專利名稱：防雷擊型led電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種LED電源，尤其是一種具有高功率因數(shù)和防雷擊浪涌的戶外LED電源。
背景技術(shù)：
LED光源由于具備發(fā)光率高、高效節(jié)能、壽命長、低壓可控等特性，被廣泛用于城市綠化照明及室內(nèi)外照明等領(lǐng)域。室外照明出于安全和可靠性考慮，傳統(tǒng)電路設(shè)計，要獲得較高的功率因數(shù)同時又具有一定抗雷擊浪涌防護(hù)，可通過在電子驅(qū)動器中增加有源功率因數(shù)校正電路和功率變換電路來實現(xiàn)，這種兩級結(jié)構(gòu)的方法將會使電路非常復(fù)雜，成本提高，并且功率器件損耗的能量反而要增加，不利于LED產(chǎn)品綠色節(jié)能目標(biāo)的實現(xiàn)。經(jīng)檢索和市場 調(diào)查，未發(fā)現(xiàn)通過單級PFC (功率因數(shù)校正)和防雷模塊的組合電路，實現(xiàn)防雷和提高功率因數(shù)的LED電源的相關(guān)資料和實物面市。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種電路結(jié)構(gòu)簡單，成本低、能耗較小的防雷擊型LED電源。解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是本防雷擊型LED電源包括輸入供電單元，功率變換單元，輸出單元，電壓電流反饋單元，控制單元，還增設(shè)有浪涌殘壓抑制單元；其中輸入供電單元輸入端連接交流低頻電源網(wǎng)絡(luò)，輸出端連接浪涌殘壓抑制單元輸入端，浪涌殘壓抑制單元輸出端連接功率變換單元，功率變換單元通過變壓器繞組 \_α、IVc連接輸出單元，輸出電壓電流反饋單元連接輸出單元通過光電耦合器反饋到控制單元，控制單元連接功率變換單元。所述的輸入供電單元包括熔斷器F1及壓敏電阻VR1,熔斷器F1的一端接收電網(wǎng)交流輸入電源，輸出端連接壓敏電阻VRp電容CX2和共模電感L2的一端，壓敏電阻VRp電容CX2和共模電感L2的另一端連接交流輸入電源的另一端，共模電感L2輸出端與熱敏電阻RTi的一端連接，另一端分別連接有泄放電阻R13和R14、電容CX1和整流橋B1的輸入端，整流橋B1的輸出端并聯(lián)一個濾波電容C3。所述的浪涌殘壓抑制單元包括電感L1、電阻R1、二極管D1與D5、泄放電阻R2與R3、電解電容C11 ;其中電感1^并聯(lián)電阻R1 —端接整流橋B1正端輸出，另一端與二極管D1陰極連接到功率變換單元的變壓器初級繞組IVa正端；二極管D5陰極連接整流橋正端輸出，二極管D5和D1陽極、泄放電阻R3連接到電解電容C11的正端，泄放電阻R3另一端與電阻R2串聯(lián)到變壓器初級繞組IVa正端。所述的功率變換單元，其中電容C4、變壓器初級繞組 \_α正端連接到浪涌殘壓抑制單元的輸出端，穩(wěn)壓二極管D2、電容C1、放電電阻R7并聯(lián)接到快恢復(fù)二極管隊陽級組成的尖峰吸收回路，并聯(lián)于變壓器初級繞組IVa兩端；變壓器初級繞組 \_α負(fù)端與功率開關(guān)管Q1的漏極相連，功率開關(guān)管Q1的柵極與控制單元的驅(qū)動信號連接，功率開關(guān)管Q1的源極與取樣電阻Rcsi和控制單元的電阻R35連接。所述的輸出單元，其中高壓瓷片電容C2和限流電阻R9并聯(lián)到恢復(fù)二極管D4兩端，D4陰極接變壓器次級繞組IV。正端，陽極與濾波電容C13、C16的正極連接LED燈具負(fù)載的正端，電阻R12并聯(lián)于電容C13兩端，變壓器次級繞組負(fù)極串連取樣電阻Rffi2，另一端與電壓電流反饋單元的電阻R31連接LED燈具負(fù)載的負(fù)端。