專(zhuān)利名稱：大功率led路燈驅(qū)動(dòng)電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
大功率LED路燈驅(qū)動(dòng)電源技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于100W功率范圍內(nèi)LED路燈的恒流驅(qū)動(dòng)電源。
技術(shù)背景[0002]在世界能源緊缺越發(fā)嚴(yán)重的背景下，LED以其高效、長(zhǎng)壽命、無(wú)污染等特點(diǎn)， 被視為替代傳統(tǒng)燈具的理想光源，其中城市照明，即路燈是LED的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域。 對(duì)于LED路燈，其不同于傳統(tǒng)的路燈，不能用交變的市電直接驅(qū)動(dòng)，而需要恒定的驅(qū)動(dòng) 電流，驅(qū)動(dòng)電流的波動(dòng)會(huì)極大的影響到LED的壽命，這樣就需要設(shè)計(jì)專(zhuān)門(mén)的恒流驅(qū)動(dòng)電 源。然而現(xiàn)有的驅(qū)動(dòng)電源大多在整流電路后采用阻容降壓、Buck或反激變換電路來(lái)實(shí) 現(xiàn)，這種情況下往往存在輸出功率小、功率因數(shù)低、批量生產(chǎn)時(shí)輸出電流分散性大等問(wèn) 題，這些問(wèn)題制約了 LED路燈的推廣和應(yīng)用。實(shí)用新型內(nèi)容[0003]本實(shí)用新型為解決現(xiàn)有技術(shù)中LED驅(qū)動(dòng)電源功率小、功率因素低、批量生產(chǎn)條 件下輸出電流分散性大的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種大功率LED路燈驅(qū)動(dòng)電源。[0004]本實(shí)用新型解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種大功率LED路 燈驅(qū)動(dòng)電源，所述大功率LED路燈驅(qū)動(dòng)電源由電源輸入端、EMI濾波單元、整流濾波單 元、有源功率因數(shù)矯正單元、反激DC/DC轉(zhuǎn)換單元、輸出單元、輔助電源1、輔助電源 2、APFC控制單元、反激控制單元、光耦隔離單元和反饋控制單元組成，電源輸入端、 EMI濾波單元、整流濾波單元、有源功率因數(shù)矯正單元、反激DC/DC轉(zhuǎn)換單元和輸出單 元依次連接，輔助電源1的輸入端與反激DC/DC轉(zhuǎn)換單元連接，輔助電源1的輸出端與 反激控制單元連接，輔助電源2輸入端與輸出單元連接，輔助電源2輸出端與反饋控制單 元連接，輸出單元經(jīng)反饋控制單元與光耦隔離單元連接，光耦隔離單元輸出端與反激控 制單元，反激控制單元輸出端一路經(jīng)APFC控制單元與有源功率因數(shù)矯正單元連接，一 路與反激DC/DC轉(zhuǎn)換單元連接。[0005]所述電源輸入端由用于在短路時(shí)斷開(kāi)電路的保險(xiǎn)絲F1、用于抑制啟動(dòng)時(shí)的浪涌 電流的負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻NTC1、用于吸收電網(wǎng)帶來(lái)的浪涌或脈沖群干擾的能量的壓敏 電阻RVl組成。[0006]所述EMI濾波單元由X安全電容OCl、共模抑制扼流圈Tl和Y安全電容CY1、 CY2組成；所述整流濾波單元由整流橋和濾波電容組成；所述有源功率因數(shù)矯正單元采 用Boost拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，由一個(gè)電感、一個(gè)M0SFET、一個(gè)電流采樣電阻和兩個(gè)濾波電容組成。[0007]所述反激DC/DC轉(zhuǎn)換單元由反激變壓器T2、開(kāi)關(guān)管Q3、電流采樣電阻R11、 次級(jí)整流電路和一個(gè)RCD緩沖電路組成，其中RCD緩沖電路由二極管D4、電容C2和電 阻Rl組成；所述反激DC/DC轉(zhuǎn)換電路工作在連續(xù)電流模式下，在整流二極管D2上串 聯(lián)一個(gè)可飽和電感L3。[0008]所述輸出單元由濾波電容C9、ClO和輸出電流采樣電阻RlO組成，所述輸出電 流采樣電阻RlO的容差限制為；所述輔助電源1從反激變壓器T2的第三端輔助繞組 獲取能量，通過(guò)整流、濾波為反激控制單元供電。[0009]所述輔助電源2從輸出端獲取能量，由電阻R4、R8、R14、電容Cll、C12、三極管Q2和穩(wěn)壓二極管D5組成，為反饋控制單元供電。[0010]所述APFC控制單元由APFC控制專(zhuān)用芯片及其外圍電路組成，它向有源功率因 數(shù)矯正單元的MOSFET給出驅(qū)動(dòng)信號(hào)；APFC控制單元的供電由反激控制單元提供。