專利名稱：恒功率led驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及LED驅(qū)動(dòng)電路。
技術(shù)背景
目前的LED照明或指示裝置的驅(qū)動(dòng)電源，對(duì)輸出的限制方式，都是采用穩(wěn)定電壓、 穩(wěn)定電流或者穩(wěn)定電壓+穩(wěn)定電流。
具體實(shí)施方式
是在驅(qū)動(dòng)電源電路中，用相關(guān)電路采樣到的輸出電壓和輸出電流信號(hào)，直接與電路中的相關(guān)基準(zhǔn)電壓比較，產(chǎn)生輸出電壓、輸出電流誤差信號(hào)，再由誤差信號(hào)控制輸出電壓值，從而使電路具備以下特性(參考圖1A) :1、在一定的輸出電流范圍內(nèi)，輸出電壓穩(wěn)定的“恒壓”模式，特性為垂直于電壓軸的一條線，如圖 IA的A點(diǎn)-B點(diǎn)；2、在一定的輸出電壓范圍內(nèi)，輸出電流穩(wěn)定的“恒流”模式，特性為垂直于電流軸的一條線，如圖IA的B點(diǎn)-C點(diǎn)；3、在一定的輸出電流范圍內(nèi)，輸出電壓穩(wěn)定；且在一定的輸出電壓范圍內(nèi)，輸出電流穩(wěn)定的“恒壓恒流”模式，此模式的最大功率值是被限定的電壓和電流的交點(diǎn)，如圖IA中的B點(diǎn)。然后，再用具有這些輸出特性的驅(qū)動(dòng)電源，來(lái)驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的LED光源組合。
由于LED光源的工作電壓降(VF)會(huì)有比較大的個(gè)體差異，且會(huì)隨著器件溫度的升高而降低，鑒于半導(dǎo)體電光源的這種特性；采用“恒流”模式驅(qū)動(dòng)的LED光源組件，在不同的溫度條件下，由于光源的工作電壓不同了，功率也就會(huì)跟著變化了。不同材料、不同顏色的 LED光源，其電壓/溫度系數(shù)通常都在-1. 5mV/°C到-2. 5mV/°C ；如某14串IW白光高亮度 LED光源組，加上350mA的“恒流”模式驅(qū)動(dòng)電源，在25°環(huán)境下，上電時(shí)測(cè)試其工作電壓為 46. 4V ；連續(xù)工作2小時(shí)后，測(cè)試其工作電壓降為43. 8V，消耗功率從16. 24W下降到15. 33， 降幅高達(dá)5. 7%。
同理，采用“恒壓”模式驅(qū)動(dòng)的LED光源組件，必須再另外增加串聯(lián)電阻或其它限流組件，以減小工作溫度對(duì)其工作狀態(tài)的影響，否則當(dāng)器件的溫度升高了，電流就會(huì)變得更大，發(fā)光器件的功耗也會(huì)跟著變大，從消耗功率的角度看，“恒壓”模式得到了與“恒流”模式相反的結(jié)果；而另外增加了限流裝置后，必然會(huì)導(dǎo)致材料成本和電源利用率(效率)降低的不良后果。
正因?yàn)長(zhǎng)ED光源有如此高的負(fù)電壓/溫度系數(shù)，決定了它不可能持續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行在“恒壓恒流”垂直相交的那一個(gè)點(diǎn)上，因?yàn)楣ぷ鳒囟鹊纳弑厝粚?dǎo)致它要么電壓降低，要么電流降低的后果！ “恒壓恒流”模式只是一種簡(jiǎn)單相加，不能有效解決所消耗功率隨溫度及LED的VF值離散性偏差而變化的問(wèn)題。
這些被普遍使用的驅(qū)動(dòng)方式，它們有一個(gè)共同的不足之處負(fù)載功率受其工作壓降影響，變化范圍大；欠功率驅(qū)動(dòng)，使用效果勢(shì)必會(huì)到影響，而過(guò)功率驅(qū)動(dòng)，使用壽命也必然會(huì)降低。發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種工作穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)的恒功率LED驅(qū)動(dòng)電路。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下
一種恒功率LED驅(qū)動(dòng)電路，其包括
受控穩(wěn)壓?jiǎn)卧渫ㄟ^(guò)電壓電流采樣單元為L(zhǎng)ED發(fā)光組件提供工作電壓，加在LED 發(fā)光組件兩端的工作電壓與流經(jīng)LED發(fā)光組件的工作電流成反比關(guān)系，且工作電壓與工作電流的乘積為一常數(shù)；
