專利名稱：太陽能供電且電壓可控的led恒流驅動電源的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種LED恒流驅動電源，尤其是一種結構簡單、轉換效率高、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恒流驅動電源。
背景技術：
目前，LED以其體積小、重量輕、能耗低、安全可靠、壽命長(達10萬小時)等優點已在多個領域廣泛應用。由于LED的亮度是通過調節電流來控制的，因此需要恒流驅動電源把供電電源(高壓工頻交流、低壓工頻交流、低壓直流、高壓直流等)轉換為特定的電壓電流。現有LED恒流驅動電源種類較多，但大多輸出電壓范圍有限且功率因素較低，一般轉換效率只在80°/Γ90%，而轉換效率高于90%的恒流驅動電源結構復雜、制造成本高。
發明內容
本發明是為了解決現有技術所存在的上述技術問題，提供一種轉換效率高、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恒流驅動電源。本發明的技術解決方案是一種太陽能供電且電壓可控的LED恒流驅動電源，設有太陽能充電電路及與太陽能充電電路相接的儲能元件，儲能元件的輸出送至PWM電源驅動電路；與儲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送至充電控制電路用以控制太陽能充電電路；與？麗電源驅動電路相接有輸出電路、定時電路和增益及頻率調節電路，輸出電路通過電流檢測電路將電流信號反饋至PWM電源驅動電路，輸出電路還分別對應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、過壓信號反饋至 PWM電源驅動電路。所述供電電源檢測電路設有運算放大器IC2，運算放大器IC2的同相端由電阻R5提供基準電壓，運算放大器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管Vl與電阻R2組成的開關電路。所述PWM電源驅動電路為PWM電源驅動芯片ICl，所述輸出電路設有脈沖變壓器TF2，與脈沖變壓器TF2的初級相接有電容C6，脈沖變壓器TF2的次級通過電容C5、電阻Rll與場效應管IRLS相接，電阻R10、穩壓管DZl并聯在場效應管IRLS的柵極與源極之間。所述電流檢測電路設有與場效應管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有運算放大器IC3，運算放大器IC3的反相端由電阻R13提供基準電壓，運算放大器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的電容C8及電阻R14，運算放大器IC3的輸出端與光耦發光元件Gl-1及電阻R15相接；所述欠壓反饋電路是設有與光耦發光元件Gl-1對應的光耦接收元件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有運算放大器IC4，運算放大器IC4的反相端由電阻R20提供基準電壓，運算放大器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相接有穩壓管DZ2，運算放大器IC4的反相端與輸出端之間接有相并聯的電容C9及電阻R21，運算放大器IC4的輸出端與光耦發光元件G2-1及電阻R15相接；所述過壓反饋電路是設有與光耦發光元件G2-1對應的光耦接收元件G2-2，光耦接收元件G2-2與光耦接收元件G1-2并聯后與電阻R6相接。所述定時電路由相串聯的電阻R7和電容C2構成。所述增益及頻率調節電路由相并聯的電阻R8和電容C3構成。本發明不僅轉換效率高(929Γ9690，而且可為LED提供恒定度小于1%的工作電流，使LED處于穩定的工作狀態，避免因環境溫度變化而造成電流波動對LED使用壽命的影響；同時電壓輸出范圍寬，即輸出電壓可為輸入電壓的兩個數量級(放大或縮小100倍)，以滿足不同負載的需要；所設置的欠壓檢測電路、過壓檢測電路可及時發現輸出電壓的欠壓、過壓現象并通過反饋、調節而糾正，使可靠性得以提高。本發明結構簡單，而且以太陽能作為供電電源，降低了產品的制造成本及使用成本。
圖1是本發明實施例的電路原理框圖。圖2是本發明實施例的具體線路圖。
具體實施方式