[0011]所述反激控制單元由反激控制專(zhuān)用芯片及其外圍電路組成，它有輔助電源1供 電，由光耦隔離單元獲得反饋信號(hào)，為反激DC/DC轉(zhuǎn)換單元的開(kāi)關(guān)管提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)。[0012]所述反饋控制單元包括限壓反饋電路、電流誤差放大電路和電壓基準(zhǔn)電路三部 分，其中電壓基準(zhǔn)電路由三端可控穩(wěn)壓管U5及其外圍電路組成，其輸出端為一個(gè)用于產(chǎn) 生比較用的基準(zhǔn)電壓的跟隨電路，限壓反饋電路由穩(wěn)壓二極管D8和電阻R15、R16、R18 組成，電流誤差放大電路是一個(gè)PI調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)，它的輸入為輸出電流采樣電阻RlO上的電 壓和基準(zhǔn)電壓，它的輸出和限壓反饋的輸出疊加形成反饋信號(hào)，反饋控制單元中的電阻 R31、R34容差限制為0.1%。[0013]所述光耦隔離單元由一個(gè)線性光電耦合器組成，將反饋控制單元給出的反饋信 號(hào)傳遞給反激控制單元。[0014]本實(shí)用新型有益的技術(shù)效果是本實(shí)用新型驅(qū)動(dòng)電源輸出功率可達(dá)到100W，功 率因素大于0.95，通過(guò)容差分配可以實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)條件下輸出電流精度在2%以內(nèi)，它有 效解決了現(xiàn)有LED驅(qū)動(dòng)電源功率小、功率因素低、批量生產(chǎn)條件下輸出電流分散性大的 問(wèn)題。


[0015]圖1是本實(shí)用新型大功率LED路燈驅(qū)動(dòng)電源的整體結(jié)構(gòu)示意圖；[0016]圖2是輸入單元和EMI濾波單元的電路原理圖；[0017]圖3是反激DC/DC轉(zhuǎn)換單元的電路原理圖；[0018]圖4是輔助電源2的電路原理圖；[0019]圖5是反饋控制電路的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
[0020]
以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做詳細(xì)說(shuō)明。[0021 ] 參見(jiàn)圖1，大功率LED路燈驅(qū)動(dòng)電源由電源輸入端、EMI濾波單元、整流濾波 單元、有源功率因數(shù)矯正單元、反激DC/DC轉(zhuǎn)換單元、輸出單元、輔助電源1、輔助電 源2、APFC控制單元、反激控制單元、光耦隔離單元和反饋控制單元組成。所述電源 輸入端由保險(xiǎn)絲F1、負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻NTC1、壓敏電阻RVl組成，保險(xiǎn)絲Fl用于 在短路時(shí)斷開(kāi)電路，負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻NTCl可以抑制啟動(dòng)時(shí)的浪涌電流，壓敏電阻 RVl用于吸收電網(wǎng)帶來(lái)的浪涌或脈沖群干擾的能量；所述EMI濾波單元由X安全電容 CXU共模抑制扼流圈Tl和Y安全電容CY1、CY2組成；所述整流濾波單元由整流橋 和濾波電容組成；所述有源功率因數(shù)矯正單元采用Boost拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，由一個(gè)電感、一個(gè)MOSFET, 一個(gè)電流采樣電阻和兩個(gè)濾波電容組成；所述反激DC/DC轉(zhuǎn)換單元由反激變 壓器T2、開(kāi)關(guān)管Q3、電流采樣電阻R11、次級(jí)整流電路和一個(gè)RCD緩沖電路組成，其中 RCD緩沖電路由二極管D4、電容C2和電阻Rl組成；所述輸出單元由濾波電容C9、ClO 和輸出電流采樣電阻RlO組成；所述輔助電源1從反激變壓器T2的第三端輔助繞組獲取 能量，通過(guò)整流、濾波為反激控制單元供電；所述輔助電源2從輸出端獲取能量，由電 阻R4、R8、R14、電容Cll、C12、三極管Q2和穩(wěn)壓二極管D5組成，為反饋控制單元 供電；所述APFC控制單元由APFC控制專(zhuān)用芯片及其外圍電路組成，它向有源功率因 數(shù)矯正單元的MOSFET給出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以提高本實(shí)用新型電源的輸入功率因素；所述反 激控制單元由反激控制專(zhuān)用芯片及其外圍電路組成，它有輔助電源1供電，由光耦隔離 單元獲得反饋信號(hào)，為反激DC/DC轉(zhuǎn)換單元的開(kāi)關(guān)管提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)；所述光耦隔離單元 