非隔離式LED電源制造技術

本實用新型專利技術公開了一種非隔離式LED電源，用于解決現有的帶功率因數校正功能的非隔離式LED電源對電網的瞬間波動響應慢的技術問題。技術方案是電源的控制電路由串聯分壓電阻（2）、電壓比較器（3）、SR觸發器（4）、振蕩電路（5）、與門（6）、采樣開關（12）和驅動電路（13）組成。由于僅用兩個串聯分壓電阻產生半正弦基準電壓，結構簡單；在實現按正弦方式變化的PWM控制時，中間控制電路僅由電壓比較器、與門和驅動電路組成，電路對于電網電壓的瞬間變化響應速度快，驅動電流波形實時跟隨電網電壓波形。當電網頻率從100Hz突變到45Hz時，背景技術需要6個半正弦周期才能響應該變化，而本實用新型專利技術實現了實時跟蹤，即實現零響應時間的調整。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

非隔離式LED電源
本技術涉及一種LED電源，特別是涉及一種非隔離式LED電源。
技術介紹
一個完整的LED照明系統由LED燈珠和電源兩部分組成，目前市場上的LED電源主要有兩種結構隔離式和非隔離式。隔離式LED電源又稱為離線式電源，其特點是先將市電輸入的正弦交流電壓轉換為直流電壓，然后用該直流電壓作為LED電源的輸入電壓，通過反饋控制實現對LED燈珠的恒流或恒壓驅動。一個完整的隔離式LED電源包括兩部分一次控制部分和二次控制部分。 一次控制部分包括對輸入市電進行EMI濾波、橋式整流、電容濾波及開關控制等。二次控制是利用LC濾波，二極管續流、光耦合反饋等措施實現驅動電源的恒流或恒壓輸出。一次控制與二次控制之間通過變壓器的磁耦合以實現驅動電源與電網的物理隔離，故稱為隔離式電源。隔離式LED電源具有較好的安全性，但因為輸入市電要經過較多的轉換過程，造成較大的電源內部能量轉換損失，使整個電源的效率低下，發熱嚴重。另外，隔離式LED電源需要使用大容量電解質電容，LED電源的高溫工作環境使電解質揮發較快，造成電解電容過早失效，從而導致整個LED電源及照明燈具壽命縮短。非隔離式LED電源是一種新型的LED電源驅動技術。非隔離式LED電源的設計思想是，不需要變壓器耦合，而將市電直接加在LED燈珠上，通過開關電源或線性電源的方式實現對流過LED燈珠的電流進行恒流控制。由于電網的輸入電壓較高，為了防止燈珠損壞， 一部分電壓需要被轉移到電感或超高壓MOSFET上。非隔離式LED電源由于使用市電直接驅動LED，使得中間轉換環節大大減少，因此電源內部能量損失減少，電源效率大幅度提高。 同時，由于避免了變壓器和光耦器件的使用，電源成本也大幅度降低。另外，由于不需要使用電解質電容，電源的壽命得到較大延長。為了進一步減少電網的無功損耗以及對電網的諧波干擾，非隔離式LED電源通常都要內置功率因數校正(以下簡稱PFC)功能。參照圖3,文獻“AN-9744Smart LED Lamp Driver IC with PFC Function，，， Fairchild Semiconductor Corporation, Rev. I. 0. 0, 2011 年 11 月”公開了一種帶 PFC 功能的非隔離式LED電源。該電源方案中，PFC功能是基于數字電路實現的。這種帶PFC功能的非隔離式LED電源包括橋式整流器、電感、LED燈珠、續流二極管、超高壓M0SFET、電流檢測電阻和控制電路。電感與LED串聯后與續流二極管并聯；橋式整流器直接與市電相接， 將市電的正弦輸入進行整流后輸出給所述電感、LED燈珠與續流二極管組成的電路；超高壓MOSFET與電流檢測電阻串聯，并與電感、LED燈珠與續流二極管組成的電路相連；控制電路控制超高壓MOSFET的柵極，采用脈沖寬度調制(PWM)控制方式實現對流過LED電流的控制。為了實現PFC功能，一個零點檢測(ZCD)電路用來檢測半正弦波的零點，獲得的零點信息被送給一個正弦產生模塊(Sine Generator)來產生正弦數字信號，所生成的正弦數字信號經數-模變換(DAC)后產生半正弦基準電壓，然后將半正弦基準電壓與電流檢測電阻的電壓進行比較，并通過SR型觸發器與振蕩器所輸出的同步信號進行擬合，產生脈沖寬度調制(PWM)式的超高壓MOSFET的柵極控制信號。文獻I公開的PFC功能實現方法存在如下缺點1) PFC實現電路復雜。為了實現 PFC,需要零點檢測電路、正弦信號產生模塊(內嵌一個數字DSP算法)、數-模變換電路等。 由于PFC實現電路完成了“模擬_數字信號處理_模擬”的轉換，需要大量高精度的電路實現，這使得系統的成本增加。而且LED電源長時間工作在高溫環境中，高精度電路受溫度影響較大，容易較早失效，影響LED燈具的使用壽命。2)由于PFC實現電路經過的處理電路較多，系統的響應延時會比較大，很難對外部電網的瞬間波動作出快速實時響應。當電網頻率發生波動時，如當電網頻率從IOOHz突變到45Hz時，大約需要6個半正弦周期才能實現穩定的PFC功能。
技術實現思路