如圖1所示本發明實施例設有太陽能充電電路及與太陽能充電電路相接的儲能元件，儲能元件的輸出送至PWM電源驅動電路；與儲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送至充電控制電路用以控制太陽能充電電路；與PWM電源驅動電路相接有輸出電路、定時電路和增益及頻率調節電路，輸出電路通過電流檢測電路將電流信號反饋至PWM電源驅動電路，輸出電路還分別對應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、過壓信號反饋至PWM電源驅動電路。具體線路如圖2所示有由太陽能板等構成的太陽能充電電路CD，與太陽能充電電路CD相接有相串聯的電阻Rl和發光二極管LEDl，太陽能充電電路CD的輸出通過二極管Dl與儲能元件(超級電容C10)相接，實現對儲能元件充電。供電電源檢測電路設有運算放大器IC2，運算放大器IC2的同相端由電阻R5提供基準電壓，運算放大器IC2的反相端由電阻R4及電阻R9提供檢測電壓，電阻R9與儲能元件的輸出相接，運算放大器IC2的反相端與輸出端之間接有電阻R3，運算放大器IC2的輸出端與電阻R23相接；充電控制電路是由三級管Vl與電阻R2組成的開關電路，由運算放大器IC2的輸出控制。PWM電源驅動電路采用PWM電源驅動芯片IC1(UC3842)，超級電容ClO的輸出通過開關Kl與PWM電源驅動芯片ICl的“7”腳相接，為PWM電源驅動芯片ICl提供工作電壓。定時電路由相串聯的電阻R7和電容C2構成，接于PWM電源驅動芯片ICl的“4”腳，其阻容時間常數決定PWM電源驅動芯片ICl內部振蕩器的工作頻率；增益及頻率調節電路由相并聯的電阻R8和電容C3構成，接于PWM電源驅動芯片ICl的“I”腳，用于改善PWM電源驅動芯片ICl內部誤差放大器的增益和頻率特性，PWM電源驅動芯片ICl的“5”腳為公共地端。PWM電源驅動芯片ICl的“6”腳與輸出電路相接，輸出電路設有脈沖變壓器TF2，與脈沖變壓器TF2的初級相接有電容C6，脈沖變壓器TF2的次級通過電容C5、電阻Rll與場效應管IRLS (N溝道MOS管)相接，電阻R10、穩壓管DZl并聯在場效應管IRLS的柵極與源極之間，在場效應管IRLS的漏極與源極之間相接有二極管D2，電容C6與PWM電源驅動芯片ICl的“6”腳相接。電流檢測電路設有與場效應管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電源驅動芯片ICl的“3”腳相接。欠壓檢測電路設有運算放大器IC3，運算放大器IC3的反相端由電阻R13提供基準電壓，運算放大器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的電容CS及電阻R14，運算放大器IC3的輸出端與光耦發光元件Gl-1及電阻R15相接；欠壓反饋電路是設有與光耦發光元件Gl-1對應的光耦接收元件G1-2，與光耦接收元件G1-2相接有電阻R6，由PWM電源驅動芯片ICl的“8”腳提供工作電壓，反饋信號輸入至PWM電源驅動芯片ICl的“2”腳。過壓檢測電路設有運算放大器IC4，運算放大器IC4的反相端由電阻R20提供基準電壓，運算放大器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相接有穩壓管DZ2，運算放大器IC4的反相端與輸出端之間接有相并聯的電容C9及電阻R21，運算放大器IC4的輸出端與光耦發光元件G2-1及電阻R22相接；過壓反饋電路是設有與光耦發光元件G2-1對應的光耦接收元件G2-2，光耦接收元件G2-2與光耦接收元件G1-2并聯后與電阻R6相接，也是由PWM電源驅動芯片ICl的“8”腳提供工作電壓，反饋信號輸入至PWM電源驅動芯片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.所設置的供電電源檢測電路實時檢測儲能元件的電壓(電量)，當電壓低于設定值時，輸出信號至充電控制電路，充電控制電路則控制太陽能充電電路CD為超級電容ClO充電；當所檢測電壓高于設定值時，輸出信號至充電控制電路，充電控制電路則控制太陽能充電電路CD停止為超級電容ClO充電。2.關閉開關Kl，則儲能元件為PWM電源驅動電路提供工作電壓，PWM電源驅動電路通過輸出電路控制MOS管導通時間，執行PWM脈寬調制，當IRLS斷開時放電，為負載(LED)提供恒定的電流；所設置的電流檢測電路將電流信號反饋至PWM電源驅動電路，當輸出電壓異常時，MOS管的電流增大，如取樣電阻上的電壓超過IV時，PWM電源驅動電路就停止輸出，有效地保護了 MOS管。3.所設置的欠壓檢測電路、欠壓反饋電路及過壓檢測電路、過壓反饋電路將欠壓、過壓信號反饋至PWM電源驅動電路，PWM電源驅動電路則將反饋電壓與基準電壓進行比較，繼而輸出相應的控制電壓控制脈沖的寬度。