所述的電壓電流反饋單元包括運算放大器U2a與U2B、電壓基準(zhǔn)芯片U3、光電耦合器U4、變壓器次級輔助繞組IVd以及外圍的電阻和電容；變壓器次級輔助繞組IVd正端連接二極管D8的陰極，二極管D8的陽極和限流電阻R26、濾波電容C12與C15連接到運算放大器U2a與U2b和電壓基準(zhǔn)芯片U3的供電端；電阻R11與R45串連后一端連接到輸出單元的正極，另一端連接到運算放大器U2b的反相輸入端，電阻R31—端連接到輸出單元的輸出負(fù)極，另一端連接到運算放大器U2a的反相輸入端；電壓基準(zhǔn)芯片U3輸入端和基準(zhǔn)端連接運算放大器U2b的 正相輸入端，并通過電阻R42與R41串連分壓后接到運算放大器U2a的正相輸入端；運算放大器U2a與U2b的輸出端分別通過二極管D9和D1的陰極連接到光電耦合器U4的陽極。所述的控制單元中的帶有乘法器的脈沖頻率調(diào)節(jié)器U1各腳的連接關(guān)系是誤差放大器反相輸入端I腳通過電阻R33連接光電耦合器U4的發(fā)射極；誤差放大器反相輸出端2腳，其中電阻R17、電容C5串聯(lián)后與R16并聯(lián)，一端接誤差放大器反相輸出端2腳，另一端接誤差放大器反相輸入端I腳；乘法器輸入端3腳通過電阻R18、R19連接變壓器初級線圈 \_α正端，電阻R2tl和電容C6接地；控制比較器輸入端4腳通過電阻R35連接功率開關(guān)管Q1的源極；零電流檢測輸入端5腳通過電阻R37連接壓器初級輔助繞組IVb正端；帶有乘法器的脈沖頻率調(diào)制器的電流回流端接地；門驅(qū)動輸出端7腳通過電阻R23、R24和二極管D7連接功率開關(guān)管Q1的柵極；供電電壓端8腳通過電阻R5、R6連接電解電容C17正端和瓷片電容C7 ;變壓器初級輔助繞組IVb正端接二極管D6陰極，D6陽極串聯(lián)限流電阻R22連接供電電壓端8腳。本發(fā)明的有益效果是由于使用單級功率因素較正電路提高了功率因數(shù)、節(jié)能，電路結(jié)構(gòu)簡單、降低了成本；設(shè)置了浪涌殘壓抑制電路單元，電路的抗雷擊浪涌能力得到了很大提升，提聞了電路的可罪性。


圖I為本防雷擊型LED電源的電路框圖；圖2為本防雷擊型LED電源的電路原理圖。
具體實施例方式本發(fā)明下面結(jié)合實施例并參照附圖予以詳述如圖I所示，本防雷擊型LED電源包括輸入供電單元1，浪涌殘壓抑制單元2，功率變換單元3,輸出單元4,電壓電流反饋單元5,控制單元6 ；輸入供電單元I包括壓敏電阻VR1構(gòu)成的輸入浪涌電壓抑制電路，在電網(wǎng)受到浪涌電壓沖擊時起到電壓鉗位的作用，將尖峰電壓衰減，同時共模電感1^2和熱敏電阻RT1起到抑制浪涌電流的作用，共模電感L2和電容CXp CX2組成π型濾波電路，有效地抑制諧波和噪聲，改善EMC效果、濾除共模干擾。整流濾波電路用于低頻交流電轉(zhuǎn)換為直流電。浪涌殘壓抑制單元2包括電感L1、電阻R1、二極管D1與D5、泄放電阻R2與R3和電解電容C11 ;當(dāng)輸入接受到較強(qiáng)的浪涌電壓能量時，前端所述的輸入供電單元對浪涌電壓進(jìn)行衰減，但是當(dāng)能量較大時，前端電路只衰減了部分能量，仍有較強(qiáng)的殘余電壓能量通過輸入供電單元1，此時串接于主電路上的電感L1遇到尖峰電壓時會在輸入端產(chǎn)生相反的電動勢，使尖峰不能順利通過此單元，涌浪的能量會選擇低阻的通路去泄放，此時會通過二極管D5對電解電容C11進(jìn)行充電，電解電容C11是個較大的儲能元件，可將尖峰電壓拉低，同時將能量先儲存到電容使尖峰能量不會瞬間泄放到后級電路，造成器件的電氣應(yīng)力不足而將元件損壞；選擇合適的電解電容參數(shù)就能將尖峰能量抑制在較小的范圍內(nèi)，從而起到保護(hù)后級電路的作用；尖峰電壓衰減后，電解電容C11通過泄放電阻R2、R3緩慢放電，設(shè)置電阻R2、R3的參數(shù)控制放電電流在一個比較小的值，使在尖峰過去后對后級電路無影響；輸入電壓 穩(wěn)定時，電解電容C11的電位和輸入供電單元輸出的電位相同，不進(jìn)行充放電，從而既保證對雷擊浪涌的防護(hù)，又不將大電容C11并聯(lián)入電路中，影響后級的功率因素較正(PFC)電路。