大功率LED路灯驱动电源.pdf

本发明公开了一种大功率LED路灯驱动电源，所述大功率LED路灯驱动电源包括电源输入端、EMI滤波单元、整流滤波单元、有源功率因数矫正单元、反激DC/DC转换单元、输出单元、辅助电源1、辅助电源2、APFC控制单元、反激控制单元、光耦隔离单元和反馈控制单元，其中反馈控制单元包括一个限压反馈电路、电流误差放大电路和电压基准电路，根据输出电流和输出电压给出反馈信号。本发明驱动电源输出功率可达到100W，功率因素大于0.95，通过容差分配可以实现批量生产条件下输出电流精度在2％以内，它有效解决了现有LED驱动电源功率小、功率因素低、批量生产条件下输出电流分散性大的问题。

1.  一种大功率LED路灯驱动电源，其特征在于：所述大功率LED路灯驱动电源由电源输入端、EMI滤波单元、整流滤波单元、有源功率因数矫正单元、反激DC/DC转换单元、输出单元、辅助电源1、辅助电源2、APFC控制单元、反激控制单元、光耦隔离单元和反馈控制单元组成。

2.  根据权利要求1所述的大功率LED路灯驱动电源，其特征在于：所述电源输入端由用于在短路时断开电路的保险丝F1、用于抑制启动时的浪涌电流的负温度系数热敏电阻NTC1、用于吸收电网带来的浪涌或脉冲群干扰的能量的压敏电阻RV1组成。

3.  根据权利要求1所述的大功率LED路灯驱动电源，其特征在于：所述EMI滤波单元由X安全电容CX1、共模抑制扼流圈T1和Y安全电容CY1、CY2组成；所述整流滤波单元由整流桥和滤波电容组成；所述有源功率因数矫正单元采用Boost拓扑结构，由一个电感、一个MOSFET、一个电流采样电阻和两个滤波电容组成。

4.  根据权利要求3所述的大功率LED路灯驱动电源，其特征在于：所述反激DC/DC转换单元由反激变压器T2、开关管Q3、电流采样电阻R11、次级整流电路和一个RCD缓冲电路组成，其中RCD缓冲电路由二极管D4、电容C2和电阻R1组成；所述反激DC/DC转换电路工作在连续电流模式下，在整流二极管D2上串联一个可饱和电感L3。

5.  根据权利要求1所述的大功率LED路灯驱动电源，其特征在于：所述输出单元由滤波电容C9、C10和输出电流采样电阻R10组成，所述输出电流采样电阻R10的容差限制为1％；所述辅助电源1从反激变压器T2的第三端辅助绕组获取能量，通过整流、滤波为反激控制单元供电。

6.  根据权利要求1所述的大功率LED路灯驱动电源，其特征在于：所述辅助电源2从输出端获取能量，由电阻R4、R8、R14、电容C11、C12、三极管Q2和稳压二极管D5组成，为反馈控制单元供电。

7.  根据权利要求1所述的大功率LED路灯驱动电源，其特征在于：所述APFC控制单元由APFC控制专用芯片及其外围电路组成，它向有源功率因数矫正单元的MOSFET给出驱动信号；APFC控制单元的供电由反激控制单元提供。

8.  根据权利要求1所述的大功率LED路灯驱动电源，其特征在于：所述反激控制单元由反激控制专用芯片及其外围电路组成，它有辅助电源1供电，由光耦隔离单元获得反馈信号，为反激DC/DC转换单元的开关管提供驱动信号。

9.  根据权利要求1所述的大功率LED路灯驱动电源，其特征在于：所述反馈控制单元包括限压反馈电路、电流误差放大电路和电压基准电路三部分，其中电压基准电路由三端可控稳压管U5及其外围电路组成，其输出端为一个用于产生比较用的基准电压的跟随电路，限压反馈电路由稳压二极管D8和电阻R15、R16、R18组成，电流误差放大电路是一个PI调节环节，它的输入为输出电流采样电阻R10上的电压和基准电压，它的输出和限压反馈的输出叠加形成反馈信号，反馈控制单元中的电阻R31、R34容差限制为0.1％。

