具有创新架构的大功率LED智能电源驱动器制造技术

本实用新型专利技术发明专利技术涉及一种采用具有创新架构的大功率LED智能电源驱动器，采用功率因素校正电路和LLC谐振变换电路为电路主体拓扑结构，结合单片机控制以实现对LED的数字调光控制。包括EMI滤波、整流、功率因素校正、LLC谐振变换控制、整流滤波电路、电流采样反馈、过压欠压保护、LED模组及单片机PWM调光控制电路。该架构中省掉了昂贵的多串高压DC/DC降压器，改为多个变压器串联的LLC谐振电路，直接实现恒流，效率大幅提升至95%，比传统架构提升10%左右；PFC值则可达到0.95~1.0之间；元器件数量也大幅减小，可靠性提升；EMI设计更简单，特别适合于大功率LED驱动照明电源。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术专利技术涉及ー种大功率LED驱动电源，尤其涉及采用具有创新架构的LLC串联谐振变换器芯片的大功率LED驱动电源。
技术介绍
随着能源危机和气候变暖问题越来越严重，节能己经成为全球普遍关注的话题。照明是人类消耗能源的重要方面，约占世界总耗能的20%，因此LED节能照明的研究越来越受到重视，LED照明己成为了照明领域关注的焦点。LED驱动电源在LED照明系统中起至关重要的作用，是LED照明系统的心脏。据不完全统计，LED照明系统的损坏有90%是LED驱动电源失效和或者由LED驱动电源导致，驱动电源的品质直接影响整个LED照明系统的寿 命和可靠性。是LED照明的普及和推广的ー个关键问题。对大功率LED照明驱动电源而言主要是效率和可靠性的问题。首先，驱动电源エ作环境温度很高(一般温度在70°C左右)，这样ー来，就希望驱动电源的效率(包括恒压加上恒流)的效率要高(比如>90%)，只有提高效率才能降低驱动电源的温度，提高可靠性。其次，传统的驱动拓扑结构较为复杂，从图I可以看出传统的驱动拓扑结构，包括功率因数校正(PFC) +恒压(CV) +恒流(CC)的三段式架构，多串Buck (降压斩波电路)+PFC+LLC，导致芯片数量及元器件众多成本过高，可靠性低，特别是电解电容和光耦等敏感器件，总效率仅能达到88%左右。要解决大功率LED照明电路可靠性问题，必须从驱动拓扑结构进行改迸，提高效率，減少元器件数量，另外也可进ー步減少成本。在图I传统的大功率LED照明架构图上可以看到，它有两个Block，第一个Block叫恒压模块，DC/DC出来以后得到ー个恒压的输出，第二个是恒流模块，恒流模块是每串LED都会需要DC/DC升压或降压的电路，对每一串LED进行恒流。这是传统的典型的大功率LED驱动的拓扑架构。这种拓扑架构的效率分布为临界模式PFC的最大值在97%左右，LLC谐振半桥效率目前在业界我们认定是比较高的，它的效率大概是96%，每ー串恒流降压后的效率在95%左右，三个相乘的总效率(典型值)应该在86%以内。传统拓扑架构的缺点，首先它的成本非常高，因为它带有PFC、LLC电路，还有多串高压Buck降压斩波DC/DC电路，高压Buck降压斩波DC/DC电路成本是非常高的，每ー串都需要ー个。以LED路灯为例，现在的LED路灯光源实际上是由4一 12串LED灯组成，也就是说你需要4一 12串的高压Buck降压斩波DC/DC电路，这就需要有非常多的器件。第二是效率非常低，第三是可靠性非常差，最后ー个，也是很重要的ー个，就是这种传统架构的EMI问题也非常严重。因为每ー串高压Buck降压斩波DC/DC电路开关频率没有进行同歩，串与串之间有相互的干扰。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本技术的目的在于提供一种双级多串变压器架构的大功率LED照明驱动电源，具有结构简单、效率高，成本低的优点。为了解决上述问题，本技术的技术方案为一种双级多串变压器架构的大功率LED照明驱动电源如附图所示，包括EMI滤波电路(I)，整流电路(2)，功率因素校正电路(3), LLC谐振变换控制电路(4)，整流滤波电路(5)电流采样反馈电路(7)，过压欠压检测电路(8)LED模组(9)以及PWM调光控制电路(6)。交流市电经EMI滤波电路、整流电路(2)后输入功率因素校正电路(3 )，功率因素校正电路(3 )输出信号经LLC谐振变换控制电路(4 )，再经过整流滤波电路(5 )后连接到LED模组(9 )，电流采样反馈电路(7 )对输出采样后反馈至中LLC谐振变换控制电路(4 )，过压欠压检测电路(8 )检测送入LED模组(9 )的电压信号并送入LLC谐振变换控制电路(4)，PWM调光控制电路(6)输出PWM信号到LLC谐振变换控制电路(4 )的PWM输入端，控制灯光亮度。