一种LED筒灯驱动控制器

技术领域

本发明涉及LED技术领域，具体涉及为一种LED筒灯驱动控制器。

背景技术

随着对绿色节能的要求，越来越多的场所使用的灯都是LED光源的吊装筒灯，然而现在使用的LED由于驱动器的问题经常性出现不亮或频闪状况，且驱动器的损坏频率高，需要维修人员经常更换，且需要的备品备件多，不易维护。

然而现在市场上大多数采用的电感镇流器驱动器，其虽然结构简单，寿命长的特点，但经常会发生频闪现象，同时功率因数低，低压启动时性能差，耗能多等许多缺点，因此输出稳压恒流的电子镇流器驱动电源对LED灯的发展尤为重要。

发明内容

本发明的目的是提出一种LED筒灯驱动控制器，能够解决现有LED驱动器功率因素低，低压启动时性能差，电磁性能不好的问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种LED筒灯驱动控制器，包括：

EMI滤波模块，用于抑制输入的交流市电中的共摸干扰信号和浪涌信号，将处理后的输入交流市电送入到全桥整流模块的输入端；

全桥整流模块，用于将输入的交流市电整流输出为直流电，再将直流电输送到高频降压变换模块的初级绕组中；

反馈控制模块，利用OB3330X芯片对高频降压变换模块的初级绕组进行反馈控制和功率因数校正，同时控制高频降压变换模块中场效应管的关断；

高频降压变换模块，用于将整流后的直流电降压、稳压恒流处理后输出到LED模块。

进一步的是，所述EMI滤波模块包括熔断器、第二十电阻、第一电感、第三电感、第四电感、第一安规电容、第三电阻、第六电阻、第七电阻和第十九电阻，所述第三电感和第四电感均为共模电感；

熔断器的一端接交流市电的一端，熔断器的另一端与第二十电阻的一端连接，第二十电阻的另一端分别与第十九电阻的一端、第四电感的第一端连接，第十九电阻的另一端与第四电感的第三端均与交流市电的另一端连接，第四电感的第二端与第三电感的第一端连接，第四电感的第四端与第三电感的第三端连接，第三电感的第二端分别与第一安规电容的一端、第六电阻的一端连接，第六电阻的另一端与第七电阻的一端连接，第一安规电容的另一端、第七电阻的另一端均与第三电感的第四端连接，第一电感与第三电阻并联，并联的一端与第三电感的第二端连接，并联的另一端与全桥整流模块的一输入端连接，第三电感的第四端与全桥整流模块的另一输入端连接。

进一步的是，所述全桥整流模块的输出端与第三电容的一端连接，第三电容的另一端接地。

进一步的是，所述OB3330X芯片具有ZCD端、OCP_TH端、MULT端、COMP端、CS端、GND端、GATE端和VCC端；

ZCD端与反馈电阻的第一端连接，反馈电阻的第二端与辅助绕组的一端连接，辅助绕组的另一端和反馈电阻的第三端均接地；

所述反馈电阻包括依次串联的第十四电阻、第十七电阻和第十八电阻；

第二十二电阻的一端与OCP_TH端连接，第二十二电阻另一端接地；第二十三电阻与第四电容并联，并联的一端分别与MULT端和第十六电阻的一端连接，并联的另一端接地，第十六电阻的另一端与第十三电阻的一端连接，第十三电阻的另一端与全桥整流模块的输出端连接；

第五电容的一端与COMP端连接，另一端接地；

第六电容的一端、第十五电阻的一端均与CS端连接，第六电容的另一端接地，CS端还与第二十四电阻的一端连接，第二十四电阻的另一端与采样电阻的一端连接，第七电容并联在第二十四电阻两端，第十五电阻的另一端与第十二电阻的一端连接，第十二电阻的另一端与全桥整流模块的输出端连接；

GND端接地；第二十一电阻与第四二级管反并联，反并联的一端与GATE端连接，另一端与场效应管的G极连接；

第十一电阻的一端与辅助绕组的一端连接，第十一电阻的另一端与第三二极管的阳极连接，第三二极管的阴极分别与第四电解电容的正极和VCC端连接，第四电解电容的负极接地，第三二极管的阴极还与串联的第八电阻、第五电阻的一端连接，第八电阻、第五电阻串联的另一端与全桥整流模块的输出端连接。

