本發(fā)明涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及變恒流IC為恒功率IC的補償電路及LED恒功率電源。

背景技術(shù)：

近年來，LED作為新一代綠色照明產(chǎn)品，獲得了迅猛的發(fā)展。在LED大放異彩的同時，LED驅(qū)動電源則成為LED產(chǎn)業(yè)穩(wěn)定與發(fā)展的核心，LED電源的品質(zhì)直接制約了LED產(chǎn)品的可靠性。由于LED是特性敏感的半導(dǎo)體器件，又具有負溫度特性，因而在應(yīng)用過程中需要對其工作狀態(tài)進行穩(wěn)定和保護，從而就有現(xiàn)在普遍采用的不同于普通電壓源的恒流源。

LED驅(qū)動電源是把普通市電電源（AC:110/120/220/230/240/277V，50/60Hz），或者直流電源（DC：5、12、24、48V等）的電壓型電源，通過一定的電子電路，以保證LED恒定發(fā)光的LED電能供應(yīng)電路。目前市面上多數(shù)采用恒流源電源。LED用恒流源供電，它能避免LED因正向電壓改變而造成的電流變動，而且不需限流電阻，成本較低，效率高。然而由于目前市面上的LED發(fā)光芯片存在多種規(guī)格，如：同樣是50W的LED的COB光源（芯片），常用的就有30V，36V，39V，45V，52V，55V，72V等等，用點光源組合的，每3伏一檔，通常從3-210V都有人用，且同一廠家生產(chǎn)的同一規(guī)格的COB或點光源，其電壓上下偏差也會超過10%，此外，同一顆芯片，其環(huán)境溫度不同，電壓也有5%以上的上下偏差，因此，作為LED恒流驅(qū)動供應(yīng)商，存在種類繁多，庫存困難，生產(chǎn)周期過長等嚴重問題，作為LED燈具廠，也存在用高精度的恒流源生產(chǎn)的整燈產(chǎn)品，其功率精度的一致性卻不高的問題。要保證產(chǎn)品的一致性，要么，對光源進行嚴格篩選，這會導(dǎo)致光源成本提高；要么在生產(chǎn)時對驅(qū)動參數(shù)進行微調(diào)，這會導(dǎo)致生產(chǎn)成本提高。尤其是戶外防水灌膠電源，調(diào)整的成本和難度都很大。

因此，目前大家開始開發(fā)通用性更強，產(chǎn)品功率精度更高的LED驅(qū)動電源，即恒功率源。恒功率源能根據(jù)LED兩端電壓的大小，自動調(diào)整輸出電流的大小，使LED兩端的電壓與電流的乘積保持不變，即LED獲得的功率在額定范圍內(nèi)，在AC（輸入交流）、DC（輸出直流）、Ta（環(huán)境溫度）變化時能始終保持不變。

目前從事這個項目開發(fā)的人有不少，概括起來有三大類型：一是將功率相對穩(wěn)定的準恒流源描述為恒功率驅(qū)動，那不是真正意義上的恒功率源，如專利號：CN200910109423.6、CN200920134845.4；二是用單片機對輸出電壓電流直接進行檢測和運算，然后對開關(guān)管進行控制的真正恒功率電源，如專利號：CN201120008330.7、CN201310179274.2、CN201420725588.2、CN201210005035.5；三是提出了一些實現(xiàn)恒功率源的感知或控制方法，如專利號：CN201520227273.X、CN201610010112.4、CN201410056655.0，這些感知或控制的方法，實質(zhì)也是一種單片機運算方法，只是外圍或整體結(jié)構(gòu)略有不同而已。

