專利名稱：一種可抗交流電壓沖擊的led恒流驅(qū)動(dòng)電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開了一種可抗交流電壓沖擊的LED恒流驅(qū)動(dòng)電源，屬于半導(dǎo)體照明的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
高性能的LED驅(qū)動(dòng)電路的 解決方案一般都包含PFC和DC/DC模塊，電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且生產(chǎn)成本高。但是低成本的解決方案雖然不包含PFC，D⑶C，但又有如下缺陷LED驅(qū)動(dòng)電源在上電時(shí)，如果正好碰到交流市電的電壓峰值，那么瞬間LED上的電流將會(huì)很大，降低了 LED的使用壽命。調(diào)光器帶來(lái)的電壓“斬波”特性也會(huì)使得LED上的電流突變，也會(huì)縮短LED的使用壽命。市電不穩(wěn)定的條件下，輸出電流的有效值也會(huì)跟隨變化，因此會(huì)產(chǎn)生LED電燈忽明忽暗的現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述背景技術(shù)的不足，提供了一種可抗交流電壓沖擊的LED恒流驅(qū)動(dòng)電源。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的采用如下技術(shù)方案
一種可抗交流電壓沖擊的LED恒流驅(qū)動(dòng)電源，包括由串聯(lián)整流橋、輸出濾波支路組成的驅(qū)動(dòng)模塊，分壓電容，檢測(cè)電阻，開關(guān)，開關(guān)控制電路；
其中所述分壓電容的輸入極板接交流電、輸出極板接整流橋的輸入端；所述輸出濾波支路的輸出端、開關(guān)、檢測(cè)電阻依次串聯(lián)連接；所述開關(guān)控制電路的的第一輸入端與分壓電容的輸出極板連接，第二輸入端接參考電壓，輸出端與開關(guān)門極連接，所述參考電壓為檢測(cè)電阻兩端電壓。所述一種可抗交流電壓沖擊的LED恒流驅(qū)動(dòng)電源中，開關(guān)控制電路包括零相位檢測(cè)電路、比較器、門極控制電路，所述零相位檢測(cè)電路的輸入端接分壓電容的輸出極板，輸出端與門極控制電路的第一輸入端連接；所述比較器的輸入端接參考電壓，輸出端與門極控制電路的第二輸入端連接，所述門極控制電路的輸出端與功率開關(guān)管的門極連接。所述一種可抗交流電壓沖擊的LED恒流驅(qū)動(dòng)電源中，零相位檢測(cè)電路由過(guò)零檢測(cè)比較器和外圍電路組成，門級(jí)控制電路為由觸發(fā)器、邏輯運(yùn)算器件組成的電路。所述一種可抗交流電壓沖擊的LED恒流驅(qū)動(dòng)電源中，所述輸出濾波支路為L(zhǎng)C串聯(lián)電路。本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，具有以下有益效果
(1)增加的開關(guān)控制電路在市電過(guò)零時(shí)檢測(cè)檢測(cè)電阻兩端電壓得到功率開關(guān)管的門極控制信號(hào)，通過(guò)功率開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷控制LED上流經(jīng)的電流，有效抑制了交流電對(duì)LED的沖擊；
(2)在整流橋之前添加的分壓電容降低了零相位檢測(cè)電路的輸入電壓，降低零相位檢測(cè)電路的制造成本，降低整個(gè)LED恒流驅(qū)動(dòng)電源的制造成本，同時(shí)無(wú)能耗的分壓電容保證了 LED的輸出效率；
(3 )采用的LC串聯(lián)濾波支路中，輸出濾波電感使得LED上電流連續(xù)，本發(fā)明所述恒流驅(qū)動(dòng)電源接在調(diào)光器之后。


圖I為傳統(tǒng)的LED恒流驅(qū)動(dòng)電源電路圖。圖2為改進(jìn)的LED恒流驅(qū)動(dòng)電源電路圖。圖3為本發(fā)明的實(shí)施電路圖。圖4為開關(guān)控制電路中比較器的示意圖。 圖5為開關(guān)控制電路中門極控制電路的示意圖。圖6為可抗交流電壓沖擊的LED恒流驅(qū)動(dòng)電源工作過(guò)程示意圖。圖7為本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)仿真圖形。圖中標(biāo)號(hào)說(shuō)明=Ctl為分壓電容,L為輸出濾波電感,C1為輸出濾波電容,SW為開關(guān)，R為檢測(cè)電阻，Vr為參考電壓。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明
