專利名稱：一種用于led的多路恒流驅(qū)動電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及LED照明領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種用于LED的多路恒流驅(qū)動電源。
背景技術(shù)：
LED由于其高效節(jié)能和長壽命特性在照明領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，其市場前景巨大。目前在國內(nèi)外市場上已經(jīng)出現(xiàn)了各種形式的采用LED為光源的路燈、街燈、日光燈、 筒燈、球泡燈等照明器具，用于替代傳統(tǒng)的碘鎢燈、白熾燈和節(jié)能燈。傳統(tǒng)燈具采用交流市電直接供電，無需考慮惡劣的應(yīng)用環(huán)境和電源壽命。但LED燈具則不能使用市電直接供電， 需要低壓恒流電源驅(qū)動，并且隨著LED組合方式的不同，電源的輸出電流和電壓也不相同。 對于大功率燈具，有時還需要LED電源具有多路恒流輸出并具有均流特性。同時，大于一定功率的電源還必須附加功率因素校正(PFC)，由于LED的壽命可達(dá)50000小時，高質(zhì)量的 LED驅(qū)動電源要求在70度(甚至更高)的環(huán)境溫度下能保證至少50000小時以上的設(shè)計壽命。在現(xiàn)有技術(shù)中，通常采用的LED電源包括單路輸出和多路輸出兩種，如圖1和圖2所示。圖1中是常用的單路恒流輸出LED驅(qū)動電源，常用于電源功率為20W以下，采用單級 PFC降壓，恒流控制。圖2是多路恒流輸出LED驅(qū)動電源，常用于20W以上，采用前級PFC 恒壓+多個DC/DC恒流電路單元的電路結(jié)構(gòu)。圖1中的電源只能提供單路輸出，雖結(jié)構(gòu)簡單，但由于變壓器變比的限制，在大輸入電壓范圍時，電源效率低，而且輸出不能空載，所以實際使用時還需要增加過壓保護(hù)電路，使控制電路復(fù)雜；或增加死負(fù)載，使電源效率進(jìn)一步降低。綜合性能無法滿足高性能LED電源的技術(shù)要求，電源設(shè)計壽命在50度的環(huán)境溫度下一般不超過50000小時。圖2中的電源先通過一個獨立的單級PFC電路將輸入電壓引導(dǎo)至一個400V左右的穩(wěn)態(tài)電壓，再根據(jù)輸出路數(shù)要求由幾個獨立的DC/DC單元提供相應(yīng)路數(shù)的恒流輸出。這個電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但一樣存在大輸入電壓范圍時電源效率偏低的問題。且每增加一路輸出，就需要增加一個DC/DC單元。一般情況下，由于電路復(fù)雜、元件數(shù)量多，采用這種電路結(jié)構(gòu)的電源，設(shè)計壽命在50度的環(huán)境溫度下通常不會超過30000小時，而且成本高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足高質(zhì)量LED電源的技術(shù)要求。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述LED電源在多路輸出時電路較為復(fù)雜、電源壽命較短的缺陷，提供一種電路結(jié)構(gòu)較為簡單、壽命較長的用于LED的多路恒流驅(qū)動電源。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種用于LED的多路恒流驅(qū)動電源，包括控制輸出電壓高低的開關(guān)單元以及輸出控制波形使得所述開關(guān)單元導(dǎo)通或截止的控制單元，還包括分別連接在所述電源的多路輸出上的多個電流取樣單元、并接在所述電源一路輸出端上的電壓取樣單元、用于轉(zhuǎn)換所述電壓采樣單元輸出的電壓控制單元、多個分別用于轉(zhuǎn)換所述多個電流取樣單元輸出的電壓控制單元以及將所述電壓控制單元及所述多個電流控制單元的輸出合并后傳輸?shù)剿隹刂茊卧男盘杺鬏攩卧?。在本實用新型所述的用于LED的多路恒流驅(qū)動電源中，所述電源包括多路相同電壓的輸出端，所述每路輸出端包括一個電流取樣單元，所述每個電流取樣單元對應(yīng)一個電流控制單元。在本實用新型所述的用于LED的多路恒流驅(qū)動電源中，所述電流采樣單元為串接在所述每路輸出端上的電流采樣電阻，所述電流采樣信號由所述電流采樣電阻一端輸出。