由一個(gè)線性光電耦合器組成，將反饋控制單元給出的反饋信號(hào)傳遞給反激控制單元；所 述反饋控制單元包括限壓反饋電路、電流誤差放大電路和電壓基準(zhǔn)電路三部分，其中電 壓基準(zhǔn)電路由三端可控穩(wěn)壓管U5及其外圍電路組成，其輸出端為一個(gè)跟隨電路，用于產(chǎn) 生比較用的基準(zhǔn)電壓，限壓反饋電路由穩(wěn)壓二極管D8和電阻R15、R16、R18組成，用 于限制輸出電壓在空載條件下保護(hù)電源，電流誤差放大電路是一個(gè)PI調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)，它的輸 入為輸出電流采樣電阻RlO上的電壓和基準(zhǔn)電壓，它的輸出和限壓反饋的輸出疊加形成 反饋信號(hào)。在本實(shí)施方式中，APFC專(zhuān)用控制芯片可選用MC33^0，反激控制芯片可選 用NCP1230，光電耦合器可選用EL817，三端可控穩(wěn)壓管U5可選用LM431SC。[0022]為保證批量生產(chǎn)時(shí)輸出電流的一致性，對(duì)于影響輸出電流特性的關(guān)鍵元件參數(shù) 要進(jìn)行容差分配和控制，具體的說(shuō)，輸出電流采樣電阻RlO容差需控制在以內(nèi)，電壓 基準(zhǔn)電路中的電阻R31、R34容差需限制在0.1%以內(nèi)，這樣就可以保證在大批量生產(chǎn)時(shí) 輸出電流誤差控制在2%以內(nèi)，實(shí)現(xiàn)很好的輸出電流一致性。[0023]為實(shí)現(xiàn)高達(dá)IOOW的輸出功率，反激DC/DC轉(zhuǎn)換電路工作在連續(xù)電流模式下， 這樣其次級(jí)整流二極管D2需要強(qiáng)行關(guān)斷，為抑制其反向恢復(fù)電流以減少初級(jí)開(kāi)關(guān)管Q3 的功耗，整流二極管D2需選用反向恢復(fù)時(shí)間較短的型號(hào)，并與之串聯(lián)一個(gè)可飽和電感 L3。在本實(shí)施方式中，整流二極管D2可選用8ETH06，可飽和電感采用超微晶磁芯制作。[0024]此外，在本實(shí)施方式中，APFC控制單元的供電由反激控制單元提供，這樣當(dāng)發(fā) 生輸出空載、短路等故障時(shí)，反激控制單元在關(guān)閉自身的同時(shí)還可以關(guān)閉APFC控制單 元以減少功耗。[0025]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選技術(shù)方案對(duì)本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不 能認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通 技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換， 都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種大功率LED路燈驅(qū)動(dòng)電源，其特征在于所述大功率LED路燈驅(qū)動(dòng)電源由電 源輸入端、EMI濾波單元、整流濾波單元、有源功率因數(shù)矯正單元、反激DC/DC轉(zhuǎn)換單 元、輸出單元、輔助電源1、輔助電源2、APFC控制單元、反激控制單元、光耦隔離單 元和反饋控制單元組成，電源輸入端、EMI濾波單元、整流濾波單元、有源功率因數(shù)矯 正單元、反激DC/DC轉(zhuǎn)換單元和輸出單元依次連接，輔助電源1的輸入端與反激DC/DC 轉(zhuǎn)換單元連接，輔助電源1的輸出端與反激控制單元連接，輔助電源2輸入端與輸出單元 連接，輔助電源2輸出端與反饋控制單元連接，輸出單元經(jīng)反饋控制單元與光耦隔離單 元連接，光耦隔離單元輸出端與反激控制單元，反激控制單元輸出端一路經(jīng)APFC控制 單元與有源功率因數(shù)矯正單元連接，一路與反激DC/DC轉(zhuǎn)換單元連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率LED路燈驅(qū)動(dòng)電源，其特征在于所述電源輸入端 由用于在短路時(shí)斷開(kāi)電路的保險(xiǎn)絲F1、用于抑制啟動(dòng)時(shí)的浪涌電流的負(fù)溫度系數(shù)熱敏電 PlNTCU用于吸收電網(wǎng)帶來(lái)的浪涌或脈沖群干擾的能量的壓敏電阻RVl組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率LED路燈驅(qū)動(dòng)電源，其特征在于所述EMI濾波單 元由X安全電容CX1、共模抑制扼流圈Tl和Y安全電容CY1、CY2組成；所述整流濾 波單元由整流橋和濾波電容組成；所述有源功率因數(shù)矯正單元采用Boost拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，由一 個(gè)電感、一個(gè)M0SFET、一個(gè)電流采樣電阻和兩個(gè)濾波電容組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大功率LED路燈驅(qū)動(dòng)電源，其特征在于所述反激DC/DC 轉(zhuǎn)換單元由反激變壓器T2、開(kāi)關(guān)管Q3、電流采樣電阻R11、次級(jí)整流電路和一個(gè)RCD緩 沖電路組成，其中RCD緩沖電路由二極管D4、電容C2和電阻Rl組成；所述反激DC/ DC轉(zhuǎn)換電路工作在連續(xù)電流模式下，在整流二極管D2上串聯(lián)一個(gè)可飽和電感L3。