專利名稱：一種led功率自適應(yīng)驅(qū)動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及LED照明領(lǐng)域，特別涉及一種LED功率自適應(yīng)驅(qū)動(dòng)器。
背景技術(shù)：
市面上流行的LED照明驅(qū)動(dòng)器種類繁多，琳瑯滿目。這些驅(qū)動(dòng)器的共同特點(diǎn)是全硬件設(shè)計(jì)，需要功率匹配。即當(dāng)LED功率不同時(shí)，驅(qū)動(dòng)器也必須隨之改變，不具備通用性，更不具備擴(kuò)展性，不能與物聯(lián)網(wǎng)連接實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離調(diào)光和控制。目前所存在的采用非隔離式PWM(PulseWidth Modulat ion，脈寬調(diào)制)技術(shù)的LED照明驅(qū)動(dòng)器，基于純硬件PWM芯片設(shè)計(jì)，不用隔離變壓器，直流恒流輸出。這種驅(qū)動(dòng)器電路過(guò)于簡(jiǎn)單，需要功率匹配，不能自適應(yīng)，不能與物聯(lián)網(wǎng)連接，可擴(kuò)展性差，對(duì)LED鋁基板絕緣要求高。目前所存在的采用隔離式PWM技術(shù)的LED照明驅(qū)動(dòng)器，基于純硬件PWM芯片設(shè)計(jì)，在輸入端或輸出端用變壓器隔離，直流恒流輸出。這種驅(qū)動(dòng)器，也需要功率匹配，不能自適應(yīng)，不能與物聯(lián)網(wǎng)連接，可擴(kuò)展性差，對(duì)LED鋁基板絕緣要求不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有通用性的能夠功率自適應(yīng)的LED驅(qū)動(dòng)器。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種LED功率自適應(yīng)驅(qū)動(dòng)器，其包括電源模塊、控制芯片、IGBT、光隔電流采樣電路、光隔電壓采樣電路、電流采樣電阻和電源輸出電路；其中，所述電源模塊的一端與所述控制芯片連接，所述控制芯片通過(guò)絕緣柵雙極型晶體管IGBT驅(qū)動(dòng)模塊與所述IGBT的柵極相連；所述光隔電流采樣電路的一端與所述控制芯片連接，另一端與所述電流采樣電阻相連；所述電流采樣電阻與IGBT的發(fā)射極相連；所述電源輸出電路的一端通過(guò)二極管與輸入電源相連，另外一端通過(guò)線圈與所述IGBT的集電極相連，所述電源輸出電路的兩端還通過(guò)二極管和電容相連；所述光隔電壓采樣電路的一端與所述控制芯片連接，另一端與所述電源輸出電路相連。本發(fā)明的LED功率自適應(yīng)驅(qū)動(dòng)器，其還包括無(wú)線通信模塊，所述控制芯片與所述無(wú)線通信模塊相連。本發(fā)明的LED功率自適應(yīng)驅(qū)動(dòng)器，所述電流采樣電路和電壓采樣電路還包括光電隔離器。本發(fā)明的LED功率自適應(yīng)驅(qū)動(dòng)器，所述控制芯片是C8051F310單片機(jī)。本發(fā)明的LED功率自適應(yīng)驅(qū)動(dòng)器，所述無(wú)線通信模塊采用ZigBee技術(shù)。本發(fā)明的LED功率自適應(yīng)驅(qū)動(dòng)器，在啟動(dòng)過(guò)程中，在控制芯片和電流采樣電路的配合下，檢測(cè)電流值和計(jì)算電流導(dǎo)數(shù)，同時(shí)在控制芯片和電壓采樣電路的配合下，檢測(cè)電壓值和計(jì)算電壓導(dǎo)數(shù)，當(dāng)電流導(dǎo)數(shù)大于電壓導(dǎo)數(shù)時(shí)表明電壓已經(jīng)被鉗位，此時(shí)的電流就是驅(qū)動(dòng)的最佳電流，保持此電流值并恒流輸出驅(qū)動(dòng)LED，實(shí)現(xiàn)功率自適應(yīng)。


圖1為本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的示意圖；圖2為本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例中控制芯片和無(wú)線通信模塊連接的示意圖；圖3為本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例中所采用的LED的鉗位特性示意圖；圖4為采用本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)間的通信關(guān)系示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。