專利名稱：Led脈沖恒流驅(qū)動電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于一種電壓轉(zhuǎn)換器，具體涉及一種LED脈沖恒流驅(qū)動電源。
背景技術(shù)：
LED驅(qū)動電源是把電源供應(yīng)轉(zhuǎn)換為特定的電壓電流以驅(qū)動LED發(fā)光的電壓轉(zhuǎn)換 器，通常情況下LED驅(qū)動電源的輸入包括高壓工頻交流(即市電)、低壓直流、高壓直流、低 壓高頻交流(如電子變壓器的輸出)等。而LED驅(qū)動電源的輸出則大多數(shù)為可隨LED正向 壓降值變化而改變電壓的恒定電流源。目前，恒流驅(qū)動電源(AC-DC) —般的轉(zhuǎn)化效率只有 50%多一點(diǎn)，好的可達(dá)80%， DC-DC的轉(zhuǎn)換效率相對高一些，但整體電能利用率低。在大功 率LED燈具測試中發(fā)現(xiàn)LED燈具的整體節(jié)能效果并不是很明顯。 大功率發(fā)光二極管用于一般照明是本世紀(jì)的新課題，其節(jié)能、安全、長壽命的綜合 優(yōu)勢將引發(fā)下一輪照明產(chǎn)業(yè)的革命。但是，大功率發(fā)光二極管是低電壓單向?qū)щ娖骷?，正?工作時(shí)的正向壓降3-4伏。 用原始電源給發(fā)光二極管供電有4種情況，不同的情況在電源變換器的技術(shù)實(shí)現(xiàn) 上有不同的方案 ①低電壓驅(qū)動發(fā)光二極管。低電壓驅(qū)動就是指用低于發(fā)光二極管正向?qū)▔航档?br> 電壓驅(qū)動發(fā)光二極管。低電壓驅(qū)動發(fā)光二極管需要把電壓升高到足以使發(fā)光二極管導(dǎo)通的
電壓值.對于發(fā)光二極管這樣的低功耗照明器件這是一種常見的使用情況。電壓驅(qū)動發(fā)光
二極管主要是解決升壓的問題，由于受電池容量的限制，一般功率不大。 ②過渡電壓驅(qū)動發(fā)光二極管。過渡電壓驅(qū)動是指給發(fā)光二極管供電的電源電壓值
在發(fā)光二極管管壓降附近變動，這個(gè)電壓有時(shí)可能略高于發(fā)光二極管管壓降，有時(shí)可能略
低于發(fā)光二極管管壓降。過渡電壓驅(qū)動發(fā)光二極管的電源變換電路既要解決升壓問題，還
要解決降壓問題。 ③高電壓驅(qū)動發(fā)光二極管。高電壓驅(qū)動是指給發(fā)光二極管供電的電源電壓值始終 高于發(fā)光二極管管壓降。高電壓驅(qū)動發(fā)光二極管要解決降壓問題，由于高電壓驅(qū)動一般是 由普通蓄電池供電，不一定要求體積很小，可能會用到比較大的功率，也應(yīng)該有盡量低的成 本.變換器的最佳電路結(jié)構(gòu)是串聯(lián)開關(guān)降壓電路。 ④市電驅(qū)動發(fā)光二極管。這是一種對發(fā)光二極管照明應(yīng)用最有影響的供電方式， 是半導(dǎo)體照明普及應(yīng)用必須要解決好的問題。用市電驅(qū)動發(fā)光二極管要解決降壓和整流問 題，還要有比較高的變換效率，有較小的體積和較低的成本，還應(yīng)該解決安全隔離問題，考 慮對電網(wǎng)的影響，還要解決好電磁干擾和功率因素問題，對中小功率的發(fā)光二極管燈，其最 佳電路結(jié)構(gòu)是隔離式單端反激變換器，對于大功率的應(yīng)用，應(yīng)該使用橋式變換電路。 現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)是研究發(fā)現(xiàn)LED的溫度隨輸入功率的增大而升高，LED光衰 幅度增加。在達(dá)到相同照度情況下恒流驅(qū)動因持續(xù)供電單位時(shí)間內(nèi)的輸入功率相比脈沖輸 入要大，即LED芯片的發(fā)熱量大，高溫又會使LED光效降低，光強(qiáng)趨于飽和。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種節(jié)能、降低LED芯片溫度、減小LED輸入功率和改 善LED光衰的LED脈沖恒流驅(qū)動電源。 本實(shí)用新型的技術(shù)方案在于一種LED脈沖恒流驅(qū)動電源，包括一個(gè)將交流電整 流后變成直流電的整流電路；一個(gè)將來自整流電路的直流電的電壓和電流相位差校正的 PFC電路；一個(gè)接收直流電源并將其升壓后形成脈沖電流后供給LED光源的恒流電路；包括 一個(gè)設(shè)定脈沖的寬度和電流大小的脈沖發(fā)生電路；包括一個(gè)將來自脈沖發(fā)生電路的脈沖信 號放大后驅(qū)動MOSFET的驅(qū)動電路；同時(shí)將來自驅(qū)動電路的脈沖放大信號和恒流電路的直 流輸出信號變換為功率脈沖信號驅(qū)動LED的脈沖輸出電路。 