离线式大功率ＬＥＤ恒流驱动电源制造技术

本实用新型专利技术涉及一种离线式大功率ＬＥＤ恒流驱动电源，它包括电磁兼容电路ＥＭＩ、输入整流滤波电路、ＰＷＭ控制芯片Ｎ１、变压器Ｔ１、输出整流滤波电路、保护电路、反馈控制电路及集成运放采样电路，所述电磁兼容电路ＥＭＩ通过输入整流滤波电路依次与ＰＷＭ控制芯片Ｎ１、变压器Ｔ１、输出整流滤波电路、集成运放采样电路及反馈控制电路连接，反馈控制电路与保护电路分别与ＰＷＭ控制芯片Ｎ１连接。本实用新型专利技术的优越性在于改进了传统ＴＯＰＳｗｉｔｃｈ拓扑结构，省去实现恒流输出的专用控制芯片及其外围电路，极大降低了成本，避免了使用两个ＰＷＭ控制器造成的互相干扰，改善了电磁兼容性，具有拓扑结构简单、工作可靠、纹波较低等特点，可广泛用于路灯、隧道灯、射灯、室内照明等大功率ＬＥＤ驱动电源设计当中。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及LED驱动电源领域，特别涉及一种基于运算放大器采样反馈实现 的离线式大功率LED恒流驱动电源。
技术介绍
面对日益严重的能源危机和温室效应，人类如何改变对能源的获取方式并提高使 用效率已经成为亟待解决的问题。据统计，照明用电约占世界总电能消耗的19%，在我国这 个比例约为12%，并以每年5%的速度增长。可以看出，照明能耗已成为能源消耗的重要组成 部分。如何实现照明节能也就成为了研究的热点问题。LED相比传统光源具有节能、环保、使用寿命长、体积小、光线集中、响应时间短、 光衰低、显色性高等特点，受到越来越多的专业人士青睐，为照明
提供了更多的选 择。由于LED具有和普通二极管相似的半导体特性，为更好的发挥其优势，一般应采用恒流 源作为驱动。恒流源是能够向负载提供恒定电流的电源。恒流源的设计方法有很多种，使用 FET和稳压二极管可以设计出最简单的恒流源，但稳定度较差，并且电流值越大其功率损耗 就越大，显然违背了节能的初衷，因此不适于大功率LED照明领域的应用。也可以采用集成 运放和FET构成线性恒流源，然而线性电源一般效率较低，并且对于大功率应用而言，电源 需要由电网直接供电，不得不配备体积庞大笨重的工频变压器，因而同样不适用于大功率 LED照明，一般用于蓄电池的放电。也有使用两级PWM控制器实现恒流的方法，首先将电网 电压通过AC-DC变换电路转换为适合驱动LED的恒定低电压值，然后通过DC-DC控制电路 最终实现恒流输出，这种方法使用了两种PWM控制芯片，电路元器件的成本比单级PWM控制 电路高出一倍，两级PWM控制芯片会互相干扰，使电路工作不稳定，并产生较大辐射，造成 严重电磁兼容问题，影响连接到电网中其他用电设备工作的稳定性，这种电源设计复杂，出 现问题不便于维护，无形中又提高了人工成本，因此不适于批量生产。如何设计一种基于单 级PWM控制器的低成本高能效的大功率LED恒流驱动电源是LED照明应用领域的重要课 题。
技术实现思路
本技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种离线式大功率LED恒流驱 动电源。它采用PI公司生产的TOPSwitCh-HX芯片为控制核心，恒流控制部分使用集成运 放采样电路，并结合稳压器件TL431与光耦元件构成反馈控制电路来改变PWM占空比，从而 达到恒流的目的。本技术为实现上述目的，所采取的技术方案是一种离线式大功率LED恒流 驱动电源，其特征在于包括电磁兼容电路EMI、输入整流滤波电路、PWM控制芯片Ni、变压 器Tl、输出整流滤波电路、保护电路、反馈控制电路及集成运放采样电路，所述电磁兼容电 路EMI通过输入整流滤波电路依次与PWM控制芯片Ni、变压器Tl、输出整流滤波电路、集成 运放采样电路及反馈控制电路连接，所述反馈控制电路与保护电路分别与PWM控制芯片m连接。本技术的优越性在于改进了传统TOPSwitch拓扑结构，省去实现恒流输出的 专用控制芯片及其外围电路，极大降低了成本，避免了使用两个PWM控制器造成的互相干 扰，改善了电磁兼容性，具有拓扑结构简单、工作可靠、纹波较低等特点，可广泛用于路灯、 隧道灯、射灯、室内照明等大功率LED驱动电源设计当中。附图说明图1为本技术电路连接框图。图2为本技术电路图。图3为本技术的占空比与控制电流关系示意图。具体实施方式为了更清楚的理解本技术，结合附图和实例详细描述本技术离线式大 功率LED恒流驱动电源设计了一种宽电压输入18V，1. 8A输出的单端反激式恒流源，可用于 驱动30W大功率LED模组。