CN201854484U - 大功率led恒流驱动电源电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种大功率LED恒流驱动电源电路；大功率LED恒流驱动电源电路含有主模块、PFC模块、n个相同的恒流模块、定时模块，主模块中含有降压整流电路、PFC外围电路、驱动输出电路，外部输入的交流电经降压整流电路变成第一直流电，该第一直流电再经过PFC模块中的PFC控制器和PFC外围电路的功率因数校正处理后变成第二直流电，该第二直流电经过驱动输出电路驱动后再经n个恒流模块中的PWM控制器U1L1的脉宽调制处理后输出n路LED驱动直流电，定时模块的输出信号进入n个恒流模块中的PWM控制器U1L1中；本实用新型提供了一种高功率因数、电流恒定、可多路输出的大功率LED恒流驱动电源电路。

Description

大功率LED恒流驱动电源电路

技术领域

本实用新型涉及一种电源电路，特别涉及一种大功率LED恒流驱动电源电路。

背景技术

目前，市场上流通着各种类型的开关电源，常用的开关电源类型有降压式开关电源、升压式开关电源、半桥式开关电源、全桥式开关电源、反激式开关电源、正激式开关电源等，这些电源的拓补结构大致为输入浪涌及过压保护、EMC、EMI、桥式整流器、滤波储能电路、MOSFET开关模块、PWM控制、高频变压器、整流滤波输出电路。但这些无法满足现在高效率LED驱动器对功率因数校正（PFC）最低要求及恒流源输出特性的要求，使这些电源无法达到对LED灯具的高效率及长寿命的保障。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：针对现有技术不足，提供一种高功率因数、电流恒定、可多路输出的大功率LED恒流驱动电源电路。

本实用新型的技术方案：

一种大功率LED恒流驱动电源电路，含有主模块、PFC模块，还含有n个相同的恒流模块、定时模块，主模块中含有降压整流电路、PFC外围电路、驱动输出电路，PFC模块中含有PFC控制器，恒流模块中含有PWM控制器U1L1，外部输入的交流电经降压整流电路变成第一直流电，该第一直流电再经过PFC控制器和PFC外围电路的功率因数校正处理后变成第二直流电，该第二直流电经过驱动输出电路驱动后再经n个恒流模块中的PWM控制器U1L1的脉宽调制处理后输出n路LED驱动直流电，定时模块的输出信号进入n个恒流模块中的PWM控制器U1L1中，降压整流电路的输出端与PFC外围电路的输入端连接，PFC外围电路的输出端与驱动输出电路的输入端连接，n为大于等于1的自然数。

降压整流电路中含有共模电容CY1、共模电容CY2、过压保护器ZR1、差模电容CX1、差模电容CX2、电容CY5、共模电感TR1、整流器D1、熔断器F1，外部输入的交流电先经过共模电容CY1和共模电容CY2，再依次经过熔断器F1、过压保护器ZR1、差模电容CX1、共模电感TR1、差模电容CX2、整流器D1、电容CY5后变成第一直流电，共模电容CY1和共模电容CY2串联后并接在交流电的两端，熔断器F1串接在交流电中，过压保护器ZR1也并接在交流电的两端，差模电容CX1并接在共模电感TR1的前端，差模电容CX2并接在共模电感TR1的后端，电容CY5并接在整流器D1的输出端。

共模电容CY1、共模电容CY2对输入电网的寄生电容、谐波做有效去耦，熔断器F1和过压保护器ZR1对交流电输入端进行过压、短路、过功率、浪涌和雷击保护，差模电容CX1、共模电感TR1、差模电容CX2共同组成了EMC(EMI)电路。

