专利名称：一种led灯开关电源电路和控制方法
一种LED灯开关电源电路和控制方法本发明涉及LED灯，尤其涉及一种LED灯开关电源电路和控制方法。 [背景技术]传统LED灯的开关电源电路，采用半桥模式的拓扑结构，原边电路需要用专用芯片驱动开关管，副边电路也需要用另外的专用控制芯片来控制次边输出的恒压和恒流。因为原边和次边都需要专用芯片，其缺点是电路元器件多，电路复杂，成本较高。本要解决的技术问题是提供一种LED灯开关电源电路的控制方法，以使电路的元器件较少，电路简单，成本较低。本发明另一个要解决的技术问题是提供一种电路元器件少，电路简单，成本较低的LED灯开关电源电路。为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种LED灯开关电源电路的控制方法，由一个脉宽调制控制电路对LED灯开关电源电路原边电路开关管的驱动电路进行脉宽控制，对副边电路的输出进行恒压、恒流控制。一种LED灯开关电源电路的技术方案是，包括原边电路、副边电路、脉宽调制控制电路、次边电流采样电路和次边输出电压采样电路，所述的副边电路包括整流电路和开关电源电路的输出端，所述的开关管驱动电路接脉宽调制控制电路的PWM控制信号输出端， 次边电流采样电路电流采样信号输出端接脉宽调制控制电路的电流信号输入端；次边电压采样电路的电压采样信号输出端接脉宽调制控制电路的电压信号输入端。所述的脉宽调制控制电路是TL494芯片，所述的开关管驱动电路包括初级全桥驱动电路、次级驱动电路和驱动变压器，初级全桥驱动电路和次级驱动电路通过驱动变压器耦合；初级全桥驱动电路的输入端接TL494芯片的第8脚和第11脚，TL494芯片的第14脚接第13脚，TL494芯片的第8脚和第11脚以推挽方式输出；次级驱动电路的输出端接开关管的控制极。所述的初级全桥驱动电路包括所述驱动变压器的原边绕组，第一 NPN三极管、第二 NPN三极管、第一 PNP三极管、第二 PNP三极管、第一基极电阻和第二基极电阻；第一 NPN 三极管和第二 NPN三极管的集电极接芯片的供电引脚，第一 PNP三极管和第二 PNP三极管的集电极接地；第一NPN三极管的基极接第一PNP三极管的基极，并连接TL494芯片的8脚； 第二 NPN三极管的基极接第二 PNP三极管的基极，并连接TL494芯片的11脚；第一 NPN三极管的发射极接第一 PNP三极管的发射极，第二 NPN三极管的发射极接第二 PNP三极管的发射极；第一基极电阻连接第一 NPN三极管的基极和芯片的供电引脚，第二基极电阻连接第二 NPN三极管的基极和芯片的供电引脚；变压器原边绕组的第一端接第一 NPN三极管和第一 PNP三极管的发射极，变压器原边绕组的第二端接第二 NPN三极管和第一 PNP三极管的发射极。
所述的初级全桥驱动电路包括第一续流二极管、第二续流二极管、第三续流二极管和第四续流二极管，第一续流二极管和第二续流二极管的阳极接地，第三续流二极管和第四续流二极管的阴极接芯片的供电引脚；第一续流二极管的阴极和第三续流二极管的阳极接变压器原边绕组的第一端，第二续流二极管的阴极和第四续流二极管的阳极接变压器原边绕组的第二端。所述的初级全桥驱动电路包括隔直电容，所述的隔直电容串接在变压器原边绕组的第一端与第一 NPN三极管发射极之间或变压器原边绕组的第二端与第二 NPN三极管发射极之间。所述的次级驱动电路包括所述驱动变压器的副边绕组、PNP三极管、正向驱动电阻、第一二极管和第二二极管，PNP三极管的集电极接所述开关管的控制极和第一二极管的阴极，第一二极管的阳极接正向驱动电阻的第一端；正向驱动电阻的第二端接驱动变压器副边绕组的第一端，驱动变压器副边绕组的第二端接开关管的输出端；PNP三极管的基极接第一二极管的阳极，PNP三极管的集电极接第二二极管的阳极，第二二极管的阴极接驱动变压器副边绕组的第二端。所述的次级驱动电路包括防干扰电阻，所述的防干扰电阻连接开关管的控制极和开关管的输出端。