用于LED的电源

1.一种用于LED的供电系统，包括：
用于感测到LED的电流的感测电流装置，该感测电流装置产生一个 感测电流信号；
用于产生一个基准电流信号的基准电流信号产生装置；
用于比较所述感测电流信号与所述基准电流信号的比较装置，该 比较装置产生一个反馈信号；以及响应所述反馈信号用于转换功率的功率转换装置，该功率转换装 置向LED提供电流，
其特征在于：所述比较装置是一个比例类型的运算放大器控制电 路。
2.根据权利要求1所述的系统，进一步包含用于限制到LED的电 流的电流限制装置。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述电流限制装置限制所述 感测电流信号。
4.根据权利要求2所述的系统，其中所述电流限制装置限制所述 反馈信号。
5.根据权利要求2所述的系统，其中所述电流限制装置是一个齐 纳二极管电路。
6.根据权利要求5所述的系统，其中所述基准电流信号产生装置 是一个向所述齐纳二极管电路供电的正向转换变压器。
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述功率转换装置进一步包 括：
一个响应于反馈信号的功率因数校正器，该功率因数校正器产生一 个门驱动信号；
响应所述门驱动信号用于调节变压器的变压器调节装置，该变压 器调节装置产生一个变压器控制信号；以及一个响应于所述变压器控制信号的回扫变压器，该回扫变压器供 应电流给LED。
8.根据权利要求7所述的系统，其中所述变压器调节装置由晶体 管构成。
9.根据权利要求8所述的系统，其中所述晶体管为金属氧化物半 导体场效应晶体管。
10.根据权利要求8所述的系统，其中所述晶体管为双极晶体管。
11.根据权利要求10所述的系统，其中所述双极晶体管为绝缘栅 双极晶体管。
12.根据权利要求1所述的系统，进一步包括用于将所述比较装置 与所述功率转换装置相隔离的隔离装置。
13.根据权利要求12所述的系统，其中所述隔离装置是一个光耦 合器。
14.一种向LED供电的方法，包括下述步骤：
感测出到LED的电流并且产生一个感测电流信号；
产生一个基准电流信号；
用一个比例类型的运算放大器控制电路比较所述感测电流信号和 所述基准电流信号；
基于所述感测电流信号和所述基准电流信号间的差异，产生一个反 馈信号；以及
响应于所述反馈信号，将功率转换并且向LED(106)供应电流。

技术领域\n本公开内容的技术领域是电源，更具体地是一种用于LED(发光 二极管)的电源。\n背景技术\n白光发射二极管(LED)的技术已经得到重大进展，白光LED在市 场上可买到，其产生10-15流明/瓦特。这与白炽灯泡的性能可以相 比较。另外，LED提供其它优点如较长的工作寿命、震动/振动抵抗性 及由于其小尺寸导致的设计灵活性。结果是，白光LED正在取代传 统的白炽源用于如标志、强调和道路照明等照明应用。白光LED可 被单独使用或为一特别效果与彩色LED一起使用。\n如图1所示，用于白光LED系统的现有电源由一个用于隔离和电 压匹配的线路频率变换器组成，所述变换器向一个整流器/滤波器和 一个电流限制电阻器馈电。所述整流器/滤波器将逐步降低的线交流 电压转换成为直流电压。所述电流限制电阻器根据线电压的变化来调 整LED电流。线路频率转换器的使用使电源容量加大。电流限制电阻 器产生功率损耗，使电源效率变低。另外，电流调整不精确且对于不 同的LED串长(LED以串行连接)有所不同。可以针对在某一特殊光 源下固定数目的LED对所述效率和电流调整进行优化，然而这时电源 将只适合于那个特别的光源。因此，目前可用的电源没有驱动具有不 同数量LED(例如，在一个串联串上有一个或多个)的光源而保持良 好调整和效率的能力。\nLED的电特征是如此这般，以致于施加到LED灯上的电压的很小 变化将造成明显的电流变化。此外，通过改变LED两端的正向压降， 环境温度的变化也将导致LED的电流变化。而且，LED的流明输出取 决于LED电流。