专利名称：一种高效led灯具驱动电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及道路照明技术领域，特别涉及一种高效率的LED灯 具动电路。
背景技术：
随着LED技术的发展，出现了大功率、高效率的LED，使用LED 的路灯应用于城市的道路照明已成为一种趋势。虽然采用LED作为路灯 发光体，可以用于道路照明，但是现有的LED路灯主要通过强迫功率开 关管在电压不为零伏时开通或电流不为零时关断，处于该状态下的功率 开关管在开关过程中的损耗大,并且该损耗随着逆变频率和功率的增大 而增大，开关器件温升高，影响开关电源的稳定性，且转换效率也无法 进一步提高，只能达到85%左右，无法满足节能要求。
因此需要提高LED路灯的电效率，满足节约电能，同时能提高LED 路灯的稳定性的要求。
实用新型内容
本实用新型主要解决的技术问题是提供一种高效LED灯具驱动电 路，该LED灯具驱动电路可以提高电效率，节约电能，同时提高LED 灯具驱动电路的稳定性。
为了解决上述问题，本实用新型提供一种高效LED灯具驱动电路， 该驱动电路包括转换单元，通过零电压软开关电路将交流电转换成所 述高效LED灯具驱动电路需要的直流电；控制单元，与所述转换单元连 接，用于产生控制信号，对所述高效LED灯具驱动电路进行控制；恒流 单元，与所述控制单元和转换单元连接，根据控制信号进行工作，输出 电流。
优选地，所述控制单元包括控制器、时控单元、温控单元和光控单元，其中，时控单元，与所述控制器连接，根据设置的时间输出时间控
制信号；温控单元，与所述控器连接，用于采集所述高效LED灯具驱动 电路工作时候的温度，并根据该温度输出相应的温度控制信号；光控单 元，与所述控制器连接，用于采集光亮度，并根据该光亮度强弱输出相 应的光控制信号；控制器，对时控单元、温控单元和光控单元输入的信 号进行处理，输出相应的控制信号。 优选地，所述控制信号为PWM。
优选地，所述零电压软开关电路包括，变压器、第一开关管、第二 开关管、整流二极管和有源箝位电容，其中，在变压器初级一端连接有 源箝位电容，该有源箝位电容与第一开关管的漏极连接，第一开关管的 源极与变压器初级的另一端连接，所述第一开关管的源极与第二开关管 的漏极连接，该第二开关管的源极接地；在变压器次级一端设有整流二 极管。
优选地，所述变压器次级两端还设有整流电容。 优选地，所述第一开关管和第二开关管分别为MOS管。 优选地，所述变压器为反激式变压器。
本实用新型高效LED灯具驱动电路，通过转换单元将交流电转换成 LED灯具驱动电路需要的直流电，并由控制单元控制恒流单元输出控制 发光单元工作的恒流电流，再由发光单元根据恒流电流进行发光工作。 由于转换单元采用零电压软开关电路，可以减少高效LED灯具驱动电路 的损耗，从而可以提高LED灯具驱动电路的电效率，实现节约电能，同 时提高LED灯具驱动电路的稳定性。
图1是本实用新型高效LED灯具驱动电路实施例的原理结构示意 框图2是本实用新型高效LED灯具驱动电路实施例中的控制单元结 构示意框图3是本实用新型高效LED灯具驱动电路实施例中的零电压软开关电路示意图。
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图 做进一步说明。
具体实施方式
本实用新型高效LED灯具驱动电路,通过转换单元将交流电转换成 LED灯具驱动电路需要的直流电，并由控制单元控制恒流单元输出控制 发光单元工作的恒流电流，再由发光单元根据恒流电流进行发光工作。 由于转换单元采用零电压软开关电路，可以减少LED灯具驱动电路的损
耗，从而可以提高LED灯具驱动电路的电效率，实现节约电能，同时提 高LED灯具驱动电路的稳定性。
