一種改進的pfc電壓自調節的led驅動電源的製作方法
2023-06-18 11:16:26 4
一種改進的pfc電壓自調節的led驅動電源的製作方法
【專利摘要】一種改進的PFC電壓自調節的LED驅動電源，包括依次連接的輸入電路、PFC電路、LLC電路，所述PFC電路上連接有PFC控制電路，所述PFC控制電路上連接有PFC母線採樣電路，所述PFC母線採樣電路與LLC電路連接，所述PFC控制電路與輸入電路之間連接有輸入採樣電路。本實用新型的優點在於：LLC電路始終工作在諧振頻率附近，提高了半載及其他負載情況的效率，效率曲線整體上移。同時，效率的提高，意味著損耗的減少，可降低半載溫升，提高電源可靠性。
【專利說明】—種改進的PFC電壓自調節的LED驅動電源
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種改進的PFC電壓自調節的LED驅動電源。
【背景技術】
[0002]能源危機和氣候變暖凸現的當今，人們對於能源轉換效率及利用效能日益重視。諸多的能源規範中，效率指標也從早期的滿載效率，到現今的效率曲線要求等。LED驅動電源整體效率也已經提出更高的要求。目前的LED驅動電源多已採用PFC+LLC的拓撲結構，市電整流之後，通過PFC電路，轉化為母線固定400V的直流電，再供給後級的LLC電路。LLC在輸入固定400V的條件下，為滿足全範圍輸出，LLC的頻率調節範圍將變的很大。而LLC電路特性決定，在諧振頻率附近時，效率才能最大化。目前行業普遍採用的固定PFC母線電壓400V的方法，滿載時效率最大，但半載和其他負載情況下，效率都比較低，易增加電源內部溫升，可靠性也隨之降低。
【發明內容】
[0003]本實用新型的目的在於提供一種能在寬輸出範圍下提高LLC效率的改進的PFC電壓自調節的LED驅動電源。
[0004]為達到發明目的本實用新型採用的技術方案是:
[0005]一種改進的PFC電壓自調節的LED驅動電源，包括依次連接的輸入電路、PFC電路、LLC電路，所述PFC電路上連接有PFC控制電路，所述PFC控制電路上連接有PFC母線採樣電路，所述PFC母線採樣電路與LLC電路連接，其特徵在於:所述PFC控制電路與輸入電路之間連接有輸入採樣電路；
[0006]所述輸入電路用於將輸入電壓輸出給PFC電路；
[0007]所述PFC電路用於接收輸入電路輸出的輸入電壓和PFC控制電路輸出的反饋電壓，並將校正後的母線電壓輸出給LLC電路；
[0008]所述LLC電路用於接收PFC電路輸出的母線電壓，經變換後輸出輸出電壓給LED負載，並同時提供LED負載所需的恆流控制；
[0009]所述PFC控制電路用於接收PFC母線採樣電路和輸入採樣電路的採樣信號，將兩採樣信號綜合處理後輸出相應調整PFC電路輸出的母線電壓信號給PFC電路；
[0010]所述PFC母線採樣電路用於對LLC電路的輸出電壓或輸出電壓的等效電壓進行採樣，並將該採樣信號輸出給PFC控制電路；
[0011 ] 所述輸入米樣電路用於對輸入電路的輸入電壓進行米樣，並將該米樣信號輸出給PFC控制電路。
[0012]進一步，所述PFC母線採樣電路上連接有輔助繞組電路，所述輔助繞組電路集成在LLC電路的主變壓器上。
[0013]或者，所述PFC母線採樣電路通過隔離電路與所述LLC電路的輸出端連接。
[0014]進一步，所述LLC電路是半橋LLC電路或是全橋LLC電路。[0015]進一步，所述輔助繞組電路的整流部分是全波整流或是全橋整流。
[0016]進一步，所述PFC電路是模擬電路或是數字電路。
[0017]本實用新型的技術構思為:在LLC在恆流模式下，當負載變化時，利用原邊輔助繞組率禹合副邊輸出電壓，同時米樣輸入電壓Vin,通過一系列米樣電路和米樣控制電路,將最終的電壓信號反饋至PFC控制晶片，達到根據輸出電壓Vout和輸入電壓Vin來相應調整PFC母線電壓Vbus的目的。通過這種自調節手段，在全輸出電壓範圍，使LLC的工作頻率始終在諧振頻率附件，提高了全範圍負載輸出時的效率，同時達到改善溫升的目的。
[0018]本實用新型的有益效果為:LLC電路始終工作在諧振頻率附近，提高了半載及其他負載情況的效率，效率曲線整體上移。同時，效率的提聞，意味著損耗的減少，可降低半載溫升，提高電源可靠性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型實施例一的結構示意圖。