在本實用新型所述的用于LED的多路恒流驅(qū)動電源中，所述電壓采樣單元為串接后并接在所述電壓輸出端之間的兩個電阻，所述電壓采樣單元在所述兩個電阻之間的連接點輸出。在本實用新型所述的用于LED的多路恒流驅(qū)動電源中，所述電流控制單元包括運算放大器、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第一電容、第二電容、第三電容以及二極管；所述運算放大器的負(fù)輸入端通過第一電阻連接到所述電流采樣信號輸出端；所述負(fù)輸入端還通過串接的第三電阻和第三電容連接到所述運算放大器的輸出端；所述負(fù)輸入端還通過第一電容接地；所述運算放大器輸出端還與所述二極管負(fù)極連接，所述二極管正極連接到所述信號傳輸單元的信號輸入端；所述運算放大器的正輸入端通過第二電阻連接到電源端，所述正輸入端還通過并接的第四電阻和第二電容連接到地。在本實用新型所述的用于LED的多路恒流驅(qū)動電源中，所述信號傳輸單元為光電耦合器，所述光電耦合器的發(fā)光管的正極連接到電源端，所述發(fā)光管的負(fù)極與所述多個電流控制單元中的所述二極管正極連接。在本實用新型所述的用于LED的多路恒流驅(qū)動電源中，所述電壓控制單元的輸出端連接在所述光電耦合器中發(fā)光管的負(fù)極。在本實用新型所述的用于LED的多路恒流驅(qū)動電源中，所述控制單元為PFC控制單元。在本實用新型所述的用于LED的多路恒流驅(qū)動電源中，所述光電耦合器中的光敏管的發(fā)射極與所述PFC控制單元的電壓控制輸入端連接，并通過一個電阻與所述PFC控制單元的電流控制輸入端連接。實施本實用新型的用于LED的多路恒流驅(qū)動電源，具有以下有益效果由于在電源的多路輸出上分別設(shè)置有多個電流取樣單元、電流控制單元、在一路輸出上還設(shè)置有電壓取樣單元、電壓控制單元，并且上述電流控制單元、電壓控制單元的輸出還合并后傳輸?shù)娇刂茊卧{(diào)整控制單元輸出的控制信號。這使得任意一路的電流變化都會使得控制單元輸出的控制信號受到調(diào)整，使得該路的輸出電流變化受到控制。進(jìn)而使得電源的結(jié)構(gòu)較為簡單、壽命較長。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中單路恒流輸出LED驅(qū)動電源的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)中多路恒流輸出LED驅(qū)動電源的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實用新型用于LED的多路恒流驅(qū)動電源第一實施例的邏輯框圖；圖4是所述第一實施例的電路原理圖；圖5是所述第一實施例中電流控制單元的電原理圖；[0019]圖6是本實用新型用于LED的多路恒流驅(qū)動電源第二實施例的電路原理圖。
具體實施方式
下面將結(jié)合附圖對本實用新型實施例作進(jìn)一步說明。 如圖3所示，在本實用新型用于LED的多路恒流驅(qū)動電源第一實施例中，該電源包括控制輸出電壓高低的開關(guān)單元301，輸出控制波形使得開關(guān)單元301導(dǎo)通或截止的控制單元302，還包括分別連接在該電源的多路輸出端上的多個電流取樣單元(317、…、3n7)、 連接在該電源一路輸出端上的電壓取樣單元305、用于轉(zhuǎn)換上述電壓采樣單元305輸出信號的電壓控制單元304、多個分別用于轉(zhuǎn)換上述多個電流取樣單元(317、…、3n7)輸出信號的電壓控制單元(316、…、3n6)、將所述電壓控制單元304及多個電流控制單元(316、…、 3n6)的輸出合并后傳輸?shù)娇刂茊卧?02的信號傳輸單元303。在第一實施例中，該電源為一個隔離式多路輸出恒流LED驅(qū)動電源，參見圖4，該電源除了上述各部分外，其他部分與通常的隔離式電源大致上是相通的，例如，整流部分、變壓器等等。實際上，在第一實施例中， 與通常的多路輸出恒流電源的主要的不同之處在于上述個單元的設(shè)置及連接關(guān)系上。如圖3、4所示，在第一實施例中該電源包括多路電壓相同的輸出端，每路輸出端均包括一個輸出正端和一個輸出負(fù)端，在一對輸出正端和負(fù)端之間的電壓相同，其電流恒定；每路輸出端設(shè)置有一個電流取樣單元(317、…、3n7)，而每個電流取樣單元(317、…、 3n7)對應(yīng)一個電流控制單元(316、…、3η6)；電流取樣單元(317、…、3η7)的輸出直接連接到其對應(yīng)的電流取樣單元(317、…、3η7)上。