以上所述的LED灯开关电源电路，包括第一基准电压获取电路，次边电压采样电路包括第一分压电阻和第二分压电阻，第一分压电阻和第二分压电阻串联，电压采样电路的一端接开关电源电路输出端的正极，另一端接地；第一分压电阻和第二分压电阻之间的连接点接TL494芯片的第1脚；所述的第一基准电压获取电路包括第三分压电阻和第四分压电阻，第三分压电阻和第四分压电阻串联，第一基准电压获取电路的一端接TL494芯片的第14脚，另一端接地；TL494芯片的第2脚接第三分压电阻和第四分压电阻之间的连接点，TL494芯片第14脚的基准电压通过第三分压电阻和第四分压电阻分压后的电压，作为第2脚的基准电压。以上所述的LED灯开关电源电路，包括第二基准电压获取电路，次边电流采样电路包括电流采样电阻；开关电源电路的输出负母线在整流电路和输出端之间接地，所述的电流采样电阻串接在开关电源电路的输出负母线接地点与输出端之间，TL494芯片的第16 脚接开关电源电路的输出负母线的输出端；第二基准电压获取电路包括可调分压电阻和第五分压电阻，可调分压电阻和第五分压电阻串联，第二基准电压获取电路的一端接TL494 芯片的第4脚，另一端接地；TL494芯片的第15脚接可调分压电阻和第五分压电阻之间的连接点，TL494芯片第14脚的基准电压通过可调分压电阻和第五分压电阻分压后的电压， 作为第15脚的基准电压。本发明采用一个脉宽调制控制电路对原边电路开关管的驱动电路进行脉宽控制、 对副边电路的输出进行恒压、恒流控制，电路的元器件较少，电路简单，成本较低。下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明LED灯开关电源电路实施例的原理框图。图2是本发明LED灯开关电源电路实施例的部分电路图。
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图3是本发明LED灯开关电源电路实施例的另一部分电路图。 [具体实施方式
]在图1所示的本发明LED灯开关电源电路实施例包括EMI滤波电路、浪涌抑制电路、整流电路、功率因素校正电路、作为原边电路的半桥变换电路、高频开关变压器、作为副边电路的输出整流滤波电路、采样电路、脉宽调制控制电路和开关管驱动电路。开关管驱动电路接脉宽调制控制电路的PWM控制信号输出端。采样电路包括次边电流采样电路和次边电压采样电路。，次边电流采样电路电流采样信号输出端接脉宽调制控制电路的电流信号输入端；次边电压采样电路的电压采样信号输出端接脉宽调制控制电路的电压信号输入端。当市电进入LED灯开关电源后，先经过EMI电路去除高频杂波和干扰信号，然后经过整流和PFC(功率因素校正)电路再滤波得到所需的高压直流电。接着通过半桥变换电路把直流电转为高频脉动直流电，再送到高频开关变压器降压。然后整流滤除高频交流部分，这样最后输出供LED灯所需的低压直流电。如图2和图3所示，本实施例采用的脉宽调制控制电路是TL494电压驱动型脉宽调制芯片(TL494芯片)。TL494(U5)的内部电路由基准电压产生电路、振荡电路、间歇期调整电路、两个误差放大器、脉宽调制比较器以及输出电路等组成。TL494芯片的1、2脚是误差比较放大器I的同相和反相输入端。3脚是控制比较放大器和误差比较放大器的公共输出端。4脚为死区电平控制端。5、6脚分别用于外接振荡电阻和振荡电容。7脚为接地端。8、9脚和11、10脚分别为TL494内部两个末级输出三极管集电极和发射极。12脚为电源供电端。13脚为功能输出控制端，该脚接14脚时为推挽输出方式。14脚为5V基准电压输出端。15、16脚是误差比较放大器II的反相和同相输入端。开关管驱动电路包括初级全桥驱动电路、次级驱动电路和驱动变压器Tl，初级全桥驱动电路和次级驱动电路通过驱动变压器Tl耦合。初级全桥驱动电路的输入端接TL494 芯片的第8脚和第11脚，TL494芯片的第14脚接第13脚，TL494芯片的第8脚和第11脚以推挽方式输出。次级驱动电路的输出端接开关管的控制极。