一种自动校正功率因数的LED驱动电源

技术领域

本发明涉及LED驱动电源技术领域，具体涉及一种自动校正功率因数的LED驱动电源。

背景技术

LED照明系统是新型照明光源系统，具有显著的节能减排优势，已经全面替代传统光源。在LED照明系统中，其驱动电源的性能及效率至关重要。LED驱动电源在实际运行时其功率因数是一项十分重要的指标，因为其不仅决定了其带动的LED负载的实际有效功率，而且低功率因数的负载还会对输电网络造成污染，尤其是在功率因数不合格的LED负载数量较多时。

因此，亟需一种能够在LED负载运行时对其功率因数进行实时自动校准的装置，从而提升LED负载对电能的有效利用率和降低对输电网络的污染。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，解决上述背景技术中提出的问题。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种自动校正功率因数的LED驱动电源，包括整流模块、PFC控制模块、DC-DC变换模块、温度补偿模块、采样模块、驱动隔离模块和DSP控制器；所述整流模块、PFC控制模块和DC-DC变换模块依次电连接，所述整流模块的输入端电连接有交流电源，所述DC-DC变换模块的输出端电连接有LED负载，所述采样模块包括电流采样电路和电压采样电路，所述整流模块输出的电流和DC-DC变换模块输出的电流分别与DSP控制器上对应的A/D转换通道之间通过电流采样电路电连接，所述PFC控制模块输出的电压和DC-DC变换模块输出的电压分别与DSP控制器上对应的A/D转换通道之间通过电压采样电路电连接，所述DSP控制器通过光耦驱动隔离电路驱动PWM模块分别输出反馈给PFC控制模块、DC-DC变换模块，所述温度补偿模块与LED负载负反馈式的连接。

更进一步地，所述整流模块采用桥式整流电路。

更进一步地，所述PFC控制模块采用升压型拓补结构，所述PFC控制模块包括一个电感、一个三极管、一个二极管、一个电容和一个电阻。

更进一步地，所述DC-DC变换模块选用带有电气隔离的反激式拓补结构的变换器，所述DC-DC变换模块包括一个变压器，所述变压器一次侧设有一个三极管，所述变压器的二次侧设有一个二极管、一个电容和一个电阻。

更进一步地，所述温度补偿模块包括一个温敏电阻、一个可调电阻、一个运算放大器、两个电阻和一个启动电阻。

更进一步地，所述光耦驱动隔离电路包括一个光耦隔离器、一个电容、一个二极管、一个三极管、一个变压器和四个电阻。

更进一步地，所述光耦隔离器的型号为TLP718F。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

本发明中通过增加的整流模块、PFC控制模块和DC-DC变换模块，流模块的输入端电连接有交流电源，DC-DC变换模块的输出端电连接有LED负载，整流模块输出的电流和DC-DC变换模块输出的电流分别与DSP控制器上对应的A/D转换通道之间通过电流采样电路电连接。PFC控制模块输出的电压和DC-DC变换模块输出的电压分别与DSP控制器上对应的A/D转换通道之间通过电压采样电路电连接，DSP控制器通过光耦驱动隔离电路驱动PWM模块分别输出反馈给PFC控制模块、DC-DC变换模块，温度补偿模块与LED负载负反馈式的连接设计。达到令本发明产品对运行的LED负载功率进行实时因数自动校准，从而提升LED负载对电能的有效利用率和降低对输电网络的污染效果。

附图说明

图1为本发明控制原理结构框图；

图2为本发明的整流模块的电路原理图；

图3为本发明的PFC控制模块的电路原理图；

图4为本发明的DC-DC变换模块的电路原理图；

图5为本发明的温度补偿模块的电路原理图；

图6为本发明的驱动隔离模块的电路原理图；

图例说明：

1-整流模块；2-PFC控制模块；3-DC-DC变换模块；4-温度补偿模块；5-采样模块；6-驱动隔离模块；7-DSP控制器；8-交流电源；9-LED负载；10-电流采样电路；11-电压采样电路；12-PWM模块。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。

