CN103220868A - 一种大功率led开关电源 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大功率LED开关电源，该电源包括：PFC模块、LLC模块和恒流模块。PFC模块拥有接收交流市电进行功率因素校正输出恒定的直流电压。LLC模块用于稳压和隔离，输出恒定安全的低压电。恒流模块可输出恒定的电流供给LED光模块正常工作，且恒流模块可多路输出以驱动多路LED光模块。

Description

一种大功率LED开关电源

技术领域

由于LED光源不能像白炽灯一样直接用交流市电驱动发光，本发明是加在交流市电和LED之间的驱动电源，这种驱动是串联恒流驱动，本发明设计了一种大功率六路输出的LED驱动器，所以本发明是属于大功率LED电源。

背景技术

发光二极管(LED)是新型省电的照明元件，LED必须在适当的LED电源驱动条件下才能发光，近年来LED绿色照明引起了世界很多国家的高度重视，并且目前LED灯的功率要求在进一步提高。目前大多数LED驱动器的设计和生产存在不足，往往因驱动器恒流部分问题而导致LED的使用寿命大为缩短，这给未来的LED照明普及带来了极大不利。由于LED属于绿色节能产品，其驱动电源自然也要求高效节能，这就对电源提出了更高的要求，传统的LED驱动器功率因数较低，浪费了能源，传统的LED功率也比较低。

本发明主要解决的目标技术问题主要在于针对目前的LED驱动电源的功率因数低，和恒流问题减少寿命提供一种新的优化电路。

发明内容

针对背景技术中存在的不足和提出的新要求，本发明提出了一种最多可驱动六路发光二极管大功率恒流驱动器，每路可以驱动15颗串联LED灯。它主要包括功率因数校正电路(PFC)，半桥谐振电路(LLC)和恒流电路。

所述PFC电路主要采用有源PFC方案，将输入电压与电流校正成相位相同且不失真的正弦波，使功率因数达到接近于1的某一预定值。

所述LLC电路用于降压和隔离，在变压器次级输出恒定的直流电压。

所述恒流电路用于输出恒定的电流供大功率LED正常工作。

本驱动电源还在电网和PFC之间加EMI滤波器，一方面滤除电网中的高频谐波减小电网高频杂波对电源的干扰，另一方面阻止电源脉冲对电网的污染。

所述EMI滤波器如图2，由第一第四电容和第一电感构成低通滤波器可以有效的抑制高频杂波信号。其中第二和第三电容分别通过电网的火线和零线连接到电源外壳地上，这样可以有效的防止电源的金属外壳带电。

所述PFC电路如图3所示，本电源PFC模块采用L6563芯片实现。LLC电路如图4所示，本电源LLC模块采用L6599芯片实现。恒流电路如图5所示，本电源恒流模块采用LM3404芯片实现。

如图3所示，所述L6563芯片具有14个引脚，各引脚功能如下所述：引脚1(INV引脚)为误差放大器的反相输入端。引脚2(COMP引脚)为电压误差放大器的输出端和内部乘法器的输入端。引脚3(MULT引脚)为内部乘法器的另一输入端。引脚4(CS引脚)为芯片峰值电流采样输入引脚。引脚5(VFF引脚)为1/V²功能内部乘法器的第三个输入引脚。引脚6(CS引脚)为跟踪升压功能引脚。引脚7(PFC_OK引脚)为PFC控制器输出电压控制引脚。引脚8(PWM_LATCH引脚)为故障信号输出引脚。引脚9(PWM_STOP引脚)为故障信号输出引脚。引脚10(RUN引脚)为远程开关控制引脚。引脚11(ZCD引脚)为电感电流过零检测引脚。引脚12(GND引脚)为芯片地引脚。引脚13(GD引脚)为MOSE管驱动信号输出引脚。引脚14(VCC引脚)为芯片电源引脚，用于接启动电路和供电电路。

附图说明

图1电源结构图

图2EMI滤波电路图

图3PFC模块电路图

图4芯片启动电源和供电电源电路图

图5LLC模块电路图

图6恒流模块电路图

具体实施方式

所述驱动电源的负载为0到150W。每路LED光模块负载为25W，当满载接6路LED光模块时为150W。

该电源为宽范围工作电源，第一级PFC模块可使输入电压在110V到265V波动时仍可以在后级输出400V的直流电压正常工作。再经LLC降压输出56V直流电压供给恒流模块。这样可使所以整个电源在110V到265V电源输入时均可正常工作。并具有欠压、过压、过流保护功能，确保电源安全正常工作。