如圖1所示，一種LED功率自適應(yīng)驅(qū)動(dòng)器，其包括電源模塊、控制芯片、IGBT、光隔電流采樣電路、光隔電壓采樣電路、電流采樣電阻和電源輸出電路；其中，所述電源模塊的一端與所述控制芯片連接，為控制芯片提供電源，所述控制芯片通過(guò)絕緣柵雙極型晶體管IGBT驅(qū)動(dòng)模塊與所述IGBT的柵極相連，以脈沖頻率調(diào)制(PFW)方式控制IGBT的導(dǎo)通與關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)恒流輸出；所述光隔電流采樣電路的一端與所述控制芯片連接，另一端與所述電流采樣電阻相連；所述電流采樣電阻與IGBT的發(fā)射極相連；所述電源輸出電路的一端通過(guò)二極管與輸入電源相連，另外一端通過(guò)線圈與所述IGBT的集電極相連，所述電源輸出電路的兩端還通過(guò)二極管和電容相連；所述光隔電壓采樣電路的一端與所述控制芯片連接，另一端與所述電源輸出電路相連。其中，所采用的控制芯片是C8051F310單片機(jī)，主回路采用IGBT(Insulated GateBipolar Transistor,絕緣柵雙極型晶體管)輸出，輸出電壓米用光電隔尚技術(shù)進(jìn)行測(cè)量的，采用PFM調(diào)節(jié)電流，輸出電壓范圍為O — 200V可自動(dòng)調(diào)節(jié)，輸出電流穩(wěn)流為O — 10A，輸出最大功率400W。在啟動(dòng)過(guò)程中，在控制芯片和電流采樣電路的配合下，檢測(cè)電流值和計(jì)算電流導(dǎo)數(shù)，同時(shí)在控制芯片和電壓采樣電路的配合下，檢測(cè)電壓值和計(jì)算電壓導(dǎo)數(shù)，當(dāng)電流導(dǎo)數(shù)大于電壓導(dǎo)數(shù)時(shí)表明電壓已經(jīng)被鉗位，此時(shí)的電流就是驅(qū)動(dòng)的最佳電流，保持此電流值并恒流輸出驅(qū)動(dòng)LED，實(shí)現(xiàn)功率自適應(yīng)。由于LED本質(zhì)上是二極管，不管多少個(gè)串聯(lián)多少個(gè)并聯(lián)，當(dāng)它的正向電壓加到額定電壓時(shí)，再試圖提高它的電壓是不可能的，此時(shí)電流會(huì)急劇增加，而電壓增加的很少，這就是LED的鉗位特性。如圖3所示。隨著時(shí)間的增加，實(shí)際上就是PFW中的頻率增加，輸出電壓和電流都在增加，當(dāng)電壓增加到鉗位電壓時(shí)，電壓增加開始緩慢，導(dǎo)數(shù)下降，而電流增加迅速，導(dǎo)數(shù)增加。如圖3中，在tl時(shí)刻，電壓的導(dǎo)數(shù)還大于電流的導(dǎo)數(shù)，但到了 t2時(shí)刻，電流的導(dǎo)數(shù)就大于電壓的導(dǎo)數(shù)，說(shuō)明電壓已被鉗位，此時(shí)的電流就是最佳驅(qū)動(dòng)電流，控制芯片通過(guò)軟件調(diào)節(jié)PFW中的頻率，保持這個(gè)電流，恒流輸出，功率自適應(yīng)成功。采樣靠單片機(jī)內(nèi)部的ADC功能，它提供10位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。恒流的實(shí)現(xiàn)靠軟件控制的PFW實(shí)現(xiàn)。每次讓IGBT的導(dǎo)通寬度為42 μ S，固定寬度，當(dāng)頻率增加時(shí)，輸出電流增加，頻率減少時(shí)輸出電流減少，再與電流采樣值配合實(shí)現(xiàn)閉環(huán)電流調(diào)節(jié)，恒流驅(qū)動(dòng)LED。如圖2所示，本發(fā)明的LED功率自適應(yīng)驅(qū)動(dòng)器包括無(wú)線通信模塊，可以與物聯(lián)網(wǎng)連接，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和調(diào)光，所述通信模塊與單片機(jī)相連。所述無(wú)線通信模塊采用ZigBee技術(shù)，這是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無(wú)線通訊技術(shù)。主要用于距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸以及典型的有周期性數(shù)據(jù)、間歇性數(shù)據(jù)和低反應(yīng)時(shí)間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用。