灯用驱动电源制造技术

本发明专利技术公开的灯用驱动电源，无电解电容，各种电路拓扑电源为正弦脉动直流电压。其包括：高频变换电路；为三极管工作于软开关状态的自激振荡器，其将工频交流电压变换为工频正弦脉动直流电压调幅的高频电压，为LED驱动电路提供与市电隔离的工作电源。LED驱动电路具模拟调压、负载并联分流及降压式Buck电路三类控制模式，其控制电路无需另备独立直流工作电源，对LED负载灯数、电压无限制。高频变换电路可为气体放电灯驱动电源；其提供灯激活所需的启动高压，并带功率管过压、欠驱动、灯老化保护功能。

【技术实现步骤摘要】
所属
本专利技术涉及LED与气体放电灯用驱动电源，其包含；1：高频变换电路 2：LED驱动电路
技术介绍
一：灯用驱动电源使用电解电容的弊端；1：使用市电的灯用驱动电源，因工频整流滤波电解电容充电电流导通角小于180度，功率因数降低，并产生高次谐波。国标、国际电工委员会IEC对功率因数均规定明确指标，美国“能源之星”认证标准要求；住宅用SSL灯具功率因数大于0.7(5W)商业用SSL灯具(含LED路灯)大于0.9。2：电解电容寿命将决定整灯寿命，对内置驱动电路的灯具，因密闭高温的工作条件，电解电容寿命将远小于LED灯珠5万小时的预期寿命，灯具失去使用LED的优势。《文献1》3：采用有源功率因数校正技术，电路复杂，成本增大，且滤波电解电容工作条件因工作频率升高而劣化，不适用需求庞大的照明市场，尤其不适用于小功率灯具。使用无源填谷电路，虽提高了功率因数，但确增加了电解电容数量。综上所述，驱动电源取消电解电容，是提高灯具功率因数、减小高次谐波、延长灯具使用寿命、简单而有效的措施，现已有无电解电容驱动芯片应用。二：高频变换电路的缺欠；高频变换电路将工频市电转换为不同等级的工频调幅高频电压，提供与LED灯负载匹配的交流电源，用于气体放电灯的驱动电源即电子镇流器。电路是专利技术人已获授权专利技术专利“一种气体放电灯用电子镇流器”的进展；专利号(2007101523548)原变换电路待改进问题如下；1：功率管过压保护；三极管集电极电压为LC并联谐振回路高频振荡电压与工频电压瞬时值的矢量和。在三极管过驱动状态，谐振回路高频振荡电压幅值将超出工频电压瞬时值，三极管无法耐受工频电压峰值叠加高频振荡正半周峰值出现的高压。原电路仅采用贝克二极管限幅，应对变换电路不同负载需求，增设工频或高频峰值限幅模式，控制高频振荡电压振幅。2：功率管欠驱动保护；高频振荡幅值必须略大于电源电压，在高频振荡负半周峰值，三极管集电极电压为零时驱 动，以使其工作于软开关状态，若磁芯饱和，电路负载加重，振荡幅值减小，功率管欠驱动，脱离软开关状态，将导致功率管功耗过大而烧毁，原电路无欠驱动状态保护措施。该项电路改进对应《文献2》2.3.5.3硬开关保护，2.3.5.4扼流圈饱和保护。3：功率管关断；原电路采用高频电容耦合，利用谐振电压变化率，驱动辅助关断三极管导通，短路功率管基、射极关断功率管，三极管截止偏压由射极二极管电压提供，电路拓扑需简化。4：气体放电灯启动模式；原电路采用电容储能电平与高频振荡叠加倍压方式激活气体放电灯，启动电路过于复杂。5：气体放电灯寿终(EOL)检测；按新国标GB19510.4(17.1款)标准要求，原电路缺气体放电灯衰老检测及保护措施。三：种类繁多的LED灯驱动电路；1：直流恒流LED灯驱动电源控制芯片种类繁多，所有芯片必须在独立配置、限定直流低压状态工作，不同芯片供电电压不等，驱动器控制电路电源无法通用及标准化。若采用内置高压恒流源供电，芯片因功耗增大而升温。2：温度检测只用于芯片自身超温关断，无LED温升控制，而LED温升确决定其使用寿命。四：取消电解电容的LED灯驱动芯片现状；1：低压侧滤波驱动电源芯片芯片型号 TK5401 《文献3》《文献4》(1)：由《文献3》121页图(3-86)TK5401电压输出的标准序列图，输入工频电压整流后未使用电解电容滤波，芯片VCC及供电及LED电流为工频梯形波。