大功率LED灯驱动及防护控制电路制造技术

本实用新型专利技术涉及一种大功率LED灯驱动及防护控制电路，它包括雷击浪涌保护电路、EMC电路、PFC控制电路、BUCK控制电路、恒流控制电路、温度保护电路和输出过压保护电路。本电路可适应世界各地AC120‑277V宽输入电压的电路，同时满足PF>0.95，THD<15％，电路效率>90％。

High power LED driving and protection control circuit

【技术实现步骤摘要】
大功率LED灯驱动及防护控制电路
本技术涉及LED照明
，尤其涉及大功率LED灯具驱动及防护控制技术。
技术介绍
随着科学技术的发展，LED照明产品因具有节能、环保、长寿命等优点，越来越被人们所青睐，所占市场份额逐年递增。在此背景下，与LED照明产品相关的技术标准也日趋完善，特别是欧美国家的相关标准对LED照明产品的各项性能指标都作出了非常全面、科学的规范，尤其对产品使用寿命、安全可靠性等方面有严格的要求。延长LED的使用寿命，原理上通常有降低LED的工作电流及加强散热两种方向，安全可靠性方面具体到产品失效时不可存在安全隐患，而如何实现则方式各异，各有优缺点。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种大功率LED驱动及防护控制电路，该驱动电路包含了包括雷击浪涌保护电路、EMC电路、PFC控制电路、BUCK控制电路、恒流控制电路、温度保护电路和输出过压及短路保护电路，以达到延长产品使用寿命、提高产品安全可靠性的目的。本技术提供一种大功率LED驱动及防护控制电路，包括：雷击浪涌保护电路，用于防止因电力供应系统的瞬时电压突变时可能造成对电路的伤害；所述雷击浪涌保护电路包括：保险丝F1，用于电路异常失效时的保护；NTC热敏电阻RTH1，用于做为第一层网络吸收瞬态浪涌冲计；由压敏电阻RV1、RV2和RV3，连同电容CX、电感L1组成第二层网络，用于吸收绝大部分冲击能量；由二极管D1和电容C4组成第三层网络，用于吸收经过压敏电阻网络后的残余能量。EMC电路，用以防护设备不被其它设备干扰，同时也防止设备不去干扰其它设备；所述EMC电路主要由磁环L1、L2和L5、电容CX1、电容CX2及磁珠B1、B2组成，其中磁环L1、L2和L5、磁珠磁珠B1、B2主要衰减共模干扰，电容CX1、电容CX2主要衰减差模干扰。PFC控制电路，用于对AC120V-277V的交流电压进行升压调整，使其输出电压恒定在设定的工作数值，同时通过内部控制调节，使输入电流跟随输入电压信号，达到设定的高功率因数的要求，达到降低THD、提高电线利用率的要求；所述PFC控制电路包括电感L4、PFC芯片U1(AL6562AS-13)及其外围部件，其中电感L4用作对PFC芯片U1的升压电感，配合PFC芯片U1及其外围部件将AC120V-277V的交流电压进行升压调整，使其输出电压恒定在DC450V，同时通过内部控制调节，使输入电流跟随输入电压信号，达到PF>0.95高功率因数的要求，达到降低THD、提高电线利用率的要求。BUCK控制电路，用于对前级PFC控制电路提供的DC450V电压进行降压，使其在负载较大范围的压降变化下，仍能恒定提供所需的LED工作电流；所述BUCK控制电路包括BUCK电感TR1、续流二极管D3、BUCK控制芯片U3(T0P271EG)、发光器件U4A和光敏器件U4B，所述BUCK控制电路对前级DC450V电压进行降压，为输出端LED模组提供恒定的工作电流；发光器件U4A和光敏器件U4B共同组合成光耦，其中U4A负责将反馈的LED工作电流信号转化为光信号并传输给U4B,U4B再将光信号转化为电信号并传输给BUCK控制芯片U3，BUCK控制芯片U3通过对该信号的大小做负反馈处理，以保证输出LED电流的稳定，所述BUCK控制芯片U3及其配套电路具备侦测输入电压过低、过高进而关断电路的功能。恒流控制电路，用于实时检测和控制保持电路能够输出稳定的LED工作电流；温度保护电路，用于实时监控LED模组的温度，实现过温保护功能；输出过压及短路保护电路，用于实现当LED模组开路短路或者输出导线开路短路时电路本身处于保护休眠状态，在故障解除后方可重新工作。