PFC模块中还含有三极管Q2、三极管Q3，PFC外围电路中含有共模电感TR2、变压器TR3、场效应管Q1、场效应管Q4、场效应管Q5；第一直流电从共模电感TR2的前端输入，共模电感TR2的后端输出第二直流电，共模电感TR2的后端的正端通过场效应管Q1与PFC控制器的CS输入端连接，共模电感TR2的后端的负端与PFC控制器的ICD输入端连接，PFC控制器的COMP输出端的信号进入第一直流电的负端，PFC控制器的GD输出端的信号进入三极管Q3和三极管Q4的基极，三极管Q3和三极管Q4的发射极的信号进入场效应管Q1的栅极，共模电感TR2的后端的正端的信号进入变压器TR3的初级线圈的一端，变压器TR3的次级线圈中的信号进入场效应管Q4的栅极，场效应管Q4的漏极的信号也进入变压器TR3的初级线圈的一端，变压器TR3的初级线圈的一另端的信号进入场效应管Q5的栅极中，场效应管Q5的漏极信号进入共模电感TR2的后端的正端；驱动输出电路含有电感TR4、电感L1、变压器TR5、肖特基二极管Q6，第二直流电通过电感TR4输入进变压器TR5的初级线圈，变压器TR5的次级线圈的信号通过肖特基二极管Q6、电感L1输出给恒流模块。

场效应管Q1、场效应管Q4、场效应管Q5为P沟道型场效应管；三极管Q2为NPN型三极管；三极管Q3为PNP型三极管；PFC控制器的型号为L6562。

PFC模块属有源主动式，它采用PFC控制器控制驱动，PFC控制器及PFC外围电路组成信号产生及反馈电路，三极管Q2、三极管Q3及相关器件组成推挽放大电路将电信号放大处理后送至场效应管Q1，场效应管Q1及相关器件组成开关控制电路，在场效应管Q1的开关模式下控制共模电感TR2及相关器件使其控制主线的变量，将整流过后的失态纹波有效地补偿校正，减小其纹波，以接近理想状态。电阻RT1及旁路器件起到保护作用使PFC外围电路系统稳定。该PFC外围电路可以使用更小的输出滤波电容，提高了整流输出效率。在PFC外围电路中变压器TR3做PWM信号反馈处理，调节系统的占空比，工作频率在66KHZ之间；场效应管Q4、Q5及旁路组成了开关控制，二极管D9、D10、D11构成保护电路。

电感TR4的自耦效应将二次输入波形校正，减小了系统噪音和谐波干扰，提高该电路的效率。变压器TR5经肖特基二极管Q6输出一个负载驱动电源，经快恢复二极管D13、D14输出一个驱动电源供恒流模块使用。

每一个恒流模块还含有电感L1L1、场效应管Q3L1、三极管Q1L1、三极管Q2L1，LED驱动直流电的正端通过电阻R11L1与主模块的输出直流电的正端连接，LED驱动直流电的负端通过电感L1L1、场效应管Q3L1与主模块的输出直流电的负端连接，主模块的输出直流电的正端信号进入三极管Q1L1的发射极，三极管Q1L1的集电极信号进入PWM控制器U1L1的VFB端，主模块的输出直流电的负端信号进入三极管Q1L1的基极、三极管Q2L1的基极和集电极，三极管Q2L1的发射极与LED驱动直流电的正端连接，PWM控制器U1L1的OUTPUT端与主模块的输出直流电的负端连接，主模块的输出直流电的负端通过电阻R51L1与场效应管Q3L1的栅极连接。

PWM控制器U1L1的型号为UC2843，或为UC2842；场效应管Q3L1为N沟道型场效应管；三极管Q1L1、三极管Q2L1为PNP型三极管。

恒流模块采用了直流降压式PWM控制，利用PWM控制器U1L1及旁路器件共同组成PWM信号产生及反馈处理器，三极管Q1L1、三极管Q2L1及旁路器件组成逐级放大器，对脉冲信号进行放大处理。场效应管Q3L1通过PWM控制器U1L1控制栅极，实现开关工作，电感L1L1为储能作用，二极管D2L1、D1L1及旁路组成续流电路为电容C6L1充电，并使其输出为平缓的直流电，实现LED无频闪现象及PWM高效率调光电路。本恒流模块做多路独立输出，具有完善的保护功能（短路保护、过压保护、过流保护、过功率保护、过热保护、软启动、保护恢复迟滞启动）。