在第一實施例中電流采樣單元(317、…、 3η7)為串接在上述每路輸出端上的電流采樣電阻，其輸出(電流采樣信號)由電流采樣電阻靠近輸出負(fù)端的那一端輸出，參見圖4。在第一實施例中，電壓采樣單元305為串接后并接在一對輸出端之間的兩個電阻，所述電壓采樣信號由所述兩個電阻之間輸出，也就是電壓控制單元304的輸入端是連接在上述兩個電阻之間的。如圖5所示，在第一實施例中，電流控制單元包括運算放大器、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3以及二極管Dl ； 運算放大器的負(fù)輸入端通過第一電阻Rl連接到該電流控制單元對應(yīng)的電流采樣單元輸出端(在圖5中，該端子以INPUT表示)；該運放負(fù)輸入端還通過串接的第三電阻R3和第三電容C3連接到運算放大器的輸出端；同時，該負(fù)輸入端還通過第一電容Cl接地；運算放大器輸出端還與二極管Dl負(fù)極連接，該二極管Dl正極連接到上述信號傳輸單元(即光電耦合器)的信號輸入端(圖5中表示為OUTPUT)；此外，運算放大器的正輸入端通過第二電阻R2 連接到為該運算放大器提供基準(zhǔn)電壓的電源端Vref，該運放正輸入端還通過并接的第四電阻R4和第二電容C2連接到地。在第一實施例中，控制單元為該電源的PFC控制單元。也就是帶有PFC功能的電源控制集成電路。信號傳輸單元是光電耦合器，該光電耦合器的發(fā)光管的正極連接到為其供電的電源端，發(fā)光管的負(fù)極與多個電流控制單元中的二極管正極連接；同時，電壓控制單元的輸出端也連接在光電耦合器中發(fā)光管的負(fù)極。而光電耦合器中的光敏管的發(fā)射極與上述PFC控制單元的電壓控制輸入端連接；同時，并該光敏管的發(fā)射極還通過一個電阻與所述PFC控制單元的電流控制輸入端連接。這樣，上述光敏管的發(fā)射極上的輸出變化就能夠通過上述PFC控制單元使得其輸出的驅(qū)動波形發(fā)生變化，進(jìn)而穩(wěn)定該電源多路輸出的電流和電壓。在本實施例中，上述每個電流控制單元具有完全相同的電路和參數(shù)，它們與電壓控制單元一起接入作為信號傳輸單元的光電耦合器，從邏輯的角度而言，這些信號在接入時是以“或”的方式連接的。當(dāng)某一路輸出電流大于設(shè)定值(由電流控制回路的基準(zhǔn)值決定)，通過該路的電流控制單元的變化達(dá)到調(diào)整光電耦合器的輸出的效果，從而改變PFC IC 的輸出，使得各路輸出電流穩(wěn)定在設(shè)定值并趨于相等。這樣，每路輸出的電流精度主要取決于電流采樣電阻(圖4中RsfRs3)的精度和電流控制單元的參數(shù)離散性。在實際運用中， 通過對電流控制回路的參數(shù)優(yōu)化，可以方便地擴展輸出至最多8路，并保證每路輸出電流的均流誤差在5%以內(nèi)。而電壓控制單元直接對輸出電壓進(jìn)行控制，可以根據(jù)設(shè)計需要將輸出電壓上限限定在一定范圍(比如50V或其他需要的電壓)，即控制PFC啟動電壓跟隨輸入電壓并保持一個基本恒定的電壓差。一方面，這種跟隨方式可以最大限度地簡化電路，并顯著地減小啟動電感(圖4中Li)的尺寸和成本；另一方面，這樣做還有一個附帶的好處，即使任何一路輸出空載，輸出電壓也不會超過設(shè)定值上限，省掉了過壓保護(hù)電路。從上面的描述來看，在本實施例中巧妙地利用通用PFC控制IC的電壓和電流控制環(huán)路，將PFC校正電路和多路恒流控制集成在一起，實現(xiàn)了高功率因素、高效率和長壽命電源設(shè)計，很好地滿足了高質(zhì)量LED電源的各項技術(shù)要求。圖6示出了本實用新型的第二實施例，其為一個非隔離的多路恒流LED驅(qū)動電源。 基本上，除了電源的電路結(jié)構(gòu)與第一實施例不同之外，其余部分與第一實施例大致相同，在此就不再贅述。以上所述實施例僅表達(dá)了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)， 但并不能因此而理解為對本實用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實用新型的保護(hù)范圍。