所述恒流控制电路、温度保护电路及输出过压及短路保护电路包括：精密可调稳压源U2、热敏电阻NTC1、控制芯片U5(AP4310AMTR-G1)；其恒流控制的原理如下：当NTC1不起作用时，U2第2脚电压值恒定，该电压值通过电阻R44及R43分压后给U5的第5脚提供一个恒定的参考电压，而U5的第6脚监控检测流经R25、R26的电流(即LED工作电流)，该电流值在U5的第6脚体现为电压值，该电压值与U5第5脚参考电压比较，当第6脚电压大于第5脚电压时(即输出电流瞬态偏大)，所述BUCK控制电路的光耦将这差值信号提供给所述BUCK控制电路的U3进行控制处理，减少U3内部mosfet的占空比，减少输出电流，使电路实现次级负反馈恒流控制功能，光耦起到初次级电气隔离功能。其过温保护的原理如下：当电路所在环境温度升高到阈值温度时，NTC1受热起作用，U5第5脚电压将会降低，相应的LED输出电流也会降低，达到降低输出功率，使整灯系统处于新的热平衡状态，实现第一层过温保护电路工作机制；并且U3电路具备监控芯片内部模块温度的功能，当模块核心温度超过阈值温度时，电路被关断锁存，需要再上电才能恢复，以此来提供本模块状态异常保护，实现第二层过温保护电路工作机制。其过压保护和短路保护的原理如下：所述U5第3脚自带一个参考电压，输出的电压信号经过R38、R39分压后输入给U5第2脚，当输出电压超过阈值电压时，U5第一脚输出低电平，光耦检测并反馈该信号给U3，U3将判定该信号为异常信号，U3将进入保护模式，电路无输出，故障解除后电路可恢复正常工作，实现过压保护电路工作机制；所述BUCK控制电路的光耦的供电电路跟随LED模组电压，若LED模组出现短路情况，则光耦的供电电压将过低导致光耦处于异常工作状态，则U3将进入保护模式，电路无输出，故障解除后电路可恢复正常工作，实现短路保护电路工作机制。所述的温度保护电路具备二级保护机制，第一级温度保护阈值可根据需求调整，当第一级保护机制失效时第二级保护机制应起保护作用，第一级保护阈值低于第二级保护阈值。进一步地，所述的温度保护电路的第一级温度保护由运算放大器(对应图6中的U5)、NTC电阻、可控稳压源U2及阻容器件组成的；第二级温度保护集成于BUCK电路控制IC(即U3)上，该IC的特征在于芯片内部集成1颗725V耐压的mosfet。所述运算放大器为单芯片含两个通道的元器件。本技术的优点如下：1、本技术提供雷击浪涌保护电路，可防止因电力供应系统的瞬时电压突变时可能造成对电路的伤害。当高压到来时，保护电路中NTC电阻可抑制瞬态浪涌电流，同时，保护电路中的压敏电阻阻值降低而将电流予以分流，防止电路受到过大的瞬时电压破坏或干扰；若涌入的大电流值超过保护电路中的保险丝提供的阈值电流，电路将被断开。2、本技术提供EMC电路包含电感、电容、磁珠等等器件组成的多级滤波电路，用以防护设备不被其它设备干扰，同时也防止设备不去干扰其它设备。3、本技术提供的PFC控制电路对AC120V-277V的交流电压进行升压调整，使其输出电压恒定在DC450V左右，同时通过内部控制调节，使输入电流跟随输入电压信号，达到PF>0.95高功率因数的要求，达到降低THD、提高电线利用率的要求。4、本实用新本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大功率LED灯驱动及防护控制电路，其特征在于：它包括：/n雷击浪涌保护电路，用于防止因电力供应系统的瞬时电压突变时可能造成对电路的伤害；/nEMC电路，用以防护设备不被其它设备干扰，同时也防止设备不去干扰其它设备；/nPFC控制电路，用于对AC120V-277V的交流电压进行升压调整，使其输出电压恒定在设定的工作数值，同时通过内部控制调节，使输入电流跟随输入电压信号，达到设定的大功率因数的要求，达到降低THD、提高电线利用率的要求；/nBUCK控制电路，用于对前级PFC控制电路提供的DC450V电压进行降压，使其在负载的压降变化下，仍能恒定提供所需的LED工作电流；/n恒流控制电路，用于实时检测和控制保持电路能够输出稳定的LED工作电流；/n温度保护电路，用于实时监控LED模组的温度，实现过温保护功能；/n输出过压及短路保护电路，用于实现当LED模组开路短路或者输出导线开路短路时电路本身处于保护休眠状态，在故障解除后方可重新工作。/n