如图1所示，本实用新型高效LED灯具驱动电路一实施例，该高效 LED灯具驱动电路包括转换单元1 ，用于将交流电转换成所述高效LED 灯具驱动电路需要的直流电；控制单元2，与所述转换单元l连接，用 于产生控制所述高效LED灯具驱动电路工作的控制信号；恒流单元3, 与所述控制单元2和转换单元1连接，根据所述控制单元2输出的控制 信号进行工作，输出电流；发光单元4，与所述恒流单元3连接，根据 恒流单元3输出的电流进行工作。
如图2所示，所述控制单元2包括控制器21、时控单元22、温控 单元23和光控单元24。其中，所述时控单元22与控制器21连接，根 据设置的时间输出时间控制信号；所述温控单元23，与所述控器21连 接，用于采集所述高效LED灯具驱动电路工作时的温度，并根据该温度 输出相应的温度控制信号。其中，所述高效LED灯具驱动电路工作时的 温度为所述发光单元4工作时的温度；所述光控单元24与控制器21连 接，用于采集光亮度，并根据该光亮度的强弱输出相应的光控制信号； 所述控制器21对时控单元22、温控单元23和光控单元24输入的信号 进行处理，并根据设置的时间、温度和光亮度参数范围输出相应的控制 信号，该控制信号可以控制所述恒流单元3输出电流，驱动所述发光单 元4工作。例如，当设置的时间参数范围为04:00 6:00; 19:00-23:00时，发 光单元4工作，在该参数范围外时，发光单元4停止工作；当时控单元 22的计时时间在上述范围内时，所述时控单元22输出时间控制信号， 所述控制器21对该时间控制信号进行处理，输出控制信号给恒流单元3, 此时控制信号可以控制恒流单元3输出与发光单元3匹配的电流，从而 驱动发光单元4工作。当时控单元22的计时时间不在上述范围内时， 所述时控单元22输出时间控制信号给控制器21，该控制器21对时间控 制信号进行处理，输出控制信号给恒流单元3,此时控制信号可以控制 恒流单元3停止向发光单元4输出电流，从而使发光单元4停止工作。
当设置的温度参数范围小于80C。时，发光单元4正常工作，即发光 单元4按照其额定功率进行工作。此时温单元23实时采集发光单元4 的温度，并将向控制器21输入温度控制信号，所述控制器21对该温度 控制信号进行处理，并输出控制信号，此时该控制信号可以控制恒流单 元3输出电流，该电流与发光单元4额定功率时的电流相同，因此发光 单元4可以正常工作。当温度大于或等于80C。时，所述发光单元4处于 非正常工作，即发光单元4未达到其额定功率进行工作。所述温控单元 23输出温度控制信号给控制器21，该控制器21输出温度控制信号，该 控制信号可以控制恒流单元3向发光单元4输入电流，此时该电流小于 发光单元4额定功率时的电流，因此该发光单元4输出功率变小，发光 单元4的温度也会降低，直到发光单元4的温度小于80C。时，所述发 光单元4恢复正常工作，即恒流单元3输出电流与发光单元4额定功率 时的电流相等。
当光亮度参数设在某一范围时，所述发光单元4工作。则光控单元 24采集的光亮度在上述范围时，所述光控单元24输出光控制信号，由 控制器21对该光控制信号进行处理，输出控制信号给恒流单元3，此时 控制信号可以控制所述恒流单元3向发光单元4输出电流，因此所述发 光单元4工作；当光亮度不在上述设置的范围内时，所述光控单元24 输出光控制信号，由控制器21对该光控制信号进行处理，输出控制信 号给恒流单元3，此时控制信号可以控制所述恒流单元3向发光单元4停止输出电流，因此发光单元4停止。
在上述实施例中，根据需要对参数进行设置，并存储在所述控制器 21中。