进一步的是，所述高频降压变换模块包括高频开关变压器和场效应管，所述高频开关变压器包括在一侧的初级绕组和辅助绕组，另一侧次级绕组，所述初级绕组的一端与场效应管的D极连接，初级绕组的另一端与全桥整流模块的输出端连接，场效应管的S极与采样电阻的一端连接，所述采样电阻另一端接地，场效应管的G极与反馈控制模块连接，所述采样电阻包括依次并联的第二十五电阻、第二十六电阻和第二十七电阻。

进一步的是，所述高频降压变换模块还包括第一二极管、第一电解电容、第二电解电容、第三电解电容、第九电阻、第十电阻和第二电感，所述第二电感为共模电感；

所述第一二极管的阳极与次级绕组的一端连接，第一电解电容、第二电解电容和第三电解电容的正极、第九电阻和第十电阻的一端与第二电感的第三端均与第一二极管的阴极连接，第一电解电容、第二电解电容和第三电解电容的负极、第九电阻和第十电阻的另一端与第二电感的第一端均与次级绕组的另一端连接接地，第二电感的第二端与第四端分别与LED模块的两个输入端连接。

进一步的是，所述第一二极管的两端并联有依次串联的第一电阻、第二电阻和第一电容，所述第一二极管的阴极还与第二安规电容的一端连接，所述第二安规电容的另一端与初级绕组的另一端连接。

进一步的是，所述初级绕组的一端还连接有RCD吸收模块，所述RCD吸收模块包括第二二极管、第四电阻和第二电容，所述第二二极管的阳极与初级绕组的一端连接，第二二极管的阴极分别与第四电阻和第二电容的一端连接，第四电阻和第二电容的另一端均与初级绕组的另一端连接。

进一步的是，所述场效应管的型号为SMK0465F，高频开关变压器的磁芯型号为EE28，磁芯材料为P40。

进一步的是，所述全桥整流模块的型号为ABS210。

本发明的有益效果：

1、本发明提供的LED筒灯驱动控制器，装置性价比高，采用反激式高频降压变换器，利用OB3330X原边反馈控制芯片对场效应管进行驱动，通过对芯片外围电路的设计实现了变压器原边反馈控制，确保了电路的稳定输出及带负载能力，且整个驱动控制器提供了全面的保护功能，保证了驱动器为LED提供的电源电流峰波比低、功率因素高，电磁兼容性好，且不会对照明产生污染。

2、本发明设置的EMI滤波模块可以起到防雷、防浪涌的作用，可有效地抑制电网输送的交流市电中的共模干扰信号，压抑干扰辐射，提高了系统的抗电磁干扰能力，不会引起电网波动干扰其它仪器设备正常工作。

3、本发明在初级绕组上设置有RCD吸收模块，用于吸收场效应管的尖峰电压，在次级绕组回路的二级管上设置有高频峰波吸收回路，同时在初级绕组与次级绕组之间还设置有安规电容构成高频回路进行滤波隔离，增强装置的稳定性。

附图说明

图1为本发明提供的LED筒灯驱动控制器的结构框图；

图2为图1的具体电路结构图。

图中标记：10-EMI滤波模块；20-全桥整流模块；30-反馈控制模块；40-高频降压变换模块；50-RCD吸收模块；60-反馈电阻；70-采样电阻。

具体实施方式

下面结合附图及实施例，对本发明作进一步的说明。

实施例1

如图1所示，一种LED筒灯驱动控制器，包括：

EMI滤波模块10，用于抑制输入的交流市电中的共摸干扰信号和浪涌信号，将处理后的输入交流市电送入到全桥整流模块20的输入端；

全桥整流模块20，用于将输入的交流市电整流输出为直流电，再将直流电输送到高频降压变换模块40的初级绕组中；

反馈控制模块30，利用OB3330X芯片对高频降压变换模块40的初级绕组进行反馈控制和功率因数校正，同时控制高频降压变换模块40中场效应管Q1的关断；

高频降压变换模块40，用于将整流后的直流电降压、稳压恒流处理后输出到LED模块。

装置工作时，交流市电先经过EMI滤波模块10进行电磁干扰滤波、抑制电网输入的共摸干扰等处理后，送到全桥整流模块20中进行交流电转换成直流电，由于整流后的直流电电压过高，不适合作为LED灯的驱动电源，因此将整理得到的高压直流电经过高频降压变换模块40变换，同时通过反馈控制模块30进行反馈控制驱动，再经过高频降压变换模块40中的稳压滤波电路处理得到LED灯的驱动电源。本发明提供的驱动控制器电流峰波比低、性价比高，功率因素高，电磁兼容性好，不会对照明产生污染，不会引起电网波动干扰其它仪器设备正常工作。

