一種led驅動電源的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種LED驅動電源，在交流電整流過程中，利用一只自關斷器件可控特性和二極管單向導電特性，將兩只電容器串聯充電后，由自關斷器件控制第一只電容器對第二只電容器進行放電，第二只電容器的端電壓作為輸出電壓；當輸出電流高于預定電電流時，山另一只自關斷器件控制第三只容量較小的電容器經限流電感與第二只電容器并聯，以達到對直流電輸出恒流控制。本實用新型簡化了從交流電到直流電的穩壓變換過程，用本實用新型設計的LED驅動電源具有結構簡單、成本低、使用壽命長等優點；突破了現有開關型LED驅動電源使用壽命短的瓶頸。
【專利說明】—種LED驅動電源
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電工【技術領域】的變流器，具體為一種LED驅動電源，特別涉及到利用電力電子技術控制電容器對交流電進行分壓式整流恒流電源。
【背景技術】
[0002]和傳統的白熾燈、日光燈和市售的節能燈相比，LED照明燈在發光效率、節能環保以及使用壽命等多方面具有明顯的優勢，因此被譽為二十一世紀最有發展前景的綠色光源。現有的LED照明燈大都采用開關電源作為驅動電源，開關電源的開關頻率一般在20-100千周，其主要濾波器件為電解電容器，而長時間高頻工作環境會導致介質損耗和等效電感損耗很大；且使用溫度高，開關電源的使用壽命只有數千小時，與LED照明燈的壽命相差很大，嚴重制約了 LED照明燈的推廣與發展。另一方面，開關電源雖采用恒流驅動，但開關電源的電壓檢測電路的響應時間滯后，工作時某一瞬間檢測電路的電流會超過恒流電流的數倍，這會超出LED照明燈的正常工作電流，導致LED照明燈的使用壽命大為降低。由此可見，采用開關電源進行驅動的方式已經滿足不了 LED照明燈市場的需求，尋找一種電路簡單、交流直流轉換效率和功率因數高的大功率驅動電源，是當前電力電子【技術領域】亟待解決的課題。
【發明內容】
[0003]針對現有技術的不足，本實用新型要解決的技術問題是:提供一種LED驅動電源。該電源利用自關斷器件的可關斷特性，通過控制自關斷器件對電解電容器的充放電過程，實現對交流電進行電容器分壓整流；通過在輸出端并聯調整電容器實現恒流輸出，達到LED恒流驅動的目的。
[0004]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是，一種LED驅動電源由輸入端L和N、整流電路、驅動電路、開關電路、電流調整電路、恒流控制電路、輸出端E-、E+和負載LEDn照明燈組構成。該電路的工作步驟和物理過程是:交流電經共模電感和濾波電容濾波后，由整流橋整流成脈動直流電，經隔離二極管和充電二極管對兩只串聯電容器進行充電；當輸入交流電壓低于第二只電容器的輸出電壓，隔離二極管的負極電壓為正時，第一只自關斷器件導通，控制第一只電容器經放電二極管和第一只限流電感對第二只電容器進行放電；當隔離二極管的反向電壓降到低于第一只自關斷器件關斷電壓時，第一只自關斷器件關斷，第二只電容器的兩端電壓作為輸出電壓；當輸出電壓因輸入交流電壓波動大于正常值時，電流調整電路內陰陽極反向并聯有續流二極管的自關斷器件控制第三只電容器經第二只限流電感與第二只電容器并聯，第三只電容器放電由續流二極管實現，達到降低第二只電容器端電壓的目的，進而實現了電容器分壓整流的恒流輸出；存儲在第一只電感的電磁能經第一只回能二極管釋放到第二只電容器中，第二只限流電感內的電磁能經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構成；所述的驅動電路由驅動電阻R1、釋放電阻R2、穩壓二極管dwl、隔離二極管Dl構成；所述的開關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和自關斷器件Vl構成；所述的電流調整電路由第二只回能二極管D5、反向并聯有續流二極管D6的第二只自關斷器件V2、第三只電容器C3和限流電感L3構成；所述的恒流控制電路山電壓比較器B、電阻R3、R4、R5和R6、穩壓二極管dw2和dw3構成。所述的自關斷器件可以采用功率三極管，功率場效應管，IGBT和GTO等具有可控制關斷屬性的半導體功率器件。