權利要求
1.一種太陽能供電且電壓可控的LED恒流驅動電源，其特征在于設有太陽能充電電路及與太陽能充電電路相接的儲能元件，儲能元件的輸出送至PWM電源驅動電路；與儲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送至充電控制電路用以控制太陽能充電電路；與PWM電源驅動電路相接有輸出電路、定時電路和增益及頻率調節電路，輸出電路通過電流檢測電路將電流信號反饋至PWM電源驅動電路，輸出電路還分別對應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、過壓信號反饋至PWM電源驅動電路。
2.根據權利要求1所述的太陽能供電且電壓可控的LED恒流驅動電源，其特征在于所述供電電源檢測電路設有運算放大器IC2，運算放大器IC2的同相端由電阻R5提供基準電壓，運算放大器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，運算放大器IC2的輸出端與電阻R23相接。
3.根據權利要求1所述的太陽能供電且電壓可控的LED恒流驅動電源，其特征在于所述充電控制電路是由三級管VI與電阻R2組成的開關電路。
4.根據權利要求1所述的太陽能供電且電壓可控的LED恒流驅動電源，其特征在于所述PWM電源驅動電路為PWM電源驅動芯片IC1，所述輸出電路設有脈沖變壓器TF2，與脈沖變壓器TF2的初級相接有電容C6，脈沖變壓器TF2的次級通過電容C5、電阻Rll與場效應管IRLS相接，電阻R10、穩壓管DZl并聯在場效應管IRLS的柵極與源極之間。
5.根據權利要求4所述的太陽能供電且電壓可控的LED恒流驅動電源，其特征在于所述電流檢測電路設有與場效應管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.根據權利要求5所述的太陽能供電且電壓可控的LED恒流驅動電源，其特征在于所述欠壓檢測電路設有運算放大器IC3，運算放大器IC3的反相端由電阻R13提供基準電壓，運算放大器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的電容C8及電阻R14，運算放大器IC3的輸出端與光耦發光元件Gl-1及電阻R15相接；所述欠壓反饋電路是設有與光耦發光元件Gl-1對應的光耦接收元件G1-2，與光耦接收元件G1-2相接有電阻R6。
7.根據權利要求6所述的太陽能供電且電壓可控的LED恒流驅動電源，其特征在于所述過壓檢測電路設有運算放大器IC4，運算放大器IC4的反相端由電阻R20提供基準電壓，運算放大器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相接有穩壓管DZ2，運算放大器IC4的反相端與輸出端之間接有相并聯的電容C9及電阻R21，運算放大器IC4的輸出端與光耦發光元件G2-1及電阻R15相接；所述過壓反饋電路是設有與光耦發光元件G2-1對應的光耦接收元件G2-2，光耦接收元件G2-2與光耦接收元件G1-2并聯后與電阻R6相接。
8.根據權利要求4所述的太陽能供電且電壓可控的LED恒流驅動電源，其特征在于所述定時電路由相串聯的電阻R7和電容C2構成。
9.根據權利要求4所述的太陽能供電且電壓可控的LED恒流驅動電源，其特征在于所述增益及頻率調節電路由相并聯的電阻R8和電容C3構成。
全文摘要
本發明公開一種結構簡單、轉換效率高、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恒流驅動電源，有太陽能充電電路及與太陽能充電電路相接的儲能元件，儲能元件的輸出送至PWM電源驅動電路；與儲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送至充電控制電路用以控制太陽能充電電路；與PWM電源驅動電路相接有輸出電路、定時電路和增益及頻率調節電路，輸出電路通過電流檢測電路將電流信號反饋至PWM電源驅動電路，輸出電路還分別對應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、過壓信號反饋至PWM電源驅動電路。
文檔編號H05B37/02GK103068125SQ20121058219
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月28日 優先權日2012年12月28日
發明者張華 , 周蕓, 顧吉林, 趙靜, 李夢軻, 劉明日, 湯立中 申請人:遼寧師范大學