通過變壓器T2傳遞能量，二極管D8、二極管D9、點 解電容C45、點解電容C46、點解電容C47、電容C7構成諧振變換器輸出整流濾波電路。電阻 R36、電阻R49、電阻R64、電阻R53、電阻R52，二極管D17，誤差放大器U4A，補償網絡C14、電 阻R63、電容C16，光耦PC1A、PClB以及電阻R51構成電流采樣、光耦隔離反饋電路，實現基 于LLC諧振拓撲的恒流控制，具體恒定電流值由參考電壓Vref確定。電阻R50、電阻R60、 電阻R54、電阻R59、電阻R65、三端穩壓管TL431、誤差放大器U4B、電容C10、電容Cll構成 輸出過壓保護電路。二極管D12、電解電容C48、電解電容C49及三端穩壓器78L18為電壓、 電流采樣反饋電路提供工作電源。如圖4所示，在圖3的基礎上，在電解電容C47和LED負載之間還具有一個共模濾 波電感L4，電解電容C47的正、負極分別連接共模濾波電感L4的輸入端，共模濾波電感L4 的兩個輸出端為LED負載供電。如圖5所示，輸入過壓保護電路由四個電阻、一個電解電容、一個三端穩壓管 TL431、一個穩壓二極管和一個MOS開關管構成，可以實現PFC電路的輸入過壓保護功能，增 強電路的可靠性。通過改變電阻R2、點解電容C22的值調整輸入過壓保護閾值。如圖6所示，采用AT89S51單片機為核心，利用單片機輸出PWM信號，經過電阻 R58、電阻R62、三極管9013、三端穩壓管TL431、電阻R55、電阻R56、電阻R57、電容Cl2、電容 C13組成的模擬DA轉換電路，最后產生模擬信號Vref，為電流采樣電路提供基準信號；通過 程序定時控制單片機輸出PWM信號占空比，改變基準電壓Vref，從而實現對LED的定時自動 調光。電容C25、電阻R61構成單片機上電復位電路。電容C8、電解電容C24、電容C15為電 源濾波電容，保證單片機工作穩定。電容C18、電容C19、晶振XTALl為單片機的時鐘電路。 JPl為程序下載接口。電解電容C26、電解電容C27、電容C17及三端穩壓器78L05為單片機工作提供電源。
權利要求
一種具有自動調光功能的照明LED恒流驅動電路，包括EMI濾波電路，整流電路，功率因素校正電路，LLC諧振變換控制電路，電壓輸出、電流采樣電路，光耦反饋電路，以及單片機自動調光控制電路。交流市電經EMI濾波電路、整流電路后輸入功率因素校正電路，功率因素校正電路輸出信號經LLC諧振變換控制電路，再經過變壓器后連接到電壓輸出電路，電流采樣電路對電壓輸出采樣后經光耦反饋電路反饋至中LLC諧振變換控制電路；所述功率因素校正電路實現整個電路功率因素校正功能，以達到功率因素指標要求；所述LLC諧振變換控制電路確保整個電路具有極高的效率；所述電壓輸出、電流采樣電路及光耦反饋電路如下以串聯諧振半橋拓撲設計的雙終接控制器芯片L6599為核心的LLC諧振變換控制電路輸出接變壓器T2的初級；變壓器T2具有兩個次級繞組次級繞組1和次級繞組2；次級繞組1的同名端接二極管D8的正極，其異名端接二極管D9的正極，其中間抽頭接輸出地；二極管D8、D9的負極相連后接電解電容C45、C46的正極和電感L2的一端，電解電容C45、C46的負極接地；電感L2的另一端通過電容C7、電阻R36接輸出地；電解電容C47的正極接電感L2和電容C7的連接點，電解電容C47的負極接電容C7和電阻R36的連接點，電解電容C47的兩端輸出LED負載所需工作電壓；次級繞組2的同名端接二極管D12的正極，二極管D12的負極接電解電容C48正極和三端穩壓器78L18的1腳，三端穩壓器78L18的2腳接電解電容C49的正極，電解電容C48和C49的負極與三端穩壓器78L18的3腳一起連接到次級繞組2的異名端并連接到輸出地；電阻R50連接在電解電容C47的正極和集成誤差放大器LM358的5腳之間，電阻R60連接在電解電容C47的負極和集成誤差放大器LM358的5腳之間；集成誤差放大器LM358的6腳一方面通過電阻R54、電容C10后接集成誤差放大器LM358的7腳，另一方面通過電容C11接集成誤差放大器LM358的7腳；三端穩壓管TL431的1腳和3腳相連后通過電阻R65接集成誤差放大器LM358的6腳的同時，通過電阻R59接三端穩壓器78L18的2腳；三端穩壓管TL431的2腳接電解電容C47的負極；集成誤差放大器LM358的3腳接電解電容C47的負極；集成誤差放大器LM358的2腳一方面通過電阻R64接參考電壓Vref端，同時通過電阻R49接輸出地，另一方面通過電阻R63、電容C14接集成誤差放大器LM358的1腳，同時通過電容C16接集成誤差放大器LM358的1腳；集成誤差放大器LM358的1腳通過電阻R