(2)：由《文献3》122页图(3-88)启动序列图示出，芯片电源VCC需在每次工频过零后重新启动，使控制模式复杂化。2：高压分段线性恒流驱动电路芯片型号 MAP3012B 《文献5》其应用见《文献5》103页 图4-21 交流输入电流分段恒流控制波形图111页 图4-27 20W高压线性恒流驱动电路(1)：电路LED电流包络随工频电压过零，灯具出现100周视觉频闪。(2)：芯片控制过于复杂，分时驱动分段灯串，灯珠利用率低。(3)：当输入电压变化超出10％时，出现部分灯珠变暗或没有电流通过的弊病。3：带PFC的非隔离降压式智能LED驱动电路芯片型号 FL7701 《文献6》 美国飞兆半导体公司产品。见《文献6》 227页 图7-7-3 PFC电路的基本原理228页 图7-7-4 PFC电路的工作波形FL7701由LED负载、限流电感与功率开关管串联组成降压式PWM驱动器。因工频整流后未经平滑滤波，LED电流包络跟随工频全波整流正弦脉动变化，功率因数得以提高。应用该芯片的驱动器下述控制模式可商榷：(1)：驱动器MOS开关管电源为未经平滑滤波的工频正弦脉动直流电压，UCC为工频脉动梯形波，均已自动提供了工频零点，芯片内另设零点运算电路对控制功能并无贡献。(2)：LED电流采样电阻电压，已提供了控制参量，对包络为工频正弦脉动的LED电流，在输入电压有限的波动范围内，控制峰值电流即控制了直流电流的平均值，芯片经运算产生基准电压，用于控制LED电流包络跟随工频正弦脉动，控制模式过于复杂。(3)：LED电流包络为工频正弦波，因波峰比数值较大，使灯具出现100周视觉闪烁。(4)：MOS开关管无必要在任意时刻均依开关状态工作，仅需在工频电源令LED电流到达设定电流时刻，进入脉宽调制状态即可，开关功耗及电磁干扰均将大幅减小。(5)：只检测芯片自身功耗产生的温升，无决定灯具寿命的LED温升控制功能。4：发光二极管恒流调节的新方案器件型号 NSI (50010～45030)该器件采用自偏置晶体管恒流调节器与LED串联，交流110伏或220伏供电的应用电路见《文献7》。器件耐压低于50V、电流小于30mA，LED电流值不能调节，无温度控制功能。
技术介绍
参考文献《文献1》【光源与照明】 2013年第3期 第19页从铝电解电容典型失效案例分析看品质提升黄伟华 陶书梓《文献2》【光源与照明】 2014年第1期 第4页一种高功率因数线性调光荧光灯镇流器孙鹏 毛兴武《文献3》【LED照明驱动电路设计应用实例】中国电力出版社 2015年4月 119～125页基于TK5401的5W LED壁灯驱动器设计来清民《文献4》【LED照明驱动电源优化设计】中国电力出版社 2015年4月 137～141页无电解电容器的LED恒流驱动器沙占友 等《文献5》【LED灯具的电磁兼容设计与应用】电子工业出版社 2015年4月 102页～112页高压分段线性恒流驱动电路上海正远电子技术有限公司 黄敏超《文献6》【LED照明驱动电源优化设计】中国电力出版社 2014年4月 225～229页带PFC的非隔离降压式智能LED驱动器沙占友 等《文献7》【光源与照明】 2013年第4期 11～12页发光二极管恒流调节的新方案(图3～6)杨玉杰 宋永兵 毛兴武
技术实现思路
本专利技术需要解决的问题是：使用工频电源，取消电解电容，整流输出电压未经平滑滤波，各类灯用驱动电源电路拓扑可在工频或包络为工频的高频脉动直流供电电压条件下工作。一：高频变换电路；提供与市电隔离的调幅高频电源，驱动气体放电灯，或与LED驱动电路组成隔离式驱动器。1：防止工频电压峰值基极过驱动状态，功率管过压击穿。2：防止功率管因基极欠驱动，进入线性工作区，功耗增大管温升高而烧毁。3：取消辅助关断三极管，简化功率管关断方法。4：简本文档来自技高网...

