專利名稱：一種led功率自適應驅(qū)動器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及LED照明領域，特別涉及一種LED功率自適應驅(qū)動器。
背景技術：
市面上流行的LED照明驅(qū)動器種類繁多，琳瑯滿目。這些驅(qū)動器的共同特點是全硬件設計，需要功率匹配。即當LED功率不同時，驅(qū)動器也必須隨之改變，不具備通用性，更不具備擴展性，不能與物聯(lián)網(wǎng)連接實現(xiàn)遠距離調(diào)光和控制。目前所存在的采用非隔離式PWM(PulseWidth Modulation,脈寬調(diào)制)技術的LED照明驅(qū)動器，基于純硬件PWM芯片設計，不用隔離變壓器，直流恒流輸出。這種驅(qū)動器電路過于簡單，需要功率匹配，不能自適應，不能與物聯(lián)網(wǎng)連接，可擴展性差，對LED鋁基板絕緣要求高。目前所存在的采用隔離式PWM技術的LED照明驅(qū)動器，基于純硬件PWM芯片設計，在輸入端或輸出端用變壓器隔離，直流恒流輸出。這種驅(qū)動器，也需要功率匹配，不能自適應，不能與物聯(lián)網(wǎng)連接，可擴展性差，對LED鋁基板絕緣要求不高。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種具有通用性的能夠功率自適應的LED驅(qū)動器。為達到上述目的，本實用新型采用如下技術方案:一種LED功率自適應驅(qū)動器，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，所述控制芯片通過絕緣柵雙極型晶體管IGBT驅(qū)動模塊與所述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二極管與輸入電源相連，另外一端通過線圈與所述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。本實用新型的LED功率自適應驅(qū)動器，其還包括無線通信模塊，所述控制芯片與所述無線通信模塊相連。本實用新型的LED功率自適應驅(qū)動器，所述電流采樣電路和電壓采樣電路還包括光電隔離器。本實用新型的LED功率自適應驅(qū)動器，所述控制芯片是C8051F310單片機。本實用新型的LED功率自適應驅(qū)動器，所述無線通信模塊采用ZigBee技術。本實用新型的LED功率自適應驅(qū)動器，在啟動過程中，在控制芯片和電流采樣電路的配合下，檢測電流值和計算電流導數(shù)，同時在控制芯片和電壓采樣電路的配合下，檢測電壓值和計算電壓導數(shù)，當電流導數(shù)大于電壓導數(shù)時表明電壓已經(jīng)被鉗位，此時的電流就是驅(qū)動的最佳電流，保持此電流值并恒流輸出驅(qū)動LED，實現(xiàn)功率自適應。
圖1為本實用新型的一個具體實施例的示意圖；圖2為本實用新型的一個具體實施例中控制芯片和無線通信模塊連接的示意圖；圖3為本實用新型的一個具體實施例中所采用的LED的鉗位特性示意圖；圖4為采用本實用新型的一個具體實施例的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點間的通信關系示意圖。
具體實施方式
為了使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，
以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。如圖1所示，一種LED功率自適應驅(qū)動器，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，所述控制芯片通過絕緣柵雙極型晶體管IGBT驅(qū)動模塊與所述IGBT的柵極相連，以脈沖頻率調(diào)制(PFW)方式控制IGBT的導通與關斷，實現(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二極管與輸入電源相連，另外一端通過線圈與所述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，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進行測量的，采用PFM調(diào)節(jié)電流，輸出電壓范圍為O — 200V可自動調(diào)節(jié)，輸出電流穩(wěn)流為O — 10A，最大輸出功率400W。在啟動過程中，在控制芯片和電流采樣電路的配合下，檢測電流值和計算電流導數(shù)，同時在控制芯片和電壓采樣電路的配合下，檢測電壓值和計算電壓導數(shù)，當電流導數(shù)大于電壓導數(shù)時表明電壓已經(jīng)被鉗位，此時的電流就是驅(qū)動的最佳電流，保持此電流值并恒流輸出驅(qū)動LED，實現(xiàn)功率自適應。