專利名稱：一種led功率電源定電壓定電流電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種LED電源電路，更具體地說，尤其涉及一種LED功率電源定電壓定電流電路。
背景技術(shù)：
隨著半導體材料和封裝工藝的提高，LED的光通量和出光效率得到提高，作為一種固態(tài)光源，已經(jīng)廣泛應用于路燈、汽車照明、交通照明，并逐漸向公共照明以及普通照明過渡。由于LED具有明顯的光效，符合節(jié)能減排的產(chǎn)業(yè)政策，越來越得到廣泛的應用。LED要求正向電壓驅(qū)動，由于LED的光特性通常描述為電流函數(shù)，而不是電壓函數(shù)，因此采用恒流源驅(qū)動可以更好控制亮度。此外，LED正向壓降變化范圍大時，由正向電壓VF與正向電流IF的關(guān)系曲線，VF的微小變化會引起IF的較大變化，從而引起亮度的較大變化。采用恒壓驅(qū)動不容易保證LED亮度的一致性，并且影響LED可靠性，亮度，壽命。因此LED光源都用恒流源驅(qū)動。一般大功率電源分為兩級電路架構(gòu)，第一級為功率因子較正器，此部分電路采用升壓電路(Boost轉(zhuǎn)換器)，將市電整流輸出升壓到390V的輸出電壓，功率因子電路讓輸入電流和輸入電壓達到同相位，使功率因子接近1，滿足國際規(guī)范。第二級為直流/直流轉(zhuǎn)換器，將功率因子修正好的390V電壓轉(zhuǎn)成所需的電壓。目前直流/直流轉(zhuǎn)換器采用硬開關(guān)設計，硬開關(guān)直流/直流轉(zhuǎn)換器的開關(guān)硬件在承受電壓或流過電流的情況下接通或關(guān)斷電路，因此在開通或關(guān)斷的情況下產(chǎn)生開關(guān)損耗，開關(guān)頻率越高，開關(guān)損耗就越大。故硬開關(guān)直流轉(zhuǎn)換器的開關(guān)頻率不能太高。這就要求變壓器進一步變小，也就制約了電源的尺寸，開關(guān)損耗大，效率也就差。為了克服硬開關(guān)的技術(shù)，催生了軟開關(guān)技術(shù)，軟開關(guān)直流變換器的開關(guān)管，在開通或關(guān)斷過程中，采用零電壓開關(guān)或零電流開關(guān)，這種開關(guān)方式顯著地減少開關(guān)損耗和開關(guān)過程的激起的振蕩，可以大幅提高開關(guān)頻率，為變換器的小型化和模塊化創(chuàng)造條件。同時，現(xiàn)有的恒定電流電路，在實際使用中，還存在諸多不足(1)感應電阻要求取值較大，損耗較大，影響效率。(2)變壓器的離線性很大，每個變壓器的漏感，寄生電容差異較大，造成控制精度較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、損耗低、效率較高的LED功率電源定電壓定電流電路。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的一種LED功率電源定電壓定電流電路，包括依序電路連接的LLC諧振電路、輸出整流電路和負載，其中所述的LLC諧振電路和負載之間的電路上設有有偵測電阻Rsense，在偵測電阻Rsense與LLC諧振電路之間的電路上依序連接有電壓放大電路和比較放大器IC103A ;所述的比較放大器IC103A的正向輸入端分別電路連接有電阻R105的一端和并聯(lián)穩(wěn)壓IC104 ;所述電阻R105的另一端連接比較器電源VD ；所述比較放大器IC103A的輸出端依序電路連接有場效應管Q101、電阻R108、穩(wěn)壓集成電路IC102和光電耦合IClOl ;所述場效應管QlOl的G極與比較放大器IC103A連接，D極與電阻R108連接，S極與電源負極連接；所述的穩(wěn)壓集成電路IC102與輸出電源正極之間連接有電阻R109，所述的穩(wěn)壓集成電路IC102與輸出電源負極之間連接有電阻R110。上述的一種LED功率電源定電壓定電流電路中，所述的電壓放大電路由比較放大器IC103B、電阻RlOl和電阻R102組成；所述電阻RlOl設置在偵測電阻Rsense和比較放大器IC103B反向輸入端之間的電路上；所述的電阻RlOl設置在比較放大器IC103B反向輸入端和輸出端之間的電路上。上述的一種LED功率電源定電壓定電流電路中，所述的比較放大器IC103A的反向輸入端與輸出端之間的電路上依序串聯(lián)有電阻R106和電容ClOl，所述比較放大器IC103A的反向輸入端與比較放大器IC103B的輸出端之間的電路上設有電阻R103。