因此，本實用新型專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種用于LED的多路恒流驅(qū)動電源，包括控制輸出電壓高低的開關(guān)單元以及輸出控制波形使得所述開關(guān)單元導(dǎo)通或截止的控制單元，其特征在于，還包括分別連接在所述電源的多路輸出上的多個電流取樣單元、并接在所述電源一路輸出端上的電壓取樣單元、用于轉(zhuǎn)換上述電壓采樣單元輸出的電壓控制單元、多個分別用于轉(zhuǎn)換所述多個電流取樣單元輸出的電流控制單元以及將所述電壓控制單元及所述多個電流控制單元的輸出合并后傳輸?shù)剿隹刂茊卧男盘杺鬏攩卧?br> 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于LED的多路恒流驅(qū)動電源，其特征在于，所述電源包括多路相同電壓的輸出，所述每路電壓輸出包括一個電流取樣單元，所述每個電流取樣單元對應(yīng)一個電流控制單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于LED的多路恒流驅(qū)動電源，其特征在于，所述電流采樣單元包括串接在所述每路輸出端上的電流采樣電阻，所述電流采樣信號由所述電流采樣電阻一端輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于LED的多路恒流驅(qū)動電源，其特征在于，所述電壓采樣單元包括串接后并接在所述電壓輸出端之間的兩個電阻，所述電壓采樣信號由所述兩個電阻之間輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于LED的多路恒流驅(qū)動電源，其特征在于，所述電流控制單元包括運算放大器、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第一電容、第二電容、第三電容以及二極管；所述運算放大器的負(fù)輸入端通過第一電阻連接到所述電流采樣信號輸出端；所述負(fù)輸入端還通過串接的第三電阻和第三電容連接到所述運算放大器的輸出端；所述負(fù)輸入端還通過第一電容接地；所述運算放大器輸出端還與所述二極管負(fù)極連接，所述二極管正極連接到所述信號傳輸單元的信號輸入端；所述運算放大器的正輸入端通過第二電阻連接到電源端，所述正輸入端還通過并接的第四電阻和第二電容連接到地。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于LED的多路恒流驅(qū)動電源，其特征在于，所述信號傳輸單元為光電耦合器，所述光電耦合器的發(fā)光管的正極連接到電源端，所述發(fā)光管的負(fù)極與所述多個電流控制單元中的所述二極管正極連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于LED的多路恒流驅(qū)動電源，其特征在于，所述電壓控制單元的輸出端連接在所述光電耦合器中發(fā)光管的負(fù)極。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于LED的多路恒流驅(qū)動電源，其特征在于，所述控制單元為 PFC控制單元。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于LED的多路恒流驅(qū)動電源，其特征在于，所述光電耦合器中的光敏管的發(fā)射極與所述PFC控制單元的電壓控制輸入端連接，并通過一個電阻與所述 PFC控制單元的電流控制輸入端連接。
專利摘要本實用新型涉及一種用于LED的多路恒流驅(qū)動電源，包括控制輸出電壓高低的開關(guān)單元以及輸出控制波形使得所述開關(guān)單元導(dǎo)通或截止的控制單元，還包括分別連接在所述電源的多路輸出上的多個電流取樣單元、并接在所述電源一路輸出端上的電壓取樣單元、用于轉(zhuǎn)換上述電壓采樣單元輸出的電壓控制單元、多個分別用于轉(zhuǎn)換所述多個電流取樣單元輸出的電流控制單元以及將所述電壓控制單元及所述多個電流控制單元的輸出合并后傳輸?shù)剿隹刂茊卧男盘杺鬏攩卧嵤┍緦嵱眯滦偷挠糜贚ED的多路恒流驅(qū)動電源，具有以下有益效果電源的結(jié)構(gòu)較為簡單、壽命較長。
文檔編號H05B37/02GK202135375SQ20112024754
公開日2012年2月1日 申請日期2011年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月8日
發(fā)明者王軍 申請人:深圳市易拓威科技有限公司