53接二極管D17的正極，集成誤差放大器LM358的7腳接二極管D16的正極；二極管D16、D17的負極相連后通過電阻R52接光耦PC817的1腳；光耦PC817的2腳和集成誤差放大器LM358的4腳接電解電容C47的負極；集成誤差放大器LM358的8腳接三端穩壓器78L18的2腳的同時通過電容C9接輸出地；光耦PC817的3腳接前級LLC諧振變換控制電路的地，光耦PC817的4腳通過電阻R51接到串聯諧振半橋拓撲設計的雙終接控制器芯片L6599的5腳，完成反饋作用；所述單片機自動調光控制電路以單片機AT89S51為核心控制器構成，三端穩壓器78L05的1腳接電壓輸出、電流采樣電路中三端穩壓器78L18的2腳的同時接電解電容C26的正極，三端穩壓器78L05的3腳接電解電容C26的負極的同時通過電容C17接三端穩壓器78L05的2腳，三端穩壓器78L05的2腳接電解電容C27的正極，電解電容C27的負極和三端穩壓器78L05的3腳接輸出地；單片機AT89S51的37腳接三端穩壓器78L05的2腳的同時通過電容C8和電解電容C24的并聯電路后接輸出地，單片機AT89S51的29腳接三端穩壓器78L05的2腳的同時通過電容C15接輸出地；單片機AT89S51的33腳通過電阻R58接三端穩壓器78L05的2腳的同時通過電阻R62接三極管9013的基極；三極管9013的發射極接地，三極管9013的集電極接三端穩壓管TL431的1腳和3腳的同時通過電阻R55接電壓輸出、電流采樣電路中三端穩壓器78L18的2腳；電阻R56一端連接三極管9013的集電極，另一端通過電容C12接輸出地；電阻R57一端接電阻R56和電容C12的連接點，另一端通過電容C13接輸出地，電阻R57和電容C13的連接點輸出參考電壓Vref；單片機AT89S51的15腳和16腳之間連接晶振XTAL1，并分別通過電容C18、C19接輸出地；單片機AT89S51的17腳和18腳接輸出地；單片機AT89S51的1腳、2腳、3腳、4腳分別連接到10座插座的9腳、3腳、1腳、5腳；10座插座的4腳連接到三端穩壓器78L05的2腳，10座插座的2腳和10腳接輸出地；單片機AT89S51的4腳分別通過電容C25、電阻R61接三端穩壓器78L05的2腳和輸出地。
2.根據權利要求1所述的具有自動調光功能的照明LED恒流驅動電路，其特征在于，所 述交流市電與EMI濾波電路之間還具有一個雷擊保護電路。
3.根據權利要求1所述的具有自動調光功能的照明LED恒流驅動電路，其特征在于， 所述整流電路和功率因素校正電路之間還具有一個輸入過壓保護電路；所述輸入過壓保護 電路由四個電阻、一個電解電容、一個三端穩壓管TL431、一個穩壓二極管和一個MOS開關 管構成，共具有三個端口 A端、B端和C端；C端通過電阻R2、電阻R7和電阻Rll的串聯電 路接A端，電阻R2和電阻R7的連接點通過電解電容C22接A端的同時接三端穩壓管TL431 的1腳；電阻R3的一端接C端，另一端同時接三端穩壓管TL431的3腳、穩壓二極管D4的 正極和MOS開關管M2的柵極；三端穩壓管TL431的2腳、穩壓二極管D4的負極和MOS開關 管M2的源極接A端；MOS開關管M2的漏極接B端。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的具有自動調光功能的照明LED恒流驅動電路， 其特征在于，在電解電容C47和LED負載之間還具有一個共模濾波電感L4，電解電容C47的 正、負極分別連接共模濾波電感L4的輸入端，共模濾波電感L4的兩個輸出端為LED負載供 H1^ ο
全文摘要
一種具有自動調光功能的高效LED恒流驅動電路，包括輸入雷擊保護、EMI濾波電路、整流電路、輸入過壓保護電路、功率因素校正(PFC)控制電路、LLC諧振變換控制電路、輸出電壓電流采樣電路、光耦反饋電路、單片機(MCU)自動調光控制電路。其特征在于所述電路構成以LLC諧振變換控制電路和單片機自動控制電路為核心的LED恒流驅動電路，輸入電壓為通用交流市電，LLC變換級通過隔離反饋采樣輸出電流實現恒流控制，單片機自動控制采樣電路實現自動調光；所述電路充分利用了LLC變換器的高效率和單片機智能控制的優點，實現對LED的高效智能驅動。與普通LED驅動電路相比，本發明具有通用性強、高功率因素、高效率、高可靠性、自動調光等優點，特別適合LED路燈驅動。
文檔編號H05B37/02GK101932175SQ20101026893
公開日2010年12月29日 申請日期2010年8月31日 優先權日2010年8月31日
發明者任兵, 張波, 甄少偉, 羅萍, 趙越 申請人:電子科技大學