上述的一種LED功率電源定電壓定電流電路中，所述的比較放大器IC103B連接有電容C102 ;所述電容C102 —端與比較放大器IC103B的輸出端連接，另一端連接電源負極。上述的一種LED功率電源定電壓定電流電路中，所述的電阻R105和光電耦合IClOl之間的電路上設有限流分壓電阻R104。上述的一種LED功率電源定電壓定電流電路中，所述的光電耦合IClOl與電源正極之間的電路上設有電阻Rl 11。上述的一種LED功率電源定電壓定電流電路中，所述的比較放大器IC103A電路連接有電容C103 ;所述電容C103 —端與比較放大器IC103A的正向輸入端連接，另一端接地。上述的一種LED功率電源定電壓定電流電路中，所述比較放大器IC103A電路連接有電阻R107，所述R107 —端與比較放大器IC103A的輸出端連接，另一端連接電源負極。上述的一種LED功率電源定電壓定電流電路中，所述的LLC諧振電路主要由功率開關(guān)管SW1、功率開關(guān)管SW2、電容Cl、諧振電容Cr和變壓器TlOl初級線圈組成，所述的功率開關(guān)管SWl的發(fā)射極和功率開關(guān)管SW2的集電極連接,所述電容ClOl設置在功率開關(guān)管Sffl的集電極和功率開關(guān)管SW2的發(fā)射極之間；所述變壓器TlOl初級線圈的兩端分別連接功率開關(guān)管SW2的發(fā)射集以及功率開關(guān)管SWl發(fā)射極和功率開關(guān)管SW2集電極之間的電路上。上述的一種LED功率電源定電壓定電流電路中，所述的輸出整流電路由變壓器TlOl次級線圈以及相互并聯(lián)的二極管組D3和二極管組D4組成，所述變壓器TlOl次級線圈由兩組中心抽頭的線圈組成，所述二極管組D3和二極管組D4分別設置在對應的線圈上；所述二極管組D3和二極管組D4均由兩個并聯(lián)的二極管組成。本發(fā)明采用上述結(jié)構(gòu)后，通過比較放大器IC103B、電阻RlOl和電阻R102組成的電壓放大電路，使偵測電阻的阻值可以大幅度降低，達到πιΩ (毫歐)級，電阻損耗幾乎可以忽略，提高了效率。同時，比較放大器IC103A的電源由Voutput經(jīng)電阻R105提供，比較放大器IC103A外接并聯(lián)穩(wěn)壓IC104，使電位穩(wěn)定在2.5V，作為基準電位，當比較放大器IC103A的反向輸入端電壓小于2.5V時，以定電壓狀態(tài)運行，當比較放大器IC103A的反向輸入端電壓大于2.5V，以定電流的狀態(tài)運行。


下面結(jié)合附圖中的實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的任何限制。圖1是本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)原理圖。圖中LLC諧振電路1、輸出整流電路2、負載3、電壓放大電路4。
具體實施例方式參閱圖1所示，本發(fā)明的一種LED功率電源定電壓定電流電路，包括依序電路連接的LLC諧振電路1、輸出整流電路2和負載3，在LLC諧振電路I和負載3之間的電路上設有有偵測電阻Rsense，在偵測電阻Rsense與LLC諧振電路I之間的電路上依序連接有電壓放大電路4和比較放大器IC103A ;所述的比較放大器IC103A的正向輸入端分別電路連接有電阻R105的一端和并聯(lián)穩(wěn)壓IC104的一端；所述電阻R105的另一端連接比較器電源VD ；所述并聯(lián)穩(wěn)壓IC104的另一端接地，并聯(lián)穩(wěn)壓IC104的型號為GM431，并聯(lián)穩(wěn)壓IC104使比較放大器IC103A的電位穩(wěn)定在2. 5V，作為基準電位。同時，比較放大器IC103A電路還連接有電容C103 ;所述電容C103 —端與比較放大器IC103A的正向輸入端連接，另一端接地，用于增強比較放大器IC103A正輸入端的基準電壓穩(wěn)定性。比較放大器IC103A是一運放IC模塊，輸入為比較放大器IC103B放大的感應電流，進行計算處理，調(diào)整輸出電壓，也就是調(diào)整場效應管QlOl的刪極電壓Vgs，流經(jīng)電阻R108的電流相應地變化，穩(wěn)壓集成電路IC102輸出電壓的設定端或參考點電壓，即反饋電壓Vref變化，通過穩(wěn)壓集成電路IC102，光電耦合IClOl，電源IC處理，達到定電流的目的。