為了克服現有的帶功率因數校正功能的非隔離式LED電源對電網的瞬間波動響應慢的不足，本技術提供一種非隔離式LED電源。該電源采用兩個串聯分壓電阻產生半正弦基準電壓，結構簡單，可以提高電路的可靠性，特別適合于高溫環境下的LED電源使用；在實現按正弦方式變化的PWM控制時，中間控電路僅由電壓比較器、與門和驅動電路組成，電路對于電網電壓的瞬間變化響應速度快，驅動電流 波形實時跟隨電網電壓波形。本技術解決其技術問題所采用的技術方案是一種非隔離式LED電源，包括橋式整流器I、電感10、LED燈珠9、續流二極管11、超高壓M0SFET8、電流檢測電阻7和控制電路，所述電感10與LED燈珠9串聯后與續流二極管11并聯，橋式整流器I將市電的正弦輸入進行整流后輸出給所述電感10、LED燈珠9與續流二極管11組成的電路；超高壓 M0SFET8與電流檢測電阻7串聯，并與電感10、LED燈珠9與續流二極管11組成的電路相連，其特點是所述控制電路由串聯分壓電阻2、電壓比較器3、SR觸發器4、振蕩電路5、與門6、采樣開關12和驅動電路13組成；橋式整流器I輸出端串聯分壓電阻2，用比例分壓方式產生一個半正弦的基準電壓送電壓比較器3，采樣開關12通過電流檢測電阻7將與驅動電流線性相關的反饋電壓送電壓比較器3 ;反饋電壓與半正弦的基準電壓進行比較，比較結果輸出到SR型觸發器4的復位端，SR型觸發器4的置位端由振蕩電路5生成的周期性脈沖信號控制；SR型觸發器4輸出和振蕩電路5輸出的周期信號通過與門6輸出給驅動電路 13，用來驅動超高壓M0SFET8的開關。在每個周期開始，由振蕩電路5輸出的周期性脈沖信號置位SR型觸發器4，閉合超高壓M0SFET8，此時電流流過電流檢測電阻7，被轉化成電壓， 并與此時采樣到的半正弦基準電壓比較，大于半正弦基準電壓時，電壓比較器3輸出復位 SR型觸發器4，關閉超高壓M0SFET8。本技術的有益效果是由于僅用兩個串聯分壓電阻就能產生半正弦基準電壓，結構簡單，提高了電路的可靠性，特別適合于高溫環境下的LED電源使用；在實現按正弦方式變化的PWM控制時，中間控制電路僅由電壓比較器、與門和驅動電路組成，電路對于電網電壓的瞬間變化響應速度快，驅動電流波形實時跟隨電網電壓波形。當電網頻率從 IOOHz突變到45Hz時，
技術介紹
需要6個半正弦周期才能響應該變化，而本技術實現了實時跟蹤，即實現零響應時間的調整。以下結合附圖和實施例對本技術作詳細說明。4附圖說明圖I是本技術非隔離式LED電源電路圖。圖2是圖I電路各節點信號的波形圖。圖3是
技術介紹
帶功率因數校正功能的非隔離式LED電源電路圖。I-橋式整流器，2-串聯分壓電阻，3-電壓比較器，4-SR型觸發器，5_振蕩電路， 6-與門，7-電流檢測電阻，8-超高壓MOSFET，9-LED燈珠，10-電感，11-續流二極管，12-采樣開關，13-驅動電路。具體實施方式參照圖I、圖2，本技術非隔離式LED電源包括橋式整流器I、電感10、LED燈珠9、續流二極管11、超高壓M0SFET8本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種非隔離式LED電源，包括橋式整流器（1）、電感（10）、LED燈珠（9）、續流二極管（11）、超高壓MOSFET（8）、電流檢測電阻（7）和控制電路，所述電感（10）與LED燈珠（9）串聯后與續流二極管（11）并聯，橋式整流器（1）將正弦輸入進行整流后輸出給所述電感（10）、LED燈珠（9）與續流二極管（11）組成的電路；超高壓MOSFET（8）與電流檢測電阻（7）串聯，并與電感（10）、LED燈珠（9）與續流二極管（11）組成的電路相連，其特征在于所述控制電路由串聯分壓電阻（2）、電壓比較器（3）、SR觸發器（4）、振蕩電路（5）、與門（6）、采樣開關（12）和驅動電路（13）組成；橋式整流器（1）輸出端串聯分壓電阻（2），用比例分壓方式產生一個半正弦的基準電壓送電壓比較器（3），采樣開關（12）通過電流檢測電阻（7）將與驅動電流線性相關的反饋電壓送電壓比較器（3）；反饋電壓與半正弦的基準電壓進行比較，比較結果輸出到SR型觸發器（4）的復位端，SR型觸發器（4）的置位端由振蕩電路（5）生成的周期性脈沖信號控制；SR型觸發器（4）輸出和振蕩電路（5）輸出的周期信號通過與門（6）輸出給驅動電路（13），用來驅動超高壓MOSFET（8）的開關；在每個周期開始，由振蕩電路（5）輸出的周期性脈沖信號置位SR型觸發器（4），閉合超高壓MOSFET（8），此時電流流過電流檢測電阻（7），被轉化成電壓，并與此時采樣到的半正弦基準電壓比較，大于半正弦基準電壓時，電壓比較器（3）輸出復位SR型觸發器（4），關閉超高壓MOSFET（8）。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：魏曉敏，魏廷存，李博，陳奇萌，
申請(專利權)人：西北工業大學，
類型：實用新型
國別省市：