到目前為此，申請恒功率的專利不少，但真正應(yīng)用到現(xiàn)實電路中的卻不多，用在戶外的更是極少。原因是：使用單片機的方法，雖然從原理上講，最精確、最科學(xué)。但實現(xiàn)應(yīng)用中卻是困難重重：一、普通單片機是針對室內(nèi)、直流、弱信號的電路而設(shè)計的，若將它直接用于交流大功率電源會有三點不足：一是抗干擾能力不足，易死機、失控；二是溫度適應(yīng)范圍不足，在＜－25℃和＞85℃的環(huán)境中，不能正常工作，戶外電源最好在-50℃－+105℃（電源盒內(nèi)）能正常才較好；三是受強信號的電磁干擾易失效。二、專業(yè)級或定制的單片機成本會太高，專業(yè)或定制單片機，因為量少，投入軟件開發(fā)和制成的成本都很高，客戶很難接受。三、若將普通單片機用于小功率LED室內(nèi)電源，因小功率恒流源的成本極低，客戶對小功率電源的成本又極為敏感，因此同樣難以推廣。四、開發(fā)專用的恒功率驅(qū)動芯片，是個不錯的選擇，但從開發(fā)到成熟應(yīng)用，需要花幾年時間的試用才能成熟，且成熟后，IC的價格也需要幾年時間才能降低到比較便于推廣的成本。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提高LED驅(qū)動電源的通用性、可靠性并擴大適用范圍，降低成本，本發(fā)明提供了變恒流IC為恒功率IC的補償電路及LED恒功率電源。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：變恒流IC為恒功率IC的補償電路，其特征在于包括線性壓控變阻器、穩(wěn)壓器；穩(wěn)壓器的電源輸入端接節(jié)點A, 電源輸出端接節(jié)點C，參考端(公共端)接節(jié)點B；線性壓控變阻器的一端接節(jié)點C，另一端接地，第三端接節(jié)點CS，即C與地為電壓變化輸入端， CS與地為電阻變化輸出端；電解電容C₁的正極一端接節(jié)點A，另一端接地,為補償電路提供電能；電解電容C₂的負極一端接節(jié)點B，另一端接地，用于獲得恒功率輸出電壓的比例樣本，對輸出電壓進行取樣；二極管D₁的負極一端接節(jié)點A，另一端接線圈f₁的動態(tài)端；線圈f₁的另一端接地；線圈f₂的一端接地，另一端接二極管D₂的負極一端；二極管D₂的另一端接節(jié)點B。

進一步地，所述線性壓控變阻器包括三極管BG₁和三極管BG₂，三極管BG₁的集電極C₁和基極b₁同時接節(jié)點D，發(fā)射極e₁接電阻R₁的一端；三極管BG₂的集電極C₂接節(jié)點CS，發(fā)射極e₂接電阻R₂的一端，基極b₂接節(jié)點D；電阻R₀的一端接節(jié)點C,另一端接節(jié)點D；電阻R₂的另一端接地；電阻R₁的另一端接地。

進一步地，所述三極管BG₁和三極管BG₂為相同特性的NPN型三極管，是高放大倍數(shù)的低壓開關(guān)管。

進一步地，所述LED恒功率電源包括AC電源輸入、保險絲F、EMC單元、橋式整流器、恒功率補償電路、恒流IC單元、變壓器和DC輸出整流濾波電路；所述AC電源輸入與EMC單元連接，在AC電源輸入與EMC單元之間還設(shè)有保險絲F；所述EMC單元與橋式整流器相接；橋式整流器的正輸出端接節(jié)點N₃；線圈f₃的一端接場效應(yīng)管Q₁的漏極,另一端接節(jié)點N₃；場效應(yīng)管Q₁的柵極接恒流IC單元的驅(qū)動控制端，源極接取樣電阻R_S的一端, 取樣電阻R_S的另一端接地；電阻R_C的一端接取樣電阻R_S的一端，另一端接節(jié)點CS；電容C₃的一端接節(jié)點N₃，另一端接地；恒流IC單元第二端為電流取樣輸入端，接節(jié)點CS,第三端接節(jié)點N₅，第四端接地；線圈f₄的一端接二極管D₃正極的一端，另一端接節(jié)點N₂,電解電容C₄的正極一端接節(jié)點N₁, 電容C₄的另一端接節(jié)點N₂, 二極管D₃的另一端接節(jié)點N₁。節(jié)點N₁和節(jié)點N₂用于連接LED照明器件,即恒功率輸出端。恒功率補償電路第一端接節(jié)點N₅，第二端接線圈f₂的一端，即動態(tài)端，第三端接節(jié)點CS，第四端接地；線圈f₂的另一端接地；線圈f₁的一端接節(jié)點N₅，另一端接地。

本發(fā)明的優(yōu)點：（1）本發(fā)明采用的恒功率補償電可以加到任意的恒流LED驅(qū)動電源中，輕松實現(xiàn)LED電源從恒流到恒功率的升級，并且本恒功率補償電路不用單片機，也不用運算電路，電路簡單、成本低、功耗小、易控制、使用壽命長、可靠性高。（2）本發(fā)明的LED恒功率驅(qū)動電源能夠根據(jù)LED的不同工作電壓，自動調(diào)整LED的工作電流，使LED的I、U乘積(功率)穩(wěn)定不變，即整燈功率不隨AC電壓、DC電壓、環(huán)境溫度的變化而變化。這樣，不僅提高了一款電源自動適應(yīng)同功率但不同規(guī)格的LED光源的通用性，而且克服了同一規(guī)格LED光源因正常電壓偏差或環(huán)境溫度變化而導(dǎo)致的整燈功率一致性（精度）不高的問題。（3）采用現(xiàn)有成熟的恒流電源驅(qū)動芯片，而不需要重新開發(fā)電源的驅(qū)動芯片，只是增加簡單的外圍補償電路，就能將簡單的恒流驅(qū)動特性升級為優(yōu)質(zhì)的恒功率驅(qū)動特性，成本低。（4）輸出適應(yīng)范圍寬，通用性強。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的變恒流IC為恒功率IC的補償電路原理方框圖。