電壓電流采樣單元，為復(fù)合誤差信號(hào)處理單元提供工作電壓反饋信號(hào)及工作電流反饋信號(hào)；
復(fù)合誤差信號(hào)處理單元，對(duì)工作電壓反饋信號(hào)及工作電流反饋信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算并合成為復(fù)合誤差信號(hào)，通過(guò)復(fù)合誤差信號(hào)控制受控穩(wěn)壓?jiǎn)卧敵龅墓ぷ麟妷骸?br> 優(yōu)選的，所述受控穩(wěn)壓?jiǎn)卧c復(fù)合誤差信號(hào)處理單元集成為受控穩(wěn)壓處理單元； 所述受控穩(wěn)壓處理單元包括整流濾波單元、旁路二極管D1、具有輔助繞組的升壓電感Li、 電子開(kāi)關(guān)管Q1、升壓二極管D2、控制單元；整流濾波單元的輸入端與市電連接，旁路二極管 Dl的一端、升壓電感Ll的初級(jí)繞組的一端、控制單元的一輸入端分別與整流濾波單元的輸出端連接；旁路二極管Dl的另一端與電壓電流采樣單元的輸入端連接；升壓電感Ll的初級(jí)繞組的另一端通過(guò)升壓二極管D2與電壓電流采樣單元的輸入端連接；升壓電感Ll的輔助繞組與控制單元的另一輸入端連接；控制單元還通過(guò)電子開(kāi)關(guān)管Ql與升壓二極管D2連接；電壓電流采樣單元為控制單元提供工作電壓反饋信號(hào)及工作電流反饋信號(hào)，控制單元根據(jù)工作電壓反饋信號(hào)及工作電流反饋信號(hào)所產(chǎn)生的復(fù)合誤差信號(hào)來(lái)控制電子開(kāi)關(guān)管Ql 的開(kāi)關(guān)時(shí)間，控制并調(diào)整受控穩(wěn)壓處理單元輸出的工作電壓。
優(yōu)選的，所述控制單元包括集成IC ；所述電壓電流采樣單元包括電阻R7、電阻R8、 電阻R9、電阻R10、電阻Rll ；電阻R7的一端與旁路二極管Dl的另一端連接，電阻R7的另一端與電阻R8連接，電阻R8的另一端與電阻R9的一端連接，電阻R9的另一端與電阻RlO 的一端連接，電阻RlO的另一端與電阻Rll的一端連接，電阻Rll的另一端與電阻R7的一端連接；電阻R7的一端還與LED發(fā)光組件的一端連接；LED發(fā)光組件的另一端通過(guò)電阻R9 接地；集成IC的輸出端通過(guò)電子開(kāi)關(guān)管Ql與升壓二極管D2連接；電阻R7的另一端還與集成IC的穩(wěn)壓端連接，恒壓階段時(shí)，電阻R7另一端處的電壓OVS經(jīng)集成IC的穩(wěn)壓端采樣，集成IC將其內(nèi)部的基準(zhǔn)電壓與電壓OVS進(jìn)行比較并產(chǎn)生電壓誤差信號(hào)，控制電子開(kāi)關(guān)管Ql 的開(kāi)關(guān)時(shí)間，使OVS電壓等于基準(zhǔn)電壓；電阻Rll的一端還與集成IC的復(fù)合信號(hào)端連接，恒定功率階段時(shí)，電阻Rll的一端處的復(fù)合電壓CPS經(jīng)集成IC的復(fù)合信號(hào)端采樣，集成IC將其內(nèi)部的基準(zhǔn)電壓與復(fù)合電壓CPS進(jìn)行比較并產(chǎn)生電流誤差信號(hào)，控制電子開(kāi)關(guān)管Ql的開(kāi)關(guān)時(shí)間，使復(fù)合電壓CPS等于基準(zhǔn)電壓。
優(yōu)選的，所述控制單元還包括電阻R3、電容C5、二極管D3、二極管D4、電阻R4、電容C6、電阻R5、電容C8、電阻R6 ；電阻R3的一端與升壓電感Ll的初級(jí)繞組的一端連接，電阻R3的另一端通過(guò)電容C5接地，電阻R3的一端還與集成IC的電源端連接；升壓電感Ll 的輔助繞組的一端接地，升壓電感Ll的輔助繞組的另一端通過(guò)電阻R5與集成IC的過(guò)零檢測(cè)端連接，升壓電感Ll的輔助繞組的另一端還依次通過(guò)電容C6、電阻R4、二極管D4接地， 且升壓電感Ll的輔助繞組的另一端還依次通過(guò)電容C6、電阻R4、二極管D3、電容C5接地； 集成IC的電流檢測(cè)端通過(guò)電阻R6接地；集成IC的串口端通過(guò)電容C8接地。
優(yōu)選的，所述電子開(kāi)關(guān)管Ql為場(chǎng)效應(yīng)管，集成IC的輸出端與場(chǎng)效應(yīng)管的柵極連接，場(chǎng)效應(yīng)管的漏極與升壓二極管D2連接，場(chǎng)效應(yīng)管的源極通過(guò)電阻R6接地。