定时模块含有计数器U4、计数器U5、运算放大器U2、PWM控制器U3、三极管Q7、三极管Q8，计数器U4的输出信号进入计数器U5，计数器U5的输出信号进入运算放大器U2，运算放大器U2的一个输出信号进入PWM控制器U3的VCC端，运算放大器U2的另一个输出信号进入PWM控制器U1L1的COMP端，PWM控制器U3的Isense端的信号进入三极管Q8的基极，PWM控制器U3的RT/CT端的信号进入三极管Q7的基极，三极管Q8的发射极的信号进入PWM控制器U1L1的RT/CT端和VREF端，三极管Q7的发射极的信号进入PWM控制器U1L1的Isense端。

计数器U4和计数器U5的型号为74HC4060；运算放大器U2的型号为LM2902，或为LM2900；PWM控制器U3的型号为UC2843，或为UC2842；三极管Q7、三极管Q8为NPN型三极管。

n为4，或为6，或为8。

定时模块采用了两块逻辑计数器U4、U5，运算放大器U2将信号放大处理传至PWM控制器U3，在相应的定时时间到达时，PWM控制器U3的触发控制电路被触发，PWM控制器U3产生一个设定的PWM信号经三极管Q7、Q8及旁路将信号放大传至恒流模块上的PWM控制器U1L1的控制级引脚，使PWM改变，改变占空比，使输出电流减小，从而降低了功率。定时模块可在深夜将LED的功率降至更低，来实现更高的节能效果。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型采用PFC控制器对降压整流电路输出的直流电进行功率因数校正，使输出的LED驱动直流电的功率因数能够达到大于0.98（达到欧洲能源之星工业标准（PF>0.9）），满足了高效率LED驱动器对功率因数校正的要求。并且，本实用新型的恒流输出效率高（可达95%）、输入电压范围宽（AC 85V—265V 50HZ）、输出精度高（达1%），保证了LED的长寿命及高效节能。

2、本实用新型含有有定时模块，可定时改变输出功率，在深夜时将LED的功率降至更低，从而实现更高的节能效果。

3、本实用新型含有n个恒流模块，可实现多路输出，使用更加方便。

附图说明：

图1为大功率LED恒流驱动电源电路的电路原理框图示意图；

图2为主模块的电路原理示意图；

图3为PFC模块的电路原理示意图；

图4为恒流模块的电路原理示意图；

图5为定时模块的电路原理示意图。

具体实施方式：

参见图1～图5，图中，大功率LED恒流驱动电源电路含有主模块、PFC模块，还含有n个相同的恒流模块、定时模块，主模块中含有降压整流电路1、PFC外围电路2、驱动输出电路3，PFC模块中含有PFC控制器U1，恒流模块中含有PWM控制器U1L1，外部输入的交流电经降压整流电路1变成第一直流电，该第一直流电再经过PFC控制器U1和PFC外围电路2的功率因数校正处理后变成第二直流电，该第二直流电经过驱动输出电路3驱动后再经n个恒流模块中的PWM控制器U1L1的脉宽调制处理后输出n路LED驱动直流电，定时模块的输出信号进入n个恒流模块中的PWM控制器U1L1中，降压整流电路1的输出端与PFC外围电路2的输入端连接，PFC外围电路2的输出端与驱动输出电路3的输入端连接，n为6。

降压整流电路1中含有共模电容CY1、共模电容CY2、过压保护器ZR1、差模电容CX1、差模电容CX2、电容CY5、共模电感TR1、整流器D1、熔断器F1，外部输入的交流电先经过共模电容CY1和共模电容CY2，再依次经过熔断器F1、过压保护器ZR1、差模电容CX1、共模电感TR1、差模电容CX2、整流器D1、电容CY5后变成第一直流电，共模电容CY1和共模电容CY2串联后并接在交流电的两端，熔断器F1串接在交流电中，过压保护器ZR1也并接在交流电的两端，差模电容CX1并接在共模电感TR1的前端，差模电容CX2并接在共模电感TR1的后端，电容CY5并接在整流器D1的输出端。