所述的恒流電路為BOOST電路，或BOOST電路和采樣反饋電路的組合電路。 所述的脈沖發(fā)生電路為MCU脈沖發(fā)生電路，或脈寬調(diào)節(jié)電路、分頻電路和振蕩電 路的組合電路。 本實(shí)用新型為配合LED的節(jié)能理念和LED發(fā)光特性而設(shè)計(jì)的一款高效節(jié)能電源。 本實(shí)用新型采用小占空比驅(qū)動LED,能更好的起到節(jié)能效果和改善LED性能。實(shí)驗(yàn)證明小 占空比驅(qū)動時(shí)LED溫升幅度較小，隨著功率的加大，變化更為顯著。小占空比對LED的熱效 應(yīng)有明顯的改善作用，小占空比脈沖驅(qū)動有助于改善LED的發(fā)光狀況。小占空比下可以為 LED加載更大的電流而得到更大的照度。 在對LED特性研究后發(fā)現(xiàn)脈沖驅(qū)動不僅能夠達(dá)到良好的節(jié)能效果而且能有效改 善LED發(fā)光狀況和改善LED的發(fā)熱狀況。本實(shí)用新型采用脈沖驅(qū)動方式驅(qū)動大功率LED電 源研究表明采用脈沖驅(qū)動能夠達(dá)到明顯的節(jié)能效果，相比目前驅(qū)動電源節(jié)能可達(dá)30% ，降 低LED芯片溫度，減小LED輸入功率和改善LED光衰。本實(shí)用新型可有效提高LED電光轉(zhuǎn) 換效率，降低LED光衰，延長LED使用壽命，可明顯降低LED工作溫度減少散熱器面積節(jié)約 成本。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的實(shí)施作進(jìn)一步詳述。


圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)框圖。 圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例2的的結(jié)構(gòu)框圖。 圖3為本實(shí)用新型的恒流輸出部分硬件電路圖。 圖4為本實(shí)用新型MCU脈沖發(fā)生電路硬件電路圖，控制系統(tǒng)電源及MOSFET驅(qū)動電 路圖。
具體實(shí)施方式圖1中，包括一個(gè)將交流電整流后變成直流電的整流電路1 ;一個(gè)將整流電路1的 直流電的電壓和電流相位差校正的PFC電路2 ;—個(gè)調(diào)節(jié)來自PFC電路的直流電輸出電流 大小的恒流電路3 ;包括一個(gè)設(shè)定脈沖的寬度的脈沖發(fā)生電路，脈沖發(fā)生電路為MCU脈沖發(fā)
生電路4 ;包括一個(gè)接收來自MCU的脈沖并將其放大后驅(qū)動MOSFET的驅(qū)動電路5，驅(qū)動電路 5為MOSFET驅(qū)動電路；脈沖輸出電路6的輸入端分別與驅(qū)動電路5，和恒流電路3相連接， 脈沖輸出電路6的輸出端接LED燈。MCU脈沖發(fā)生電路4輸出的脈沖信號作為MOSFET驅(qū)動電路5的輸入經(jīng)功率放大后來驅(qū)動M0SFET導(dǎo)通關(guān)斷將來自恒流電路3輸出的直流恒定電 流轉(zhuǎn)換為脈沖電流輸出，其中脈沖電流的占空比，頻率，都是由MCU軟件設(shè)定。脈沖輸出電 路6同時(shí)將來自驅(qū)動電路5的脈沖放大信號和恒流電路3的直流輸出信號變換為功率脈沖 信號驅(qū)動LED。所述的恒流電路3為BOOST電路，或BOOST電路和采樣反饋電路的組合電 路。實(shí)施例1結(jié)構(gòu)緊湊硬件電路實(shí)現(xiàn)比較容易，脈沖輸出寬度調(diào)節(jié)相對簡單。 圖2中，整流電路1將將市電輸入交流電壓進(jìn)行整流，并經(jīng)PFC電路2將來自整流 電路1的直流電的電壓和電流相位差校正，PFC電路2的輸出端接調(diào)節(jié)輸出電流大小的恒流 電路3。本實(shí)施例的脈沖發(fā)生電路包括一個(gè)以晶體振蕩器為振蕩源的振蕩電路9，以LS190 為基礎(chǔ)的分頻電路8，主要功能能是將對來自晶體振蕩器10KHz的方波信號進(jìn)行IO倍分頻； 包括一個(gè)接收振蕩電路9的信號、以LS122為核心的連續(xù)脈寬可調(diào)的脈寬調(diào)節(jié)電路7，功能 是將脈沖寬度為0. 5ms的正脈沖，調(diào)節(jié)為t = 1US+/-0. 5連續(xù)可調(diào)的窄脈沖信號。 驅(qū)動電路5接收來自脈寬調(diào)節(jié)電路7的脈沖并將其放大后驅(qū)動M0SFET。脈沖輸出 電路6的輸入端分別與驅(qū)動電路5和恒流電路3相連接，脈沖輸出電路6的輸出端接LED 燈。 