由于LED本質(zhì)上是二極管，不管多少個串聯(lián)多少個并聯(lián)，當它的正向電壓加到額定電壓時，再試圖提高它的電壓是不可能的，此時電流會急劇增加，而電壓增加的很少，這就是LED的鉗位特性。如圖3所示。隨著時間的增加，實際上就是PFW中的頻率增加，輸出電壓和電流都在增加，當電壓增加到鉗位電壓時，電壓增加開始緩慢，導數(shù)下降，而電流增加迅速，導數(shù)增加。如圖3中，在tl時刻，電壓的導數(shù)還大于電流的導數(shù)，但到了 t2時刻，電流的導數(shù)就大于電壓的導數(shù)，說明電壓已被鉗位，此時的電流就是最佳驅(qū)動電流，控制芯片通過軟件調(diào)節(jié)PFW中的頻率，保持這個電流，恒流輸出，功率自適應成功。采樣靠單片機內(nèi)部的ADC功能，它提供10位的模數(shù)轉換器。恒流的實現(xiàn)靠軟件控制的PFW實現(xiàn)。每次讓IGBT的導通寬度為42 μ S，固定寬度，當頻率增加時，輸出電流增加，頻率減少時輸出電流減少，再與電流采樣值配合實現(xiàn)閉環(huán)電流調(diào)節(jié)，恒流驅(qū)動LED。如圖2所示，本實用新型的LED功率自適應驅(qū)動器包括無線通信模塊，可以與物聯(lián)網(wǎng)連接，進而實現(xiàn)遠程控制和調(diào)光，所述通信模塊與單片機相連。所述無線通信模塊采用ZigBee技術，這是一種近距離、低復雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無線通訊技術。主要用于距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設備之間進行數(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)和低反應時間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?。每個LED驅(qū)動器，即每個節(jié)點采用的無線通信模塊為SZ05-Zigbee，這種模塊采用了加強型的Zigbee模塊，集成了 Zigbee協(xié)議標準的微處理器和射頻收發(fā)器，具有通信距離遠、組網(wǎng)靈活、抗干擾能力強等優(yōu)點?？蓪崿F(xiàn)一點對多點，多點對多點的數(shù)據(jù)傳輸。節(jié)點和節(jié)點之間不能超過I公里，在每一個區(qū)域還要設定中心節(jié)點，通信關系如圖4所示。中心節(jié)點將本區(qū)域內(nèi)的所有信息傳送到中心站，中心站服務器與Internet連接，把路燈管理納入物聯(lián)網(wǎng)管理。
權利要求1.一種LED功率自適應驅(qū)動器，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，所述控制芯片通過絕緣柵雙極型晶體管IGBT驅(qū)動模塊與所述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二極管與輸入電源相連，另外一端通過線圈與所述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)權利要求1所述的LED功率自適應驅(qū)動器，其特征在于，其還包括無線通信模塊，所述控制芯片與所述無線通信模塊相連。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的LED功率自適應驅(qū)動器，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)權利要求1或2所述的LED功率自適應驅(qū)動器，其特征在于，所述控制芯片是C8051F310 單片機。
5.根據(jù)權利要求2所述的LED功率自適應驅(qū)動器，其特征在于，所述無線通信模塊是ZigBee 設備。
專利摘要本實用新型公開了一種LED功率自適應驅(qū)動器，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，所述電源模塊為控制芯片提供電源，所述控制芯片通過絕緣柵雙極型晶體管IGBT驅(qū)動模塊與所述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二極管與輸入電源相連，另外一端通過線圈與所述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。采用本實用新型的方案，利用LED的電壓鉗位特性實現(xiàn)了輸出功率自適應。
文檔編號H05B37/02GK203057644SQ20132004254
公開日2013年7月10日 申請日期2013年1月25日 優(yōu)先權日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 申請人:海林火地電氣科技有限公司