共模电容CY1、共模电容CY2对输入电网的寄生电容、谐波做有效去耦，熔断器F1和过压保护器ZR1对交流电输入端进行过压、短路、过功率、浪涌和雷击保护，差模电容CX1、共模电感TR1、差模电容CX2共同组成了EMC(EMI)电路。

PFC模块中还含有三极管Q2、三极管Q3，PFC外围电路2中含有共模电感TR2、变压器TR3、场效应管Q1、场效应管Q4、场效应管Q5；第一直流电从共模电感TR2的前端输入，共模电感TR2的后端输出第二直流电，共模电感TR2的后端的正端通过场效应管Q1与PFC控制器U1的CS输入端连接，共模电感TR2的后端的负端与PFC控制器U1的ICD输入端连接，PFC控制器U1的COMP输出端的信号进入第一直流电的负端，PFC控制器U1的GD输出端的信号进入三极管Q3和三极管Q4的基极，三极管Q3和三极管Q4的发射极的信号进入场效应管Q1的栅极，共模电感TR2的后端的正端的信号进入变压器TR3的初级线圈的一端，变压器TR3的次级线圈中的信号进入场效应管Q4的栅极，场效应管Q4的漏极的信号也进入变压器TR3的初级线圈的一端，变压器TR3的初级线圈的一另端的信号进入场效应管Q5的栅极中，场效应管Q5的漏极信号进入共模电感TR2的后端的正端；驱动输出电路3含有电感TR4、电感L1、变压器TR5、肖特基二极管Q6，第二直流电通过电感TR4输入进变压器TR5的初级线圈，变压器TR5的次级线圈的信号通过肖特基二极管Q6、电感L1输出给恒流模块。

场效应管Q1、场效应管Q4、场效应管Q5为P沟道型场效应管；三极管Q2为NPN型三极管；三极管Q3为PNP型三极管；PFC控制器U1的型号为L6562。

PFC模块属有源主动式，它采用PFC控制器U1控制驱动，PFC控制器U1及PFC外围电路2组成信号产生及反馈电路，三极管Q2、三极管Q3及相关器件组成推挽放大电路将电信号放大处理后送至场效应管Q1，场效应管Q1及相关器件组成开关控制电路，在场效应管Q1的开关模式下控制共模电感TR2及相关器件使其控制主线的变量，将整流过后的失态纹波有效地补偿校正，减小其纹波，以接近理想状态。电阻RT1及旁路器件起到保护作用使PFC外围电路2系统稳定。该PFC外围电路2可以使用更小的输出滤波电容，提高了整流输出效率。在PFC外围电路2中变压器TR3做PWM信号反馈处理，调节系统的占空比，工作频率在66KHZ之间；场效应管Q4、Q5及旁路组成了开关控制，二极管D9、D10、D11构成保护电路。

电感TR4的自耦效应将二次输入波形校正，减小了系统噪音和谐波干扰，提高该电路的效率。变压器TR5经肖特基二极管Q6输出一个负载驱动电源，经快恢复二极管D13、D14输出一个驱动电源供恒流模块使用。

每一个恒流模块还含有电感L1L1、场效应管Q3L1、三极管Q1L1、三极管Q2L1，LED驱动直流电的正端通过电阻R11L1与主模块的输出直流电的正端连接，LED驱动直流电的负端通过电感L1L1、场效应管Q3L1与主模块的输出直流电的负端连接，主模块的输出直流电的正端信号进入三极管Q1L1的发射极，三极管Q1L1的集电极信号进入PWM控制器U1L1的VFB端(管脚2)，主模块的输出直流电的负端信号进入三极管Q1L1的基极、三极管Q2L1的基极和集电极，三极管Q2L1的发射极与LED驱动直流电的正端连接，PWM控制器U1L1的OUTPUT端(管脚6)与主模块的输出直流电的负端连接，主模块的输出直流电的负端通过电阻R51L1与场效应管Q3L1的栅极连接。