实施例2

在实施例1的基础上，装置的具体电路结构如图2所示，EMI滤波模块10包括熔断器F1、第二十电阻R20、第一电感L1、第三电感L3、第四电感L4、第一安规电容CX1、第三电阻R3、第六电阻R6、第七电阻R7和第十九电阻R19，第三电感L3和第四电感L4均为共模电感。EMI滤波模块能够起到防雷、防浪涌的作用，同时可有效地抑制电网输送的交流市电中的共模干扰信号，压抑干扰辐射，提高了系统的抗电磁干扰能力，不会引起电网波动干扰其它仪器设备正常工作。

EMI滤波模块中熔断器F1的一端接交流市电的一端，熔断器F1的另一端与第二十电阻R20的一端连接，第二十电阻R20的另一端分别与第十九电阻R19的一端、第四电感L4的第一端连接，第十九电阻R19的另一端与第四电感L4的第三端均与交流市电的另一端连接，第四电感L4的第二端与第三电感L3的第一端连接，第四电感L4的第四端与第三电感L3的第三端连接，第三电感L3的第二端分别与第一安规电容CX1的一端、第六电阻R6的一端连接，第六电阻R6的另一端与第七电阻R7的一端连接，第一安规电容CX1的另一端、第七电阻R7的另一端均与第三电感L3的第四端连接，第一电感L1与第三电阻R3并联，并联的一端与第三电感L3的第二端连接，并联的另一端与全桥整流模块20的一输入端连接，第三电感L3的第四端与全桥整流模块20的另一输入端连接。其中熔断器熔断器F1用来防雷、防电涌冲击，第三电感L3和第四电感L4采用共模电感，可在平衡线路中有效地抑制共模干扰信号，提高系统的EMC。

对输入的交流电进行滤波等处理后，通过设置的全桥整流模块将交流电转换为直流电输出，如将220V交流电经EMI滤波后通过整流得到310V直流电。为保证输出纹波含量小的整流输出电压，全桥整流模块20的输出端与第三电容C3的一端连接，第三电容C3的另一端接地。优选的是，全桥整流模块20的型号为ABS210。

为使LED筒灯正常工作，设置的高频降压变换模块40用于降压变换。高频降压变压器40构成了反激式变压器，通过控制场效应管Q1来进行储能变换实现降压。高频降压变换模块40包括高频开关变压器T1和场效应管Q1，高频开关变压器T1包括在一侧的初级绕组和辅助绕组，另一侧次级绕组，由初级绕组与次级绕组构成反激式绕组，辅助绕组为OB3330X芯片供电。初级绕组的一端与场效应管Q1的D极连接，初级绕组的另一端与全桥整流模块20的输出端连接，场效应管Q1的S极与采样电阻70的一端连接，采样电阻70另一端接地，场效应管Q1的G极与反馈控制模块30连接。

值得说明的是，场效应管Q1的型号优选为SMK0465F，高频开关变压器T1的磁芯型号优选为EE28，磁芯材料优选为P40，可保证使装置具有很好的工作效果。

反激式变压器电路工作原理：当MOSFET管导通时,初级绕组电流上升存储磁能，此时次级绕组电压的极性为下正上负，二极管D1截止；当MOSFET管截止时，存储在耦合绕组中的磁能释放出来，此时次级绕组电压极性为上正下负，二极管D1导通，此时给电容CE1、CE2、CE3进行充电。

进一步说明的是，高频降压变换模块40还包括第一二极管D1、第一电解电容CE1、第二电解电容CE2、第三电解电容CE3、第九电阻R9、第十电阻R10和第二电感L2，第二电感L2为共模电感。电解电容CE1、CE2和CE3起到滤波稳压储能的作用，可保证得到稳定的驱动电压。

