基于动态余量控制的高功率因数LED驱动电源制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于动态余量控制的高功率因数LED驱动电源，该电源系统可分为一次电源电路和LED恒流驱动电路。一次电源电路包括整流滤波电路、第一芯片供电电路、反激变换器、RCD钳位电路和信号采样电路，实现功率因数校正以及降压稳定输出功能；LED恒流驱动电路包括第二芯片供电电路、动态余量控制电路、调光电路和四个单独电流输出通道控制LED恒流驱动，同时根据负载电压调整一次电源电路的输出电压，从而实现动态电压调整功能，从而使电路工作效率最大化。本实用新型专利技术电路结构简单，同时实现功率因数校正和LED驱动功能，可提高电路功率因数和工作效率。

High power factor led driver based on dynamic margin control

【技术实现步骤摘要】
基于动态余量控制的高功率因数LED驱动电源
本技术涉及开关电源
，具体涉及一种基于动态余量控制的高功率因数LED驱动电源。
技术介绍
随着现代经济的迅速发展，能源紧张的矛盾日益显现，推行绿色照明是节约能源和可持续发展的必然方向。LED光源不含有毒和有害物质，同时具有节能、安全可靠和寿命长等特点，不但适合室内外大型照明设备，同时也可应用于便携设备的背光、照明等功能。但LED属于低压驱动，不可直接连接市电，需要设计相应的一次电源降压电路，匹配LED特性。LED驱动电源需考虑一次电源与驱动方式的设计。一次电源为AC-DC电路，连接市电，为保障电网质量和用电设备的安全运行，功率因数校正在其中是必不可少的功能。考虑到电源系统的安全可靠运行，通常采用带隔离的反激变换器作为基本拓扑，可同时实现恒压输出和功率因数校正功能。功率因数校正是通过使输入电流波形跟随输入电压波形，从而提高电气设备转换效率，降低谐波分量。峰值电流控制是一种简单常用的方法，直接采用电感电流和电压外环设计得到的基准电流进行比较，从而得到驱动脉冲。实际上就是检测电感的瞬时峰值电流变化，进而控制变换器输入电流波形。LED驱动电源采用恒流驱动方式，能够避免驱动电流超出最大额定值，从而有效提升了电源可靠性，同时还能确保每个LED亮度、色度保持一致，达到预期亮度要求，延长了使用寿命。对于需要产生更多照明的场合，LED通常采用多个串联再并联的连接方式。当外界温度、光照等环境变化时，LED压降发生变化，同时需要维持每个通道的亮度平衡，这需要对LED的正向电压进行调节，动态余量控制可以有效解决该问题，通过动态调整LED正向输入电压，使电路的工作效率最大化。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种基于动态余量控制的高功率因数LED驱动电源，电路结构简单，控制难度低，可同时实现功率因数校正和LED驱动功能。本技术的技术方案是：基于动态余量控制的高功率因数LED驱动电源，包括一次电源电路和LED恒流驱动电路，一次电源电路接入交流市电、包括整流滤波电路、第一芯片供电电路、反激变换电路、RCD钳位电路和信号采样电路；由电容C1并联整流桥D1构成整流滤波电路；第一芯片供电电路包括由电阻R3、电容C5和稳压二极管D5构成的启动供电电路以及由辅助绕组、二极管D3和电容C3构成的辅助供电电路；反激变换电路包括反激变压器T1、驱动芯片L6562N、开关管Q1、整流二极管D4和电容C6；RCD钳位电路包括二极管D2、电阻R5和电容C2；信号采样电路包括输入电压采样电路、电感电流采样电路和输出电压采样电路；其中输入电压采样电路包括电阻R1、R2和电容C4，电感电流采样电路包括电阻R4和R6，输出电压采样电路包括分压电阻R11、R12、稳压源TL431、电容C7、电阻R9、光耦PC817、限流电阻R10、光耦输出电阻R7和R8；LED恒流驱动电路采用LM3464驱动芯片，包括第二芯片供电电路、动态余量控制电路、调光电路和四个单独电流输出通道；第二芯片供电电路接入一次电源输出电压，并通过电容C8对其滤波；动态余量控制电路包括电阻R14、R15、二极管D6、电压调节电阻R13和电容C9；调光电路由NTC温度传感器、电阻R20～R23和电容C10、C11组成；四个单独电流输出通道由开关管Q2～Q5、电流检测电阻R16～R19和LED负载构成；驱动电源系统输入220V交流市电，经过整流滤波电路后，变成相位为正的半波整流信号，连接反激变换器T1原边绕组；反激变换器T1副边通过二极管D4再并联滤波电容C6后得到稳定直流电源；一次电源的输出电压经过电容C8滤波后驱动LM3464芯片，控制LED恒流驱动。