所述PFC模块包括：

经桥堆整流之后的310V左右电压接到L2电感初级的一端，L2电感初级的另一端接Q3的漏极和D2的阳极。D2的阴极接到温敏电阻的一端，另一端接C4电容的正极，C4电容的负极接地。

所述L6563外围电路包括：

如图3所示L6563外围电路，C1和C6串联后和C3共同并接在芯片的1、2引脚。R28与R29并联后于R4、R9串联，组成以串联分压电阻并接在PFC输出电压和地之间。其中R28电阻一端接地另一端接到芯片的1脚。R5、R11、R19、R25电阻同样组成以串联分压电阻并接在PFC输出电压和地之间，R19的上端接L6563芯片的7引脚，接L6599芯片的9引脚。R3、R8、R18组成串联分压，在310V的脉动直流上分出一个电位接到芯片的3引脚。D5和R14并联后接到芯片的13引脚和Q3的栅极上。Q3的栅极和源极并联电阻R15，源极在通过电阻R67连接到地。R67和源极连接端在通过电阻R24连接到芯片的第4引脚。芯片5、10引脚并联电阻R30，10脚再通过R30连接到地。

所述启动和供电电路如图4所示，电阻R2、R7、MOSE管Q1、二极管D4、D6组成启动电路通过限流电阻R16向芯片提供启动电流。R17、D7、D9、Q4组成供电电路正常工作时向芯片供电。R12、R13、Q2组成切断电路，当电路启动后便将启动电路切断，靠供电电路向芯片供电。

所述LLC半桥谐振电路采用L6599芯片，该芯片外围电路参照图5所示LLC电路图。LLC电路对400V的直流母线电压进行降压，输出56V的直流电压可以输出多路15个LED为一串的LED光模块。

所述恒流模块电路采用LM3404芯片，该芯片外围电路参照图6所示。该模块可输出恒定的电流供给15个LED为一串的LED光模块正常工作。

Claims (8)

1.一种大功率LED开关电源，主要包括：PFC功率因数校正级校正功率因数，LLC半桥谐振变换电路，DC/DC恒流级，其特征主要在于：高效率，低谐波污染，高功率因数的大功率电源，而且电路待机功耗更低，还有输入欠压、过压保护和输出短路、过流保护等各种保护功能增加了电源的安全性和可靠性高。

2.根据权利要求1所述的大功率LED开关电源，其特征在于：所述提高功率因素，主要由外围电路和PFC控制芯片组成，主要在于抑制输入电流相位漂移，和抑制输入电流波形失真。

3.根据权利要求1所述的大功率LED开关电源，其特征在于：所述减小谐波污染，主要在于抑制电流波形失真，抑制其谐波分量，主要由PFC功率因数校正电路实现。

4.根据权利要求1所述的大功率LED开关电源，其特征在于：所述大功率高效率，采用新型的LLC半桥谐振变换器，外围元件和高频谐振变压器组成，其主要特点在于：输出功率可以达到200W，效率可达90％以上。

5.根据权利要求1所述的大功率LED开关电源，其特征在于：所述的高效率，主要由LLC谐振变换器实现，其主要特点在于：在谐振时电压和电流周期性为0，作为软开关，降低开关功耗大大提高变压器的效率。

6.根据权利要求1所述的大功率LED开关电源，其特征在于：所述恒流部分，主要由恒流芯片和外围元件实现，其主要特点：多路输出、高效率、低纹波。

7.根据权利要求2所述的大功率LED开关电源，其特征在于：所述抑制电流相位漂移，相位漂移通常由负载性质(感性或者容性)引起，功率因数分析可直接用式cosφ＝P/(UI)来计算。

8.根据权利要求2所述的大功率LED开关电源，其特征在于：所述的大功率LED开关电源，其特征在于：所述抑制输入电流波形失真主要用PFC(功率因数校正)用有源PFC结构，将输入整流桥与输出波形之间加入一个功率变换电路将输入电流校正成与输入电压相位相同且不失真的正弦波。

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