所述比較放大器IC103A的輸出端依序電路連接有場效應管Q101、電阻R108、穩(wěn)壓集成電路IC102和光電耦合IClOl ;所述場效應管QlOl為N溝道MOS管，即N-M0S管，所述場效應管QlOl的G極與比較放大器IC103A連接，D極與電阻R108連接，S極與電源負極連接；假設場效應管QlOl的G極電壓為Vgate，開啟電壓VT，飽和導通電壓Vsat。此時場效應管QlOl有3種狀態(tài)當Vout < VT時，場效應管QlOl處于截止狀態(tài)；當VT < Vout < Vsat時，場效應管QlOl處于低頻跨導狀態(tài)(放大狀態(tài))；當Vout > Vsat時，場效應管QlOl為處于飽和狀態(tài)。所述的穩(wěn)壓集成電路IC102與輸出電源正極之間連接有電阻R109，所述的穩(wěn)壓集成電路IC102與輸出電源負極之間連接有電阻Rl IO。在光電耦合ICIOI與電源正極之間的電路上設有電阻Rlll。具體地，在本實施例中，電阻R108 —端連接場效應管QlOl的D極，另一端連接穩(wěn)壓集成電路IC102的I腳。電阻R109 —端連接穩(wěn)壓集成電路IC102的I腳，另一端連接輸出電源正極，電阻RllO —端連接穩(wěn)壓集成電路IC102的I腳，另一端連接輸出電源負極(輸出接地)。穩(wěn)壓集成電路IC102的型號為GM431，用于提供精準的電壓控制，其I腳穩(wěn)定在2. 5V，2腳連接光電耦合IClOl的2腳，3腳接輸出電源負極(輸出接地)，I腳電壓稍微升高，2腳和3腳的電流會直線升高。電阻Rlll—端連接光電耦合IClOl的2腳，另一端連接輸出電源正極，起到了限制光電耦合IClOl里面發(fā)光二極管電流的作用。所述比較放大器IC103A電路連接有電阻R107，所述R107—端與比較放大器IC103A的輸出端(I腳)連接，另一端連接電源負極，是對比較放大器IC103A輸出端(I腳)電壓Vout的偏置。進一步地，在比較放大器IC103A的反向輸入端與輸出端之間的電路上依序串聯(lián)有電阻R106和電容C101，所述比較放大器IC103A的反向輸入端與比較放大器IC103B的輸出端之間的電路上設有電阻R103。電容ClOl，電阻R106和電阻R103為比較放大器IC103A的外圍零件，起頻率調(diào)整和補償作用，調(diào)整相應的參數(shù)，使LE D有一點時間才到設定電流值，匹配LED剛開始亮時溫度變高，電流變小，亮度變小達到亮度穩(wěn)定和保護LED的目的。在電阻R105和光電耦合IClOl之間的電路上設有限流分壓電阻R104。也即是電阻R104—端連接輸出電源正極，一端連接比較器電源VD，通過電阻的限流分壓作用，提供給比較放大器合理的電源。當然，根據(jù)需要也可選用低壓降穩(wěn)壓器(LDO)。在本實施例中，LLC諧振電路I主要由功率開關(guān)管SWl、功率開關(guān)管SW2、電容Cl、諧振電容Cr和變壓器TlOl初級線圈組成，所述的功率開關(guān)管SWl的發(fā)射極和功率開關(guān)管SW2的集電極連接，所述電容ClOl設置在功率開關(guān)管SWl的集電極和功率開關(guān)管SW2的發(fā)射極之間；所述變壓器TlOl初級線圈的兩端分別連接功率開關(guān)管SW2的發(fā)射集以及功率開關(guān)管SWl發(fā)射極和功率開關(guān)管SW2集電極之間的電路上。所述的輸出整流電路2)由變壓器TlOl次級線圈以及相互并聯(lián)的二極管組D3和二極管組D4組成，所述變壓器TlOl次級線圈由兩組中心抽頭的線圈組成，所述二極管組D3和二極管組D4分別設置在對應的線圈上；所述二極管組D3和二極管組D4均由兩個并聯(lián)的二極管組成。所述的電壓放大電路4和比較放大器IC103A依序連接在變壓器TlOl次級線圈與偵測電阻Rsense之間。同時，在本實施例中，電壓放大電路4由比較放大器IC103B、電阻RlOl和電阻R102組成；所述電阻RlOl設置在偵測電阻Rsense和比較放大器IC103B反向輸入端之間的電路上；所述的電阻RlOl設置在比較放大器IC103B反向輸入端和輸出端之間的電路上。β = R102/R101，假如R102 = 100Κ, RlOl = 1Κ，放大倍數(shù)為100倍，這樣偵測電阻Rsense為原來的1/100，電阻為πιΩ (毫歐)級，電阻損耗幾乎可以忽略，提高了效率。進一步地，在比較放大器IC103B連接有電容C102 ;所述電容C102 —端與比較放大器IC103B的輸出端連接，另一端接地。通過電容C102克服偵測電阻Rsense雜訊的影響，使經(jīng)過比較放大器IC103B放大后的訊號穩(wěn)定。