如图1所示，离线式大功率LED恒流驱动电源，包括电磁兼容电 路EMI、输入整流铝箔电路、PWM控制芯片Ni、变压器Tl、输出整流滤波电路、保护电路、反馈 控制电路及集成运放采样电路，电磁兼容电路EMI通过输入整流滤波电路依次与PWM控制 芯片Ni、变压器Tl、输出整流电路、集成运放采样电路及反馈控制电路连接，反馈控制电路 与保护电路分别与PWM控制芯片W连接。该结构简化了驱动电路，减少了电路原器件， 减小了电源体积，降低了成本。交流电经过整流滤波后被T0P2M分割为高频方波，而后通 过单端反激式高频变压器将电能传输给次级，最后通过反馈控制使输出电流稳定在1. 8A。如图2所示，集成运放采样电路及反馈控制电路连接为稳压芯片N4的3脚接电 解电容C15的负极、2脚接电解电容C16的负极、1脚和电解电容C15的正极及电解电容C16 的正极连接并接地，光耦器件N5的3脚接电阻R7、电容C12的一端，电阻R7的另一端通过 电容C13接电容C12的另一端，光耦器件N5的1脚接电阻R5 —端，光耦器件N5的2脚分别 连接电容Cll 一端及稳压器V8的1脚，电容Cll的另一端分别连接电容C10、电阻R8的一 端及稳压器V8的2脚、集成运放芯片N2A的1脚，集成运放芯片N2A的8脚接稳压芯片N3 的2脚，4脚接稳压芯片N4的2脚，集成运放芯片N2A的2脚分别接电阻R8、电容ClO的另 一端及电阻R9的一端，3脚分别接电阻R10、电阻R14、电容C14的一端，电阻R14、电容C14 的另一端接稳压器V8的3脚、可变电阻R13的1脚、电阻R12的一端及地，可变电阻R13的 3脚、2脚相接并通过电阻Rll接电阻RlO的另一端及三极管V6的集电极，电阻R12的另一 端接电阻R9的另一端及LED接口 2，LED接口 1接电阻R3 —端及稳压二极管V4的阴极、电 解电容C2的正极及稳压芯片N3的1脚，电阻R3的另一端接三极管V6的发射极，三极管V6 的基极接稳压二极管V4的正极及电阻R6的一端，电阻R6的另一端接地，电解电容C2的负 极接稳压芯片N3的3脚、电解电容C3的负极及地，电解电容C3的正极接稳压芯片N3的2 脚。整流滤波电路分为输入整流滤波和输出整流滤波，输入整流滤波可选择技术 成熟的整流桥和大容量电解电容实现；输出整流滤波由整流二极管和滤波电容构成，输出 整流二极管的开关损耗占系统损耗的六分之一到五分之一，是影响开关电源效率的主要因4素，包括正向导通损耗和反向恢复损耗。由于肖特基二极管导通时正向压降较低，因此具 有更低的正向导通损耗。此外，肖特基二极管反向恢复时间短，在降低反向恢复损耗，以 及消除输出电压中的纹波方面有明显的性能优势，选用肖特基二极管作为整流二极管。对 输出滤波电容，应选用等效串联阻抗低耐压高的电容。EMI电路由保险管、X电容和共模扼流圈构成，可以抑制电网中的共模及差模干 扰，并对短路故障提供物理保护功能。PWM控制电路由PI公司生产的TOPSwitch-HX系列芯片构成。TOPSwitch-HX以经 济高效的方式将一个700V的功率M0SFET、高压开关电流源、PWM控制器、振荡器、热关断保 护电路、故障保护电路及其它控制电路集成在一个单片器件内，降低了电路的设计难度和 设计成本。TOPSwitch-HX系列芯片包括Τ0Ρ252462，可根据实际应用需求从此系列中选择 不同型号和封装的芯片。过压欠压保护电路功能由连接到电压检测引脚V (Y、Ε、M封装)或多功能引脚M (P、G封装)上的单电阻来设定。在断电时，欠压检测可防止电源在输出失调后自动重启动， 也能防止断电时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种离线式大功率ＬＥＤ恒流驱动电源，其特征在于：包括电磁兼容电路ＥＭＩ、输入整流滤波电路、ＰＷＭ控制芯片Ｎ１、变压器Ｔ１、输出整流滤波电路、保护电路、反馈控制电路及集成运放采样电路，所述电磁兼容电路ＥＭＩ通过输入整流滤波电路依次与ＰＷＭ控制芯片Ｎ１、变压器Ｔ１、输出整流电路、采样运放电路及反馈控制电路连接，所述反馈控制电路与保护电路分别与ＰＷＭ控制芯片Ｎ１连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姚福彬，黄伟，刘和平，王玉菲，王德辉，王善涛，王姗姗，崔洪桅，王宝，杨剑，高阳，孙亚心，
申请(专利权)人：天津光电通信技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：12[中国|天津]