【技术特征摘要】
1.一种大功率LED灯驱动及防护控制电路，其特征在于：它包括：
雷击浪涌保护电路，用于防止因电力供应系统的瞬时电压突变时可能造成对电路的伤害；
EMC电路，用以防护设备不被其它设备干扰，同时也防止设备不去干扰其它设备；
PFC控制电路，用于对AC120V-277V的交流电压进行升压调整，使其输出电压恒定在设定的工作数值，同时通过内部控制调节，使输入电流跟随输入电压信号，达到设定的大功率因数的要求，达到降低THD、提高电线利用率的要求；
BUCK控制电路，用于对前级PFC控制电路提供的DC450V电压进行降压，使其在负载的压降变化下，仍能恒定提供所需的LED工作电流；
恒流控制电路，用于实时检测和控制保持电路能够输出稳定的LED工作电流；
温度保护电路，用于实时监控LED模组的温度，实现过温保护功能；
输出过压及短路保护电路，用于实现当LED模组开路短路或者输出导线开路短路时电路本身处于保护休眠状态，在故障解除后方可重新工作。


2.根据权利要求1所述的大功率LED灯驱动及防护控制电路，其特征在于：所述雷击浪涌保护电路包括：
保险丝F1，用于电路异常失效时的保护；
NTC热敏电阻RTH1，用于做为第一层网络吸收瞬态浪涌冲计；
由压敏电阻RV1、RV2和RV3，连同电容CX、电感L1组成第二层网络，用于吸收绝大部分冲击能量；
由二极管D1和电容C4组成第三层网络，用于吸收经过第二层压敏电阻网络后的残余能量。


3.根据权利要求1所述的大功率LED灯驱动及防护控制电路，其特征在于：所述EMC电路主要由磁环L1、L2和L5、电容CX1、电容CX2及磁珠B1、B2组成，其中磁环L1、L2和L5、磁珠磁珠B1、B2主要衰减共模干扰，电容CX1、电容CX2主要衰减差模干扰。


4.根据权利要求1所述的大功率LED灯驱动及防护控制电路，其特征在于：所述PFC控制电路包括电感L4、PFC芯片U1及其外围部件，其中电感L4用作对PFC芯片U1的升压电感，配合PFC芯片U1及其外围部件将AC120V-277V的交流电压进行升压调整，使其输出电压恒定在DC450V，同时通过内部控制调节，使输入电流跟随输入电压信号，达到PF>0.95高功率因数的要求，达到降低THD、提高电线利用率的要求。


5.根据权利要求1所述的大功率LED灯驱动及防护控制电路，其特征在于：所述BUCK控制电路包括BUCK电感TR1、续流二极管D3、BUCK控制芯片U3、发光器件U4A和光敏器件U4B，所述BUCK控制电路对前级DC450V电压进行降压，为输出端LED模组提供恒定的工作电流；发光器件U4A和光敏器件U4B共同组合成光耦，其中U4A负责将反馈的LED工作电流信号转化为光信号并传输给U4B,U4B再将光信号转化为电信...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄樽，
申请(专利权)人：福建省苍乐电子企业有限公司，
类型：新型
国别省市：福建;35