本实施例的一种自动校正功率因数的LED驱动电源，参照图1-6：包括整流模块1、PFC控制模块2、DC-DC变换模块3、温度补偿模块4、采样模块5、驱动隔离模块6和DSP控制器7；整流模块1、PFC控制模块2和DC-DC变换模块3依次电连接，整流模块1的输入端电连接有交流电源8，DC-DC变换模块3的输出端电连接有LED负载9，所述采样模块5包括电流采样电路10和电压采样电路11，整流模块1输出的电流和DC-DC变换模块3输出的电流分别与DSP控制器7上对应的A/D转换通道之间通过电流采样电路10电连接，PFC控制模块2输出的电压和DC-DC变换模块3输出的电压分别与DSP控制器7上对应的A/D转换通道之间通过电压采样电路11电连接，DSP控制器7通过光耦驱动隔离电路驱动PWM模块12分别输出反馈给PFC控制模块2、DC-DC变换模块3，温度补偿模块4与LED负载9负反馈式的连接。

整流模块1采用桥式整流电路；因为其具有利于滤波、整流效率高、变压器体积下（不需要抽头）和成本低等优点。

PFC控制模块2采用升压型拓补结构，PFC控制模块2包括一个电感、一个三极管、一个二极管、一个电容和一个电阻；因为升压型（boost）拓补结构输入端中串联的电感，可以让输入电流的控制变得更加方便，同时升压型（boost）拓补结构还具有以下优点：（1）输入电流与电感电流相等，可获得较高的功率因数，THD值较小；（2）结构简单；（3）变换器效率较高等。

DC-DC变换模块3选用带有电气隔离的反激式拓补结构的变换器，DC-DC变换模块3包括一个变压器，变压器一次侧设有一个三极管，变压器的二次侧设有一个二极管、一个电容和一个电阻；因为其具有安全性高、可靠性强和成本低等优点。

温度补偿模块4包括一个温敏电阻、一个可调电阻、一个运算放大器、两个电阻和一个启动电阻。

光耦驱动隔离电路包括一个光耦隔离器、一个电容、一个二极管、一个三极管、一个变压器和四个电阻；这是因为DSP控制器7发出的中PWM模块12发出PWM信号的驱动能力太弱，需要在DSP控制器7与MOSFET功率开关管之间增添开关管驱动电路来帮助驱动开关管工作。驱动电路选择隔离驱动方式。

光耦隔离器的型号为TLP718F，因为其具有能在-40℃~100℃的温度范围内正常工作的能力。

其工作原理：

在本实施例中，交流电源8采用200V（AC）且f=50HZ市电。

第一步，通过整流模块1对交流电源8输入的交流电压进行整流，得到后续LED电源直流变换电路等所需的直流电，

第二步，通过前级 PFC控制模块2电路进行电压变换和功率因数校正，

第三步，通过DC-DC变换模块3对第二步中PFC模块处理后的直流电进一步变换成LED所需要的低压直流电压。

第四步，通过采样电路对处理模块的电感电流i

第五步，将处理后的采样信号送到DSP控制器7内部的A/D转换通道中，转换为数字信号，由DSP控制器7进行计算处理；

第六步，数字信号通过电压环、电流环PI调节后，将更新后的比较值实时输入到DSP的比较寄存器中，以确定PWM波形的占空比，达到实时更新PWM波输出的目的，从而实现LED驱动电源中前级的PFC控制模块2和后级DC-DC变换模块3的数字控制；

值得注意的是，由于LED的驱动电源的设计为不随温度变化的恒流源，当LED负载9周围温度低于安全温度点时，输出最高容许电流并保持不变；当LED负载9周围温度高于安全温度点时，工作电流就不在安全区内，这将导致LED负载9的性能远低于标称数值。如果LED负载9周围温度过高则是由LED负载9自身发热导致,所以为了确保LED负载9的性能和寿命不受影响，必须通过温度补偿模块4的补偿功能来解决这一问题。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。