當比較放大器IC103A的反向輸入端電壓小于2.5V時，以定電壓狀態(tài)運行，當比較放大器IC103A的反向輸入端電壓大于2.5V，以定電流的狀態(tài)運行。此時定電流的計算公式:I constant = 2.5V/ (Rsense* β )。(I)由公式I可知，適當調(diào)整偵測電阻Rsense和β值，可以達到所需的定電流值。此時偵測電阻Rsense可以取值很小。穩(wěn)壓集成電路IC102由感應的電壓來控制光電耦合IClOl的發(fā)光器電流Iak，光電耦合IClOl的接收器電流Ice的變化反饋給電源IC進行計算處理，調(diào)整功率開關(guān)管SWl和功率開關(guān)管SW2的開關(guān)頻率，輸出電壓(或電流)跟著變化，達到輸出控制的目的。穩(wěn)壓集成電路IC102的反饋電壓Vref的精準電壓為2.5V，當電壓高于2.5V時，通過穩(wěn)壓集成電路IC102，光電耦合IClOl，電源IC處理，調(diào)低輸出電壓(或電流)，使穩(wěn)壓集成電路IC102的反饋電壓Vref精準為2.5V。當穩(wěn)壓集成電路IC102的REF低于2.5V時，調(diào)高輸出電壓(或電流)使穩(wěn)壓集成電路IC102的反饋電壓Vref精準為2.5V。假設電阻R108和場效應管QlOl不起作用，此時電壓輸出Vmin = 2.5V*(R109+R110)/Rl10
Vmin = 2.5*R109/R110+2.5(V)(2)假設當場效應管QlOl完全打開Vmax = 2.5V*[R109+(R110//R108)]/(R110//R108)Vmax = 2.5V*R109/(R110//R108)+2.5 (V) (3) 由公式2,3可知V output在V min V max之間，保證LED工作電壓在工作范圍內(nèi)，當電路作動，工作電流沒有達到設定值時，場效應管QlOl的G極電壓為高電壓，場效應管QlOl處于飽和導通狀態(tài)，此時工作在定電壓模式；當電流達到預定設定值，場效應管QlOl處于放大狀態(tài)，此時進入電流模式；當電路沒有達到定電壓或定電流的狀態(tài)，穩(wěn)壓集成電路IC102的電壓小于2.5V，光電耦合IClOl里面的接收二極管(3，4腳)電流較小，反饋到控制器，減少功率開關(guān)管SWl和功率開關(guān)管SW2接近50%工作周期的頻率，增加有效輸出功率；當電路大于定電壓或定電流的狀態(tài)，穩(wěn)壓集成電路IC102的電壓大于2.5V，此時穩(wěn)壓集成電路IC102的2腳和3腳的電流較大，流經(jīng)光電耦合IClOl里面的發(fā)光二極管(1，2腳)的電流較大，光電耦合IClOl里面的接收二極管(3，4腳)變大，反饋到控制器處理，增大功率開關(guān)管SWl和功率開關(guān)管SW2接近50%工作周期的頻率，減少有效輸出功率；當電路工作在定電壓或定電流的狀態(tài)，此時進入動態(tài)平衡。
權(quán)利要求
1.一種LED功率電源定電壓定電流電路，包括依序電路連接的LLC諧振電路(I)、輸出整流電路(2)和負載(3)，其特征在于，所述的LLC諧振電路(I)和負載(3)之間的電路上設有有偵測電阻Rsense，在偵測電阻Rsense與LLC諧振電路⑴之間的電路上依序連接有電壓放大電路(4)和比較放大器IC103A ;所述的比較放大器IC103A的正向輸入端分別電路連接有電阻R105的一端和并聯(lián)穩(wěn)壓IC104 ;所述電阻R105的另一端連接比較器電源VD ;所述比較放大器IC103A的輸出端依序電路連接有場效應管Q101、電阻R108、穩(wěn)壓集成電路IC102和光電耦合IClOl ;所述場效應管QlOl的G極與比較放大器IC103A連接，D極與電阻R108連接，S極與電源負極連接；所述的穩(wěn)壓集成電路IC102與輸出電源正極之間連接有電阻R109，所述的穩(wěn)壓集成電路IC102與輸出電源負極之間連接有電阻R110。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種LED功率電源定電壓定電流電路，其特征在于，所述的電壓放大電路(4)由比較放大器IC103B、電阻RlOl和電阻R102組成；所述電阻RlOl設置在偵測電阻Rsense和比較放大器IC103B反向輸入端之間的電路上；所述的電阻RlOl設置在比較放大器IC103B反向輸入端和輸出端之間的電路上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種LED功率電源定電壓定電流電路，其特征在于，所述的比較放大器IC103A的反向輸入端與輸出端之間的電路上依序串聯(lián)有電阻R106和電容C101，所述比較放大器IC103A的反向輸入端與比較放大器IC103B的輸出端之間的電路上設有電阻 R103。