優(yōu)選的，所述整流濾波單元包括安規(guī)保險(xiǎn)單元、整流單元、高頻濾波單元，安規(guī)保險(xiǎn)單元、整流單元、高頻濾波單元依次連接，安規(guī)保險(xiǎn)單元的輸入端與市電連接，高頻濾波單元的輸出端與旁路二極管Dl的一端連接。
優(yōu)選的，還包括濾波電容C7，濾波電容C7的一端與旁路二極管Dl的另一端連接， 濾波電容C7的另一端接地。
優(yōu)選的，所述LED發(fā)光組件為由多顆單體LED光源串和/或并聯(lián)組合而成。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，使用了運(yùn)算電路，把從電壓電流采樣電路采集到的輸出電壓(即工作電壓反饋信號(hào))和輸出電流信號(hào)(即工作電流反饋信號(hào))經(jīng)相關(guān)運(yùn)算處理后， 生成一個(gè)復(fù)合信號(hào)，再與相關(guān)基準(zhǔn)電壓比較，產(chǎn)生復(fù)合誤差信號(hào)電壓，進(jìn)而控制和調(diào)整電路的輸出電壓，使其具有在一定的輸出電壓/電流范圍內(nèi)，輸出功率恒定的“恒功率”模式。本發(fā)明穩(wěn)定了加在LED發(fā)光組件上的功率，提高了相關(guān)產(chǎn)品的可靠性和工作壽命；在本發(fā)明的電路中，加在LED發(fā)光組件上的功率不會(huì)因?yàn)閂F值的差異而變化，這必然會(huì)提高LED發(fā)光組件的穩(wěn)定性和工作壽命。


圖IA為現(xiàn)有技術(shù)的LED驅(qū)動(dòng)電路的輸出特性曲線示意圖IB為本發(fā)明較佳實(shí)施例的恒功率LED驅(qū)動(dòng)電路的輸出特性曲線示意圖2為本發(fā)明較佳實(shí)施例的恒功率LED驅(qū)動(dòng)電路的方框圖3為本發(fā)明較佳實(shí)施例的恒功率LED驅(qū)動(dòng)電路的電路結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
下面，結(jié)合附圖以及具體實(shí)施方式
，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述，以便于更清楚的理解本發(fā)明所要求保護(hù)的技術(shù)思想。
如圖2所示，一種恒功率LED驅(qū)動(dòng)電路，其包括
受控穩(wěn)壓?jiǎn)卧狣Yl，是一個(gè)輸出電壓受控于復(fù)合誤差信號(hào)VCP的轉(zhuǎn)換穩(wěn)壓電路，其電路結(jié)構(gòu)可以是隔離或非隔離、也可以是升壓、降壓或升降壓的受控電壓變換器電路，其通過(guò)電壓電流采樣單元DY2為L(zhǎng)ED發(fā)光組件OT4提供工作電壓，加在LED發(fā)光組件OT4兩端的工作電壓與流經(jīng)LED發(fā)光組件OT4的工作電流成反比關(guān)系，且工作電壓與工作電流的乘積為一常數(shù)；
電壓電流采樣單元DY2，其可由電壓/電流采樣相關(guān)元器件組成，完成輸出電壓/ 電流采樣和轉(zhuǎn)換功能，為復(fù)合誤差信號(hào)處理單元DTO提供工作電壓反饋信號(hào)VS及工作電流反饋信號(hào)CS ；
復(fù)合誤差信號(hào)處理單元DY3，可由模擬或邏輯運(yùn)算器件組成，對(duì)工作電壓反饋信號(hào) VS及工作電流反饋信號(hào)CS進(jìn)行運(yùn)算并合成為復(fù)合誤差信號(hào)VCP，通過(guò)復(fù)合誤差信號(hào)VCP控制受控穩(wěn)壓?jiǎn)卧狣Yl輸出的工作電壓，達(dá)到如圖IB所示的“輸出特性曲線示意圖”的技術(shù)效果；此單元電路也可與受控穩(wěn)壓?jiǎn)卧狣Yl合并，由相關(guān)集成IC控制，并配合電壓電流采樣單元DY2，使整體電路具備所述功能。
LED發(fā)光組件DY4，配合上述驅(qū)動(dòng)電路，由多顆單體LED光源串和/或并聯(lián)組合而成，其工作電壓及功率范圍與如圖IB輸出特性曲線示意圖的B-C線重合。