[0020]圖2是本實用新型實施例二的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0021 ] 下面結合具體實施例來對本實用新型進行進一步說明，但並不將本實用新型局限於這些【具體實施方式】。本領域技術人員應該認識到，本實用新型涵蓋了權利要求書範圍內所可能包括的所有備選方案、改進方案和等效方案。
[0022]實施例一
[0023]參照圖1，一種改進的PFC電壓自調節的LED驅動電源，包括依次連接的輸入電路
1、PFC電路2、LLC電路3，所述PFC電路2上連接有PFC控制電路6，所述PFC控制電路6上連接有的PFC母線採樣電路5，所述PFC母線採樣電路5與LLC電路3連接，所述PFC控制電路6與輸入電路I之間連接有輸入採樣電路7 ；
[0024]所述輸入電路I用於將輸入電壓輸出給PFC電路2 ；
[0025]所述PFC電路2用於接收輸入電路I輸出的輸入電壓和PFC控制電路6輸出的反饋電壓，並將校正後的母線電壓Vbus輸出給LLC電路3 ;
[0026]所述LLC電路3用於接收PFC電路2輸出的母線電壓Vbus，經變換後輸出輸出電壓Vout給LED負載，並同時提供LED負載所需的恆流控制；
[0027]所述PFC控制電路6用於接收PFC母線採樣電路5和輸入採樣電路7的採樣信號，將兩採樣信號綜合處理後輸出相應調整PFC電路2輸出的母線電壓信號給PFC電路2 ；
[0028]所述PFC母線採樣電路5用於對LLC電路3的輸出電壓或輸出電壓的等效電壓進行採樣，並將該採樣信號輸出給PFC控制電路6 ；
[0029]所述輸入米樣電路7用於對輸入電路I的輸入電壓進行米樣，並將該米樣信號輸出給PFC控制電路6。
[0030]所述PFC母線採樣電路5上連接有輔助繞組電路4，所述輔助繞組電路4集成在LLC電路3的主變壓器上。
[0031]所述LLC電路3是半橋LLC電路或是全橋LLC電路。
[0032]所述輔助繞組電路4的整流部分是全波整流或是全橋整流。[0033]所述PFC電路2是模擬電路或是數字電路。
[0034]本實用新型的技術構思為:在LLC在恆流模式下，當負載變化時，利用原邊輔助繞組率禹合副邊輸出電壓，同時米樣輸入電壓Vin,通過一系列米樣電路和米樣控制電路,將最終的電壓信號反饋至PFC控制晶片，達到根據輸出電壓Vout和輸入電壓Vin來相應調整PFC母線電壓Vbus的目的。通過這種自調節手段，在全輸出電壓範圍，使LLC的工作頻率始終在諧振頻率附件，提高了全範圍負載輸出時的效率，同時達到改善溫升的目的。[0035]本實施例中的Cl為PFC電路2的母線電容，同時也做為LLC電路3的輸入電容。在具體的電路應用中可以是一個電容單獨使用，也可以是多個電容並聯使用；M0S管Q1、MOS管Q2、諧振電感Lr、變壓器T、諧振電容Cr組成半橋LLC電路，起電壓變換的作用；輔助繞組電路4集成在主變壓器上，起耦合輸出電壓的目的；PFC母線採樣電路5連接在原邊側的輔助繞組處，經過輔助繞組整流處理後採樣輔助電壓Vol。由於Vol與Vout是同一變壓器的不同繞組整流所得，那麼，PFC母線採樣電路間接檢測輸出電壓Vout。
[0036]當PFC控制電路6上只引入PFC母線採樣電路5的採樣信號時，當LLC電路確定好諧振參數和變壓器匝比N後。根據公式N=Vbus/Vout，PFC母線電壓Vbus隨輸出電壓Vout線性變化。但實際情況是，在額定輸入範圍時，為保證PFC電路THD、PF等指標，PFC母線電壓不可能完全依據公式N=VbUS/VoUt變化，它有個上下限電壓範圍，Vbus_min < Vbus ≤ Vbus_max。此時的PFC母線電壓Vbus與輸出電壓Vout的調節關係如下:
1.當(Vbus_min/N) ≤ Vout ≤ (Vbus_max/N)時，Vbus=N^Vout ;2.當 Vout (Vbus_max/N)時，Vbus=Vbus_max。一般情況下，Vbus_min取350V, Vbus_max取420V。當然，具體電路具體應用，本發明不限定Vbus_min、Vbus_max的取值。在恆流模式下，當輸出阻抗減小，輸出電壓Vout減小,原邊I禹合電壓Vol減小，PFC母線採樣電路的採樣信號經PFC控制電路調節，使得PFC母線電壓Vbus相應減小。同理，當輸出阻抗增大，輸出電壓Vout增大，原邊耦合電壓Vol增大，PFC母線採樣電路的採樣信號經PFC控制電路調節，經PFC控制電路調節，使得PFC母線電壓Vbus相應增大。