圖2為本發(fā)明的變恒流IC為恒功率IC的補償電路的線性壓控變阻器的電路原理圖。

圖3為本發(fā)明的恒功率LED驅(qū)動電源實施例的電路原理圖。

圖4為變恒流IC為恒功率IC的補償電路的等效電路圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖1所示：變恒流IC為恒功率IC的補償電路，其特征在于包括線性壓控變阻器6、穩(wěn)壓器5；穩(wěn)壓器5的電源輸入端接節(jié)點A, 電源輸出端接節(jié)點C，參考端(公共端)接節(jié)點B；線性壓控變阻器6的一端接節(jié)點C，另一端接地，第三端接節(jié)點CS，即C與地為電壓變化輸入端，CS與地為電阻變化輸出端；電解電容C₁的正極一端接節(jié)點A，另一端接地,為補償電路提供電能；電解電容C₂的負極一端接節(jié)點B，另一端接地，用于獲得恒功率輸出電壓的比例樣本，對輸出電壓進行取樣；二極管D₁的負極一端接節(jié)點A，另一端接線圈f₁的動態(tài)端；線圈f₁的另一端接地；線圈f₂的一端接地，另一端接二極管D₂的負極一端；二極管D₂的另一端接節(jié)點B。

電路中f₁是普通恒流IC的工作反饋線圈，為恒流IC提供工作電能、變壓器工作狀態(tài)和輸出電壓等信息。在恒功率補償電路中，利用該線圈，通過D₁整流和C₁蓄能，為該補償電路提供工作電能。f₂是恒功率IC補償電路新增的反饋線圈，目的是獲得輸出電壓的取樣電壓。通過D₂整流和C₂蓄能,U_C2即為輸出電壓U_DC的取樣電壓。

穩(wěn)壓器種類很多，這里用最簡單的3端固定穩(wěn)壓器來為例說明。如圖1所示，穩(wěn)壓器的3端分別A、B、C； A為穩(wěn)壓器電源輸入端，C為穩(wěn)壓器電源輸出端，B為穩(wěn)壓器參考端。其中，A與C₁正極連接，B與C₂的負極連接，而不是直接與常規(guī)的信號地連接，目的是使穩(wěn)壓器輸出的U_CB與U_C2形成一個減法器，得到U_C電壓，U_C=U_CB-︱U_C2︱。可見， U_CB是固定電壓，U_C2是輸出電壓的取樣電壓，隨輸出電壓U_DC的升高而升高。U_C正好與U_C2相反，即U_DC輸出電壓越高，U_C輸出電壓越低。

如圖2所示所述線性壓控變阻器包括三極管BG₁和三極管BG₂，三極管BG₁的集電極C₁和基極b₁同時接節(jié)點D，發(fā)射極e₁接電阻R₁的一端；三極管BG₂的集電極C₂接節(jié)點CS，發(fā)射極e₂接電阻R₂的一端，基極b₂接節(jié)點D；電阻R₀的一端接節(jié)點C,另一端接節(jié)點D；電阻R₂的另一端接地；電阻R₁的另一端接地。所述三極管BG₁和三極管BG₂為相同特性的NPN型三極管，是高放大倍數(shù)的低壓開關(guān)管。

如圖3所示所述LED恒功率電源包括AC電源輸入、保險絲F、EMC單元1、橋式整流器2、恒功率補償電路3、恒流IC單元4、變壓器T和DC輸出整流濾波電路7；所述AC電源輸入與EMC單元1連接，在AC電源輸入與EMC單元1之間還設(shè)有保險絲F；所述EMC單元1與橋式整流器2相接；橋式整流器2的正輸出端接節(jié)點N₃；線圈f₃的一端接場效應(yīng)管Q₁的漏極,另一端接節(jié)點N₃；場效應(yīng)管Q₁的柵極接恒流IC單元4的驅(qū)動控制端，源極接取樣電阻R_S的一端, 取樣電阻R_S的另一端接地；電阻R_C的一端接取樣電阻R_S的一端，另一端接節(jié)點CS；電容C₃的一端接節(jié)點N₃，另一端接地；恒流IC單元4第二端為電流取樣輸入端，接節(jié)點CS,第三端接節(jié)點N₅，第四端接地；線圈f₄的一端接二極管D₃正極的一端，另一端接節(jié)點N₂,電解電容C₄的正極一端接節(jié)點N₁, 電容C₄的另一端接節(jié)點N₂, 二極管D₃的另一端接節(jié)點N₁。節(jié)點N₁和節(jié)點N₂用于連接LED照明器件,即恒功率輸出端。恒功率補償電路第一端接節(jié)點N₅，第二端接線圈f₂的一端，即動態(tài)端，第三端接節(jié)點CS，第四端接地；線圈f₂的另一端接地；線圈f₁的一端接節(jié)點N₅，另一端接地。