輸出特性曲線說(shuō)明圖IB的⑶軸為電源的輸出電壓，⑴軸為電源的輸出電流。 1、當(dāng)輸出電流小于等于BO時(shí)，為“恒壓”模式輸出(A-B)，輸出電壓恒定于A ；2、當(dāng)輸出電流在BO到DO之間時(shí)，為“恒功率”模式輸出(B-C)，輸出電壓與輸出電流成反比，輸出功率不變；3、當(dāng)輸出電壓小于等于CO時(shí)，為“恒流”模式輸出(C-D)，輸出電流恒定于DO ；4、大多數(shù)受控穩(wěn)壓電路都具有“失控點(diǎn)”D，即它的輸出負(fù)載電壓降低到某一個(gè)值時(shí)，電流已經(jīng)不受控制電路的制約，其輸出電流或折返到E點(diǎn)，或增大到F點(diǎn)
如圖3所示，為本實(shí)施例的較佳電路方案。
所述受控穩(wěn)壓?jiǎn)卧狣Yl與復(fù)合誤差信號(hào)處理單元DTO集成為受控穩(wěn)壓處理單元； 所述受控穩(wěn)壓處理單元包括整流濾波單元、旁路二極管D1、具有輔助繞組的升壓電感Li、 電子開(kāi)關(guān)管Q1、升壓二極管D2、控制單元GN4 ；整流濾波單元的輸入端與市電連接，旁路二極管Dl的一端、升壓電感Ll的初級(jí)繞組的一端、控制單元GN4的一輸入端分別與整流濾波單元的輸出端連接；旁路二極管Dl的另一端與電壓電流采樣單元的輸入端連接；升壓電感 Ll的初級(jí)繞組的另一端通過(guò)升壓二極管D2與電壓電流采樣單元GN5(即電壓電流采樣單元DY2)的輸入端連接；升壓電感Ll的輔助繞組與控制單元GN4的另一輸入端連接；控制單元GN4還通過(guò)電子開(kāi)關(guān)管Ql與升壓二極管D2連接；電壓電流采樣單元GN5為控制單元 GN4提供工作電壓反饋信號(hào)VS及工作電流反饋信號(hào)CS，控制單元GN4根據(jù)工作電壓反饋信號(hào)VS及工作電流反饋信號(hào)CS所產(chǎn)生的復(fù)合誤差信號(hào)VCP來(lái)控制電子開(kāi)關(guān)管Ql的開(kāi)關(guān)時(shí)間，控制并調(diào)整受控穩(wěn)壓處理單元輸出的工作電壓。
具體的，所述控制單元GN4包括電阻R3、電容C5、二極管D3、二極管D4、電阻R4、 電容C6、電阻R5、電容C8、電阻R6、集成IC ICl ；所述電壓電流采樣單元GN5包括電阻R7、 電阻R8、電阻R9、電阻R10、電阻Rll ；電阻R7的一端與旁路二極管Dl的另一端連接，電阻 R7的另一端與電阻R8連接，電阻R8的另一端與電阻R9的一端連接，電阻R9的另一端與電阻RlO的一端連接，電阻RlO的另一端與電阻Rll的一端連接，電阻Rll的另一端與電阻 R7的一端連接；電阻R7的一端還與LED發(fā)光組件GN6 (即LED發(fā)光組件DY4)的一端連接； LED發(fā)光組件GN6的另一端通過(guò)電阻R9接地；集成IC ICl的輸出端通過(guò)電子開(kāi)關(guān)管Ql與升壓二極管D2連接；電阻R7的另一端還與集成IC ICl的穩(wěn)壓端OVS連接，恒壓階段時(shí)，電阻R7另一端處的電壓OVS(相當(dāng)于工作電壓反饋信號(hào)VS)經(jīng)集成IC ICl的穩(wěn)壓端OVS采樣，集成IC ICl將其內(nèi)部的基準(zhǔn)電壓與電壓OVS進(jìn)行比較并產(chǎn)生電壓誤差信號(hào)，控制電子開(kāi)關(guān)管Ql的開(kāi)關(guān)時(shí)間，使OVS電壓等于基準(zhǔn)電壓；電阻Rll的一端還與集成IC ICl的復(fù)合信號(hào)端CPS連接，恒定功率階段時(shí)，電阻Rll的一端處的復(fù)合電壓CPS(相當(dāng)于工作電流反饋信號(hào)⑶)經(jīng)集成IC ICl的復(fù)合信號(hào)端CPS采樣，集成IC ICl將其內(nèi)部的基準(zhǔn)電壓與復(fù)合電壓CPS進(jìn)行比較并產(chǎn)生電流誤差信號(hào)，控制電子開(kāi)關(guān)管Ql的開(kāi)關(guān)時(shí)間，使復(fù)合電壓CPS 等于基準(zhǔn)電壓。
電阻R3的一端與升壓電感Ll的初級(jí)繞組的一端連接，電阻R3的另一端通過(guò)電容 C5接地，電阻R3的一端還與集成IC ICl的電源端VCC連接；升壓電感Ll的輔助繞組的一端接地，升壓電感Ll的輔助繞組的另一端通過(guò)電阻R5與集成IC ICl的過(guò)零檢測(cè)端Z⑶連接，升壓電感Ll的輔助繞組的另一端還依次通過(guò)電容C6、電阻R4、二極管D4接地，且升壓電感Ll的輔助繞組的另一端還依次通過(guò)電容C6、電阻R4、二極管D3、電容C5接地；集成IC ICl的電流檢測(cè)端CS通過(guò)電阻R6接地；集成IC的串口端COM通過(guò)電容C8接地。