如圖I所示，傳統(tǒng)的LED恒流驅(qū)動(dòng)電源中，輸出濾波支路只包含輸出濾波電容，LED上電會(huì)直接受到交流市電的沖擊，它不能接在調(diào)光器的后面，原因也是它會(huì)受調(diào)光器帶來(lái)的“電壓斬波”影響，縮短LED的使用壽命。這個(gè)結(jié)構(gòu)的LED不能實(shí)現(xiàn)恒流，因?yàn)槿绻须姴环€(wěn)，LED上的電壓就不恒定，那么LED上的電流就不恒定，會(huì)有“忽明忽暗”的現(xiàn)象。對(duì)傳統(tǒng)的LED恒流驅(qū)動(dòng)電源改進(jìn)如圖2所示，在整流橋的輸出端串聯(lián)功率因數(shù)校正環(huán)節(jié)、直流轉(zhuǎn)換器后，再接輸出儲(chǔ)能電容，該電路雖然實(shí)現(xiàn)了恒流驅(qū)動(dòng)LED，但是設(shè)計(jì)復(fù)雜，成本高。本發(fā)明所述的可抗交流電壓沖擊的LED恒流驅(qū)動(dòng)電源如圖3所示包括驅(qū)動(dòng)模塊、開關(guān)控制電路、功率開關(guān)管SW、檢測(cè)電阻R。驅(qū)動(dòng)模塊包括分壓電容Ctl，整流橋、輸出濾波支路。輸出濾波支路為L(zhǎng)C串聯(lián)電路(L為輸出濾波電感，C1S輸出濾波電容)。開關(guān)控制電路包括零相位檢測(cè)電路、比較器、門極控制電路，零相位檢測(cè)電路、比較器、門級(jí)控制電路集成在一個(gè)芯片之上。功率開關(guān)管SW為MOS管或者IBGT管，功率開關(guān)管SW為MOS管時(shí)，可以與開關(guān)控制電路一起集成。調(diào)光器的輸入端接市電，輸出端接抗電磁干擾濾波器EMI的輸入端,抗電磁干擾濾波器EMI的輸出端接零相位檢測(cè)電路的輸入端，零相位檢測(cè)電路的輸出端與門極控制電路的第一輸入端連接；比較器的輸入端接參考電壓Vr (參考電壓Vr即為檢測(cè)電阻R兩端的電壓)，輸出端與門極控制電路的第二輸入端連接，門極控制電路的輸出端與功率開關(guān)管的門極連接。零相位檢測(cè)電路由過(guò)零檢測(cè)比較器電路和外圍電路組成，比較器可采用如圖4所示的電路實(shí)現(xiàn)(X、Y為兩個(gè)輸入端，OUT為輸出端)。門級(jí)控制電路如圖5所示包括連個(gè)與邏輯元件、一個(gè)非邏輯元件以及一個(gè)觸發(fā)器，第一與邏輯元件的一個(gè)輸入端(即A端)與過(guò)零檢測(cè)比較器的輸出端連接，輸出端與觸發(fā)器的elk端連接；觸發(fā)器的D端接電源，Q端與第二與邏輯元件的一個(gè)輸入端連接；非邏輯元件的輸入端(即B端)與比較器的OUT端連接，輸出端與第二與邏輯元件的另一個(gè)輸入端連接；第一與邏輯元件的另一個(gè)輸入端、觸發(fā)器的Reset端分別與第二與邏輯元件的輸出端(即C端)連接。門級(jí)控制電路的B端口的初始值為零。市電經(jīng)過(guò)抗電磁干擾濾波器EMI的濾波后，再經(jīng)過(guò)分壓電容Ctl的分壓，接著進(jìn)入整流橋，LC串聯(lián)電路與功率開關(guān)管SW、檢測(cè)電阻R組成的串聯(lián)電路接在整流橋的輸出端，LED并聯(lián)在輸出濾波電容的兩極。本發(fā)明所涉及的可抗交流電壓沖擊的LED恒流驅(qū)動(dòng)電源的工作原理如圖6所示
(1)過(guò)零檢測(cè)比較器在檢測(cè)到市電過(guò)零時(shí)，輸出高電平給門極控制電路。此時(shí)檢測(cè)電阻R兩端電壓值為0，經(jīng)過(guò)門級(jí)控制電路運(yùn)算得到高電平，功率開關(guān)管SW導(dǎo)通；
(2)測(cè)量檢測(cè)電阻R兩端電壓Vr，檢測(cè)電阻R兩端電壓Vr作為比較器的輸入端與設(shè)定的最大、最小電壓值做比較
a.當(dāng)檢測(cè)電阻兩端電壓Vr小于設(shè)定的最小值時(shí)，比較器輸出低電平，經(jīng)過(guò)門級(jí)控制電路運(yùn)算得到高電平，功率開關(guān)管SW繼續(xù)處于導(dǎo)通狀態(tài)；
b.當(dāng)檢測(cè)電阻R兩端電壓Vr持續(xù)增大，但是電壓值仍小于設(shè)定的最大電壓值時(shí)，比較器輸出低電平，經(jīng)過(guò)門級(jí)控制電路運(yùn)算得到高電平，功率開關(guān)管SW繼續(xù)處于導(dǎo)通狀態(tài)；
