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一种LED灯驱动器制造技术

技术编号:15143390 阅读:173 留言:0更新日期:2017-04-11 03:07
本实用新型专利技术公开了一种LED灯驱动器,包括设置于主回路上的两个IGBT开关管和用于控制所述两个IGBT开关管通断的单片机,所述两个IGBT开关管分别为主开关和辅助开关,所述主开关和辅助开关采用共同的发射极;所述主开关的集电极和发射极之间并联电容,所述辅助开关的集电极和发射极之间并联电感,所述电容与电感串连,且在所述辅助开关和所述电感之间串接二极管。本实用新型专利技术采用单片机控制主辅两个IGBT开关管,主开关在PWM状态下工作以实现直流恒流输出,辅助开关控制LC串联谐振起振时刻,实现主开关的零电压导通,即软开关,从而减少开关管的损耗,延长驱动器使用寿命。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及LED灯驱动
,特别是涉及一种LED灯驱动器
技术介绍
LED(LightEmittingDiode,发光二级管)灯,即半导体照明灯,是一种基于半导体PN结形成的用微弱的电能就能发光的高效固态光源,在一定的正向偏置电压和注入电流下,注入P区的空穴和注入N区的电子在扩散至有源区后经辐射复合而发出光子,将电能直接转化为光能。传统的路灯常采用高压钠灯,高压钠灯360度发光,光损失大的缺点造成了能源的巨大浪费,即高压钠灯的光源流明并不低,但它的灯具流明和利用流明却非常低。而LED路灯以定向发光、功率消耗低、驱动特性好、响应速度快、抗震能力高、使用寿命长、绿色环保等优势逐渐走入人们的视野,成为目前世界上最具有替代传统光源优势的新一代节能光源。然而,近年来在对LED灯具进行质量抽查中,令人惊讶的是,各项公布结果显示LED照明产品合格率偏低,劣质情况令人担忧。还有LED驱动器质量直接关系到LED灯的寿命和能耗。而其中大功率LED驱动器质量不过关已成为阻碍LED照明发展的瓶颈。现有的LED驱动器一般均是基于纯硬件PWM(Pulse-WidthModulatiom)芯片设计,有的不用隔离变压器,将220V交流市电直接整流滤波产生直流电压,用PWM芯片直接控制LED的导通宽度,实现直流恒流输出。但这种驱动器电路过于简单,纯硬件不灵活,效率低,对LED铝基板绝缘要求高。还有的是在输入端或输出端用变压器隔离,用PWM芯片直接控制LED的导通宽度,实现直流恒流输出。这种方案也存在效率低、电磁兼容性差、纯硬件设计不够灵活的缺点。由此可见,上述现有的LED驱动器在结构、方法与使用上,显然仍存在有不便与缺陷,而亟待加以进一步改进。如何能创设一种效率高且控制灵活的新的LED驱动器,实属当前重要研发课题之一。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种效率高且控制灵活的LED驱动器,使其克服现有的LED驱动器存在的效率低、功耗大以及控制不灵活的缺点。为解决上述技术问题,本技术提供一种LED灯驱动器,包括设置于主回路上的两个IGBT开关管和用于控制所述两个IGBT开关管通断的单片机,所述两个IGBT开关管分别为主开关和辅助开关,所述主开关和辅助开关采用共同的发射极;所述主开关的集电极和发射极之间并联电容,所述辅助开关的集电极和发射极之间并联电感,所述电容与电感串连,且在所述辅助开关和所述电感之间串接二极管。作为本技术的一种改进,所述主开关和辅助开关分别通过IGBT驱动器与所述单片机连接。进一步改进,所述的分别与主开关和辅助开关连接的IGBT驱动器均采用IGBT驱动器TLP251,且该两个IGBT驱动器TLP251采用同一组隔离电源。进一步改进,所述单片机采用8051F310单片机,用于通过采集所述电容两端的电压电流信号向所述两个IGBT驱动器分别输出PWM信号和起振点控制信号。采用上述的技术方案,本技术至少具有以下优点:本技术采用单片机控制主辅两个IGBT开关管,主开关在PWM状态下工作以实现直流恒流输出,辅助开关控制LC串联谐振起振时刻,实现主开关的零电压导通,即软开关,从而减少开关管的损耗,延长驱动器使用寿命。本技术巧妙地让两个IGBT开关管共用同一个发射极,使得两个IGBT开关管的栅极驱动共用一个驱动电源。本技术LED驱动器输出功率最大可达400W。附图说明上述仅是本技术技术方案的概述,为了能够更清楚了解本技术的技术手段,以下结合附图与具体实施方式对本技术作进一步的详细说明。