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率LED路燈驅(qū)動(dòng)電源，其特征在于所述輸出單元由 濾波電容C9、ClO和輸出電流采樣電阻RlO組成，所述輸出電流采樣電阻RlO的容差限 制為所述輔助電源1從反激變壓器T2的第三端輔助繞組獲取能量，通過(guò)整流、濾 波為反激控制單元供電。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率LED路燈驅(qū)動(dòng)電源，其特征在于所述輔助電源2 從輸出端獲取能量，由電阻R4、R8、R14、電容Cll、C12、三極管Q2和穩(wěn)壓二極管D5 組成，為反饋控制單元供電。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率LED路燈驅(qū)動(dòng)電源，其特征在于所述APFC控制 單元由APFC控制專(zhuān)用芯片及其外圍電路組成，它向有源功率因數(shù)矯正單元的MOSFET 給出驅(qū)動(dòng)信號(hào)；APFC控制單元的供電由反激控制單元提供。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率LED路燈驅(qū)動(dòng)電源，其特征在于所述反激控制單 元由反激控制專(zhuān)用芯片及其外圍電路組成，它有輔助電源1供電，由光耦隔離單元獲得 反饋信號(hào)，為反激DC/DC轉(zhuǎn)換單元的開(kāi)關(guān)管提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率LED路燈驅(qū)動(dòng)電源，其特征在于所述反饋控制單 元包括限壓反饋電路、電流誤差放大電路和電壓基準(zhǔn)電路三部分，其中電壓基準(zhǔn)電路由 三端可控穩(wěn)壓管U5及其外圍電路組成，其輸出端為一個(gè)用于產(chǎn)生比較用的基準(zhǔn)電壓的跟 隨電路，限壓反饋電路由穩(wěn)壓二極管D8和電阻R15、R16、R18組成，電流誤差放大電 路是一個(gè)PI調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)，它的輸入為輸出電流采樣電阻RlO上的電壓和基準(zhǔn)電壓，它的輸 出和限壓反饋的輸出疊加形成反饋信號(hào)，反饋控制單元中的電阻R31、R34容差限制為
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率LED路燈驅(qū)動(dòng)電源，其特征在于所述光耦隔離單 元由一個(gè)線性光電耦合器組成，將反饋控制單元給出的反饋信號(hào)傳遞給反激控制單元。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種大功率LED路燈驅(qū)動(dòng)電源，所述大功率LED路燈驅(qū)動(dòng)電源包括電源輸入端、EMI濾波單元、整流濾波單元、有源功率因數(shù)矯正單元、反激DC/DC轉(zhuǎn)換單元、輸出單元、輔助電源1、輔助電源2、APFC控制單元、反激控制單元、光耦隔離單元和反饋控制單元，其中反饋控制單元包括一個(gè)限壓反饋電路、電流誤差放大電路和電壓基準(zhǔn)電路，根據(jù)輸出電流和輸出電壓給出反饋信號(hào)。本實(shí)用新型驅(qū)動(dòng)電源輸出功率可達(dá)到100W，功率因素大于0.95，通過(guò)容差分配可以實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)條件下輸出電流精度在2％以內(nèi)，它有效解決了現(xiàn)有LED驅(qū)動(dòng)電源功率小、功率因素低、批量生產(chǎn)條件下輸出電流分散性大的問(wèn)題。
文檔編號(hào)H05B37/02GK201813583SQ201020107770
公開(kāi)日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2010年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月2日
發(fā)明者劉慶生, 孟喆, 宋雷, 龐樹(shù)軍 申請(qǐng)人:大連九久光電制造有限公司