LED光源的现存电源并没有被设计成能够精确地调 整LED电流，以防止由于输入交流电压变化和环境温度而引起的发光 强度变化。LED灯在过量正向电流下长时间的工作可以产生不可接受 的发光强度变化甚至发生灾难性事故。另外，电流电源并不能将功率 消耗减至最小以使节能最大化。\n发明内容\n需要一种将克服上述缺点的用于LED的电源。\n本发明的一个方面提供一种具有良好调整和效率的用于LED光源 的电源。\n本发明的另一方面提供一种能够驱动可变数量LED的用于LED光 源的电源。\n本发明的另一方面提供一种能够适应高功率LED新一代产品的用 于LED光源的电源。\n本发明的另一方面提供一种小尺寸和低重量的用于LED光源的电 源。\n本发明的另一方面提供一种防止开路和电路故障的用于LED光源 的电源。\n本发明的另一方面提供一种避免LED灯在过量正向电流下工作的 用于LED光源的电源。\n按照本发明，提供了一种用于LED的供电系统，包括：用于感测 到LED的电流的装置，所述感测电流装置产生一个感测电流信号；用 于产生一个基准电流信号的基准电流信号产生装置；用于比较所述感 测电流信号与所述基准电流信号的比较装置，该比较装置产生一个反 馈信号；以及响应所述反馈信号用于转换功率的功率转换装置，该功 率转换装置向LED提供电流，其特征在于：所述比较装置是一个比例 类型的运算放大器控制电路。\n按照本发明，还提供了一种向LED供电的方法，包括下述步骤： 感测出到LED的电流并且产生一个感测电流信号；产生一个基准电流 信号；用一个比例类型的运算放大器控制电路比较所述感测电流信号 和所述基准电流信号；基于所述感测电流信号和所述基准电流信号间 的差异，产生一个反馈信号；以及响应于所述反馈信号，将功率转换 并且向LED供应电流。\n根据目前所优选实施例的以下详尽描述，并且结合所附附图进行 阅读，前文所述的本发明其它特性及优点将变得显而易见。所述详尽 描述和附图仅对本发明进行示例性说明，而并不是限制由所附加的权 利要求和其等同物所定义的发明范围。\n附图说明\n图1示出一个现存LED电源的方框图。\n图2示出根据本发明所制成的用于LED光源的电源方框图。\n图3示出根据本发明所制成的用于LED光源电源的示意图。\n具体实施方式\n本发明用于LED光源的电源向以串联或并联型式连接的不同数量 LED提供功率。所述电源使用电流反馈来调节到LED的功率并对电路 和电路故障提供保护。\n图2示出根据本发明所制成的用于LED光源的电源方框图。单相 交流输入被提供在方框100中并由AC/DC转换器102转换成直流。 功率转换器104调节至LED的功率。基于一个表示在比较器108中 所产生的电流电误差的反馈信号，功率转换器104调节到LED的功 率。电流传感器110测量到LED 106的电流并提供一个感测的电流 信号。在如图2所示例的本实施例中，电流限制器112限制来自电流 传感器110的感测电流信号并防止过量的反馈信号到达功率转换器 104。在其它的实施例中，电流限制器112可以被省略，或可被安装在 比较器108和功率转换器104之间，以直接限制反馈信号。电流限 制器112的输出与在比较器108处的基准电流114相比较，该比较器 基于电流限制器的输出和基准电流114之间的差异提供一反馈信 号。该反馈信号被输入到功率转换器104。\n图3示出根据本发明所制成的用于LED光源的电源示意图。所述 电源使用一回扫变压器来向不同数量的LED光源供电，所述变压器具 有通过一个功率因数校正器的电流反馈。\n电压被供应至在VIN处通向EMI滤波器120的电源。该电压可以 是交流输入且典型性地为在120/230VRMS下的50/60赫兹。所述EMI 滤波器120阻碍在输入端的电磁干扰。AC/DC转换器122可以是一 个桥式整流器且将EMI滤波器120的交流输出转换为直流。变压器 124包括初级绕组W1和次级绕组W2、W3、W4和W5。绕组W1/W2 组成回扫变压器以向LED 126供电。基于特定的应用，例如照明或标 志，LED 126可以是白色的或是彩色的LED。