本實(shí)施例的電子開(kāi)關(guān)管Ql采用場(chǎng)效應(yīng)管，集成IC ICl的輸出端OUT與場(chǎng)效應(yīng)管的柵極連接，場(chǎng)效應(yīng)管的漏極與升壓二極管D2連接，場(chǎng)效應(yīng)管的源極通過(guò)電阻R6接地。
所述整流濾波單元包括安規(guī)保險(xiǎn)單元GN1、整流單元GN2、高頻濾波單元GN3，安規(guī)保險(xiǎn)單元GNl、整流單元GN2、高頻濾波單元GN3依次連接，安規(guī)保險(xiǎn)單元GNl的輸入端與市電連接，高頻濾波單元GN3的輸出端與旁路二極管Dl的一端連接。
本實(shí)施例還包括濾波電容C7，濾波電容C7的一端與旁路二極管Dl的另一端連接， 濾波電容C7的另一端接地。
上述電路中各元件的功能說(shuō)明如下
由保險(xiǎn)管Fl、NTC熱敏電阻RT1、壓敏電阻R1、普通電阻R2等元器件，組成安規(guī)保險(xiǎn)單元GN1。保險(xiǎn)管Fl用于電路異常保護(hù)，NTC熱敏電阻RTl用于減小上電瞬間的浪涌電流，壓敏電阻Rl用于防止線路浪涌電壓(如雷電感應(yīng))損壞產(chǎn)品，普通電阻R2用于泄放斷電后殘留在X電容上的電壓，以確保相關(guān)產(chǎn)品符合安全規(guī)范的要求。
由X電容Cl和C2、共模電感L3、整流橋RBl等元器件組成整流單元GN2，其具有 EMI濾波及整流功能。X電容Cl、C2和共模電感L3用于EMI濾波功能，整流橋RBl為全橋整流器，用于將交流市電轉(zhuǎn)換成脈動(dòng)直流電壓，以上元件用以滿足相關(guān)產(chǎn)品符合電磁兼容要求及完成整流功能。
差模電感L2、小容量的CBB電容C3和C4構(gòu)成高頻濾波單元GN3，僅用以濾去APFC 產(chǎn)生的高頻電壓電流，確保相關(guān)產(chǎn)品符合電磁兼容的要求。
旁路二極管D1，用于為上電瞬間及異常狀態(tài)下產(chǎn)生的浪涌電流提供旁路通道，以保護(hù)其他關(guān)鍵元件不被浪涌電流損壞。
具有輔助繞組的升壓電感Li，用于功率因數(shù)校正的自感升壓，及為相關(guān)控制電路提供磁復(fù)位信號(hào)和輔助電源電壓。
電子開(kāi)關(guān)管Q1，可使用M0S、BJT、IGBT等類型的晶體管；受控于控制單元GN4做高頻開(kāi)關(guān)動(dòng)作，使PFC升壓電感產(chǎn)生電路需要的感生電壓。
升壓二極管D2，可使用快恢復(fù)、超快恢復(fù)、超快軟恢復(fù)等高速二極管，用以配合升壓電感Li、電子開(kāi)關(guān)管Ql等，完成電路的升壓動(dòng)作。
濾波電容C7，使用高耐壓大容量電解電容，完成電路的濾波和儲(chǔ)能功能，使電路輸出比較平穩(wěn)的直流電壓，滿足LED發(fā)光組件的供電需求。
控制單元GN4，由集成IC ICl及如圖3所示的相關(guān)元件組成，選擇不同的集成IC IC1，跟它配合的相關(guān)元件也會(huì)有所不同；但它們需要實(shí)現(xiàn)的功能是相同的，即通過(guò)對(duì)電子開(kāi)關(guān)管Ql的控制，以及其它關(guān)鍵元件的配合，來(lái)完成啟動(dòng)、功率因數(shù)校正及輸出電壓、電流及功率限定的功能。
本實(shí)例的輸出電壓電流采樣單元GN5，由電阻R7、R8、R9、RlO及Rll組成，分別把輸出電壓信號(hào)(相當(dāng)于工作電壓反饋信號(hào)VS)和輸出電流信號(hào)(相當(dāng)于工作電流反饋信號(hào) CS)采樣輸送到控制單元GN4的集成IC ICl。此單元也可以根據(jù)控制單元GN4所選用的集成IC ICl的要求，把采樣到的輸出電壓信號(hào)和輸出電流信號(hào)經(jīng)一定的規(guī)則合成轉(zhuǎn)換，并提供相關(guān)信號(hào)給控制單元GN4，從而控制輸出電壓、電流及功率，以確保LED發(fā)光組件能夠正常穩(wěn)定的工作。
LEDU LED2分別是由64顆VF值為3. 0-3. 4V的高光效白光LED光源串聯(lián)而成的光源組，工作電壓范圍為190-220VDC，適用于AC85-135V的輸入電壓范圍；本實(shí)例的LED發(fā)光組件GN6，是由LED1、LED2串聯(lián)而成，其工作電壓范圍為DC380-440V，適用于AC170465V 或AC85-265V的輸入電壓范圍；在本電路中，它的功耗不會(huì)因?yàn)閂F值的差異而變化，這必然會(huì)提高LED光源組件的穩(wěn)定性和工作壽命。