10.  根据权利要求1所述的大功率LED路灯驱动电源，其特征在于：所述光耦隔离单元由一个线性光电耦合器组成，将反馈控制单元给出的反馈信号传递给反激控制单元。

大功率LED路灯驱动电源
技术领域
本发明涉及一种用于100W功率范围内LED路灯的恒流驱动电源。
背景技术
在世界能源紧缺越发严重的背景下，LED以其高效、长寿命、无污染等特点，被视为替代传统灯具的理想光源，其中城市照明，即路灯是LED的一个重要应用领域。对于LED路灯，其不同于传统的路灯，不能用交变的市电直接驱动，而需要恒定的驱动电流，驱动电流的波动会极大的影响到LED的寿命，这样就需要设计专门的恒流驱动电源。然而现有的驱动电源大多在整流电路后采用阻容降压、Buck或反激变换电路来实现，这种情况下往往存在输出功率小、功率因数低、批量生产时输出电流分散性大等问题，这些问题制约了LED路灯的推广和应用。
发明内容
本发明为解决现有技术中LED驱动电源功率小、功率因素低、批量生产条件下输出电流分散性大的问题，本发明提供了一种大功率LED路灯驱动电源。
本发明解决现有技术存在的问题所采用的技术方案是：提供一种大功率LED路灯驱动电源，所述大功率LED路灯驱动电源由电源输入端、EMI滤波单元、整流滤波单元、有源功率因数矫正单元、反激DC/DC转换单元、输出单元、辅助电源1、辅助电源2、APFC控制单元、反激控制单元、光耦隔离单元和反馈控制单元组成。
所述电源输入端由用于在短路时断开电路的保险丝F1、用于抑制启动时的浪涌电流的负温度系数热敏电阻NTC1、用于吸收电网带来的浪涌或脉冲群干扰的能量的压敏电阻RV1组成。
所述EMI滤波单元由X安全电容CX1、共模抑制扼流圈T1和Y安全电容CY1、CY2组成；所述整流滤波单元由整流桥和滤波电容组成；所述有源功率因数矫正单元采用Boost拓扑结构，由一个电感、一个MOSFET、一个电流采样电阻和两个滤波电容组成。
所述反激DC/DC转换单元由反激变压器T2、开关管Q3、电流采样电阻R11、次级整流电路和一个RCD缓冲电路组成，其中RCD缓冲电路由二极管D4、电容C2和电阻R1组成；所述反激DC/DC转换电路工作在连续电流模式下，在整流二极管D2上串联一个可饱和电感L3。
所述输出单元由滤波电容C9、C10和输出电流采样电阻R10组成，所述输出电流采样电阻R10的容差限制为1％；所述辅助电源1从反激变压器T2的第三端辅助绕组获取能量，通过整流、滤波为反激控制单元供电。
所述辅助电源2从输出端获取能量，由电阻R4、R8、R14、电容C11、C12、三极管Q2和稳压二极管D5组成，为反馈控制单元供电。
所述APFC控制单元由APFC控制专用芯片及其外围电路组成，它向有源功率因数矫正单元的MOSFET给出驱动信号；APFC控制单元的供电由反激控制单元提供。
所述反激控制单元由反激控制专用芯片及其外围电路组成，它有辅助电源1供电，由光耦隔离单元获得反馈信号，为反激DC/DC转换单元的开关管提供驱动信号。
所述反馈控制单元包括限压反馈电路、电流误差放大电路和电压基准电路三部分，其中电压基准电路由三端可控稳压管U5及其外围电路组成，其输出端为一个用于产生比较用的基准电压的跟随电路，限压反馈电路由稳压二极管D8和电阻R15、R16、R18组成，电流误差放大电路是一个PI调节环节，它的输入为输出电流采样电阻R10上的电压和基准电压，它的输出和限压反馈的输出叠加形成反馈信号，反馈控制单元中的电阻R31、R34容差限制为0.1％。
所述光耦隔离单元由一个线性光电耦合器组成，将反馈控制单元给出的反馈信号传递给反激控制单元。
本发明有益的技术效果是：本发明驱动电源输出功率可达到100W，功率因素大于0.95，通过容差分配可以实现批量生产条件下输出电流精度在2％以内，它有效解决了现有LED驱动电源功率小、功率因素低、批量生产条件下输出电流分散性大的问题。
附图说明