[0006]一種LED驅動電源的各電路連接關系如下，輸入端L連接至所述的整流電路內共模電感LI的一個繞組，該繞組的另一端與所述的整流電路內的整流橋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的輸出負電位與所述的驅動電路內的隔離二極管Dl的負極相連；所述的驅動電路內的驅動電阻Rl的一端與輸出端E+相連，驅動電阻Rl的另一端與驅動電路內的穩壓二極管dwl的負極和釋放電阻R2的一端以及所述的開關電路內的自關斷器件Vl的驅動極相連接；釋放電阻R2的另一端與穩壓二極管dwl的正極和隔離二極管Dl的正極相連接；所述的開關電路內的第一只電容器Cl的負極與自關斷器件Vl的陰極和所述的驅動電路內的隔離二極管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的負極相連接，放電二極管D2的負極與輸出端的E+相連，充電二極管D3的正極與第二只電容器C2的負極和所述的恒流控制電路內的電流檢測電阻R4的一端相連；所述的開關電路內的自關斷器件Vl的陽極與限流電感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的負極相連，回能二極管D4的負極與輸出端E+相連接；輸出端E+連接負載LEDn照明燈組的正極；所述的恒流控制電路內的電阻R4的另一端和輸出端E-和LEDn照明燈組的負極相連接，電路內的電壓電壓比較器的一個輸入端與穩壓二極管dw2的負極和電阻R3的一端相連，穩壓二極管dw2的正極與恒流控制電路內的電阻R4相連，電阻R3的另一端與恒流控制電路內的穩壓二極管dw3的負極和電阻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的輸出端與電流調整電路內的自關斷器件V2的驅動極相連接；電流調整電路內的自關斷器件V2的陰極與續流二極管D6的正極和電阻R4的一端相連，陽極與續流二極管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]當輸入端N和L接入220V50HZ交流電時，經共模電感LI和濾波電容器CL濾波后，由整流橋DQ整流成脈動直流電，經隔離二極管Dl和充電電容器D3對電容器Cl和C2進行串聯式充電，同時對負載LEDn照明燈組供電。當交流電電壓低于輸出直流電壓時，直流電流經驅動電路內的驅動電阻Rl，在穩壓二極管dwl兩端有電壓產生，驅動自關斷器件Vl導通，將存儲在電容器Cl內的電荷經放電二極管D2釋放到電容器C2 ;當輸入交流電壓高于輸出直流電壓時，穩壓二極管dwl兩端無電壓，自關斷器件Vl的驅動極因釋放電阻R2放電而關斷。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El為輸入電壓，E2為輸出電壓時，五2 = (1- —-E I，當因負載的變換或輸入電
壓的波動造成電壓升高時，恒流控制電路內的電阻R5和R4將輸出電流變化量分壓給電壓比較器B的一個比較端，與電壓比較器B另一端的由穩壓二極管dw3和電阻R3設定的電壓值進行比較，控制自關斷器件V2導通，第三只電容器C3經限流電感L3投入與電容器C2成并聯，將輸出電流降低；當輸出電流降低時，電壓比較器B控制自關斷器件V2關斷，存儲在限流電感L3的電荷經續流二極管D6釋放到第三只電容器C3，第三只電容器C3存儲的電荷經回能二極管D5釋放到負載LEDn照明燈組和電容器C3中，達到自動恒流輸出的目的。
[0008]本實用新型有益效果在于山于采用了分壓整流，簡化現有整流電路，提高了轉換效率，縮小了電源的體積。利用電容器與輸出電容器并聯，調整輸出電流，實現恒流輸出，提高了輸出直流電質量。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1 一種LED驅動電源原理圖
[0010]圖中標號:
[0011]I整流電路
[0012]2驅動電路
[0013]3開關電路
[0014]4電流調整電路
[0015]5恒流控制電路
【具體實施方式】
[0016]下面結合實施例及其附圖對本發明做進一步詳細說明。
[0017]本實用新型是一種LED驅動電源，圖1為一種LED驅動電源原理圖。該電路由輸入端L和N、整流電路1、驅動電路2、開關電路3、電流調整電路4，恒流控制電路5、輸出端E-、E+和負載LEDn照明燈組構成。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構成；所述的驅動電路2由驅動電阻R1、釋放電阻R2、穩壓二極管dwl、隔離二極管Dl構成；所述的開關電路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和自關斷器件Vl構成；所述的電流調整電路4由第二只回能二極管D5、反向并聯有續流二極管D6的第二只自關斷器件V2、第三只電容器C3和限流電感L3構成；所述的恒流控制電路5由電壓比較器B、電阻R3、R4、R5和R6、穩壓二極管dw2和dw3構成。