初级全桥驱动电路包括驱动变压器Tl的原边绕组T1C，第一 NPN三极管Q12、第二 NPN三极管Q13、第一 PNP三极管Q14、第二 PNP三极管Q15、第一基极电阻R77和第二基极电阻R76。第一 NPN三极管Q12和第二 NPN三极管Q13的集电极通过电阻R90接芯片的供电引脚Vcc，第一 PNP三极管Q14和第二 PNP三极管Q15的集电极接地。第一 NPN三极管Q12的基极接第一 PNP三极管Q14的基极，并连接TL494芯片的 8脚。第二 NPN三极管Q13的基极接第二 PNP三极管Q15的基极，并连接TL494芯片的 11脚。第一 NPN三极管Q12的发射极接第一 PNP三极管Q14的发射极，第二 NPN三极管 Q13的发射极接第二 PNP三极管Q15的发射极。第一基极电阻R77连接第一 NPN三极管Q12的基极和集电极，第二基极电阻R76
6连接第二 NPN三极管Q13的基极和集电极。变压器原边绕组TlC的第一端接第一 NPN三极管Q12和第一 PNP三极管Q14的发射极，变压器原边绕组TlC的第二端通过隔直电容C39接第二 NPN三极管Q13和第一 PNP 三极管Q14的发射极。第一续流二极管DM和第二续流二极管D21的阳极接地，第三续流二极管D19和第四续流二极管D20的阴极通过电阻R90接芯片的供电引脚Vcc。第一续流二极管D24的阴极和第三续流二极管19D的阳极接变压器原边绕组TlC的第一端，第二续流二极管D21 的阴极和第四续流二极管D20的阳极通过隔直电容C39接变压器原边绕组TlC的第二端。作为原边电路的半桥变换电路包括两个开关管Q9和Ql 1，两个开关管Q9和Qll各由1个次级驱动电路驱动，上下两个次级驱动电路结构和原理相同，这里仅介绍驱动Qll的次级驱动电路。驱动Ql 1的次级驱动电路包括驱动变压器Tl的副边绕组T1A、PNP三极管Q10、正向驱动电阻R48、二极管D23和二极管D16，PNP三极管QlO的集电极接开关管Qll的控制极和二极管D23的阴极，二极管D23的阳极接正向驱动电阻R48的第一端。正向驱动电阻 R48的第二端接驱动变压器Tl副边绕组TlA的第一端，驱动变压器Tl副边绕组TlA的第二端接开关管Qll的输出端。PNP三极管QlO的基极接二极管D23的阳极，PNP三极管Qll的集电极接二极管D16的阳极，二极管D16的阴极接驱动变压器Tl副边绕组TlA的第二端。防干扰电阻如7连接开关管Qll的控制极和开关管的输出端。次边电压采样电路包括第一分压电阻R58和第二分压电阻R57，第一分压电阻R58 和第二分压电阻R57串联，电压采样电路的一端接开关电源电路输出端的正极V0UT+，另一端接地。第一分压电阻R58和第二分压电阻R57之间的连接点接TL494芯片的第1脚。第一基准电压获取电路低包括第三分压电阻R61和第四分压电阻R56，第三分压电阻R61和第四分压电阻R56串联，第一基准电压获取电路的一端接TL494芯片的第14脚 Vref,另一端接地。TL494芯片的第2脚通过电阻R68接第三分压电阻R61和第四分压电阻 R56之间的连接点，TL494芯片第14脚的基准电压Vref通过第三分压电阻和第四分压电阻分压后的电压，作为第2脚的基准电压。次边电流采样电路包括电流采样电阻R43和R44。开关电源电路的输出负母线在整流电路和输出端VOUT-之间接地，电流采样电阻R43和R44并接后串联在开关电源电路的输出负母线的接地点与输出端VOUT-之间。TL494芯片的第16脚通过电阻R65接开关电源电路输出负母线的输出端V0UT。第二基准电压获取电路包括可调分压电阻VR、R80和第五分压电阻R64、R81，电阻 VR、R80并接后和并接后的电阻R64、R81串联，第二基准电压获取电路的一端接TL494芯片的第14脚Vref，另一端接地。TL494芯片的第15脚通过电阻R63接可调分压电阻VR、R80和第五分压电阻R64、 R81之间的连接点，TL494芯片第14脚的基准电压Vref通过可调分压电阻VR、R80和第五分压电阻R64、R81分压后的电压，作为第15脚的基准电压，TL494芯片的第16脚接地。