本實(shí)施例的工作原理如下
(1)上電
上電后，市電從L、N接口處輸入，經(jīng)由含保險(xiǎn)管F1、熱敏電阻RTl等元件的安規(guī)保險(xiǎn)單元GN1、整流單元GN2、高頻濾波單元GN3后，被轉(zhuǎn)換成脈動(dòng)直流電壓VD+，此電壓經(jīng)旁路二極管Dl產(chǎn)生一個(gè)被熱敏電阻RTl限制的起始電流給濾波電容C7充電，產(chǎn)生直流電壓 VH+，此電壓將很快上升到接近輸入電壓的峰值，但還不足以驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光組件GN6工作。
(2)啟動(dòng)
電壓VD+經(jīng)由電阻R3給電容C5充電產(chǎn)生輔助電壓VCC ；當(dāng)VCC電壓達(dá)到集成IC ICl的啟動(dòng)電壓時(shí)，集成IC ICl啟動(dòng)，通過(guò)其第7腳(輸出端OUT)控制電子開(kāi)關(guān)管Ql做高頻開(kāi)關(guān)動(dòng)作，從而產(chǎn)生脈沖電壓VSW，此電壓經(jīng)升壓二極管D2給濾波電容C7充電，使電壓 VH+升高。電壓VSW在升壓電感Ll上產(chǎn)生的感生電壓經(jīng)由繞在它上面的輔助繞組產(chǎn)生電壓 VF,電壓VF經(jīng)電容C6、電阻R4、二極管D3及二極管D4倍壓整流給電容C5上的電壓VCC提供補(bǔ)充，使電壓VCC能夠持續(xù)滿足集成IC ICl的正常工作需要。
(3)穩(wěn)壓
本實(shí)例的輸出工作電壓控制，是由電壓VH+經(jīng)電阻R7、電阻R8分壓產(chǎn)生輸出電壓采樣信號(hào)電壓0VS，電壓OVS輸入集成IC ICl的第2腳(穩(wěn)壓端0VS)，并與集成IC ICl內(nèi)部的基準(zhǔn)電壓比較產(chǎn)生電壓誤差信號(hào)，控制電子開(kāi)關(guān)管Ql的開(kāi)關(guān)時(shí)間，使電壓OVS等于基準(zhǔn)電壓，從而達(dá)到控制并調(diào)整輸出工作電壓的目的，此時(shí)為“恒壓”模式輸出，如圖IB的A-B 線，輸出電壓恒定于OVS* (R7+R8) /R7。
(4)恒功率
受控的電壓VH+經(jīng)LED發(fā)光組件GN6和電阻R9到電路的接地端GND產(chǎn)生回路，此回路產(chǎn)生的電流流經(jīng)電阻R9產(chǎn)生電流壓降，此壓降與電壓VH+經(jīng)電阻RlO和電阻Rll分壓產(chǎn)生的電壓相加，產(chǎn)生輸出復(fù)合采樣信號(hào)(即復(fù)合電壓CPQ，復(fù)合電壓CPS輸入集成IC ICl 第1腳(復(fù)合信號(hào)端CPQ，與集成IC ICl內(nèi)部的基準(zhǔn)電壓比較產(chǎn)生電流誤差信號(hào)，此信號(hào)參與控制電子開(kāi)關(guān)管Ql的開(kāi)關(guān)時(shí)間，控制并調(diào)整了輸出電壓VH+，由電壓VH+產(chǎn)生的回路電流也得到了控制與調(diào)整，從而使復(fù)合電壓CPS等于基準(zhǔn)電壓，使加在LED發(fā)光組件GN6的工作電壓和流經(jīng)LED發(fā)光組件GN6的工作電流在一定范圍內(nèi)成反比關(guān)系，達(dá)到輸出功率恒定的效果。如圖 IB 的 B-C 線，輸出功率 P = VI = V*[2. 5-V*R10/(R10+Rll)]/{R9*[ 1-R10/ (R10+R11)]}。
上述C3)及中，電壓誤差信號(hào)及電流誤差信號(hào)即為復(fù)合誤差信號(hào)VCP，二者共同參與電子開(kāi)關(guān)管Ql的開(kāi)關(guān)時(shí)間的控制，以控制并調(diào)整輸出的工作電壓。
比如設(shè)計(jì)一個(gè)輸出功率100W，負(fù)載電壓降在370-430V時(shí)，輸出功率誤差不大于士0. 5%的LED照明驅(qū)動(dòng)電源因集成IC ICl的第1腳參照的基準(zhǔn)電壓為2. 5V，即復(fù)合電壓CPS被限定到2. 5V ；電阻R9、電阻RlO和電阻Rl 1的值分別取5 Ω、20Κ Ω和6380Κ Ω，則輸出功率