【技术保护点】
灯用驱动电源，其包括：功率变换电路：将工频交流电压变换为调幅高频电压，为LED驱动电路提供隔离电源，或为气体放电灯驱动电源；LED驱动电路：限制LED峰值电流，用于驱动LED灯；其特征是：所述功率变换电路：见(图1)PNP管隔离式模拟调压LED驱动器，高频变换电路：工频整流桥(DZ)直流输出端并联高频滤波电容(CL)，(DZ)负输出端接地；(DZ)输出全波整流工频正弦脉动直流电压；高频变压器(TP)原边与电容(CP)并联，(CP)一端连接(DZ)正输出端，(CP)另一端连接三极管(QP)集电极隔离二极管(DC)阳极，(DC)阴极连接(QP)集电极，(DC)两端并联电阻(RC)，(QP)发射极接地；(DZ)正输出端连接启动电阻(RQ)，(RQ)另一端连接定时电容(CT)与(TP)付边反馈绕组，(CT)另一端接地，(TP)反馈绕组另一端连接反馈电压移相电感(LY)，(LY)另一端连接(QP)基极隔离二极管(DF)阳极，(DF)、(DB)阴极连接(QP)基极，(DF)两端并联定时电阻(RT)，(DB)阳极接地；(DC)阳极与贝克箝位二极管(DBK)阴极、(DF)阳极与(DBK)阳极相连；(DC)用于阻断三极管(QP)过驱动状态的集电极电流，(DBK)用于控制(QP)基极电流，(DC)与(DBK)使(QP)在临界驱动状态工作，并防止(QP)集、射结过电压；(CT)经(RT)为(QP)基极提供截止负偏压，其时间常数等于高频振荡周期；(LY)滞后并展宽(QP)基极驱动电压；所述LED驱动电路：见(图1)LED驱动电路：(TP)付边绕组连接高频整流桥(DZG)交流输入端，(DZG)输出端并联高频滤波电容(CLG)；(CLG)两端为工频正弦脉动直流电压；(DZG)正输出端连接接线端(PH)，(PH～JH)间连接LED灯串，(JH)连接三极管(QI)发射极与(RQD)，(QI)集电极连接LED(DH2)阳极与(RQD)另一端，(DH2)阴极串联(DH1)阳极，(DH1)阴极串联电流采样电阻(RI)，(RI)另一端连接(DZG)负输出端；(DH2、DH1)LED串联电压为驱动电路的控制电源；稳压管(DW)阴极连接限流电阻(RW)，(RW)另一端连接(DH2)阳极，(DW)阴极连接电阻(RI1)，(RI1)另一端连接电流检测级(DI)控制极及电阻(RI2)，(RI2)另一端与(DW)阳极连接(ZLG)负输出端；(DI)控制极连接温度控制电阻(RWT)，(RWT)另一端连接(DH2)阳极；(DI)阴极与(QI)基极串联电阻(RJH)，(DI)阳极连接(DH1)阴极与(RI)连接点；(DI)阴极与(ZLG)负电压输出端并联过压保护稳压管(DBH)。...

【技术特征摘要】
1.灯用驱动电源，其包括：功率变换电路：将工频交流电压变换为调幅高频电压，为LED驱动电路提供隔离电源，或为气体放电灯驱动电源；LED驱动电路：限制LED峰值电流，用于驱动LED灯；其特征是：所述功率变换电路：见(图1)PNP管隔离式模拟调压LED驱动器，高频变换电路：工频整流桥(DZ)直流输出端并联高频滤波电容(CL)，(DZ)负输出端接地；(DZ)输出全波整流工频正弦脉动直流电压；高频变压器(TP)原边与电容(CP)并联，(CP)一端连接(DZ)正输出端，(CP)另一端连接三极管(QP)集电极隔离二极管(DC)阳极，(DC)阴极连接(QP)集电极，(DC)两端并联电阻(RC)，(QP)发射极接地；(DZ)正输出端连接启动电阻(RQ)，(RQ)另一端连接定时电容(CT)与(TP)付边反馈绕组，(CT)另一端接地，(TP)反馈绕组另一端连接反馈电压移相电感(LY)，(LY)另一端连接(QP)基极隔离二极管(DF)阳极，(DF)、(DB)阴极连接(QP)基极，(DF)两端并联定时电阻(RT)，(DB)阳极接地；(DC)阳极与贝克箝位二极管(DBK)阴极、(DF)阳极与(DBK)阳极相连；(DC)用于阻断三极管(QP)过驱动状态的集电极电流，(DBK)用于控制(QP)基极电流，(DC)与(DBK)使(QP)在临界驱动状态工作，并防止(QP)集、射结过电压；(CT)经(RT)为(QP)基极提供截止负偏压，其时间常数等于高频振荡周期；(LY)滞后并展宽(QP)基极驱动电压；所述LED驱动电路：见(图1)LED驱动电路：(TP)付边绕组连接高频整流桥(DZG)交流输入端，(DZG)输出端并联高频滤波电容(CLG)；(CLG)两端为工频正弦脉动直流电压；(DZG)正输出端连接接线端(PH)，(PH～JH)间连接LED灯串，(JH)连接三极管(QI)发射极与(RQD)，(QI)集电极连接LED(DH2)阳