优选地，电阻R3与电容C5串联接在整流后的输入与地之间，稳压管D5并联在电容C5两端，其阳极接地，阴极连接驱动芯片L6562N供电端；辅助绕组的一端接地，另一端分为两路，一路经过二极管D3后连接驱动芯片L6562N供电端，电容C3并联在辅助绕组两端；另一路经过电阻R6连接驱动芯片L6562N，用于电感电流的过零检测。优选地，电容C4并联电阻R2后与电阻R1串联接在整流电路后侧与地之间，电阻R1和R2间的节点电压作为驱动芯片L6562N输入电压采样；开关管Q1栅极接受驱动芯片L6562N的输出脉冲，漏极与反激变换器T1原边绕组的同名端相连，源极与电阻R4相连后接地，其节点连接驱动芯片L6562N，用于电感电流采样。优选地，电阻R11和R12串联接在一次电源的输出与地之间，稳压源TL431的参考级连接其节点处，阳极接地，阴极连接光耦PC817的阴极，同时电阻R9串联电容C7接在稳压源TL431的参考级与阳极之间；电阻R7、R8串联接在光耦PC817的发射极与地之间，驱动芯片L6562N连接其节点处，用来隔离采样输出电压，光耦PC817的集电极连接驱动芯片L6562N电源，阳极串联电阻R10连接一次电源的输出。优选地，电容C2与电阻R5并联后，接在二极管D2的阴极与整流输入之间，二极管D2阳极与反激变压器T1原边相连构成RCD钳位电路。优选地，电阻R14和R15串联接在一次电源的输出与地之间，通过电阻分压，检测一次电源电压输出情况。优选地，电阻R13一端与LM3464驱动芯片相连，另一端接在分压电阻R11和R12交界处；二极管D6与电压调节电阻R13串联；电容C9接地。优选地，电阻R20和R21串联接在LM3464驱动芯片引脚VCC与NTC温度传感器之间，其节点J1与LM3464驱动芯片热引脚Thermal相连。优选地，电阻R22和R23串联接在LM3464驱动芯片引脚VCC与地之间，其节点与最小热调光引脚DMIN相连，电容C10接在引脚VCC与地之间，电容C11一端与LM3464驱动芯片热引脚Thermal_Cap相连，另一端接地。优选地，LM3464驱动芯片驱动开关管Q2～Q5，其漏极分别连接检测电阻R16～R19，电阻另一端接地，同时，每个开关管的源极均连接一串单独LED负载。以一路输出电流通道为例，芯片连接开关管Q2栅极，检测电阻R16接在源极与地之间，LED负载阳极连接一次电源的输出，阴极与开关管Q2漏极相连。余下三个通道与此接法相同，分别连接一次电源输出、开关管Q3～Q5和检测电阻R17～R19。与已有技术相比，本技术的优点是：(1)该电源系统带有功率因数校正功能，保护了用电设备安全运行，提高系统功率因数和工作效率；(2)该电源系统驱动有四个单独电流输出通道，便于照明亮度和范围的调节；(3)该电源系统将功率因数校正功能和LED恒流输出功能进行匹配，采用动态余量控制方法调节一次电源输出电压，使电路系统效率最大化；(4)该控制方法所需的电路结构简单，控制难度低，可同时实现功率因数校正和LED驱动功能。附图说明本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于动态余量控制的高功率因数LED驱动电源，其特征是：包括一次电源电路和LED恒流驱动电路，一次电源电路接入交流市电，包括整流滤波电路、第一芯片供电电路、反激变换电路、RCD钳位电路和信号采样电路；/n由电容C1并联整流桥D1构成整流滤波电路；/n第一芯片供电电路包括由电阻R3、电容C5和稳压二极管D5构成的启动供电电路以及由辅助绕组、二极管D3和电容C3构成的辅助供电电路；/n电阻R3与电容C5串联接在整流后的输入与地之间，稳压管D5并联在电容C5两端，其阳极接地，阴极连接驱动芯片L6562N供电端；辅助绕组的一端接地，另一端分为两路，一路经过二极管D3后连接驱动芯片L6562N供电端，电容C3并联在辅助绕组两端；另一路经过电阻R6连接驱动芯片L6562N，用于电感电流的过零检测；/n反激变换电路包括反激变压器T1、驱动芯片L6562N、开关管Q1、整流二极管D4和电容C6；驱动电源系统输入220V交流市电，经过整流滤波电路后，变成相位为正的半波整流信号，连接反激变换器T1原边绕组；反激变换器T1副边通过二极管D4再并联滤波电容C6后得到稳定直流电源；/nRCD钳位电路包括二极管D2、电阻R5和电容C2；电容C2与电阻R5并联后，接在二极管D2的阴极与整流输入之间，二极管D2阳极与反激变压器T1原边相连构成RCD钳位电路；/n信号采样电路包括输入电压采样电路、电感电流采样电路和输出电压采样电路；/n其中输入电压采样电路包括电阻R1、R2和电容C4，电容C4并联电阻R2后与电阻R1串联接在整流电路后侧与地之间，电阻R1和R2间的节点电压作为驱动芯片L6562N输入电压采