P = VI = V*[2. 5-V*R10/(R10+Rll)]/{R9*[l-R10/(R10+Rll)]}
P = V* (2. 5-V*0. 003125) /4. 984375
P = V* (2. 5-V*0. 003125) *0· 200626959247649
電路會(huì)上述函數(shù)關(guān)系根據(jù)負(fù)載電壓調(diào)整輸出電流值，從而穩(wěn)定輸出功率，我們使用此函數(shù)計(jì)算出具體數(shù)值如表1所示
表1 輸出負(fù)載電壓370-430V各電壓點(diǎn)對(duì)應(yīng)的輸出功率及功率誤差對(duì)比
權(quán)利要求
1.恒功率LED驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，包括受控穩(wěn)壓?jiǎn)卧?，其通過(guò)電壓電流采樣單元為L(zhǎng)ED發(fā)光組件提供工作電壓，加在LED發(fā)光組件兩端的工作電壓與流經(jīng)LED發(fā)光組件的工作電流成反比關(guān)系，且工作電壓與工作電流的乘積為一常數(shù)；電壓電流采樣單元，為復(fù)合誤差信號(hào)處理單元提供工作電壓反饋信號(hào)及工作電流反饋信號(hào)；復(fù)合誤差信號(hào)處理單元，對(duì)工作電壓反饋信號(hào)及工作電流反饋信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算并合成為復(fù)合誤差信號(hào)，通過(guò)復(fù)合誤差信號(hào)控制受控穩(wěn)壓?jiǎn)卧敵龅墓ぷ麟妷骸?br> 2.如權(quán)利要求1所述的恒功率LED驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述受控穩(wěn)壓?jiǎn)卧c復(fù)合誤差信號(hào)處理單元集成為受控穩(wěn)壓處理單元；所述受控穩(wěn)壓處理單元包括整流濾波單元、旁路二極管D1、具有輔助繞組的升壓電感Li、電子開(kāi)關(guān)管Q1、升壓二極管D2、控制單元；整流濾波單元的輸入端與市電連接，旁路二極管Dl的一端、升壓電感Ll的初級(jí)繞組的一端、控制單元的一輸入端分別與整流濾波單元的輸出端連接；旁路二極管Dl的另一端與電壓電流采樣單元的輸入端連接；升壓電感Ll的初級(jí)繞組的另一端通過(guò)升壓二極管D2與電壓電流采樣單元的輸入端連接；升壓電感Ll的輔助繞組與控制單元的另一輸入端連接；控制單元還通過(guò)電子開(kāi)關(guān)管Ql與升壓二極管D2連接；電壓電流采樣單元為控制單元提供工作電壓反饋信號(hào)及工作電流反饋信號(hào)，控制單元根據(jù)工作電壓反饋信號(hào)及工作電流反饋信號(hào)所產(chǎn)生的復(fù)合誤差信號(hào)來(lái)控制電子開(kāi)關(guān)管Ql的開(kāi)關(guān)時(shí)間，控制并調(diào)整受控穩(wěn)壓處理單元輸出的工作電壓。
3.如權(quán)利要求2所述的恒功率LED驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述控制單元包括集成IC； 所述電壓電流采樣單元包括電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻RlO、電阻Rl 1 ；電阻R7的一端與旁路二極管Dl的另一端連接，電阻R7的另一端與電阻R8連接，電阻R8的另一端與電阻 R9的一端連接，電阻R9的另一端與電阻RlO的一端連接，電阻RlO的另一端與電阻Rll的一端連接，電阻Rll的另一端與電阻R7的一端連接；電阻R7的一端還與LED發(fā)光組件的一端連接；LED發(fā)光組件的另一端通過(guò)電阻R9接地；集成IC的輸出端通過(guò)電子開(kāi)關(guān)管Ql與升壓二極管D2連接；電阻R7的另一端還與集成IC的穩(wěn)壓端連接，恒壓階段時(shí)，電阻R7另一端處的電壓OVS經(jīng)集成IC的穩(wěn)壓端采樣，集成IC將其內(nèi)部的基準(zhǔn)電壓與電壓OVS進(jìn)行比較并產(chǎn)生電壓誤差信號(hào)，控制電子開(kāi)關(guān)管Ql的開(kāi)關(guān)時(shí)間，使OVS電壓等于基準(zhǔn)電壓；電阻 Rll的一端還與集成IC的復(fù)合信號(hào)端連接，恒定功率階段時(shí)，電阻Rll的一端處的復(fù)合電壓CPS經(jīng)集成IC的復(fù)合信號(hào)端采樣，集成IC將其內(nèi)部的基準(zhǔn)電壓與復(fù)合電壓CPS進(jìn)行比較并產(chǎn)生電流誤差信號(hào)，控制電子開(kāi)關(guān)管Ql的開(kāi)關(guān)時(shí)間，使復(fù)合電壓CPS等于基準(zhǔn)電壓。