极与(RQD)另一端，(DH2)阴极串联(DH1)阳极，(DH1)阴极串联电流采样电阻(RI)，(RI)另一端连接(DZG)负输出端；(DH2、DH1)LED串联电压为驱动电路的控制电源；稳压管(DW)阴极连接限流电阻(RW)，(RW)另一端连接(DH2)阳极，(DW)阴极连接电阻(RI1)，(RI1)另一端连接电流检测级(DI)控制极及电阻(RI2)，(RI2)另一端与(DW)阳极连接(ZLG)负输出端；(DI)控制极连接温度控制电阻(RWT)，(RWT)另一端连接(DH2)阳极；(DI)阴极与(QI)基极串联电阻(RJH)，(DI)阳极连接(DH1)阴极与(RI)连接点；(DI)阴极与(ZLG)负电压输出端并联过压保护稳压管(DBH)。2.根据权利要求1所述的灯用驱动电源，其特征是；所述LED驱动电路：见(图2)NPN管LM158模拟调压LED驱动器：LED电流调节三极管为NPN管，电流检测级(UIA)为双运放TL158；(DZ)直流输出负端接地，正端连接接线端(PH～JH)即LED灯串，(JH)连接LED(DH4)阳极，(DH4)阴极连接三极管(QI)集电极，(QI)发射极连接(DH3)阳极，(DH3)阴极连接(DH2)阳极，(DH2)阴极连接(DH1)阳极，(DH1)阴极连接电阻(RI)，(RI)另一端接地；(DZ)输出全波整流工频正弦脉动直流电压，(DH3～DH1)串联电压为运放TL158电源；电阻(RHL)连接(DH4)阳极，(RHL)另一端连接恒流三极管(QHL)发射极，(QHL)基极连接(DH4)阴极，(QHL)集电极连接(QI)基极，启动电阻(RQ)并联在(QI)集、射极间；(QI)基极连接电阻(RJH)，(RJH)另一端连接电流检测极(UIA)输出端；稳压管(DW)阳极接地，阴极连接限流电阻(RW)，(RW)另一端连接(DH3)阳极；(UIA)同相输入端连接(DW)阴极与电阻(RI1)，(RI1)另一端连接电阻(RI2)与(UIA)反相输入端，(RI2)另一端连接(DH1)阴极；电压跟随器(UIB)反相输入端连接输出端，同相输入端连接电阻(RLW)与电容(CLW)，(RLW)另一端接(DH3)阳极，(CLW)另一端接地；(UIB)输出端连接温控电阻(RWT)，(RWT)另一端接(UIA)反相输入端。3.根据权利要求1所述的灯用驱动电源，其特征是；所述功率变换电路：见(图3)隔离式高频电容降压TL431并联分流驱动器，功率变换电路；采用工频峰值高频电压限幅模式防止三极管(QP)过电压；整流桥(DZ)输出正端连接二极管(DVM)阳极，(DVM)阴极连接电容(CVM)，(CVM)另一端与(DZ)负端接地，(DZ)输出端并联(CL)；高频变压器(TP)付边增设限幅绕组一端接地，另一端接二极管(DXF)阳极，(DXF)阴极与启动电阻(RQ)连接(DVM)阴极；工频峰值(DXF)导通，将高频振荡超压能量回馈电源，限制工频峰值高频电压振幅；所述LED驱动电路：高频变压器(TP)付边绕组一端连接电容(CH)，(TP)付边绕组另一端与(CH)另一端连接整流桥(DZG)交流输入端，(DZG)输出端与电容(CLG)并联，(DZG)正输出端连接LED接线端(PH～JH)，(JH)连接(DH2)阳极，(DH2)阴极连接(DH1)阳极，(DH1)阴极连接(RI)，(RI)另一端接(DZG)负输出端；稳压管(DW)与(CW)并联，(DW)阴极连接限流电阻(RW)，(RW)另一端连接(DH2)阳极，(DW)阴极连接热敏电阻(RRM)，(RRM)串联(RI1)，(RI1)另一端与(RI2)连接(DI)控制极，(RI2)连接(DH1)阴极；(DI)阴极连接电阻(RJH)，(RJH)另一端连接(PH)，(DI)阳极连接(DZG)负输出端；(DI)TL431阴极、阳极内三极管串联降耗电阻(RJH)与LED负载并联。4.根据权利要求3所述的灯用驱动电源，其特征是：所述LED驱动电路：见(图4)NPN管负载并联分流驱动器：接线端Z端子(1、2)间为降压电抗，工频整流桥(DZ)输出端与电容(CL)并联，(DZ)负输出端接地，正输出端连接(RJH)、接线端(PH～JH)，(RJH)另一端连接(QI)集电极，(JH)另一端连接(DH2)阳极，(DH2)阴极连接(DH1)阳极，(DH1)阴极连接(DI)阳极、(QI)发射极与电阻(RI)，(RI)另一端接地；(DH2)阳极连接(RW)，(RW)另一端连接稳压管...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宗凤，
申请(专利权)人：李宗凤，
类型：发明
国别省市：广东;44