非隔离式LED电源制造技术

本实用新型专利技术公开了一种非隔离式LED电源，用于解决现有的带功率因数校正功能的非隔离式LED电源对电网的瞬间波动响应慢的技术问题。技术方案是电源的控制电路由串联分压电阻（2）、电压比较器（3）、SR触发器（4）、振荡电路（5）、与门（6）、采样开关（12）和驱动电路（13）组成。由于仅用两个串联分压电阻产生半正弦基准电压，结构简单；在实现按正弦方式变化的PWM控制时，中间控制电路仅由电压比较器、与门和驱动电路组成，电路对于电网电压的瞬间变化响应速度快，驱动电流波形实时跟随电网电压波形。当电网频率从100Hz突变到45Hz时，背景技术需要6个半正弦周期才能响应该变化，而本实用新型专利技术实现了实时跟踪，即实现零响应时间的调整。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

非隔离式LED电源
本技术涉及一种LED电源，特别是涉及一种非隔离式LED电源。
技术介绍
一个完整的LED照明系统由LED灯珠和电源两部分组成，目前市场上的LED电源主要有两种结构隔离式和非隔离式。隔离式LED电源又称为离线式电源，其特点是先将市电输入的正弦交流电压转换为直流电压，然后用该直流电压作为LED电源的输入电压，通过反馈控制实现对LED灯珠的恒流或恒压驱动。一个完整的隔离式LED电源包括两部分一次控制部分和二次控制部分。 一次控制部分包括对输入市电进行EMI滤波、桥式整流、电容滤波及开关控制等。二次控制是利用LC滤波，二极管续流、光耦合反馈等措施实现驱动电源的恒流或恒压输出。一次控制与二次控制之间通过变压器的磁耦合以实现驱动电源与电网的物理隔离，故称为隔离式电源。隔离式LED电源具有较好的安全性，但因为输入市电要经过较多的转换过程，造成较大的电源内部能量转换损失，使整个电源的效率低下，发热严重。另外，隔离式LED电源需要使用大容量电解质电容，LED电源的高温工作环境使电解质挥发较快，造成电解电容过早失效，从而导致整个LED电源及照明灯具寿命缩短。非隔离式LED电源是一种新型的LED电源驱动技术。非隔离式LED电源的设计思想是，不需要变压器耦合，而将市电直接加在LED灯珠上，通过开关电源或线性电源的方式实现对流过LED灯珠的电流进行恒流控制。由于电网的输入电压较高，为了防止灯珠损坏， 一部分电压需要被转移到电感或超高压MOSFET上。非隔离式LED电源由于使用市电直接驱动LED，使得中间转换环节大大减少，因此电源内部能量损失减少，电源效率大幅度提高。 同时，由于避免了变压器和光耦器件的使用，电源成本也大幅度降低。另外，由于不需要使用电解质电容，电源的寿命得到较大延长。为了进一步减少电网的无功损耗以及对电网的谐波干扰，非隔离式LED电源通常都要内置功率因数校正(以下简称PFC)功能。参照图3,文献“AN-9744Smart LED Lamp Driver IC with PFC Function，，， Fairchild Semiconductor Corporation, Rev. I. 0. 0, 2011 年 11 月”公开了一种带 PFC 功能的非隔离式LED电源。该电源方案中，PFC功能是基于数字电路实现的。这种带PFC功能的非隔离式LED电源包括桥式整流器、电感、LED灯珠、续流二极管、超高压M0SFET、电流检测电阻和控制电路。电感与LED串联后与续流二极管并联；桥式整流器直接与市电相接， 将市电的正弦输入进行整流后输出给所述电感、LED灯珠与续流二极管组成的电路；超高压MOSFET与电流检测电阻串联，并与电感、LED灯珠与续流二极管组成的电路相连；控制电路控制超高压MOSFET的栅极，采用脉冲宽度调制(PWM)控制方式实现对流过LED电流的控制。为了实现PFC功能，一个零点检测(ZCD)电路用来检测半正弦波的零点，获得的零点信息被送给一个正弦产生模块(Sine Generator)来产生正弦数字信号，所生成的正弦数字信号经数-模变换(DAC)后产生半正弦基准电压，然后将半正弦基准电压与电流检测电阻的电压进行比较，并通过SR型触发器与振荡器所输出的同步信号进行拟合，产生脉冲宽度调制(PWM)式的超高压MOSFET的栅极控制信号。文献I公开的PFC功能实现方法存在如下缺点1) PFC实现电路复杂。为了实现 PFC,需要零点检测电路、正弦信号产生模块(内嵌一个数字DSP算法)、数-模变换电路等。 由于PFC实现电路完成了“模拟_数字信号处理_模拟”的转换，需要大量高精度的电路实现，这使得系统的成本增加。而且LED电源长时间工作在高温环境中，高精度电路受温度影响较大，容易较早失效，影响LED灯具的使用寿命。2)由于PFC实现电路经过的处理电路较多，系统的响应延时会比较大，很难对外部电网的瞬间波动作出快速实时响应。当电网频率发生波动时，如当电网频率从IOOHz突变到45Hz时，大约需要6个半正弦周期才能实现稳定的PFC功能。
技术实现思路