如图3所示，所述转换单元1包括零电压软开关电路，该软开关电 路包括，变压器T、第一开关管S1、第二开关管S2、整流二极管D和 有源箝位电容C1。其中，在变压器T的初级一端连接有源箝位电容C1， 该有源箝位电容C1与第一开关管Sl的漏极连接，所述第一开关管Sl 的源极与变压器T初级的另一端连接，所述第一开关管Sl的源极与第 二开关管S2的漏极连接，该第二开关管S2的源极接地，第一开关管21 和第二开关管S2的栅极分别与控制第一开关管21和第二开关管S2工 作的电路连接；输入电压Vcc从有源箝位电容Cl和变压器T的初级之 间输入；在变压器T次级一端设有整流二极管D，该整流二级管D的阴 极作为正电压输出V0+,变压器T的次级另一端作为负电压输出V(t。 在变压器T的次级两端还可以设有整流电容C2，该整流电容C2可以对 输出电压进4亍整流滤波。
为了更清楚说明转换单元l中的软开关电路，具体说明软开关电路 工作过程
在第一阶段设为tl，第一开关管S1导通，第二开关管S2关断， 整流二极管D承受反向电压。第二开关管S2内寄生二极管也反向偏置。 变压器T初级的激磁电感上的电流在Vcc的作用下线性上升。在选择时 要选择合适的电压和电流耐量。
在第二阶段设为t2,第一开关管Sl关断。变压器T初级的激磁 电感和变压器T的漏感一起同第二开关管S2上的结电容进行谐振，利 用激磁电流(此时激磁电流与流过漏感的电流相等)给结电容充电。第二 开关管S2处于关断状态，第二开关管S2内的寄生二极管继续反向偏置。
第三阶段设为t3,当第二开关管S2上的结电容被充电，直到该
结
电容电压达到输入电压Vcc与有源箝位电容Cl稳态工作时的电压 Vcl之和，此时，第二开关管S2上的寄生二极管开始导通，变压器T初 级的激磁电感和变压器T的漏感同有源箝位电容Cl构成谐振回路，进 行谐振，并利用激^兹电流给第二开关管S2上的结电容充电。由于有源 箝位电容C1远大于第二开关管S2上的结电容，因此几乎所有的激》兹电 流都流向有源箝位电容Cl，同时变压器T初级的激f兹电感和变压器T 的漏感进行分压，此时励磁电压即变压器T一次电压。
第四阶段设为t4,滤波二极管D正向导通。变压器T的初级电压
就
被有源箝位电容Cl箝位在nVo,其中，Vo为输出电压，n为一设 定系数。
此时，变压器T的漏感与有源箝位电容Cl构成谐振回路，进行谐 振。利用激磁电流给第二开关管S2上的结电容充电。为了能实现第二 开关管S2的ZVS (Zero-Voltage switch,零电压软开关)，第二开关管 S2须在谐振电流反向之前触发导通。
第五阶段设为t5，第二开关管S2关断，使得第二开关管S2上的 结电容迅速地从电路中断开。同时，变压器T的漏感和结电容进行谐振， 变压器T上的初级电压仍然^皮有源箝位电容Cl箝位在nVo。当变压器T 的漏感上的电流等同于变压器T初级的激^兹电感上的电流时，次级电流 减少到零，滤波二极管D反向截至，变压器T初级上的电压开始反向。
第六阶段设为t6,储存在变压器T初级的激磁电感和变压器T的 漏感上的能量大于储存在结电容上的能量，当有源箝位电容C1上的电 荷将被放完时，滤波二极管D开始导通；若在该时间段内第一开关管 Sl被触发导通，则就可以实现ZVS。同时，对于变压器T初级的激磁 电感和变压器T的漏感来说，两端的电压为Vcc，激磁电感上的电流又 开始线性上升。在t6时刻，第一开关管S1导通，进入下一个开关循环 周期。
该电路正是通过让有源箝位的反激变换器T工作在电感电流断续状 态下，利用变压器T初级激磁电感参与电路的谐振，在第一开关管Sl 导通之前，变压器T初级激磁电感上的能量将第二开关管S2上的结电容电压谐振到零，实现电路的zvs，从而提高开关电源的效率。
