一種led燈控制系統(tǒng)的雙級(jí)交換式電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種LED燈控制系統(tǒng)的雙級(jí)交換式電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括第一級(jí)電源電路、第二級(jí)電源電路、輸出檢測(cè)電路以及電源控制單元，其中，第一級(jí)電源電路包含第一開關(guān)電路，而第一級(jí)電源電路分別連接于電源總線B1與電源控制單元的第一級(jí)控制電路，用于接收輸入電壓Vin且通過(guò)第一開關(guān)電路的導(dǎo)通或截止產(chǎn)生總線電壓Vbus。所述第二級(jí)電源電路包含第二開關(guān)電路，而第二級(jí)電源電路分別連接于電源總線B1與電源控制單元的第二級(jí)控制電路，用以接收總線電壓Vbus且通過(guò)第二開關(guān)電路的導(dǎo)通或截止產(chǎn)生額定的輸出電壓V0或輸出電流Io。
【專利說(shuō)明】一種LED燈控制系統(tǒng)的雙級(jí)交換式電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電源轉(zhuǎn)換【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種LED燈控制系統(tǒng)的雙級(jí)交換式電源轉(zhuǎn)化系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)電源轉(zhuǎn)換電路為了使第一級(jí)電源電路可以產(chǎn)生固定電壓值的總線電壓，僅能接收電壓變化較小的交流輸入電壓，若第一級(jí)電源電路無(wú)法產(chǎn)生預(yù)定電壓值的總線電壓時(shí)，第二級(jí)電源電路也無(wú)法產(chǎn)生額定電壓值的輸出電壓。當(dāng)輸入電壓短暫地中斷或發(fā)生異常時(shí)，例如雷擊或馬達(dá)啟動(dòng)所造成的輸入電壓中斷或異常，輸出電壓同樣會(huì)受到輸入電壓影響而立即中斷或發(fā)生異常。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)相關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】文獻(xiàn)和以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，在大量現(xiàn)有文獻(xiàn)研究和長(zhǎng)期在相關(guān)領(lǐng)域研發(fā)實(shí)踐的基礎(chǔ)上，本發(fā)明提出“一種雙級(jí)交換式電源轉(zhuǎn)化系統(tǒng)”，克服了現(xiàn)有技術(shù)中“當(dāng)輸入電壓短暫地中斷或發(fā)生異常時(shí)，例如雷擊或馬達(dá)啟動(dòng)所造成的輸入電壓中斷或異常，輸出電壓同樣會(huì)受到輸入電壓影響而立即中斷或發(fā)生異常?！钡燃夹g(shù)難題，實(shí)現(xiàn)“當(dāng)輸入電壓短暫地中斷或發(fā)生異常時(shí)，輸出電壓不會(huì)受到輸入電壓影響而立即中斷或發(fā)生異?！钡挠幸嫘Ч?br> [0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種雙級(jí)交換式電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括第一級(jí)電源電路(11)、第二級(jí)電源電路(12)、輸出檢測(cè)電路(13)以及電源控制單元(14)，其中，第一級(jí)電源電路(11)包含第一開關(guān)電路(111)，而第一級(jí)電源電路(11)分別連接于電源總線^與電源控制單元(14)的第一級(jí)控制電路(141)，用于接收輸入電壓Vin且通過(guò)第一開關(guān)電路(111)的導(dǎo)通或截止產(chǎn)生總線電壓Vbus。所述第二級(jí)電源電路(12)包含第二開關(guān)電路(121)，而第二級(jí)電源電路(12)分別連接于電源總線B1與電源控制單元(14)的第二級(jí)控制電路(142)，用以接收總線電壓Vbus且通過(guò)第二開關(guān)電路(121)的導(dǎo)通或截止產(chǎn)生額定的輸出電壓％或輸出電流I。。所述輸出檢測(cè)電路(13)連接于第二級(jí)電源電路(12)的電源輸出端、電源控制單元(14)的第一級(jí)控制電路(141)與第二級(jí)控制電路(142)，用以根據(jù)輸出電壓％或輸出電流I。，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的輸出檢測(cè)信號(hào)Vf。