样；/n开关管Q1栅极接受驱动芯片L6562N的输出脉冲，漏极与反激变换器T1原边绕组的同名端相连，源极与电阻R4相连后接地，其节点连接驱动芯片L6562N，用于电感电流采样；/n电感电流采样电路包括电阻R4和R6；/n输出电压采样电路包括分压电阻R11、R12、稳压源TL431、电容C7、电阻R9、光耦PC817、限流电阻R10、光耦输出电阻R7和R8；电阻R11和R12串联接在一次电源的输出与地之间，稳压源TL431的参考级连接其节点处，阳极接地，阴极连接光耦PC817的阴极，同时电阻R9串联电容C7接在稳压源TL431的参考级与阳极之间；电阻R7、R8串联接在光耦PC817的发射极与地之间，驱动芯片L6562N连接其节点处，用来隔离采样输出电压，光耦PC817的集电极连接驱动芯片L6562N电源，阳极串联电阻R10连接一次电源的输出；电阻R13一端与LM3464驱动芯片相连，另一端接在分压电阻R11和R12交界处；/nLED恒流驱动电路采用LM3464驱动芯片，包括第二芯片供电电路、动态余量控制电路、调光电路和四个单独电流输出通道；/n第二芯片供电电路接入一次电源输出电压，并通过电容C8对其滤波；/n动态余量控制电路包括电阻R14、R15、二极管D6、电压调节电阻R13和电容C9；电阻R14和R15串联接在一次电源的输出与地之间，通过电阻分压，检测一次电源电压输出情况；电阻R13一端与LM3464驱动芯片相连，另一端接在分压电阻R11和R12交界处；电容C9接地；二极管D6与电压调节电阻R13串联；/n调光电路由NTC温度传感器、电阻R20～R23和电容C10、C11组成；电阻R22和R23串联接在LM3464驱动芯片引脚VCC与地之间，其节点与最小热调光引脚DMIN相连，电容C10接在引脚VCC与地之间，电容C11一端与LM3464驱动芯片热引脚Thermal_Cap相连，另一端接地；电阻R20和R21串联接在LM3464驱动芯片引脚VCC与NTC温度传感器之间，其节点J1与LM3464驱动芯片热引脚Thermal相连；/n四个单独电流输出通道由开关管Q2～Q5、电流检测电阻R16～R19和LED负载构成；LM3464驱动芯片驱动开关管Q2～Q5，其漏极分别连接检测电阻R16～R19，电阻另一端接地，同时，每个开关管的源极均连接一串单独LED负载；/n一次电源的输出电压经过电容C8滤波后驱动LM3464芯片，控制LED恒流驱动。/n...

【技术特征摘要】
1.基于动态余量控制的高功率因数LED驱动电源，其特征是：包括一次电源电路和LED恒流驱动电路，一次电源电路接入交流市电，包括整流滤波电路、第一芯片供电电路、反激变换电路、RCD钳位电路和信号采样电路；
由电容C1并联整流桥D1构成整流滤波电路；
第一芯片供电电路包括由电阻R3、电容C5和稳压二极管D5构成的启动供电电路以及由辅助绕组、二极管D3和电容C3构成的辅助供电电路；
电阻R3与电容C5串联接在整流后的输入与地之间，稳压管D5并联在电容C5两端，其阳极接地，阴极连接驱动芯片L6562N供电端；辅助绕组的一端接地，另一端分为两路，一路经过二极管D3后连接驱动芯片L6562N供电端，电容C3并联在辅助绕组两端；另一路经过电阻R6连接驱动芯片L6562N，用于电感电流的过零检测；
反激变换电路包括反激变压器T1、驱动芯片L6562N、开关管Q1、整流二极管D4和电容C6；驱动电源系统输入220V交流市电，经过整流滤波电路后，变成相位为正的半波整流信号，连接反激变换器T1原边绕组；反激变换器T1副边通过二极管D4再并联滤波电容C6后得到稳定直流电源；
RCD钳位电路包括二极管D2、电阻R5和电容C2；电容C2与电阻R5并联后，接在二极管D2的阴极与整流输入之间，二极管D2阳极与反激变压器T1原边相连构成RCD钳位电路；
信号采样电路包括输入电压采样电路、电感电流采样电路和输出电压采样电路；
其中输入电压采样电路包括电阻R1、R2和电容C4，电容C4并联电阻R2后与电阻R1串联接在整流电路后侧与地之间，电阻R1和R2间的节点电压作为驱动芯片L6562N输入电压采样；
开关管Q1栅极接受驱动芯片L6562N的输出脉冲，漏极与反激变换器T1原边绕组的同名端相连，源极与电阻R4相连后接地，其节点连接驱动芯片L6562N，用于电感电流采样；
电感电流采样电路包括电阻R4和R6；
输出电压采样电路包括分压电阻R11、R12、稳压源TL431、电容C7、电阻R9、光耦PC817、限流电阻R1...

【专利技术属性】
技术研发人员：程红丽，沈嘉钰，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：新型
国别省市：陕西;61