在上述实施中，恒流单元3采用降压型恒流IC驱动，如美国国家 半导体公司的LM3402、 LM3402HV等。可以根据需要设多个恒流单元 3,每恒流单元3驱动一组发光体。通过调整转换单元l，可以提供适当 的输出电压一个或多个恒流单元3。例如，若驱动由15棵大功率LED 组成的一组发光体时，每个LED的电压工作为3.2V，贝'J 15棵LED工 作电压应为48V，那么可以将转换单元1输出电压调整为51V左右，使 每个恒流单元3上都有合适的电压降，从而可以使恒流单元3达到较高 工作效率，该恒流单元3的效率最高可达到97°/。。
在上述实施例中，所述控制单元2或控制器21输出的控制信号为 PWM(Pulse Width Modulation,脉冲宽度调制)；所述第一开关管SI和第 二开关管S2为MOS管，也可以为其他开关器件，如三极管；所述变压 器T为反激式变压器。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型 的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或 等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括 在本实用新型的专利保护范围内。
权利要求1.一种高效LED灯具驱动电路，其特征在于，所述驱动电路包括转换单元，通过零电压软开关电路将交流电转换成所述高效LED灯具驱动电路需要的直流电；控制单元，与所述转换单元连接，用于产生控制所述高效LED灯具驱动电路工作的控制信号；恒流单元，与所述控制单元和转换单元连接，根据控制信号进行工作，输出电流。
2. 根据权利要求1所述的一种高效LED灯具驱动电路，其特征在 于所述控制单元包括控制器、时控单元、温控单元和光控单元，其中，时控单元，与所述控制器连接，根据设置的时间输出时间控制信号；温控单元，与所述控器连接，用于采集所述高效LED灯具驱动电路 工作时候的温度，并根据该温度输出相应的温度控制信号；光控单元，与所述控制器连接，用于采集光亮度，并根据该光亮度 强弱输出相应的光控制信号；控制器，对时控单元、温控单元和光控单元输入的信号进行处理， 输出相应的控制信号。
3. 根据权利要求1或2所述的一种高效LED灯具驱动电路，其特 征在于所述控制信号为PWM。
4. 根据权利要求1或2所述的一种高效LED灯具驱动电路，其特 征在于所述零电压软开关电路包括，变压器、第一开关管、第二开关 管、整流二极管和有源箝位电容，其中，在变压器初级一端连接有源箝 位电容，该有源箝位电容与第一开关管的漏极连接，第一开关管的源极 与变压器初级的另一端连接，所述第一开关管的源极与第二开关管的漏 极连接，该第二开关管的源极接地；在变压器次级一端设有整流二极管。
5. 根据权利要求4所述的一种高效LED灯具驱动电路，其特征在 于所述变压器次级两端还设有整流电容。
6. 根据权利要求4所述的一种高效LED灯具驱动电路，其特征在 于所述第一开关管和第二开关管分别为MOS管。
7. 根据权利要求4所述的一种高效LED灯具驱动电路，其特征在 于所述变压器T为反激式变压器。
专利摘要本实用新型适用于道路照明技术，公开一种高效LED灯具驱动电路，该驱动电路包括转换单元，通过零电压软开关电路将交流电转换成所述高效LED灯具驱动电路需要的直流电；控制单元，与所述转换单元连接，用于产生控制所述高效LED灯具驱动电路工作的控制信号；恒流单元，与所述控制单元和转换单元连接，根据控制信号进行工作，输出电流。通过转换单元，可以产生与高效LED灯具驱动电路所需的电压匹配的电压，同时转换单元中的零电压软开关电路可以减少电能损耗，从而可以提高LED灯具驱动电路的电效率，实现节约电能，同时可以提高LED灯具驱动电路的稳定性。
文档编号H05B37/02GK201294664SQ20082021247
公开日2009年8月19日 申请日期2008年10月21日 优先权日2008年10月21日
发明者平 刘, 张志坚, 李志江, 杨波勇 申请人:深圳万润科技股份有限公司