所述電源控制單元(14)分別連接于第一級(jí)電源電路(11)的第一開關(guān)電路(111)的控制端、第二級(jí)電源電路(12)的第二開關(guān)電路(121)的控制端以及輸出檢測(cè)電路(13)的輸出端，用以根據(jù)輸出檢測(cè)信號(hào)Vf分別控制第一開關(guān)電路(111)與第二開關(guān)電路(121)運(yùn)行，而分別使第一級(jí)電源電路(11)的第一級(jí)電壓增益值61與第二級(jí)電源電路(12)的第二級(jí)電壓增益值G2根據(jù)輸出檢測(cè)信號(hào)Vf改變，進(jìn)而使第一級(jí)電源電路(11)的第一級(jí)電壓增益值匕與第二級(jí)電源電路(12)的第二級(jí)電壓增益值G2根據(jù)輸出電壓V或輸出電流L改變。所述第一級(jí)電壓增益值G1為輸入電壓Vin與總線電壓Vbus的比值，其關(guān)系式為Gi = Vbus/Vin,而第二級(jí)電壓增益值G2為總線電壓Vbus與輸出電壓Vo的比值，其關(guān)系式為所述電源控制單元(14)的第一級(jí)控制電路(141)與第二級(jí)控制電路(142)根據(jù)輸出電壓V或輸出電流I變化的輸出檢測(cè)信號(hào)Vf而分別調(diào)整第一開關(guān)電路(111)與第二開關(guān)電路(121)的運(yùn)行，使第一級(jí)電源電路
(11)的第一級(jí)電壓增益值G1與第二級(jí)電源電路(12)的第二級(jí)電壓增益值G2改變，進(jìn)而使輸出電壓V或輸出電流I維持在額定值。
[0005]本發(fā)明的有益效果為:當(dāng)輸入電壓短暫地中斷或發(fā)生異常時(shí)，輸出電壓不會(huì)受到輸入電壓影響而立即中斷或發(fā)生異常。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0006]圖1為本發(fā)明具體實(shí)施例的雙級(jí)交換式電源轉(zhuǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

【具體實(shí)施方式】
[0007]下面對(duì)照附圖，通過(guò)對(duì)實(shí)施例的描述，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】如所涉及的控制系統(tǒng)，相互間的連接關(guān)系，及實(shí)施方法，作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，以幫助本領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思、技術(shù)方案有更完整、準(zhǔn)確和深入的理解。
[0008]如圖1所示，智能控制系統(tǒng)由各種電子元器件組成，而每一個(gè)電子元件所需的電源電壓不盡相同。為了提供適當(dāng)?shù)碾妷航o每一個(gè)電子元件使其正常運(yùn)行，這些電子元件需要通過(guò)電源轉(zhuǎn)化電路將輸入電壓轉(zhuǎn)換為適當(dāng)?shù)碾妷航o每一個(gè)電子元件使用。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)雙級(jí)交換式電源轉(zhuǎn)換電路，用以接收輸入電壓而產(chǎn)生輸出電壓，具體電路框架如圖1。
[0009]該雙級(jí)交換式電源轉(zhuǎn)換電路包括:第一級(jí)電源電路11、第二級(jí)電源電路12、輸出檢測(cè)電路13以及電源控制單元14，其中，第一級(jí)電源電路11包含第一開關(guān)電路111，而第一級(jí)電源電路11分別連接于電源總線B1與電源控制單元14的第一級(jí)控制電路141，用以接收輸入電壓Vin且通過(guò)第一開關(guān)電路111的導(dǎo)通或截止產(chǎn)生總線電壓Vbus。
[0010]第二級(jí)電源電路12包含第二開關(guān)電路121，而第二級(jí)電源電路12分別連接于電源總線B1與電源控制單元14的第二級(jí)控制電路142，用以接收總線電壓Vbus且通過(guò)第二開關(guān)電路121的導(dǎo)通或截止產(chǎn)生額定的輸出電壓Vtl或輸出電流I。。輸出檢測(cè)電路13連接于第二級(jí)電源電路12的電源輸出端、電源控制單元14的第一級(jí)控制電路141與第二級(jí)控制電路142，用以根據(jù)輸出電壓Vtl或輸出電流I。，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的輸出檢測(cè)信號(hào)Vf。