下面簡要介紹將恒流IC變?yōu)楹愎β蔍C的實施例原理：如圖4所示：普通恒流IC的正常輸出特性是無論AC電壓變化還是DC電壓變化，DC端輸出的電流值是始終恒定的，即輸出60V是1A，輸出50V左右，甚至30V左右時電流也是1A?，F(xiàn)在想將IC的恒流輸出特性變?yōu)楹愎β瘦敵鎏匦裕詈唵蔚脑硎?R_S兩端的取樣電壓能自動隨輸出DC電壓的縮小而線性增大，為實現(xiàn)這個原理，可以在CS與信號地之間接入一個可變電阻R_U，在CS與S之間串入一個固定R_C,這樣只要適當改變R_U的值，就能改變DC的輸出電流值。如果R_U值的變化正好實現(xiàn)Uout與Iout的乘積保持不變，那么，此恒流IC就變成了恒功率IC。因此本發(fā)明的關(guān)鍵還必須解決R_U的自動變化問題。

恒功率的輸出特性是：Uout與Iout的乘積保持不變。例如，60W的恒功率電源，Uout=60V,Iout=1A; Uout=50V,Iout=1.2A; Uout=40V,Iout=1.5A; Uout=30V,Iout=2A……P=UI， P為恒定值。I應(yīng)隨U成反比例變化。這里R_U的值越大，U_S的值越接近U_CS的值，就越接近原恒流值；R_U的值越小，U_S比U_CS的值就高出越多，Iout的電流就越大。想達到恒功率輸出的特點，R_U的值應(yīng)隨著輸出電壓Uout的增大而增大，隨Uout的減小而減小。所以設(shè)計一個線性壓控變阻器代替R_U，就能使原恒流輸出的IC變成恒功率輸出的IC。

下面介紹一下使用本發(fā)明的補償電路實現(xiàn)將恒流IC變?yōu)楹愎β蔍C的原理：

圖2中R₀與R₁為分壓電阻，與BG₂、R₂組成射極跟隨器，BG₁是BG₂的溫度補償器，同時也是BG₂的鏡像元件，將BG₁的有源變阻特性鏡像轉(zhuǎn)化為無源變阻器，防止I_R0對CS的非線性干擾。由于I_b2的電流是I_C2的電流的幾百分之一，因此I_R0對CS的影響可以忽略不計。因此本實施例可以理解為壓控器件。由于R₁=R₂，BG₁的U_b1e1=BG₂的U_b2e2，而R₁與R₀是純電阻，BG₂的通流能力即I_C2值完全取決于R₁與R₀的比值及其所施加的電壓U_C，當BG₁、BG₂、R₀、R₁、R₂值決定后，BG₂+R₂的恒流特性完全隨U_C的變化而變化，U_CS是相對固定的，所以BG₂和R₂的等效電阻就完全取決于U_C的值，這里只要改變U_C的大小就能改變BG₂+R₂的等效電阻，且線性很好。因此，本實施例是一個線性很好的壓控變阻器，且輸出端CS到GND是無源的，CS取樣電壓幾乎不受I_R0的影響。本線性壓控變阻器是負電壓特性，即U_C越高，其等效電阻越小，因此，通過反饋線圈獲得的輸出取樣電壓，不能直接用于此壓控變阻器，需對輸出電壓的特性進行改變。圖1是改變U_C與U_C2（U_C2是輸出電壓的取樣電壓）變化特性的實施例：這里引入一個固定電壓U_CB(它由三端穩(wěn)壓器來實現(xiàn)的)，U_C=U_CB-U_C2。因此，U_C的變化是隨U_C2的增大而減小，而且也是線性的，因此U_C便可直接用于線性壓控變阻器的工作電壓兼控制電壓。這里只要適當調(diào)整U_CB的值和R₀的值，便可以將恒流IC在高達2.6倍的變化過程中，始終保持很好（穩(wěn)定）的恒功率輸出特性。這里的固定電壓U_CB是由三端穩(wěn)壓器組成的，A接C₁的正極，為電源輸入端，B為參考端(公共端)，這里是接輸出取樣電壓C₂的負極，而不是直接地，但輸出的U_C的負極是地(GND)的，這樣，U_C=U_CB-U_C2，實際形成一個減法器。于是，U_C與GND之間，就得到一個可以被線性壓控變阻器直接使用的供電兼控制的電壓。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。