本发明LED灯开关电源电路实施例将TL494 (U5)放在次级，将13、14脚接在一起为推挽输出方式，通过8脚和11脚接开关管驱动电路的初级全桥驱动电路，再通过驱动变压器Tl来驱动初级2个MOS开关管Q9和Ql 1，这样就不需要光耦来进行驱动。MOS开关管Q9和Qll接到高频开关半桥变压器T2，MOS开关管Q9和Qll把直流电转为高频脉动直流电，再送到高频开关半桥变压器T2降压，通过高频半桥变压器T2将电压转换到次级2个肖特基二极管(Q6、Q7)整流滤波后，得到LED灯所需的低压直流电。因LED工矿灯需要恒压和恒流，将LED灯所需的低压直流电正极VOUT+通过分压电阻R57和R58分压后接到TL494⑴5)的1脚(芯片内部误差比较放大器I的同相输入端)，2脚(芯片内部误差比较放大器I的反相输入端)接到14脚基准电压(5V)通过电阻 R56和R61分压后的电压，来作为2脚的基准电压，1脚与2脚相比较，在3脚内部控制脉宽 (PWM)调整，这样就使电压得到了控制，实现了恒压效果。恒流控制是通过15、16脚(芯片内部误差比较放大器II的反相和同相输入端) 来实现的，15脚接到14脚基准电压(5V)通过R64、R80、R81和可调电阻VR分压后的电压， 来作为15脚的基准电压。为了将16脚检测到电压来与15脚相比较，在输出LED灯所需的低压直流电负极串接了锰铜电阻(R43、R44)，电流流过锰铜电阻(R43、R44)时产生电压降， 将产生的电压降接到16脚来与15脚相比较，在3脚内部也同样控制脉宽调整，这样就使电路输出的电流得到了控制，实现了恒流效果。
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权利要求
1.一种LED灯开关电源电路的控制方法，其特征在于，由一个脉宽调制控制电路对LED 灯开关电源电路原边电路开关管的驱动电路进行脉宽控制，对副边电路的输出进行恒压、 恒流控制。
2.—种LED灯开关电源电路，包括原边电路和副边电路，所述的原边电路包括开关管和开关管驱动电路，所述的副边电路包括整流电路和开关电源电路的输出端，其特征在于， 包括脉宽调制控制电路、次边电流采样电路和次边输出电压采样电路，所述的开关管驱动电路接脉宽调制控制电路的PWM控制信号输出端，次边电流采样电路电流采样信号输出端接脉宽调制控制电路的电流信号输入端；次边电压采样电路的电压采样信号输出端接脉宽调制控制电路的电压信号输入端。
3.根据权利要求2所述的LED灯开关电源电路，其特征在于，所述的脉宽调制控制电路是TL494芯片，所述的开关管驱动电路包括初级全桥驱动电路、次级驱动电路和驱动变压器，初级全桥驱动电路和次级驱动电路通过驱动变压器耦合；初级全桥驱动电路的输入端接TL494芯片的第8脚和第11脚，TL494芯片的第14脚接第13脚，TL494芯片的第8脚和第11脚以推挽方式输出；次级驱动电路的输出端接开关管的控制极。
4.根据权利要求3所述的LED灯开关电源电路，其特征在于，所述的初级全桥驱动电路包括所述驱动变压器的原边绕组，第一 NPN三极管、第二 NPN三极管、第一 PNP三极管、第二PNP三极管、第一基极电阻和第二基极电阻；第一NPN三极管和第二NPN三极管的集电极接芯片的供电引脚，第一 PNP三极管和第二 PNP三极管的集电极接地；第一 NPN三极管的基极接第一 PNP三极管的基极，并连接TL494芯片的8脚；第二 NPN三极管的基极接第二 PNP 三极管的基极，并连接TL494芯片的11脚；第一 NPN三极管的发射极接第一 PNP三极管的发射极，第二 NPN三极管的发射极接第二 PNP三极管的发射极；第一基极电阻连接第一 NPN 三极管的基极和芯片的供电引脚，第二基极电阻连接第二 NPN三极管的基极和芯片的供电引脚；变压器原边绕组的第一端接第一NPN三极管和第一PNP三极管的发射极，变压器原边绕组的第二端接第二 NPN三极管和第一 PNP三极管的发射极。