[0011]電源控制單元14分別連接于第一級(jí)電源電路11的第一開關(guān)電路111的控制端、第二級(jí)電源電路12的第二開關(guān)電路121的控制端以及輸出檢測(cè)電路13的輸出端，用以根據(jù)輸出檢測(cè)信號(hào)Vf分別控制第一開關(guān)電路111與第二開關(guān)電路121運(yùn)行，而分別使第一級(jí)電源電路11的第一級(jí)電壓增益值G1與第二級(jí)電源電路12的第二級(jí)電壓增益值G2根據(jù)輸出檢測(cè)信號(hào)Vf改變，進(jìn)而使第一級(jí)電源電路11的第一級(jí)電壓增益值G1與第二級(jí)電源電路12的第二級(jí)電壓增益值G2根據(jù)輸出電壓V或輸出電流Itl改變。其中，第一級(jí)電壓增益值G1為輸入電壓Vin與總線電壓Vbus的比值，其關(guān)系式為G1 = Vbus/Vin，而第二級(jí)電壓增益值G2為總線電壓Vbus與輸出電壓Vtl的比值，其關(guān)系式為G2 = Vc/Vbus。
[0012]電源控制單元14的第一級(jí)控制電路141與第二級(jí)控制電路142是依據(jù)隨著輸出電壓Vtl或輸出電流10變化的輸出檢測(cè)信號(hào)Vf而分別調(diào)整第一開關(guān)電路111與第二開關(guān)電路121的運(yùn)行，使第一級(jí)電源電路11的第一級(jí)電壓增益值G1與第二級(jí)電源電路12的第二級(jí)電壓增益值G2改變，進(jìn)而使輸出電壓V?；蜉敵鲭娏?維持在額定值。換言之，總線電壓Vbus會(huì)隨著輸出電壓Vtl或輸出電流1而變化，因此，本發(fā)明的雙級(jí)交換式電源轉(zhuǎn)換電路I利用第一級(jí)電源電路11產(chǎn)生非固定電壓值的總線電壓Vbus,來(lái)實(shí)現(xiàn)輸出電壓Vtl或輸出電流10維持在額定值。
[0013]第一級(jí)電源電路11不需要產(chǎn)生固定電壓值的總線電壓Vbus，而是動(dòng)態(tài)地調(diào)整第一級(jí)電源電路11的第一級(jí)電壓增益值G1與第二級(jí)電源電路12的第二級(jí)電壓增益值G2使輸出電壓Vtl或輸出電流I。維持在額定值，進(jìn)而使第一級(jí)電源電路11的第一開關(guān)電路111與第二級(jí)電源電路12的第二開關(guān)電路121運(yùn)行可以更具彈性，因此，該系統(tǒng)的雙級(jí)交換式電源轉(zhuǎn)換電路可以接收較大電壓值變化范圍的輸入電壓Vin。
[0014]該雙級(jí)交換式電源轉(zhuǎn)換電路包括:第一級(jí)電源電路，其包含第一開關(guān)電路，第一級(jí)電源電路連接于電源總線，用以接收輸入電壓且通過(guò)第一開關(guān)電路導(dǎo)通或截止產(chǎn)生總線電壓；第二級(jí)電源電路，其包含第二開關(guān)電路，第二級(jí)電源電路連接于電源總線，用以接收總線電壓且通過(guò)第二開關(guān)電路導(dǎo)通或截止產(chǎn)生該輸出電壓；輸出檢測(cè)電路，其連接于第二級(jí)電源電路，用以根據(jù)輸出電壓和/或輸出電流產(chǎn)生輸出檢測(cè)信號(hào)；以及電源控制單元，連接于第一級(jí)電源電路的第一開關(guān)電路與第二級(jí)電源電路的第二開關(guān)電路的控制端，用以根據(jù)輸出檢測(cè)信號(hào)分別控制第一開關(guān)電路與第二開關(guān)電路運(yùn)行，而分別使第一級(jí)電源電路的第一級(jí)電壓增益值與第二級(jí)電源電路的第二級(jí)電壓增益值根據(jù)輸出檢測(cè)信號(hào)改變，以使輸出電壓或輸出電流維持在額定值，其中，總線電壓根據(jù)輸出檢測(cè)信號(hào)而動(dòng)態(tài)變化。
[0015]此雙級(jí)交換式電源轉(zhuǎn)換電路的第一級(jí)電源電路不會(huì)產(chǎn)生固定電壓值的總線電壓，且第一級(jí)電源電路與第二級(jí)電源電路根據(jù)雙級(jí)交換式電源轉(zhuǎn)換電路的輸出電壓或輸出電流而分別調(diào)整第一級(jí)電源電路的第一開關(guān)電路以及第二級(jí)電源電路的第二開關(guān)電路運(yùn)行，進(jìn)而分別調(diào)整第一級(jí)電源電路的第一級(jí)電壓增益值(gain)與第二級(jí)電源電路的第二級(jí)電壓增益值，因此，該雙級(jí)交換式電源轉(zhuǎn)換電路能接收電壓變化較大的輸入電壓。即使是因?yàn)檩斎腚妷旱碾妷褐底兓斐煽偩€電壓的電壓值變化時(shí)，輸出電壓的電壓值不會(huì)隨著總線電壓的電壓值而變化。當(dāng)輸入電壓短暫地中斷或發(fā)生異常時(shí)，輸出電壓不會(huì)受到輸入電壓影響而立即中斷或發(fā)生異常。