其中，第一二极管D1的阳极与次级绕组的一端连接，第一电解电容CE1、第二电解电容CE2和第三电解电容CE3的正极、第九电阻R9和第十电阻R10的一端与第二电感L2的第三端均与第一二极管D1的阴极连接，第一电解电容CE1、第二电解电容CE2和第三电解电容CE3的负极、第九电阻R9和第十电阻R10的另一端与第二电感L2的第一端均与次级绕组的另一端连接接地，第二电感L2的第二端与第四端分别与LED模块的两个输入端连接。

为吸收装置中的高频尖峰电压和抑制电磁干扰，第一二极管D1的两端并联有依次串联的第一电阻R1、第二电阻R2和第一电容C1，第一二极管D1的阴极还与第二安规电容CY1的一端连接，第二安规电容CY1的另一端与初级绕组的另一端连接。

为了吸收场效应管的尖峰电压，初级绕组的一端还连接有RCD吸收模块50，RCD吸收模块50包括第二二极管D2、第四电阻R4和第二电容C2，第二二极管D2的阳极与初级绕组的一端连接，第二二极管D2的阴极分别与第四电阻R4和第二电容C2的一端连接，第四电阻R4和第二电容C2的另一端均与初级绕组的另一端连接。

上述装置中，反馈控制模块30采用OB3330X芯片设计外围电路对高频降压变换模块40进行反馈控制，OB3330X芯片具有ZCD端、OCP_TH端、MULT端、COMP端、CS端、GND端、GATE端和VCC端。

值得提出的是，OB3330X是一款采用原边反馈控制技术并实现高功率因数校正的LED恒流驱动控制器，提供多种特性功能，包括软启动功能，功率因数校正，恒流控制，零电流检测，电流采样比较器内置前沿消隐，以及图腾柱输出驱动。同时OB3330X能够提供全面的保护功能，包括LED开路和短路保护，VCC过压和欠压保护，输出负载过压保护，用户可以设置阈值的逐周期峰值电流限制，过温保护，输出驱动钳位以保护功率MOSFET。

下面对OB3330X芯片的部分功能进行说明：

启动：采用原边反馈实现高功率校正的LED恒流控制器，应用于反激式隔离LED照明，无需TL431和光耦二次侧元器件。芯片工作于临界模式，最大化的减小开关损耗，提高效率。

VCC欠压保护：VCC欠压保护功能具有迟滞控制，当VCC电压超过15.2V阈值，芯片启动正常工作，当VCC电压低于9V阈值，芯片停止工作，当VCC重新恢复到15.2V阈值，芯片重新工作。

LED恒流控制：OB3330X采用原边反馈的恒流控制技术，可以实现高精度的LED恒流输出。

电流采样：OB3330X提供逐周期的电流限制，通过CS引脚检测接至气引脚采样电阻Rcs上的开关电流大小，Snubber二极管的反向恢复特性导致MOSFET开通瞬间在采样电阻上产生尖峰电压，芯片内置前沿消隐电路可以屏蔽该尖峰电压，因此在电流检测输入端无需外接RC滤波电路，在该屏蔽时间内电流限制比较器不会工作，因此外部MOSFET不会关闭。电流采样的输入电压和COMP电压决定PWM占空比。

OCP阈值设置：OCP_TH引脚电压决定OCP阈值。OB3330X的OCP_TH引脚提供约28uA充电电流，为了产生OCP_TH引脚所需的电压，OCP_TH需要连接合适的电阻到地。当OCP_TH引脚接33KΩ电阻到地，OCP阈值约为1.8V；当OCP_TH引脚接110KΩ电阻到地，OCP阈值约为1.5V；当OCP_TH引脚接地，OCP阈值约为2.1V。

零电流检测：OB3330X的ZCD引脚连接到辅助绕组的电阻分压节点，监测辅助绕组电压实现零电流检测。ZCD引脚反映反激变压器极性的变化。当存储于反激变压器中的能量传输到输出并完全释放完毕，对应ZCD引脚上的电压下降。当ZCD引脚上的电压下降到0.3V阈值，触发内部的ZCD比较器并产生新的PWM开关周期。

最大频率钳位：基于临界模式工作原理，开关频率和输出功率成反比例。因此，当输出功率下降，开关频率增加，如不限制开关频率，开关频率会非常高。0B3330X限制的内部最大开关频率约为300kHz。

