用于大功率發(fā)光二極管的驅(qū)動電源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及照明用LED (Light Emitting D1de，發(fā)光二極管)供電技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于大功率發(fā)光二極管的單級型反激式驅(qū)動電源。
【背景技術(shù)】
[0002]采用LED的照明由于其環(huán)保、長壽命和節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)正在逐步應(yīng)用并取代傳統(tǒng)的照明。驅(qū)動電源作為LED照明的核心部件之一，起到非常重要的作用，其主要作用包括:1、交流電網(wǎng)轉(zhuǎn)換成直流電對LED供電；2、電氣安全隔離；3、穩(wěn)定的供電電流對LED供電；4、適時(shí)對LED照明進(jìn)行調(diào)光與智能控制。
[0003]圖1為傳統(tǒng)的兩級型中大功率LED照明隔離驅(qū)動電源的電路示意圖。如圖1所示，該驅(qū)動電源包括三部分電路:1、輸入抗電磁干擾(EMI)濾波電路；2、帶功率因數(shù)校正(Power Factor Correct1n，PFC)升壓電路；3、隔離直流轉(zhuǎn)直流恒流輸出電路。該電路拓?fù)淇梢詫?shí)現(xiàn)安全電氣隔離并對LED負(fù)載實(shí)現(xiàn)恒流供電，并具有較高轉(zhuǎn)換效率和較低輸出紋波。然而，這個方案還存在以下不足:
[0004]1、開關(guān)電源電路分為兩級(包括Boost升壓功率因數(shù)校正電路和隔離直流轉(zhuǎn)直流恒流輸出電路)，電路較為復(fù)雜；
[0005]2、元器件數(shù)量較多，影響整體照明系統(tǒng)的可靠性和壽命；
[0006]3、驅(qū)動電源的體積較大，成本較高。
[0007]圖2是現(xiàn)有的一種單級型反激式LED驅(qū)動電源的電路示意圖。如圖2所示，這種電路可實(shí)現(xiàn)較高功率因數(shù)校正(PFC)，能用于小功率(一般低于100瓦特)的LED驅(qū)動電源方案中。但是，如果單級型電路應(yīng)用在大功率LED驅(qū)動電源方案中也會存在以下不足:
[0008]1、輸出電流會產(chǎn)生較大的輸出二倍工頻(120赫茲)紋波，該低頻紋波極易在LED產(chǎn)生閃爍，影響LED自身的壽命；
[0009]2、單級型電路的抗浪涌沖擊能力較差，目前很難滿足戶外照明標(biāo)準(zhǔn)要求；
[0010]3、對于大功率LED，反激式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)效率較低，限制了該單級型電路在大功率LED驅(qū)動電源上的應(yīng)用；
[0011]4、由于硅(Si)基開關(guān)器件限制，開關(guān)頻率較低，從而帶來變壓器較大的體積和尺寸。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0012]本實(shí)用新型旨在至少從一定程度上解決上述的技術(shù)問題之一。
[0013]為此，本實(shí)用新型的目的在于提出一種基于碳化娃(Silicon Carbide，SiC)的高性能可調(diào)光的用于大功率發(fā)光二極管的單級型反激式驅(qū)動電源。
[0014]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提出的一種用于大功率發(fā)光二極管的驅(qū)動電源，包括:整流電路，所述整流電路用于將輸入的交流電轉(zhuǎn)換為直流電，并通過第一輸出端和第二輸出端輸出所述直流電；隔離變壓器，所述隔離變壓器包括第一繞組、第二繞組和次級繞組；高壓啟動電路，所述高壓啟動電路的一端分別與所述第一輸出端和所述第一繞組的一端相連；碳化硅MOSFET，所述碳化硅MOSFET的漏極與所述第一繞組的另一端相連，所述碳化硅MOSFET的源極通過電流采樣電阻接地；控制及驅(qū)動電路，所述控制及驅(qū)動電路分別與所述高壓啟動電路的另一端和所述碳化硅MOSFET的柵極相連，所述控制及驅(qū)動電路采用谷底導(dǎo)通臨界模式變頻控制策略對所述碳化硅MOSFET進(jìn)行控制；以及調(diào)光控制電路，所述調(diào)光控制電路根據(jù)輸入的調(diào)光信號改變流過所述發(fā)光二極管的電流，以對所述發(fā)光二極管進(jìn)行調(diào)光。
[0015]根據(jù)本實(shí)用新型提出的用于大功率發(fā)光二極管的驅(qū)動電源，開關(guān)電路中的開關(guān)器件采用碳化硅M0SFET，具有低的開關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗，高雪崩擊穿能力，可以實(shí)現(xiàn)高效和高工作開關(guān)頻率，而高工作開關(guān)頻率可以降低變壓器的尺寸和大小，從而減小整個驅(qū)動電源的體積，具有體積小型化、成本低廉、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。