每個(gè)LED驅(qū)動(dòng)器，即每個(gè)節(jié)點(diǎn)采用的無(wú)線通信模塊為SZ05-Zigbee，這種模塊采用了加強(qiáng)型的Zigbee模塊，集成了 Zigbee協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的微處理器和射頻收發(fā)器，具有通信距離遠(yuǎn)、組網(wǎng)靈活、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)?？蓪?shí)現(xiàn)一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)，多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸。節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)之間不能超過(guò)I公里，在每一個(gè)區(qū)域還要設(shè)定中心節(jié)點(diǎn)，通信關(guān)系如圖4所示。中心節(jié)點(diǎn)將本區(qū)域內(nèi)的所有信息傳送到中心站，中心站服務(wù)器與Internet連接，把路燈管理納入物聯(lián)網(wǎng)管理。
權(quán)利要求
1.一種LED功率自適應(yīng)驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，其包括電源模塊、控制芯片、IGBT、光隔電流采樣電路、光隔電壓采樣電路、電流采樣電阻和電源輸出電路；其中， 所述電源模塊的一端與所述控制芯片連接，所述控制芯片通過(guò)絕緣柵雙極型晶體管IGBT驅(qū)動(dòng)模塊與所述IGBT的柵極相連；所述光隔電流采樣電路的一端與所述控制芯片連接，另一端與所述電流采樣電阻相連；所述電流采樣電阻與IGBT的發(fā)射極相連；所述電源輸出電路的一端通過(guò)二極管與輸入電源相連，另外一端通過(guò)線圈與所述IGBT的集電極相連，所述電源輸出電路的兩端還通過(guò)二極管和電容相連；所述光隔電壓采樣電路的一端與所述控制芯片連接，另一端與所述電源輸出電路相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED功率自適應(yīng)驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，其還包括無(wú)線通信模塊，所述控制芯片與所述無(wú)線通信模塊相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的LED功率自適應(yīng)驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述電流采樣電路和電壓采樣電路還包括光電隔離器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的LED功率自適應(yīng)驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述控制芯片是C8051F310 單片機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的LED功率自適應(yīng)驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述無(wú)線通信模塊是ZigBee 設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種LED功率自適應(yīng)驅(qū)動(dòng)器，其包括電源模塊、控制芯片、I GBT、光隔電流采樣電路、光隔電壓采樣電路、電流采樣電阻和電源輸出電路；其中，所述電源模塊為控制芯片提供電源，所述控制芯片通過(guò)絕緣柵雙極型晶體管IGBT驅(qū)動(dòng)模塊與所述IGBT的柵極相連；所述光隔電流采樣電路的一端與所述控制芯片連接，另一端與所述電流采樣電阻相連；所述電流采樣電阻與IGBT的發(fā)射極相連；所述電源輸出電路的一端通過(guò)二極管與輸入電源相連，另外一端通過(guò)線圈與所述IGBT的集電極相連，所述電源輸出電路的兩端還通過(guò)二極管和電容相連；所述光隔電壓采樣電路的一端與所述控制芯片連接，另一端與所述電源輸出電路相連。采用本發(fā)明的方案，利用LED的電壓鉗位特性實(shí)現(xiàn)了輸出功率自適應(yīng)。
文檔編號(hào)H05B37/02GK103096601SQ20131002969
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2013年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月25日
發(fā)明者戚宇林, 袁昆鵬, 戚曉林, 張京席, 楊再旺 申請(qǐng)人:海林火地電氣科技有限公司