PWM控制器U1L1的型号为UC2843，场效应管Q3L1为N沟道型场效应管；三极管Q1L1、三极管Q2L1为PNP型三极管。

恒流模块采用了直流降压式PWM控制，利用PWM控制器U1L1及旁路器件共同组成PWM信号产生及反馈处理器，三极管Q1L1、三极管Q2L1及旁路器件组成逐级放大器，对脉冲信号进行放大处理。场效应管Q3L1通过PWM控制器U1L1控制栅极，实现开关工作，电感L1L1为储能作用，二极管D2L1、D1L1及旁路组成续流电路为电容C6L1充电，并使其输出为平缓的直流电，实现LED无频闪现象及PWM高效率调光电路。本恒流模块做多路独立输出，具有完善的保护功能（短路保护、过压保护、过流保护、过功率保护、过热保护、软启动、保护恢复迟滞启动）。

定时模块含有计数器U4、计数器U5、运算放大器U2、PWM控制器U3、三极管Q7、三极管Q8，计数器U4的输出信号进入计数器U5，计数器U5的输出信号进入运算放大器U2，运算放大器U2的一个输出信号进入PWM控制器U3的VCC端(管脚7)，运算放大器U2的另一个输出信号进入PWM控制器U1L1的COMP端(管脚1)，PWM控制器U3的Isense端(管脚3)的信号进入三极管Q8的基极，PWM控制器U3的RT/CT(管脚4)端的信号进入三极管Q7的基极，三极管Q8的发射极的信号进入PWM控制器U1L1的RT/CT端(管脚4)和VREF端(管脚8)，三极管Q7的发射极的信号进入PWM控制器U1L1的Isense端(管脚3)。

计数器U4和计数器U5的型号为74HC4060；运算放大器U2的型号为LM2902；PWM控制器U3的型号为UC2843；三极管Q7、三极管Q8为NPN型三极管。

定时模块采用了两块逻辑计数器U4、U5，运算放大器U2将信号放大处理传至PWM控制器U3，在相应的定时时间到达时，PWM控制器U3的触发控制电路被触发，PWM控制器U3产生一个设定的PWM信号经三极管Q7、Q8及旁路将信号放大传至恒流模块上的PWM控制器U1L1的控制级引脚，使PWM改变，改变占空比，使输出电流减小，从而降低了功率。定时模块可在深夜将LED的功率降至更低，来实现更高的节能效果。 

Claims (9)

1.一种大功率LED恒流驱动电源电路，含有主模块、PFC模块，其特征是：还含有n个相同的恒流模块、定时模块，主模块中含有降压整流电路、PFC外围电路、驱动输出电路，PFC模块中含有PFC控制器，恒流模块中含有PWM控制器U1L1，外部输入的交流电经降压整流电路变成第一直流电，该第一直流电再经过PFC控制器和PFC外围电路的功率因数校正处理后变成第二直流电，该第二直流电经过驱动输出电路驱动后再经n个恒流模块中的PWM控制器U1L1的脉宽调制处理后输出n路LED驱动直流电，定时模块的输出信号进入n个恒流模块中的PWM控制器U1L1中，降压整流电路的输出端与PFC外围电路的输入端连接，PFC外围电路的输出端与驱动输出电路的输入端连接，n为大于等于1的自然数。

2.根据权利要求1所述的大功率LED恒流驱动电源电路，其特征是：所述降压整流电路中含有共模电容CY1、共模电容CY2、过压保护器ZR1、差模电容CX1、差模电容CX2、电容CY5、共模电感TR1、整流器D1、熔断器F1，外部输入的交流电先经过共模电容CY1和共模电容CY2，再依次经过熔断器F1、过压保护器ZR1、差模电容CX1、共模电感TR1、差模电容CX2、整流器D1、电容CY5后变成所述第一直流电，共模电容CY1和共模电容CY2串联后并接在交流电的两端，熔断器F1串接在交流电中，过压保护器ZR1也并接在交流电的两端，差模电容CX1并接在共模电感TR1的前端，差模电容CX2并接在共模电感TR1的后端，电容CY5并接在整流器D1的输出端。