5.根据权利要求4所述的LED灯开关电源电路，其特征在于，所述的初级全桥驱动电路包括第一续流二极管、第二续流二极管、第三续流二极管和第四续流二极管，第一续流二极管和第二续流二极管的阳极接地，第三续流二极管和第四续流二极管的阴极接芯片的供电引脚；第一续流二极管的阴极和第三续流二极管的阳戈泊极接变压器原边绕组的第一端，第二续流二极管的阴极和第四续流二极管的阳极接变压器原边绕组的第二端。
6.根据权利要求4所述的LED灯开关电源电路，其特征在于，所述的初级全桥驱动电路包括隔直电容，所述的隔直电容串接在变压器原边绕组的第一端与第一 NPN三极管发射极之间或变压器原边绕组的第二端与第二 NPN三极管发射极之间。
7.根据权利要求2所述的LED灯开关电源电路，其特征在于，所述的次级驱动电路包括所述驱动变压器的副边绕组、PNP三极管、正向驱动电阻、第一二极管和第二二极管，PNP三极管的集电极接所述开关管的控制极和第一二极管的阴极，第一二极管的阳极接正向驱动电阻的第一端；正向驱动电阻的第二端接驱动变压器副边绕组的第一端，驱动变压器副边绕组的第二端接开关管的输出端；PNP三极管的基极接第一二极管的阳极，PNP三极管的集电极接第二二极管的阳极，第二二极管的阴极接驱动变压器副边绕组的第二端。
8.根据权利要求7所述的LED灯开关电源电路，其特征在于，所述的次级驱动电路包括防干扰电阻，所述的防干扰电阻连接开关管的控制极和开关管的输出端。
9.根据权利要求3所述的LED灯开关电源电路，其特征在于，包括第一基准电压获取电路，次边电压采样电路包括第一分压电阻和第二分压电阻，第一分压电阻和第二分压电阻串联，电压采样电路的一端接开关电源电路输出端的正极，另一端接地；第一分压电阻和第二分压电阻之间的连接点接TL494芯片的第1脚；所述的第一基准电压获取电路包括第三分压电阻和第四分压电阻，第三分压电阻和第四分压电阻串联，第一基准电压获取电路的一端接TL494芯片的第14脚，另一端接地；TL494芯片的第2脚接第三分压电阻和第四分压电阻之间的连接点，TL494芯片第14脚的基准电压通过第三分压电阻和第四分压电阻分压后的电压，作为第2脚的基准电压。
10.根据权利要求3所述的LED灯开关电源电路，其特征在于，包括第二基准电压获取电路，次边电流采样电路包括电流采样电阻；开关电源电路的输出负母线在整流电路和输出端之间接地，所述的电流采样电阻串接在开关电源电路的输出负母线接地点与输出端之间，TL494芯片的第16脚接开关电源电路的输出负母线的输出端；第二基准电压获取电路包括可调分压电阻和第五分压电阻，可调分压电阻和第五分压电阻串联，第二基准电压获取电路的一端接TL494芯片的第4脚，另一端接地；TL494芯片的第15脚接可调分压电阻和第五分压电阻之间的连接点，TL494芯片第14脚的基准电压通过可调分压电阻和第五分压电阻分压后的电压，作为第15脚的基准电压。
全文摘要
本发明公开了一种LED灯开关电源电路和控制方法。LED灯开关电源电路包括原边电路、副边电路、脉宽调制控制电路、次边电流采样电路和次边输出电压采样电路，原边电路包括开关管和开关管驱动电路，副边电路包括整流电路和开关电源电路的输出端，开关管驱动电路接脉宽调制控制电路的PWM控制信号输出端，次边电流采样电路电流采样信号输出端接脉宽调制控制电路的电流信号输入端；次边电压采样电路的电压采样信号输出端接脉宽调制控制电路的电压信号输入端。本发明采用一个脉宽调制控制电路对原边电路开关管的驱动电路进行脉宽控制、对副边电路的输出进行恒压、恒流控制，电路的元器件较少，电路简单，成本较低。
文档编号H02M7/04GK102447405SQ20111045369
公开日2012年5月9日 申请日期2011年12月29日 优先权日2011年12月29日
发明者凌育明, 吴建松, 廖章珍, 张新庆, 张重阳, 李冬梅, 王占明, 王银湖, 简小军, 赵宇军, 邝野 申请人:北京云星宇交通工程有限公司, 深圳市大族元亨光电股份有限公司