[0016]根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例，所述碳化硅MOSFET進(jìn)行工作的開關(guān)頻率為100千赫茲?300千赫茲。
[0017]根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例，所述輸入的調(diào)光信號為O?1V的模擬調(diào)光信號、脈寬調(diào)制調(diào)光信號或者電阻型調(diào)光信號中的任意一種。
[0018]根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例，在所述驅(qū)動電源的輸出端和所述發(fā)光二極管之間還連接有紋波電流衰減電路，所述紋波電流衰減電路用以對所述驅(qū)動電源的輸出電流進(jìn)行削峰填谷以減小低頻紋波電流。
[0019]根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例，所述紋波電流衰減電路具體包括:串聯(lián)的第一電阻和第一電容，所述串聯(lián)的第一電阻和第一電容之間具有第一節(jié)點(diǎn)；第二電阻，所述第二電阻的一端與所述第一節(jié)點(diǎn)相連；第一三極管，所述第一三極管的基極與所述第二電阻的另一端相連，所述第一三極管的發(fā)射極與所述發(fā)光二極管相連，所述第一三極管的集電極與所述第一電阻相連。
[0020]其中，所述串聯(lián)的第一電阻和第一電容構(gòu)成低通濾波電路，所述低通濾波電路的截止頻率小于120赫茲。
[0021]根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例，所述調(diào)光控制電路包括調(diào)光信號輸入端和恒流鏡電路，其中，所述恒流鏡電路由第二三極管、第三三極管、第二電容、第三電阻、第四電阻和第五電阻構(gòu)成。
[0022]其中，當(dāng)所述輸入的調(diào)光信號為所述電阻型調(diào)光信號時(shí)，所述恒流鏡電路根據(jù)所述電阻型調(diào)光信號的電阻值大小線性地改變電流環(huán)采樣運(yùn)放的參考電壓，以通過反饋控制改變流過所述發(fā)光二極管的電流。
[0023]本實(shí)用新型附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實(shí)用新型的實(shí)踐了解到。
【附圖說明】
[0024]本實(shí)用新型上述的和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從下面結(jié)合附圖對實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0025]圖1為傳統(tǒng)的兩級型中大功率LED照明隔離驅(qū)動電源的電路示意圖；
[0026]圖2是現(xiàn)有的一種單級型反激式LED驅(qū)動電源的電路示意圖；
[0027]圖3為根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的用于大功率發(fā)光二極管的單級型反激式驅(qū)動電源的電路示意圖；
[0028]圖4為根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的紋波電流衰減電路的電路示意圖；
[0029]圖5為根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的調(diào)光控制電路的電路示意圖；
[0030]圖6為根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的單級型的LED驅(qū)動電源的效率與輸入交流電壓之間的曲線示意圖；
[0031]圖7為根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的模擬調(diào)光電壓與輸出電流之間的實(shí)測曲線示意圖；
[0032]圖8為根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的PWM調(diào)光的占空比與輸出電流之間的實(shí)測曲線示意圖；
[0033]圖9為根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的輸出紋波電流在采用紋波電流衰減電路前后的波形對比示意圖；
[0034]圖10為根據(jù)本實(shí)用新型另一個實(shí)施例的輸出紋波電流在采用紋波電流衰減電路前后的波形對比示意圖；
[0035]圖11為根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的220瓦驅(qū)動電源在150伏特輸入滿載條件下實(shí)拍的溫度示意圖；以及
[0036]圖12為根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的220瓦驅(qū)動電源在480伏特輸入滿載條件下實(shí)拍的溫度示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或