乘法器实现功率因数校正：通过检测AC半波整流输入电压，芯片内置的模拟乘法器输出以限制原边绕组的峰值电流。通过控制CS比较器的阈值作为AC输入电压从零到峰值正弦变化的电压，实现高功率因数。

输出过压保护：ZCD引脚独立监测输出过压状态。正常工作时，当ZCD引脚上的电压超过4.0V阀值，将会触发过压保护功能，GATE会立刻关闭。

VCC过压保护：系统通过变压器辅助绕组输出给芯片VCC供电。当VCC电压高于30V,触发过压保护，芯片关闭GATE输出，同时系统进入重启动状态。

LED短路保护：当LED输出发生短路，辅助绕组正向电压接近零，对应ZCD电压为低电平。当ZCD引脚电压低于0.9V阈值并维持10mS，芯片关闭GATE输出，同时系统进入重启动状态。

LED开路保护：当LED输出发生开路，辅助绕组正向电压增加，对应ZCD电压为高电平。当ZCD引脚电压高于4V阀值，芯片关闭GATE输出，同时系统进入重启动状态。

过温保护功能：OB3330X提供内置过温保护功能。当芯片温度超过温度保护阈值145℃，芯片关闭GATE输出。

GATE驱动输出：OB3330X通过优化设计的驱动电路来驱动外置功率MOSFET。驱动能力太弱会导致高的开关损耗，而驱动能力太强则导致EMI变差:内置图腾柱驱动和合适的驱动输出能力控制实现了两者之间很好的折衷。GATE驱动内置11V的高电平钳位，保护MOSFET栅极。

在反馈控制模块30中，ZCD端与反馈电阻60的第一端连接，反馈电阻60的第二端与辅助绕组的一端连接，辅助绕组的另一端和反馈电阻60的第三端均接地。

其中，第二十二电阻R22的一端与OCP_TH端连接，第二十二电阻R22另一端接地。第二十二电阻R22用于限定OCP_TH端的电压阈值。

其中，第二十三电阻R23与第四电容C4并联，并联的一端分别与MULT端和第十六电阻R16的一端连接，并联的另一端接地，第十六电阻R16的另一端与第十三电阻R13的一端连接，第十三电阻R13的另一端与全桥整流模块20的输出端连接。R13、R14、R23用于检测整流电压，通过芯片限制原边绕组的峰值电流。

其中，第五电容C5的一端与COMP端连接，另一端接地；第六电容C6的一端、第十五电阻R15的一端均与CS端连接，第六电容C6的另一端接地，CS端还与第二十四电阻R24的一端连接，第二十四电阻R24的另一端与采样电阻的一端连接，第七电容C7并联在第二十四电阻R24两端，第十五电阻R15的另一端与第十二电阻R12的一端连接，第十二电阻R12的另一端与全桥整流模块20的输出端连接。

同时，GND端接地；第二十一电阻R21与第四二级管D4反并联，反并联的一端与GATE端连接，另一端与场效应管Q1的G极连接；第十一电阻R11的一端与辅助绕组的一端连接，第十一电阻R11的另一端与第三二极管D3的阳极连接，第三二极管D3的阴极分别与第四电解电容CE4的正极和VCC端连接，第四电解电容CE4的负极接地，第三二极管D3的阴极还与串联的第八电阻R8、第五电阻R5的一端连接,第八电阻R8、第五电阻R5串联的另一端与全桥整流模块20的输出端连接。辅助绕组经过第三二极管D3整流后由电容CE4滤波为芯片供电，第五电阻R5、第八电阻R8主要为芯片上电时提供初始的工作电压。

进一步说明的是，采样电阻70包括依次并联的第二十五电阻R25、第二十六电阻R26和第二十七电阻R27，采样电阻采集的信息由R4实现反馈到芯片。反馈电阻60包括依次串联的第十四电阻R14、第十七电阻R17和第十八电阻R18，实现了原边反馈控制。

实施例3

在实施例1和实施例2的基础上，采用了60Ω/25W的电阻作为负载进行了试验，根据实际情况调整相应的技术参数，得到测定的相关数据可以表明，本实施例所提供的LED筒灯驱动控制器在交流输入在100～240V之间能够在误差允许范围内恒流输出，输出电压最大为45V，具有恒流特性，对LED灯起着保护作用，电磁兼容性好。