图1是本发明大功率LED路灯驱动电源的整体结构示意图；
图2是输入单元和EMI滤波单元的电路原理图；
图3是反激DC/DC转换单元的电路原理图；
图4是辅助电源2的电路原理图；
图5是反馈控制电路的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做详细说明。
参见图1，大功率LED路灯驱动电源由电源输入端、EMI滤波单元、整流滤波单元、有源功率因数矫正单元、反激DC/DC转换单元、输出单元、辅助电源1、辅助电源2、APFC控制单元、反激控制单元、光耦隔离单元和反馈控制单元组成。所述电源输入端由保险丝F1、负温度系数热敏电阻NTC1、压敏电阻RV1组成，保险丝F1用于在短路时断开电路，负温度系数热敏电阻NTC1可以抑制启动时的浪涌电流，压敏电阻RV1用于吸收电网带来的浪涌或脉冲群干扰的能量；所述EMI滤波单元由X安全电容CX1、共模抑制扼流圈T1和Y安全电容CY1、CY2组成；所述整流滤波单元由整流桥和滤波电容组成；所述有源功率因数矫正单元采用Boost拓扑结构，由一个电感、一个MOSFET、一个电流采样电阻和两个滤波电容组成；所述反激DC/DC转换单元由反激变压器T2、开关管Q3、电流采样电阻R11、次级整流电路和一个RCD缓冲电路组成，其中RCD缓冲电路由二极管D4、电容C2和电阻R1组成；所述输出单元由滤波电容C9、C10和输出电流采样电阻R10组成；所述辅助电源1从反激变压器T2的第三端辅助绕组获取能量，通过整流、滤波为反激控制单元供电；所述辅助电源2从输出端获取能量，由电阻R4、R8、R14、电容C11、C12、三极管Q2和稳压二极管D5组成，为反馈控制单元供电；所述APFC控制单元由APFC控制专用芯片及其外围电路组成，它向有源功率因数矫正单元的MOSFET给出驱动信号，以提高本发明电源的输入功率因素；所述反激控制单元由反激控制专用芯片及其外围电路组成，它有辅助电源1供电，由光耦隔离单元获得反馈信号，为反激DC/DC转换单元的开关管提供驱动信号；所述光耦隔离单元由一个线性光电耦合器组成，将反馈控制单元给出的反馈信号传递给反激控制单元；所述反馈控制单元包括限压反馈电路、电流误差放大电路和电压基准电路三部分，其中电压基准电路由三端可控稳压管U5及其外围电路组成，其输出端为一个跟随电路，用于产生比较用的基准电压，限压反馈电路由稳压二极管D8和电阻R15、R16、R18组成，用于限制输出电压在空载条件下保护电源，电流误差放大电路是一个PI调节环节，它的输入为输出电流采样电阻R10上的电压和基准电压，它的输出和限压反馈的输出叠加形成反馈信号。在本实施方式中，APFC专用控制芯片可选用MC33260，反激控制芯片可选用NCP1230，光电耦合器可选用EL817，三端可控稳压管U5可选用LM431SC。
为保证批量生产时输出电流的一致性，对于影响输出电流特性的关键元件参数要进行容差分配和控制，具体的说，输出电流采样电阻R10容差需控制在1％以内，电压基准电路中的电阻R31、R34容差需限制在0.1％以内，这样就可以保证在大批量生产时输出电流误差控制在2％以内，实现很好的输出电流一致性。
为实现高达100W的输出功率，反激DC/DC转换电路工作在连续电流模式下，这样其次级整流二极管D2需要强行关断，为抑制其反向恢复电流以减少初级开关管Q3的功耗，整流二极管D2需选用反向恢复时间较短的型号，并与之串联一个可饱和电感L3。在本实施方式中，整流二极管D2可选用8ETH06，可饱和电感采用超微晶磁芯制作。
此外，在本实施方式中，APFC控制单元的供电由反激控制单元提供，这样当发生输出空载、短路等故障时，反激控制单元在关闭自身的同时还可以关闭APFC控制单元以减少功耗。
以上内容是结合具体的优选技术方案对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。