功率變換單元3包括功率開關(guān)管Q1、反激變壓器初級反饋繞組 \_α、初級尖峰吸收電路，其中功率開關(guān)管Q1和反激變壓器一起將輸入供電單元提供的直流電轉(zhuǎn)換成高頻輸出脈沖。輸出單元4用于對功率變換單元3輸出的高頻輸出脈沖進(jìn)行整流濾波處理，以得到LED光源所需的穩(wěn)定的直流輸出。電壓電流反饋單元5包括運算放大器U2a與U2B，電壓基準(zhǔn)芯片U3、光電耦合器U4,變壓器次級輔助繞組以及外圍的偏置電阻和電容；電流信號通過電阻Rcs2取樣獲得，再經(jīng)過電阻R31連接運算放大器U2a的反相輸入端，電壓基準(zhǔn)芯片U3提供的基準(zhǔn)電壓再經(jīng)電阻R41、R42分壓之后，連接到運算放大器U2a的正相輸入端，與電流信號進(jìn)行比較得到電流誤差信號，該誤差信號通過運算放大器U2a的輸出端與二極管D9陽極相連接，二極管D9的陰極與光電耦合器U4陽極相連，從而將電流的誤差信號通過光電耦合器反饋到控制單元6。電壓信號由輸出正極通過電阻Rn、R45分壓后，連接到運算放大器U2b的反相輸入端，電壓基準(zhǔn)芯片U3提供的基準(zhǔn)電壓，連接到運算放大器U2b的正相輸入端，與電壓信號進(jìn)行比較得到電流誤差信號，該誤差信號通過運算放大器U2b的輸出端與二極管D9陽極相連接，二極管D9的陰極與光電耦合器U4的發(fā)射極相連，從而將電壓的誤差信號通過光電耦合器反饋到控制單元6?？刂茊卧?包括帶有乘法器的脈沖頻率調(diào)節(jié)器U”誤差放大器反相輸入端I腳通過電阻R33連接光電耦合器U4的發(fā)射極，用于所述輸出電壓、電流誤差信號的輸入，通過接受誤差信號進(jìn)行對比，以達(dá)到控制輸出的目的；誤差放大器反相輸出端2腳，其中電阻R17、電容C5串聯(lián)后與R16并聯(lián)，一端接誤差放大器反相輸出端2腳，另一端接誤差放大器反相輸入端I腳，通過調(diào)整電阻R17、R16和電容C5的參數(shù)補(bǔ)償信號輸入信號；乘法器輸入端3腳通過電阻R18、R19連接變壓器初級線圈IVa正端，通過取直流電壓的輸入獲得輸入電壓信號；控制比較器輸入端4腳通過電阻R35接到功率開關(guān)管Q1的源極，用于所述的初級電流誤差信號的輸入；零電流檢測輸入端5腳，通過電阻R37連接變壓器初級輔助繞組，用于所述輸入電壓渡形 跟蹤；門驅(qū)動輸出端7腳通過電阻R23、R24和二極管D7，連接功率開關(guān)管Q1的柵極，控制器U1通過比較輸入電壓波形和初級電流波形產(chǎn)生輸出控制信號，由門極驅(qū)動端輸出到開關(guān)管Q1，控制Q1的通斷，使輸入電流波形跟隨輸入電壓波形，以達(dá)到提高功率因素的目的。
權(quán)利要求
1.一種防雷擊型LED電源,包括輸入供電單兀(I)，功率變換單兀(3),輸出單兀(4),電壓電流反饋單元(5)，控制單元￠)，其特征在于還增設(shè)有浪涌殘壓抑制單元(2); 其中輸入供電單元(I)輸入端連接交流低頻電源網(wǎng)絡(luò)，輸出端連接浪涌殘壓抑制單元(2)輸入端，浪涌殘壓抑制單元(2)輸出端連接功率變換單元(3)，功率變換單元(3)通過變壓器繞組IVpIVc連接輸出單元(4)，輸出電壓電流反饋單元(5)連接輸出單元(4)通過光電I禹合器反饋到控制單元(6),控制單元(6)連接功率交換單元(3)； 所述的輸入供電單元(I)包括熔斷器F1及壓敏電阻VR1，熔斷器F1的一端接收電網(wǎng)交流輸入電源，輸出端連接壓敏電阻VRp電容CX2和共模電感L2的一端，壓敏電阻VRp電容CX2和共模電感L2的另一端連接交流輸入電源的另一端，共模電感L2輸出端與熱敏電阻RTi的一端連接，另一端分別連接有泄放電阻R13和R14、電容CX1和整流橋B1的輸入端，整流橋B1的輸出端并聯(lián)一個濾波電容C3 ； 所述的浪涌殘壓抑制單元⑵包括電感U、電阻R1、二極管D1與D5、泄放電阻R2與R3、電解電容C11 ;其中電感1^并聯(lián)電阻R1 —端接整流橋B1正端輸出，另一端與二極管D1陰極連接到功率變換單元(3)的變壓器初級繞組 \_α正端；二極管D5陰極連接整流橋正端輸由，二極管D5和D1陽極、泄放電阻R3連接到電解電容C11的正端，泄放電阻R3另一端與電阻R2串聯(lián)到變壓器初級繞組IVa正端； 