为了克服现有的带功率因数校正功能的非隔离式LED电源对电网的瞬间波动响应慢的不足，本技术提供一种非隔离式LED电源。该电源采用两个串联分压电阻产生半正弦基准电压，结构简单，可以提高电路的可靠性，特别适合于高温环境下的LED电源使用；在实现按正弦方式变化的PWM控制时，中间控电路仅由电压比较器、与门和驱动电路组成，电路对于电网电压的瞬间变化响应速度快，驱动电流 波形实时跟随电网电压波形。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是一种非隔离式LED电源，包括桥式整流器I、电感10、LED灯珠9、续流二极管11、超高压M0SFET8、电流检测电阻7和控制电路，所述电感10与LED灯珠9串联后与续流二极管11并联，桥式整流器I将市电的正弦输入进行整流后输出给所述电感10、LED灯珠9与续流二极管11组成的电路；超高压 M0SFET8与电流检测电阻7串联，并与电感10、LED灯珠9与续流二极管11组成的电路相连，其特点是所述控制电路由串联分压电阻2、电压比较器3、SR触发器4、振荡电路5、与门6、采样开关12和驱动电路13组成；桥式整流器I输出端串联分压电阻2，用比例分压方式产生一个半正弦的基准电压送电压比较器3，采样开关12通过电流检测电阻7将与驱动电流线性相关的反馈电压送电压比较器3 ;反馈电压与半正弦的基准电压进行比较，比较结果输出到SR型触发器4的复位端，SR型触发器4的置位端由振荡电路5生成的周期性脉冲信号控制；SR型触发器4输出和振荡电路5输出的周期信号通过与门6输出给驱动电路 13，用来驱动超高压M0SFET8的开关。在每个周期开始，由振荡电路5输出的周期性脉冲信号置位SR型触发器4，闭合超高压M0SFET8，此时电流流过电流检测电阻7，被转化成电压， 并与此时采样到的半正弦基准电压比较，大于半正弦基准电压时，电压比较器3输出复位 SR型触发器4，关闭超高压M0SFET8。本技术的有益效果是由于仅用两个串联分压电阻就能产生半正弦基准电压，结构简单，提高了电路的可靠性，特别适合于高温环境下的LED电源使用；在实现按正弦方式变化的PWM控制时，中间控制电路仅由电压比较器、与门和驱动电路组成，电路对于电网电压的瞬间变化响应速度快，驱动电流波形实时跟随电网电压波形。当电网频率从 IOOHz突变到45Hz时，
技术介绍
需要6个半正弦周期才能响应该变化，而本技术实现了实时跟踪，即实现零响应时间的调整。以下结合附图和实施例对本技术作详细说明。4附图说明图I是本技术非隔离式LED电源电路图。图2是图I电路各节点信号的波形图。图3是
技术介绍
带功率因数校正功能的非隔离式LED电源电路图。I-桥式整流器，2-串联分压电阻，3-电压比较器，4-SR型触发器，5_振荡电路， 6-与门，7-电流检测电阻，8-超高压MOSFET，9-LED灯珠，10-电感，11-续流二极管，12-采样开关，13-驱动电路。具体实施方式参照图I、图2，本技术非隔离式LED电源包括桥式整流器I、电感10、LED灯珠9、续流二极管11、超高压M0SFET8本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非隔离式LED电源，包括桥式整流器（1）、电感（10）、LED灯珠（9）、续流二极管（11）、超高压MOSFET（8）、电流检测电阻（7）和控制电路，所述电感（10）与LED灯珠（9）串联后与续流二极管（11）并联，桥式整流器（1）将正弦输入进行整流后输出给所述电感（10）、LED灯珠（9）与续流二极管（11）组成的电路；超高压MOSFET（8）与电流检测电阻（7）串联，并与电感（10）、LED灯珠（9）与续流二极管（11）组成的电路相连，其特征在于所述控制电路由串联分压电阻（2）、电压比较器（3）、SR触发器（4）、振荡电路（5）、与门（6）、采样开关（12）和驱动电路（13）组成；桥式整流器（1）输出端串联分压电阻（2），用比例分压方式产生一个半正弦的基准电压送电压比较器（3），采样开关（12）通过电流检测电阻（7）将与驱动电流线性相关的反馈电压送电压比较器（3）；反馈电压与半正弦的基准电压进行比较，比较结果输出到SR型触发器（4）的复位端，SR型触发器（4）的置位端由振荡电路（5）生成的周期性脉冲信号控制；SR型触发器（4）输出和振荡电路（5）输出的周期信号通过与门（6）输出给驱动电路（13），用来驱动超高压MOSFET（8）的开关；在每个周期开始，由振荡电路（5）输出的周期性脉冲信号置位SR型触发器（4），闭合超高压MOSFET（8），此时电流流过电流检测电阻（7），被转化成电压，并与此时采样到的半正弦基准电压比较，大于半正弦基准电压时，电压比较器（3）输出复位SR型触发器（4），关闭超高压MOSFET（8）。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：魏晓敏，魏廷存，李博，陈奇萌，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：实用新型
国别省市：