[0016]在電路控制圖圖1中，電源控制單元14包含第一級(jí)控制電路141與第二級(jí)控制電路142，其中，第一級(jí)控制電路141分別連接于輸出檢測(cè)電路13的輸出端與第一級(jí)電源電路11的第一開關(guān)電路111的控制端，用以根據(jù)輸出檢測(cè)電路13產(chǎn)生的輸出檢測(cè)信號(hào)Vf控制第一級(jí)電源電路11的第一開關(guān)電路111運(yùn)行，使第一級(jí)電源電路11的第一級(jí)電壓增益值G1根據(jù)輸出檢測(cè)信號(hào)Vf改變。相似地，第二級(jí)控制電路142分別連接于輸出檢測(cè)電路13的輸出端與第二級(jí)電源電路12的第二開關(guān)電路121的控制端，用以根據(jù)輸出檢測(cè)電路13產(chǎn)生的輸出檢測(cè)信號(hào)Vf控制第二級(jí)電源電路12的第二開關(guān)電路121運(yùn)行，使第二級(jí)電源電路12的第二級(jí)電壓增益值G2根據(jù)輸出檢測(cè)信號(hào)Vf改變。
[0017]由于第一級(jí)電源電路11的第一開關(guān)電路111與第二級(jí)電源電路12的第二開關(guān)電路121運(yùn)行可以更具彈性，因此，本系統(tǒng)的雙級(jí)交換式電源轉(zhuǎn)換電路能接收電壓值變化較大的輸入電壓Vin，更因?yàn)榇颂匦?，?dāng)輸入電壓Vin短暫地發(fā)生異常時(shí)，輸出電壓Vtl不會(huì)受到輸入電壓Vin影響立即發(fā)生異常。雙級(jí)交換式電源轉(zhuǎn)換電路還包含總線電容Cbus，連接于第一級(jí)電源電路11的電源輸出端、第二級(jí)電源電路12的電源輸入端與電源總線BI，用以濾除總線電壓Vbus的高頻噪聲，且于輸入電壓未中斷時(shí)存儲(chǔ)電能。因此，當(dāng)輸入電壓Vin短暫地中斷時(shí)，可以通過(guò)總線電容Cbus提供電能產(chǎn)生輸出電壓Vtl，使輸出電壓Vtl不會(huì)受到輸入電壓Vin影響而立即中斷。
[0018]此外，更因?yàn)楸景l(fā)明的雙級(jí)交換式電源轉(zhuǎn)換電路I的第一級(jí)電源電路11不用產(chǎn)生固定電壓值的總線電壓Vbus,而是動(dòng)態(tài)調(diào)整第一級(jí)電源電路11的第一級(jí)電壓增益值G1與第二級(jí)電源電路12的第二級(jí)電壓增益值G2使輸出電壓V。或輸出電流I。維持在額定值，因此，在輸入電壓Vin中斷前，由于第一級(jí)電源電路11的第一級(jí)電壓增益值Gl與第二級(jí)電源電路12的第二級(jí)電壓增益值G2為動(dòng)態(tài)調(diào)整，使總線電容Cbus的總線電壓Vbus下降的速度較慢，進(jìn)而使輸入電壓Vin中斷后，輸出電壓Vtl維持額定值時(shí)的維持時(shí)間較長(zhǎng)。當(dāng)輸入電壓Vin中斷后，輸出電壓Vtl還是會(huì)維持額定值不會(huì)立即中斷，在經(jīng)過(guò)0.5秒的維持時(shí)間后，輸出電壓Vtl才會(huì)中斷或低于額定值。換言之，若輸入電壓Vin中斷的時(shí)間小于0.5秒的維持時(shí)間，即輸入電壓Vin短暫的中斷時(shí)，可以通過(guò)總線電容Cbus提供電能產(chǎn)生輸出電壓Vtl，使輸出電壓V。不會(huì)受到輸入電壓Vin影響而立即中斷或降低電壓值至低于額定值。
[0019]由上述可知，電源控制單元14的第一級(jí)控制電路141與第二級(jí)控制電路142會(huì)依據(jù)輸出檢測(cè)信號(hào)Vf而分別通過(guò)動(dòng)態(tài)地調(diào)整第一級(jí)電源電路11運(yùn)行的第一占空比Dtl與第二級(jí)電源電路12的第二運(yùn)行頻率f2，即改變第一開關(guān)電路111運(yùn)行的占空比與第二開關(guān)電路121的運(yùn)行頻率，使第一級(jí)電源電路11的第一級(jí)電壓增益值Gl與第二級(jí)電源電路12的第二級(jí)電壓增益值G2隨著輸出檢測(cè)信號(hào)Vf改變，進(jìn)而使輸出電壓V。或輸出電流Itl維持在額定值。
[0020]專業(yè)人員還可以進(jìn)一步意識(shí)到，結(jié)合本文中所公開的實(shí)施例描述的執(zhí)行步驟，能夠以電子硬件、計(jì)算機(jī)軟件或者二者的結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)，這些功能究竟以硬件還是軟件方式來(lái)執(zhí)行，取決于技術(shù)方案的特定應(yīng)用和設(shè)計(jì)約束條件。專業(yè)技術(shù)人員可以對(duì)每個(gè)特定的應(yīng)用來(lái)使用不同方法來(lái)實(shí)現(xiàn)所描述的功能，但是這種實(shí)現(xiàn)不應(yīng)認(rèn)為超出本發(fā)明的范圍。