實(shí)施例2中分立元件實(shí)現(xiàn)脈沖產(chǎn)生和調(diào)節(jié)電路用相對成本比較低廉的單片機(jī)代 替不僅提高了脈沖精度和質(zhì)量而且還簡化了電路設(shè)計(jì)和PCB面積從而節(jié)約了產(chǎn)品的生產(chǎn) 成本。 圖3中，本實(shí)用新型的恒流輸出部分包括圖1框圖的整流電路、PFC電路和恒流輸 出電路。整流電路將將市電輸入交流電壓進(jìn)行整流，并經(jīng)PFC電路將來自整流電路的直流 電的電壓和電流相位差校正，將對輸出電壓進(jìn)行采集的電壓采集電路來實(shí)現(xiàn)電源對負(fù)載的 自適應(yīng)。本部分包括構(gòu)成恒流輸出的BOOST和采樣反饋電路。在此硬件設(shè)計(jì)中主要采用了 可設(shè)定輸出電流大小的P麗脈寬控制芯片L6561次芯片能夠自動檢測負(fù)載大小以此調(diào)節(jié)輸 出電壓大小實(shí)現(xiàn)恒流驅(qū)動電源的輸出電壓自適應(yīng)，芯片的恒流也是通過芯片一腳的分壓電 阻分壓來調(diào)節(jié)最終的恒流輸出電流大小。 圖4是圖1框圖的MCU脈沖發(fā)生電路和M0SFET驅(qū)動電路的硬件電路實(shí)現(xiàn)。由本 實(shí)用新型使用了M0SFET專用驅(qū)動芯片脈沖輸出電流已集成在芯片中，關(guān)于具體電路就不 做詳細(xì)說明。圖4中，包括MCU最小系統(tǒng)及軟件下載電路和將MCU發(fā)出的驅(qū)動信號做功率 放大的M0SFET驅(qū)動電路及整個(gè)控制系統(tǒng)的電源部分。此方案所涉及到的MCU及MCU供電 電源部分，這是此兩種電路的組合是比較常用的方式，本實(shí)用新型是將MCU作為脈沖電源 的脈沖產(chǎn)生及脈沖電源在LED驅(qū)動領(lǐng)域的應(yīng)用。
權(quán)利要求一種LED脈沖恒流驅(qū)動電源，其特征在于包括一個(gè)將交流電整流后變成直流電的整流電路(1)；一個(gè)將來自整流電路的直流電的電壓和電流相位差校正的PFC電路(2)；一個(gè)接收直流電源并將其升壓后形成脈沖電流后供給LED光源的恒流電路(3)；包括一個(gè)設(shè)定脈沖的寬度和電流大小的脈沖發(fā)生電路；包括一個(gè)將來自脈沖發(fā)生電路的脈沖信號放大后驅(qū)動MOSFET的驅(qū)動電路(5)；同時(shí)將來自驅(qū)動電路(5)的脈沖放大信號和恒流電路(3)的直流輸出信號變換為功率脈沖信號驅(qū)動LED的脈沖輸出電路(6)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED脈沖恒流驅(qū)動電源，其特征在于所述的恒流電路(3)為 BOOST電路，或BOOST電路和采樣反饋電路的組合電路。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED脈沖恒流驅(qū)動電源，其特征在于所述的脈沖發(fā)生電路 為MCU脈沖發(fā)生電路(4)，或脈寬調(diào)節(jié)電路(7)、分頻電路(8)和振蕩電路(9)的組合電路。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED脈沖恒流驅(qū)動電源，其特征在于所述的驅(qū)動電路(5)為 MOSFET驅(qū)動電路。
專利摘要一種LED脈沖恒流驅(qū)動電源，包括一個(gè)將交流電整流后變成直流電的整流電路；一個(gè)將來自整流電路的直流電的電壓和電流相位差校正的PFC電路；一個(gè)接收直流電源并將其升壓后形成脈沖電流后供給LED光源的恒流電路；包括一個(gè)設(shè)定脈沖的寬度和電流大小的脈沖發(fā)生電路；包括一個(gè)將來自脈沖發(fā)生電路的脈沖信號放大后驅(qū)動MOSFET的驅(qū)動電路；同時(shí)將來自驅(qū)動電路的脈沖放大信號和恒流電路的直流輸出信號變換為功率脈沖信號驅(qū)動LED的脈沖輸出電路。本實(shí)用新型節(jié)能可達(dá)30％，并可降低LED芯片溫度，減小LED輸入功率，有效提高LED電光轉(zhuǎn)換效率，降低LED光衰，延長LED使用壽命，減少散熱器面積節(jié)約成本。
文檔編號H05B37/00GK201467516SQ20092008765
公開日2010年5月12日 申請日期2009年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月28日
發(fā)明者常鵬程, 張銳, 熊建軍 申請人:上海衍易電氣設(shè)備科技有限公司