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種LED功率電源定電壓定電流電路，其特征在于，所述的比較放大器IC103B連接有電容C102 ;所述電容C102 —端與比較放大器IC103B的輸出端連接，另一端連接電源負極。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種LED功率電源定電壓定電流電路，其特征在于，所述的電阻R105和光電耦合IClOl之間的電路上設有限流分壓電阻R104。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種LED功率電源定電壓定電流電路，其特征在于，所述的光電耦合1C101與電源正極之間的電路上設有電阻Rlll。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種LED功率電源定電壓定電流電路，其特征在于，所述的比較放大器IC103A電路連接有電容C103 ;所述電容C103 —端與比較放大器IC103A的正向輸入端連接，另一端接地。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種LED功率電源定電壓定電流電路，其特征在于，所述比較放大器IC103A電路連接有電阻R107，所述R107 —端與比較放大器IC103A的輸出端連接，另一端連接電源負極。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8任一所述的一種LED功率電源定電壓定電流電路，其特征在于，所述的LLC諧振電路(I)主要由功率開關(guān)管SW1、功率開關(guān)管SW2、電容Cl、諧振電容Cr和變壓器TlOl初級線圈組成，所述的功率開關(guān)管SWl的發(fā)射極和功率開關(guān)管SW2的集電極連接，所述電容ClOl設置在功率開關(guān)管SWl的集電極和功率開關(guān)管SW2的發(fā)射極之間；所述變壓器TlOl初級線圈的兩端分別連接功率開關(guān)管SW2的發(fā)射集以及功率開關(guān)管SWl發(fā)射極和功率開關(guān)管SW2集電極之間的電路上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種LED功率電源定電壓定電流電路，其特征在于，所述的輸出整流電路(2)由變壓器TlOl次級線圈以及相互并聯(lián)的二極管組D3和二極管組D4組成，所述變壓器TlOl次級線圈由兩組中心抽頭的線圈組成，所述二極管組D3和二極管組D4分別設置在對應的線圈 上；所述二極管組D3和二極管組D4均由兩個并聯(lián)的二極管組成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種LED功率電源定電壓定電流電路；屬于LED驅(qū)動電源電路技術(shù)領(lǐng)域；其技術(shù)要點包括依序電路連接的LLC諧振電路、輸出整流電路和負載，其中所述的LLC諧振電路和負載之間的電路上設有有偵測電阻Rsense，在偵測電阻Rsense與LLC諧振電路之間的電路上依序連接有電壓放大電路和比較放大器IC103A；所述的比較放大器IC103A的正向輸入端分別電路連接有電阻R105的一端和并聯(lián)穩(wěn)壓IC104；所述電阻R105的另一端連接比較器電源VD；所述比較放大器IC103A的輸出端依序電路連接有場效應管Q101、電阻R108、穩(wěn)壓集成電路IC102和光電耦合IC101；本發(fā)明旨在提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、損耗低、效率較高的LED功率電源定電壓定電流電路；用于LED驅(qū)動。
文檔編號H02M3/335GK103079307SQ20121055835
公開日2013年5月1日 申請日期2012年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月18日
發(fā)明者洪育江 申請人:佛山市南海晶宇光電科技有限公司