c.當(dāng)檢測(cè)電阻R兩端電壓Vr大于設(shè)定的最大值，比較器輸出高電平，經(jīng)過(guò)門級(jí)控制電路運(yùn)算得到低電平，功率開關(guān)管SW關(guān)斷，進(jìn)入下一采樣周期，重復(fù)整個(gè)開關(guān)控制步驟。設(shè)定的最大、最小電壓值與LED上的最大、最小功率相關(guān)，在功率開關(guān)管SW導(dǎo)通時(shí)，LED上流經(jīng)的最大、最小電流在檢測(cè)電阻R上產(chǎn)生的壓降即為設(shè)定的最大、最小電壓值。如圖7所示,用spectre仿真軟件對(duì)LED上電流做仿真,可見LED在上電時(shí)不會(huì)出現(xiàn)大的沖擊電流。在隨后的300毫秒時(shí)間內(nèi)，電流逐漸上升并穩(wěn)定。在穩(wěn)定的這段時(shí)間內(nèi)，電流最大100mA，最小50mA，均值為75mA。300毫秒后，LED上的電流均值將維持在75mA。綜上所述，本發(fā)明在輸出濾波支路添加了功率開關(guān)管，功率開關(guān)管僅在市電過(guò)零時(shí)且檢測(cè)電阻兩端電壓小于設(shè)定的最大電壓值時(shí)導(dǎo)通，而當(dāng)檢測(cè)電阻兩端電壓大于設(shè)定的最大電壓值時(shí)關(guān)斷，限制了流經(jīng)LED的電流，有效抑制了交流電對(duì)LED的沖擊；輸出濾波電感L保證LED上電流的連續(xù)性，從而使得本發(fā)明的恒流驅(qū)動(dòng)電源可以接在調(diào)光器的后面；分壓電容使零相位檢測(cè)電路的輸入電壓變低，從而降低零相位檢測(cè)電路的制造成本，也在一定程度上降低了整個(gè)LED恒流驅(qū)動(dòng)電源的制造成本，同時(shí)分壓電容不是耗能元件，不會(huì)影響LED最終的輸出效率。本發(fā)明的實(shí)際運(yùn)用電路不僅僅局限于具體實(shí)施方式
中公開的實(shí)施電路，凡是符合本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施電路圖均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。權(quán)利要求
1.一種可抗交流電壓沖擊的LED恒流驅(qū)動(dòng)電源，包括由串聯(lián)整流橋、輸出濾波支路組成的驅(qū)動(dòng)模塊，其特征在于所述可抗交流電壓沖擊的LED恒流驅(qū)動(dòng)電源還包括分壓電容、檢測(cè)電阻、開關(guān)、開關(guān)控制電路； 其中所述分壓電容的輸入極板接交流電、輸出極板接整流橋的輸入端；所述輸出濾波支路的輸出端、開關(guān)、檢測(cè)電阻依次串聯(lián)連接；所述開關(guān)控制電路的的第一輸入端與分壓電容的輸出極板連接，第二輸入端接參考電壓，輸出端與開關(guān)門極連接，所述參考電壓為檢測(cè)電阻兩端電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種可抗交流電壓沖擊的LED恒流驅(qū)動(dòng)電源，其特征在于所述開關(guān)控制電路包括零相位檢測(cè)電路、比較器、門極控制電路，所述零相位檢測(cè)電路的輸入端接分壓電容的輸出極板，輸出端與門極控制電路的第一輸入端連接；所述比較器的輸入端接參考電壓，輸出端與門極控制電路的第二輸入端連接，所述門極控制電路的輸出端與功率開關(guān)管的門極連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可抗交流電壓沖擊的LED恒流驅(qū)動(dòng)電源，其特征在于所述零相位檢測(cè)電路由過(guò)零檢測(cè)比較器和外圍電路組成，門級(jí)控制電路為由觸發(fā)器、邏輯運(yùn)算器件組成的電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種可抗交流電壓沖擊的LED恒流驅(qū)動(dòng)電源，其特征在于所述輸出濾波支路為L(zhǎng)C串聯(lián)電路。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可抗交流電壓沖擊的LED恒流驅(qū)動(dòng)電源，屬于半導(dǎo)體照明的技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明在LC濾波支路中添加了功率開關(guān)管、檢測(cè)電阻，增加了開關(guān)控制電路，開關(guān)控制電路包括零相位檢測(cè)電路、門極控制電路，開關(guān)控制電路在市電過(guò)零時(shí)檢測(cè)檢測(cè)電阻兩端電壓得到功率開關(guān)管的門極控制信號(hào)，通過(guò)功率開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷控制LED上流經(jīng)的電流，有效抑制了交流電對(duì)LED的沖擊；在整流橋之前添加的分壓電容降低了零相位檢測(cè)電路的輸入電壓，降低零相位檢測(cè)電路的制造成本，降低整個(gè)LED恒流驅(qū)動(dòng)電源的制造成本，同時(shí)無(wú)能耗的分壓電容保證了LED的輸出效率。
文檔編號(hào)H05B37/02GK102752926SQ201210215929
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月27日
發(fā)明者吳春紅, 孫建寧, 楊天新, 裴斐 申請(qǐng)人:上舜照明(中國(guó))有限公司