本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)情況下，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可根據(jù)本發(fā)明做出各種相應(yīng)改變和變形，這些相應(yīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行的修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)的范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種LED燈控制系統(tǒng)的雙級(jí)交換式電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng),其特征在于:該系統(tǒng)包括弟一級(jí)電源電路(11)、第二級(jí)電源電路(12)、輸出檢測(cè)電路(13)以及電源控制單元(14)，其中，第一級(jí)電源電路(11)包含第一開關(guān)電路(111)，而第一級(jí)電源電路(11)分別連接于電源總線B1與電源控制單元(14)的第一級(jí)控制電路(141)，用于接收輸入電壓Vin且通過(guò)第一開關(guān)電路(111)的導(dǎo)通或截止產(chǎn)生總線電壓Vbus。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙級(jí)交換式電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于:所述第二級(jí)電源電路(12)包含第二開關(guān)電路(121)，而第二級(jí)電源電路(12)分別連接于電源總線BI與電源控制單元(14)的第二級(jí)控制電路(142)，用以接收總線電壓Vbus且通過(guò)第二開關(guān)電路(121)的導(dǎo)通或截止產(chǎn)生額定的輸出電壓Vtl或輸出電流I。。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙級(jí)交換式電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于:所述輸出檢測(cè)電路(13)連接于第二級(jí)電源電路(12)的電源輸出端、電源控制單元(14)的第一級(jí)控制電路(141)與第二級(jí)控制電路(142)，用以根據(jù)輸出電壓Vtl或輸出電流I。，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的輸出檢測(cè)信號(hào)Vf0
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙級(jí)交換式電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于:所述電源控制單元(14)分別連接于第一級(jí)電源電路(11)的第一開關(guān)電路(111)的控制端、第二級(jí)電源電路(12)的第二開關(guān)電路(121)的控制端以及輸出檢測(cè)電路(13)的輸出端，用以根據(jù)輸出檢測(cè)信號(hào)Vf分別控制第一開關(guān)電路(111)與第二開關(guān)電路(121)運(yùn)行，而分別使第一級(jí)電源電路(11)的第一級(jí)電壓增益值G1與第二級(jí)電源電路(12)的第二級(jí)電壓增益值G2根據(jù)輸出檢測(cè)信號(hào)Vf改變，進(jìn)而使第一級(jí)電源電路(11)的第一級(jí)電壓增益值G1與第二級(jí)電源電路(12)的第二級(jí)電壓增益值G2根據(jù)輸出電壓V或輸出電流Itl改變。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙級(jí)交換式電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于:所述第一級(jí)電壓增益值G1為輸入電壓Vin與總線電壓Vbus的比值，其關(guān)系式為G1 = NbJNin,而第二級(jí)電壓增益值G2為總線電壓Vbus與輸出電壓Vtl的比值，其關(guān)系式為G2 = VcZVbu-
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙級(jí)交換式電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于:所述電源控制單元(14)的第一級(jí)控制電路(141)與第二級(jí)控制電路(142)根據(jù)輸出電壓V或輸出電流I變化的輸出檢測(cè)信號(hào)Vf而分別調(diào)整第一開關(guān)電路(111)與第二開關(guān)電路(121)的運(yùn)行，使第一級(jí)電源電路(11)的第一級(jí)電壓增益值G1與第二級(jí)電源電路(12)的第二級(jí)電壓增益值G2改變，使輸出電壓V或輸出電流I維持在額定值。
【文檔編號(hào)】H02M3/10GK104242635SQ201410534429
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月11日
【發(fā)明者】李玉峰 申請(qǐng)人:安徽朗越環(huán)境工程有限公司