[0037]由於PFC母線電壓Vbus存在下限值Vbus_min,導致輸出電壓Vout小於一定值時，PFC母線電壓Vbus不能繼續下降。輸出電壓Vout越小，LLC電路的工作頻率越偏離諧振頻率，效率越低。LLC最佳工作狀態下的輸出電壓Vout的調節範圍相對較窄，為提高LLC最佳工作狀態下的輸出電壓Vout的調節範圍，本實施例還增加了輸入採樣電路2，輸入採樣電路2檢測出輸入電路I的輸入電壓Vin。輸入採樣電路2的採樣信號與PFC母線採樣電路5的採樣信號同時送入PFC控制電路6，經PFC控制電路6的綜合處理再控制PFC電路2。
[0038]當輸入電壓Vin小於Vin_min時，PFC母線電壓Vbus在Vbus_min以下，PFC電路仍能正常工作。輸入電壓Vin越小,PFC母線電壓Vbus可以越小,意味著輸出電壓Vout可以越小。
[0039]此時PFC母線電壓Vbus與輸出電壓Vout的調節關係如下:1.當輸入電壓Vin≥Vinjnin時，PFC母線電壓Vbus與輸出電壓Vout的調節關係如上述只引入PFC母線採樣電路的採樣信號時所述；2.當輸入電壓Vin < Vin_min時，Vbus可小於Vbus_min,PFC母線電壓Vbus與輸出電壓Vout的調節關係可參照上述只引入PFC母線採樣電路的採樣信號時類比，也可做其他變通。
[0040]實施例二[0041]參照圖2，本實施例與實施例一的不同之處在於所述PFC母線採樣電路5通過隔離電路8與所述LLC電路3的輸出端連接。本實施例的PFC母線採樣電路5直接對LLC電路3的輸出電壓Vout進行採樣。其餘的結構和功能均與實施例一相同。
【權利要求】
1.一種改進的PFC電壓自調節的LED驅動電源，包括依次連接的輸入電路、PFC電路、LLC電路，所述PFC電路上連接有PFC控制電路，所述PFC控制電路上連接有的PFC母線採樣電路，所述PFC母線採樣電路與LLC電路連接，其特徵在於:所述PFC控制電路與輸入電路之間連接有輸入採樣電路； 所述輸入電路用於將輸入電壓輸出給PFC電路； 所述PFC電路用於接收輸入電路輸出的輸入電壓和PFC控制電路輸出的反饋電壓，並將校正後的母線電壓輸出給LLC電路； 所述LLC電路用於接收PFC電路輸出的母線電壓，經變換後輸出輸出電壓給LED負載，並同時提供LED負載所需的恆流控制； 所述PFC控制電路用於接收PFC母線採樣電路和輸入採樣電路的採樣信號，將兩採樣信號綜合處理後輸出相應調整PFC電路輸出的母線電壓信號給PFC電路； 所述PFC母線採樣電路用於對LLC電路的輸出電壓或輸出電壓的等效電壓進行採樣，並將該採樣信號輸出給PFC控制電路； 所述輸入米樣電路用於對輸入電路的輸入電壓進行米樣，並將該米樣信號輸出給PFC控制電路。
2.根據權利要求1所述的一種改進的PFC電壓自調節的LED驅動電源，其特徵在於:所述PFC母線採樣電路上連接有輔助繞組電路，所述輔助繞組電路集成在LLC電路的主變壓器上。
3.根據權利要求1所述的一種改進的PFC電壓自調節的LED驅動電源，其特徵在於:所述PFC母線採樣電路通過隔離電路與所述LLC電路的輸出端連接。
4.根據權利要求2所述的一種改進的PFC電壓自調節的LED驅動電源，其特徵在於:所述輔助繞組電路的整流部分是全波整流或是全橋整流。
5.根據權利要求1?4之一所述的一種改進的PFC電壓自調節的LED驅動電源，其特徵在於:所述LLC電路是半橋LLC電路或是全橋LLC電路。
6.根據權利要求5所述的一種改進的PFC電壓自調節的LED驅動電源，其特徵在於所述PFC電路是模擬電路或是數字電路。
【文檔編號】H05B37/02GK203482459SQ201320557337
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年9月9日 優先權日:2013年9月9日
【發明者】孫濤, 韓安東, 郭衛農 申請人:杭州中恆派威電源有限公司