[发明专利]具有功率反馈的开关电源保持灯恒定亮光

说明书

技术领域

本发明是一种具有功率反馈的开关电源，用以保持灯亮度的恒定。使得灯无频闪，无电磁辐射，具有防止眼睛疲劳近视和防止电磁辐射的保健功能。

背景技术

开关电源用来给很多种电气负载、仪器供电，例如灯。传统电源通常包括一个变流器。变流器是一种开关电源电路把交流或直流输入电压通过反馈变成设定指定值的直流输出电压。

图1展示传统开关电源100框图。在一种应用中，电源101是一个交流电压源。过滤器111防止高频电流进入电压源101。保护112在过电流情况下切断过滤器与后续电路的连接。桥式整流器113把交流正弦波形转变成直流波形。变流器102从桥式整流器113接受到一个整流产生的直流电压并且转换成直流电压供给输出器件103。变流器102是一个开关电源电路。电压反馈104对输出器件103的输出电压信号采样，然后把与电灯电压成比例的信号反馈给控制器110，并且通过运算放大器106与参考电压105比较。参考电压105是一个电子电路提供精确度非常高的直流电压。运算放大器106的输出是一个比较产生的误差信号，这个信号将会送到比较器108，而且与锯齿发生器107做比较。比较器108的脉冲输出信号送到驱动器109。驱动器109的输出将控制变流器102的主开关的导通时间，来控制输出电压在预定的恒定电压值，这个电压值由参考电压105来设定。

图2是传统开关电源100的一个应用电路。

电压源101是交流电压源。

在一个应用中，过滤器111包括一个电感和一个电阻。

在一个应用中，保护112包括一个熔端器F1。

桥式整流器113包括二极管D1，D2，D3，D4，把输入的交流电压转换成直流电压加在电容C1上。

变流器102包括一个反激变流电路，输入探测，过滤器，偏置电路和缓冲电路。反激变流电路包括一个反激拓扑电路，从桥式整流器113收到一个直流电压。变压器T1，场效应管M1，二极管D8和电容C6组成一个反激拓扑电路，把整流后的直流电压转换成预定值的直流电压。电阻R2，R3和电容C3构成输入检测电路。电容C5是一个过滤器来过滤送到集成电路控制器Vsense探针的电压反馈信号。辅助绕组T1B，二极管D7，齐纳二极管D6和电容C4构成集成电路控制器的偏置电压。电容C2，二极管D5和电阻R4构成缓冲电路来钳制场效应管M1栅极到源极的电压。

输出器件103是一个灯。

电压反馈电路104包括辅助绕组T1B和电阻R7，R8。

控制器110是一个集成电路控制器，具有探针Vcc，Vin，Vsense，GND和Output等。集成电路控制器具有内部集成的比较器108，锯齿发生器107，运算放大器106，参考电压105和驱动器109。

在一个应用中，灯是发光二极管(LED)，电流与电压成指数函数关系。

这里，I是二极管电流，Is是反向偏置饱和电流，VD是二极管电压，VT是热电压，n是理想因数，理想因数值在1到2之间。

图3是LED电流与电压关系图。当电压有微小变化，电流产生巨大变化。

因为在变流器输出与LED灯之间有长的电线连接，因此变流器输出与灯电压有电压降。还有一些因素影响电压变化。这些因素是参考电压误差，输出电压采样，反馈电压信号误差，变流器输出与灯电压有电压降的误差。所有的误差将会造成灯电压不断变化。对于LED灯，电压微小变化将会引起电流巨大变化，亮度与LED灯功率成比例。功率＝电压*电流，所以传统开关电源会给LED灯带来亮度大的变化。这会造成LED灯的大闪烁，进而造成人眼疲劳。

此后，电流反馈代替电压反馈。但是当输出器件是LED矩阵，比如3*20(3个串连再有20串并联)，往往每串与电阻串连。如果仅仅电流反馈，加在LED与电阻串上的电压将变化较大，导致电流分布极度不平衡，某些串很亮，某些串很暗，由于电压变动，亮暗分布也在变动，导致灯光闪烁，眼睛长期疲劳；另外某些串LED电流过大损坏或者影响可靠性从而大大地减少灯的使用寿命。

发明内容

为了克服传统照明灯具对人们的眼睛和身体的伤害，本发明设计了一个具有功率反馈的开关电源用以保持灯亮度的恒定，使得灯无频闪，无电磁辐射，具有防止眼睛疲劳近视和防止电磁辐射的保健功能。