图1是本技术LED驱动器的电路原理图。图2是本技术中电容3两端电压的趋势图。具体实施方式参照附图1所示,本技术LED驱动器包括设置于主回路上的两个IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)开关管和用于控制该两个IGBT开关管通断的单片机8,该两个IGBT开关管分别为一个主开关1和一个辅助开关2,且该主开关1和辅助开关2采用共同的发射极。该主开关1通过第一IGBT驱动器9与单片机8连接,用于接收由单片机8输出的PWM信号并控制主回路通断。并且在主开关1的集电极和发射极之间并联电容3。该辅助开关2通过第二IGBT驱动器10与单片机8连接,用于接收由单片机8输出的起振点控制信号并控制谐振起始。在辅助开关2的集电极和发射极之间并联电感4,该电感4与电容3相串连,能够产生LC(电感L、电容C)串联谐振。并且由于辅助开关2内含有一个反向二极管,会引起与电感4的短路,为此本实施例在辅助开关2和电感4之间串接二极管5,以阻止负载电流通过辅助开关2。本实施例中第一IGBT驱动器9和第二IGBT驱动器10均采用IGBT驱动器TLP251。并且由于主开关1和辅助开关2采用共同的发射极,如附图1中的连接点7,故第一IGBT驱动器9和第二IGBT驱动器10只需采用同一组隔离电源。单片机8采用8051F310单片机,其通过采集主回路以及电容3两端的电压电流信号,并通过分析、计算可向第一IGBT驱动器9和第二IGBT驱动器10分别输出PWM信号和起振点控制信号,进一步控制主开关1和辅助开关2的启闭动作,进而控制LC串联谐振。本技术LED驱动器的工作原理如下:主开关1负责PWM能量转换,其开关频率固定为32kHz,当主开关1导通时,向负载传送能量,且在辅助开关2也导通时,LC不振荡;在关断主开关1后,适当的时间关断辅助开关2,这时LC开始产生振荡,在振荡过程中电容3两端的电压会回归到0V,当通过计算振荡周期得到电容3两端的电压为归0V时,控制主开关1导通,实现零电压导通,即达到软开关的效果,如附图2为主开关集电极与发射极之间的电压趋势图。从上可知,LC产生振荡的条件是主开关1和辅助开关2同时关断,振荡开始的时间是由辅助开关2关断控制的,而辅助开关2的关断时刻与元件参数和主开关1频率有关,具体计算如下:设输入电压为Ud,输出电流为I0,LC谐振频率为fr,则:L>12πfr·UdI0min---(1)]]>C12πfr·I0minUd---(2)]]>谐振周期Tr需要选择,同样主开关周期Ts也需要选择。本实施例中主开关频率fs越高越好,但受到单片机速度的影响,选择32kHz,因此主开关周期Ts为:Ts=1fs=132kHz=31.25μs---(3)]]>若谐振周期Tr选择6μs,则谐振频率fr为:fr=1Tr=16μs=167kHz---(4)]]>当:Ud=300V,I0min=0.5A,根据式(1)和式(2)计算:L>12π·167kHz·3000.5=0.57mH]]>C12π·167kHz·0.5300=0.0016μF]]>本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种LED灯驱动器,其特征在于,包括设置于主回路上的两个IGBT开关管和用于控制所述两个IGBT开关管通断的单片机,所述两个IGBT开关管分别为主开关和辅助开关,所述主开关和辅助开关采用共同的发射极;所述主开关的集电极和发射极之间并联电容,所述辅助开关的集电极和发射极之间并联电感,所述电容与电感串连,且在所述辅助开关和所述电感之间串接二极管。

【技术特征摘要】
1.一种LED灯驱动器,其特征在于,包括设置于主回路上的两个IGBT
开关管和用于控制所述两个IGBT开关管通断的单片机,
所述两个IGBT开关管分别为主开关和辅助开关,所述主开关和辅助开
关采用共同的发射极;所述主开关的集电极和发射极之间并联电容,所述
辅助开关的集电极和发射极之间并联电感,所述电容与电感串连,且在所
述辅助开关和所述电感之间串接二极管。
2.根据权利要求1所述的LED灯驱动器,其特征在于,所述主开关和
辅助开...

【专利技术属性】
技术研发人员:张焕晨戚宇林
申请(专利权)人:张焕晨
类型:新型
国别省市:河北;13

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