所述的功率變換單元(3)，其中電容C4、變壓器初級繞組 \_α正端連接到浪涌殘壓抑制單元⑵的輸出端，穩(wěn)壓二極管D2、電容C1、放電電阻R7并聯(lián)接到快恢復(fù)二極管隊陽級組成的尖峰吸收回路，并聯(lián)于變壓器初級繞組IVa兩端；變壓器初級繞組 \_α負(fù)端與功率開關(guān)管Q1的漏極相連，功率開關(guān)管Q1的柵極與控制單元(6)的驅(qū)動信號連接，功率開關(guān)管Q1的源極與取樣電阻Rcsi和控制單元(6)的電阻R35連接； 所述的輸出單元(4)，其中高壓瓷片電容C2和限流電阻R9并聯(lián)到恢復(fù)二極管D4兩端，D4陰極接變壓器次級繞組IV。正端，陽極與濾波電容C13、C16的正極連接LED燈具負(fù)載的正端，電阻R12并聯(lián)于電容C13兩端，變壓器次級繞組IV。負(fù)極串連取樣電阻RK2，Res2的另一端與電壓電流反饋單元(5)的電阻R31連接LED燈具負(fù)載的負(fù)端； 所述的電壓電流反饋單元(5)包括運算放大器U2a與U2b、電壓基準(zhǔn)芯片仏、光電耦合器U4、變壓器次級輔助繞組IVd以及外圍的電阻和電容；變壓器次級輔助繞組IVd正端連接二極管D8的陰極，二極管隊的陽極和限流電阻R26、濾波電容C12與C15連接到運算放大器U2a與U2b和電壓基準(zhǔn)芯片仏的供電端；電阻R11與R45串連后一端連接到輸出單元(4)的正極，另一端連接到運算放大器U2b的反相輸入端，電阻R31—端連接到輸出單元(4)的輸出負(fù)極，另一端連接到運算放大器U2a的反相輸入端；電壓基準(zhǔn)芯片U3輸入端和基準(zhǔn)端連接運算放大器U2b的正相輸入端，并通過電阻R42與R41串連分壓后接到運算放大器U2a的正相輸入端；運算放大器U2a與U2b的輸出端分別通過二極管D9和D1的陰極連接到光電耦合器U4的陽極；所述的控制單元￠)中的帶有乘法器的脈沖頻率調(diào)節(jié)器U1各腳的連接關(guān)系是 誤差放大器反相輸入端I腳通過電阻R33連接光電耦合器U4的發(fā)射極； 誤差放大器反相輸出端2腳，其中電阻R17、電容C5串聯(lián)后與R16并聯(lián)，一端接誤差放大器反相輸出端2腳，另一端接誤差放大器反相輸入端I腳； 乘法器輸入端3腳通過電阻R18、R19連接變壓器初級線圈 \_α正端，電阻R2tl和電容C6接地；控制比較器輸入端4腳通過電阻R35連接功率開關(guān)管Q1的源極； 零電流檢測輸入端5腳通過電阻R37連接壓器初級輔助繞組IVb正端； 帶有乘法器的脈沖頻率調(diào)制器的電流回流端接地； 門驅(qū)動輸出端7腳通過電阻R23、R24和二極管D7連接功率開關(guān)管Q1的柵極； 供電電壓端8腳通過電阻R5、R6連接電解電容C17正端和瓷片電容C7 ;變壓器初級輔助繞組IVb正端接二極管D6陰極，D6陽極串聯(lián)限流電阻R22連接供電電壓端8腳。
全文摘要
一種防雷擊型LED電源，包括輸入供電單元(1)、功率變換單元(3)、輸出單元(4)、電壓電流反饋單元(5)、控制單元(6)，還增設(shè)有浪涌殘壓抑制單元(2)；其中輸入供電單元(1)輸入端連接交流低頻電源網(wǎng)絡(luò)，輸出端連接浪涌殘壓抑制單元(2)輸入端，浪涌殘壓抑制單元(2)輸出端連接至功率變換單元(3)，功率變換單元(3)通過變壓器連接至輸出單元(4)，輸出電壓電流反饋單元(5)連接輸出單元(4)通過光電耦合器反饋到控制單元(6)，控制單元(6)連接到功率變換單元(3)。本電源尤適于戶外LED照明燈具的配套使用，具有防雷擊效果好、功率因數(shù)高、結(jié)構(gòu)簡單和成本低等優(yōu)點。
文檔編號H02M1/32GK102917511SQ20121043876
公開日2013年2月6日 申請日期2012年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月6日
發(fā)明者何俊興, 張良保 申請人:黃山乾龍電器有限公司