[0018]工作時，輸入端L和N接入市電交流電，交流電經共模電感LI和濾波電容器CL組成的濾波電路濾波后，由整流橋DQ整流成脈動直流電，經隔離二極管Dl和充電電容器D3對電容器Cl和C2進行串聯式充電，同時對負載LEDn照明燈組供電。當交流電電壓低于輸出直流電壓時，直流電流經驅動電路2內的驅動電阻R1，穩壓二極管dwl兩端有電壓產生，驅動自關斷器件Vl導通，將存儲在電容器Cl內的電荷經放電二極管D2釋放到電容器C2 ；當輸入交流電壓高于輸出直流電壓時，穩壓二極管dwl兩端無電壓，自關斷器件Vl的驅動極因釋放電阻R2放電而關斷。當因負載的變換或輸入電壓的波動造成電壓升高時，恒流控制電路5內的電阻R5和R4將輸出電壓變化量分壓給電壓比較器B的一個比較端,與電壓比較器B另一端的由穩壓二極管dw2和電阻R3設定的電壓值進行比較，控制自關斷器件V2導通和關斷，電容器C3經限流電感L3投入與輸出電容器C2成并聯，將輸出直流電流自動恒定在一定范圍。
[0019]由于該電源采用恒流驅動LED工作，當輸入額定交流電壓為220V，電壓在160V到250V之間波動或環境溫度變化時，流過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，進而提高了 LED的使用壽命。
【權利要求】
1.一種LED驅動電源，其特征在于:該驅動電源由輸入端L和N、整流電路(I)、驅動電路⑵、開關電路⑶、電流調整電路⑷、恒流控制電路(5)、輸出端E-、E+和負載LEDn照明燈組構成；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構成；所述的驅動電路(2)山驅動電阻R1、釋放電阻R2、穩壓二極管dwl、隔離二極管Dl構成；所述的開關電路(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和自關斷器件Vl構成；所述的電流調整電路(4)山第二只回能二極管D5、反向并聯有續流二極管D6的第二只自關斷器件V2、第三只電容器C3和限流電感L3構成；所述的恒流控制電路(5)由電壓比較器B、電阻R3、R4、R5和R6、穩壓二極管dw2和dw3構成。
2.根據權利要求1所述的一種LED驅動電源，其特征在于:自關斷器件可以采用功率三極管、功率場效應管、IGBT和GTO等具有可控制關斷屬性的半導體功率器件。
3.根據權利要求1所述的一種LED驅動電源，其特征在于:各電路連接關系如下，輸入端L連接至所述的整流電路(I)內共模電感LI的一個繞組，該繞組的另一端與所述的整流電路(I)內的整流橋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的輸出負電位與所述的驅動電路(2)內的隔離二極管Dl的負極相連；所述的驅動電路(2)內的驅動電阻Rl的一端與輸出端E+相連，驅動電阻Rl的另一端與驅動電路內的穩壓二極管dwl的負極和釋放電阻R2的一端以及所述的開關電路(3)內的自關斷器件Vl的驅動極相連接；釋放電阻R2的另一端與穩壓二極管dwl的正極和隔離二極管Dl的正極相連接；所述的開關電路(3)內的第一只電容器Cl的負極與自關斷器件Vl的陰極和所述的驅動電路(2)內的隔離二極管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的負極相連接，放電二極管D2的負極與輸出端的E+相連，充電二極管D3的正極與第二只電容器C2的負極和所述的恒流控制電路(5)內的電阻R4的一端相連；所述的開關電路(3)內的自關斷器件Vl的陽極與限流電感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的負極相連，回能二極管D4的負極與輸出端E+相連接；輸出端E+連接負載LED照明燈組的正極；所述的恒流控制電路(5)內的電阻R4的另一端和輸出端E-和LED照明燈組的負極相連接，恒流控制電路(5)內的電壓比較器B的一個輸入端與穩壓二極管dw2的負極和電阻R3的一端相連，穩壓二極管dw2的正極與恒流控制電路(5)內的電阻R4相連，電阻R3的另一端與電路內的穩壓二極管dw3的負極和電阻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的輸出端與電流調整電路(4)內的自關斷器件V2的驅動極相連接；電流調整電路(4)內的自關斷器件V2的陰極與續流二極管D6的正極和電阻R4的一端相連。
4.根據權利要求1所述的一種LED驅動電源，其特征在于:自關斷器件V2的陽極與續流二極管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】H05B37/02GK203537623SQ201320649643
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年10月18日 優先權日:2013年10月18日
【發明者】張煒, 李香龍 申請人:河北工業大學