LED 126可以是若干 个按需要以串联或并联或是串联和并联电路的组合型式连接的LED。 回扫变压器受PFC 128控制，所述PFC 128是一个功率因数校正器 的集成电路，如由ST微电子公司制造的L6561型。具有功率因数校 正器配置的回扫变压器已经被广泛地应用，用于提供具有高线性功率 因数的绝缘的固定电压直流电源。\n回扫变压器将到达LED 126的电流控制在一个所要求的值。绕组 W1/W3的正向转换器操作将电容器C3充电，并且一个基准电流信号 被产生在串联电阻R4和齐纳Z2之间。电容器C3两端的峰值电压取 决于W1/W3的匝数比。来自绕组W1/W2回扫操作的输出直流电压不 能被用来产生基准电流信号，因为LED 126两端的输出直流电压可 以具有一个很宽的范围，从一个LED灯的2.6伏直流至八个串联LED 的约32伏直流。还可以用绕组W1/W3的正向转换器的操作来替代。 W1/W3和W1/W5绕组的正向转换器的操作也可以被用于向集成电路 如PFC 128和电流控制器130供电。\n感测的电流信号被产生在电阻R1两端，R1与LED 126串联。所 感测的电流信号和基准电流信号在电流控制器130中被比较。电流控 制器130可以是一个比例类型的运算放大器控制电路。来自于电流控 制器130的反馈信号驱动一光耦合器132。电流控制器130是必需 的，因为光耦合器有一个很宽范围的电流传输比(CTR)。电流控制器 130维持一个精确的电流反馈信号，因此避免在LED电流中大的误差， 光耦合器132将为LED 126供电的直流电路与在EMI滤波器120处 的交流电路电源隔离，所述两个电路处于变压器124的相对面。\n光耦合器132的输出被连接到PFC 128，所述PFC 128向MOSFET (金属氧化物半导体场效应晶体管)Q1供给一个门驱动信号。MOSFET\nQ1供应一个变压器控制信号，用来调节通过变压器124绕组W1的电 流以便与LED 126电流要求相匹配，直至在电流控制器130中所感 测的电流信号和基准电流信号相等，因此反馈误差信号达到零。LED 电流要求得到满足，因此不需要进一步的动作。内部2.5伏基准信号 和PFC 128的内部补偿电路将电阻R6两端的电压降维持在2.5伏。 虽然这个实例使用MOSFET Q1用于调节变压器电流，但是作为另选的 实施例可以使用其它类型的晶体管来调节电流，例如绝缘栅双极晶体 管(IGBT)或双极晶体管。在ZCD处到PFC 128的输入提供一个由绕 组W1/W4供电的复位信号。\n参考图3，齐纳二极管Z1为LED 126提供过压保护。通过输出 连接，齐纳二极管Z1连接到LED 126，并且将输出电压箝位在规定 的输出电压上。额定的齐纳工作电压被选定在刚刚超出最大的规定输 出电压。在输出开路的情况下，变压器124绕组W1/W2的回扫操作 将继续建立输出电压。增高的输出电压将齐纳二极管Z1开启，从而增 加了感测的电流信号，其反过来限制了来自电流控制器的反馈信号。 这就限制了到MOSFET Q1的门驱动信号，防止回扫转换器将到LED 126的输出电压建立成超出规定的最大电压。同样地，在图3中示出 的被从复位绕组W4连接至电阻R6的齐纳二极管Z3将防止因LED电 流控制系统故障而导致的输出过电压。在可供选择的实施例中，取决 于特别应用所要求的保护等级，不论是齐纳二极管Z1还是齐纳二极 管Z3，或是齐纳二极管Z1和齐纳二极管Z3这两者均可以被省略。\n重要的是要注意到：图3示例出本发明的具体应用和实施例，而 并不是旨在将本公开内容或权利要求的范围限制在此处所呈现的内 容上。在阅读本技术规范以及研究其中的附图之时，对于本领域那些 普通技术人员即刻显然的是：本发明的无数其它实施例是可能的，并 且这样的实施例得到设想并属于目前本发明所提出权利要求的范 围。\n虽然在此公开的本发明实施例目前被认为是优选的，但是可以进 行各种改变和修改而不违背本发明的精神和范围。本发明的范围被显 示在附加权利要求中，且伴随等同物的含义和范围而来的所有改变旨 在被包含于此。