4.如權(quán)利要求3所述的恒功率LED驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述控制單元還包括電阻 R3、電容C5、二極管D3、二極管D4、電阻R4、電容C6、電阻R5、電容C8、電阻R6 ；電阻R3的一端與升壓電感Ll的初級(jí)繞組的一端連接，電阻R3的另一端通過(guò)電容C5接地，電阻R3的一端還與集成IC的電源端連接；升壓電感Ll的輔助繞組的一端接地，升壓電感Ll的輔助繞組的另一端通過(guò)電阻R5與集成IC的過(guò)零檢測(cè)端連接，升壓電感Ll的輔助繞組的另一端還依次通過(guò)電容C6、電阻R4、二極管D4接地，且升壓電感Ll的輔助繞組的另一端還依次通過(guò)電容C6、電阻R4、二極管D3、電容C5接地；集成IC的電流檢測(cè)端通過(guò)電阻R6接地；集成IC 的串口端通過(guò)電容C8接地。
5.如權(quán)利要求4所述的恒功率LED驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述電子開(kāi)關(guān)管Ql為場(chǎng)效應(yīng)管，集成IC的輸出端與場(chǎng)效應(yīng)管的柵極連接，場(chǎng)效應(yīng)管的漏極與升壓二極管D2連接，場(chǎng)效應(yīng)管的源極通過(guò)電阻R6接地。
6.如權(quán)利要求2-5任一項(xiàng)所述的恒功率LED驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述整流濾波單元包括安規(guī)保險(xiǎn)單元、整流單元、高頻濾波單元，安規(guī)保險(xiǎn)單元、整流單元、高頻濾波單元依次連接，安規(guī)保險(xiǎn)單元的輸入端與市電連接，高頻濾波單元的輸出端與旁路二極管Dl的一端連接。
7.如權(quán)利要求2-5任一項(xiàng)所述的恒功率LED驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，還包括濾波電容 C7，濾波電容C7的一端與旁路二極管Dl的另一端連接，濾波電容C7的另一端接地。
8.如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的恒功率LED驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述LED發(fā)光組件為由多顆單體LED光源串和/或并聯(lián)組合而成。
全文摘要
本發(fā)明涉及恒功率LED驅(qū)動(dòng)電路，其包括受控穩(wěn)壓?jiǎn)卧?，其通過(guò)電壓電流采樣單元為L(zhǎng)ED發(fā)光組件提供工作電壓，加在LED發(fā)光組件兩端的工作電壓與流經(jīng)LED發(fā)光組件的工作電流成反比關(guān)系，且工作電壓與工作電流的乘積為一常數(shù)；電壓電流采樣單元，為復(fù)合誤差信號(hào)處理單元提供工作電壓反饋信號(hào)及工作電流反饋信號(hào)；復(fù)合誤差信號(hào)處理單元，對(duì)工作電壓反饋信號(hào)及工作電流反饋信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算并合成為復(fù)合誤差信號(hào)，通過(guò)復(fù)合誤差信號(hào)控制受控穩(wěn)壓?jiǎn)卧敵龅墓ぷ麟妷骸Ｔ诒景l(fā)明的電路中，加在LED發(fā)光組件上的功率不會(huì)因?yàn)閂F值的差異而變化，提高LED發(fā)光組件的穩(wěn)定性和工作壽命。
文檔編號(hào)H05B37/02GK102523663SQ20121000503
公開(kāi)日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2012年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月6日
發(fā)明者鄭欽賢 申請(qǐng)人:廣州市隆都電子有限公司