3.根据权利要求1所述的大功率LED恒流驱动电源电路，其特征是：所述PFC模块中还含有三极管Q2、三极管Q3，所述PFC外围电路中含有共模电感TR2、变压器TR3、场效应管Q1、场效应管Q4、场效应管Q5；所述第一直流电从共模电感TR2的前端输入，共模电感TR2的后端输出第二直流电，共模电感TR2的后端的正端通过场效应管Q1与PFC控制器的CS输入端连接，共模电感TR2的后端的负端与PFC控制器的ICD输入端连接，PFC控制器的COMP输出端的信号进入第一直流电的负端，PFC控制器的GD输出端的信号进入三极管Q3和三极管Q4的基极，三极管Q3和三极管Q4的发射极的信号进入场效应管Q1的栅极，共模电感TR2的后端的正端的信号进入变压器TR3的初级线圈的一端，变压器TR3的次级线圈中的信号进入场效应管Q4的栅极，场效应管Q4的漏极的信号也进入变压器TR3的初级线圈的一端，变压器TR3的初级线圈的一另端的信号进入场效应管Q5的栅极中，场效应管Q5的漏极信号进入共模电感TR2的后端的正端；所述驱动输出电路含有电感TR4、电感L1、变压器TR5、肖特基二极管Q6，第二直流电通过电感TR4输入进变压器TR5的初级线圈，变压器TR5的次级线圈的信号通过肖特基二极管Q6、电感L1输出给恒流模块。

4.根据权利要求3所述的大功率LED恒流驱动电源电路，其特征是：所述场效应管Q1、场效应管Q4、场效应管Q5为P沟道型场效应管；所述三极管Q2为NPN型三极管；所述三极管Q3为PNP型三极管；所述PFC控制器的型号为L6562。

5.根据权利要求1所述的大功率LED恒流驱动电源电路，其特征是：所述每一个恒流模块还含有电感L1L1、场效应管Q3L1、三极管Q1L1、三极管Q2L1，所述LED驱动直流电的正端通过电阻R11L1与主模块的输出直流电的正端连接，LED驱动直流电的负端通过电感L1L1、场效应管Q3L1与主模块的输出直流电的负端连接，主模块的输出直流电的正端信号进入三极管Q1L1的发射极，三极管Q1L1的集电极信号进入PWM控制器U1L1的VFB端，主模块的输出直流电的负端信号进入三极管Q1L1的基极、三极管Q2L1的基极和集电极，三极管Q2L1的发射极与LED驱动直流电的正端连接，PWM控制器U1L1的OUTPUT端与主模块的输出直流电的负端连接，主模块的输出直流电的负端通过电阻R51L1与场效应管Q3L1的栅极连接。

6.根据权利要求5所述的大功率LED恒流驱动电源电路，其特征是：所述PWM控制器U1L1的型号为UC2843，或为UC2842；所述场效应管Q3L1为N沟道型场效应管；所述三极管Q1L1、三极管Q2L1为PNP型三极管。

7.根据权利要求1所述的大功率LED恒流驱动电源电路，其特征是：所述定时模块含有计数器U4、计数器U5、运算放大器U2、PWM控制器U3、三极管Q7、三极管Q8，计数器U4的输出信号进入计数器U5，计数器U5的输出信号进入运算放大器U2，运算放大器U2的一个输出信号进入PWM控制器U3的VCC端，运算放大器U2的另一个输出信号进入PWM控制器U1L1的COMP端，PWM控制器U3的Isense端的信号进入三极管Q8的基极，PWM控制器U3的RT/CT端的信号进入三极管Q7的基极，三极管Q8的发射极的信号进入PWM控制器U1L1的RT/CT端和VREF端，三极管Q7的发射极的信号进入PWM控制器U1L1的Isense端。

8.根据权利要求7所述的大功率LED恒流驱动电源电路，其特征是：所述计数器U4和计数器U5的型号为74HC4060；所述运算放大器U2的型号为LM2902，或为LM2900；所述PWM控制器U3的型号为UC2843，或为UC2842；所述三极管Q7、三极管Q8为NPN型三极管。

9.根据权利要求1所述的大功率LED恒流驱动电源电路，其特征是：所述n为4，或为6，或为8。

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