所述EMI滤波电路的作用，主要体现在以下两个方面抑制交流电网中的高频干扰对设备的影响；抑制设备(尤其是高频开关电源)对交流电网的干扰。所述功率因素校正电路实现整个电路功率因素校正功能。所述LLC谐振变换控制电路实现谐振变换功能。所述EMI滤波、功率因素校正电路如图3所示Fl输入保险，LI、L2、Cl、C2组成输入EMI滤波器，L3、ICU Ql等组成了 PFC功率因子校正电路，Rl和R2分压后的电压值送入ICl的3脚，ICl的4脚用于基础MOSFET管的瞬时电流大小；L3的一端接到ICl的5脚，将感应到的变压器零能量(TZE)送入，ICl的7脚输出控制MOSFET管的栅极，控制其导通与关断。ICl通过引脚3对AC输入电压的检測，R5、R6分压后的值送到ICl的I脚，用于过压保护。ICl的2脚是跨导误差放大器的输出，环路补偿电容C4与此引脚和地之间连接。ICl的4脚检测外部开关的瞬时开关电流。 所述LLC谐振变换控制电路包括驱动电路、半桥电路和谐振电容，还包括两个以上的变压器，所述两个以上变压器的初级绕组采用串联方式头尾相连，所述两个以上变压器的次级绕组则分别连接整流滤波电路，经整流滤波后分别向负载提供电源。所述的半桥电路包括第一高压MOS管(QA)和第二高压MOS管(QB )，所述两个以上变压器的初级绕组采用串联方式头尾相连串联至第一高压MOS管(QA)和第二高压MOS管(QB)构成的半桥电路的中点，经谐振电容接地。所述的LLC谐振变换控制电路包括变压器(Tl)、变压器(T2)、变压器(Tn)，电容CF、CG ;所述变压器(Tl)、变压器(Τ2)、变压器(Tn)次级绕组分别连接有整流桥堆Zl、Ζ2、Zn及滤波电容(CA)、(CB)、(Cn);它们分别向负载提供电源；负载为LED灯模组。本技术具有以下特点采用功率因素校正电路和LLC谐振变换控制电路为电路主体拓扑结构，结合单片机控制以实现对LED的数字调光控制。所述的具有创新架构的大功率LED智能电源驱动器，PFC控制电路采用美国TI芯片UCC28810 (ICl)予以实现，LLC谐振变换控制电路采用美国TI公司芯片UCC25710(IC2)予以实现，单片机则采用PIC16F22(IC3)。所述的具有创新架构的大功率LED智能电源驱动器，由按键和电位器组成的人机对话电路通过单片机改变输出PWM信号占空比，利用单片机PIC16F22的12脚输出PWM信号到UCC25710芯片的9脚，实现LED的调光。所述的具有创新架构的大功率LED智能电源驱动器，采用IC4 SPX1117M3-3. 3稳压IC单元稳压后供电到单片机PIC16F722，由PIC16F722产生500HZ的占空比可变的PWM脉冲，PWM数字信号输出到UCC25710芯片的9脚，单片机PIC16F722的RAO ロ采样O-…3. 3V的电压，调制单片机PIC16F722的RCl脚输出的PWM脉冲占空比。具有创新架构的大功率LED智能驱动电源还具有过压、过流、过载、短路及过温保护；可编程调光；可编程软启动，开关频率自由设定(精准度是3%---- 6%)，宽输入电压范围90V ■…305V，宽使用环境温度-35°C-…+70°C等诸多优点。高效率整机系统设计效率(EFF)在90%-- 92%之间；高功率因数PFC功率因数:PFC值则可达到O. 95本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.ー种具有创新架构的大功率LED智能电源驱动器包括EMI滤波电路(1)，整流电路(2),功率因素校正电路(3)，LLC谐振变换控制电路(4)，整流滤波电路(5)电流采样反馈电路(7 )，过压欠压检测电路(8 ) LED模组(9 )以及PWM调光控制电路(6 );交流市电经EMI滤波电路(I)、整流电路(2)后输入功率因素校正电路(3)，功率因素校正电路(3)输出信号经LLC谐振变换控制电路(4)，再经过整流滤波电路(5)后连接到LED模组(9)，电流采样反馈电路(7 )对输出采样后反馈到LLC谐振变换控制电路(4 )，过压欠压检测电路(8 )检测送入LED模组(9)的电压信号并送入LLC谐振变换控制电路(4)，PWM调光控制电路(6)输出PWM信号到LLC谐振变换控制电路(4)的PWM输入端，控制灯光亮度。2.根据权利要求I所述的具有创新架构的大功率LED智能电源驱动器包括两个以上的输出变压器，所述两个以上变压器的初级绕组采用串联方式头尾相连串联至第一高压MOS 管(QA)和第二高压MOS管(QB...

【专利技术属性】
技术研发人员：许祝，
申请(专利权)人：重庆瑞升康博电气有限公司，
类型：实用新型
国别省市：