高功率因素led恆流驅動電路的製作方法
2023-05-26 12:12:46
專利名稱：高功率因素led恆流驅動電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及電子技術。
背景技術：
由於LED具有環保、節能、壽命長、高亮度等優點被視為21世紀照明光源，為了滿足LED本身特性要求，所以LED恆流驅動電源應允而生；目前在LED恆流驅動電源的應用領域中，可將其分為兩類產品，一為非隔離LED恆流驅動電源，此類電源主要應用於室內的 LED燈管，其餘場合基本上很少使用，此類電源的缺點在於其輸入與輸出的電氣性能沒有隔離，所以在安全標準上有所欠缺；另一類為隔離LED恆流驅動電源，此類電源由於輸入與輸出的電氣性能徹底通過變壓器進行隔離，它的使用場合是全方位的，應用於各種LED的驅動，是非隔離電源的升級品；隔離LED驅動電源在設計和使用過程中，都希望得到高功率因數，減少輸入端電流諧波汙染，目前常用方法是採用有源校正，即使用專用的功率因數校正晶片，這種方案的優點是可以得到更高的功率因數，缺點是電路的成本升高，專用PFC校正晶片的價格昂貴，增加了電路成本。顯然在LED驅動電源的一般應用領域中，在實現相同功能及性能的情況下，保證電路的穩定性，更低的成本，讓性價比得到更高的體現，才能讓LED 的推廣及應用更加廣闊。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是，提供一種能夠，使入端電流形成正弦波，提高功率因數的LED恆流驅動電路。本發明解決所述技術問題採用的技術方案是，高功率因素LED恆流驅動電路，包括電源輸入單元、整流濾波單元、變壓器隔離單元和輸出單元，還包括一個設置於整流濾波單元和變壓器隔離單元之間的PFC充電泵單元。進一步的，本發明還包括EMI濾波單元，位於電源輸入單元和整流濾波單元之間；PWM恆流控制單元，和整流濾波單元連接，還通過開關單元連接到變壓器隔離單元；電流採樣單元，和PWM恆流控制單元連接；電壓反饋單元，設置於變壓器隔離單元和PWM恆流控制單元之間；開關單元，與PWM恆流控制單元、變壓器隔離單元和電流採樣單元連接。更進一步的，所述PFC充電泵單元包括第二電感L2、第四電容C4和第一二極體 Dl，第二電感L2和第一二極體Dl串聯於整流濾波單元和變壓器隔離單元之間，第二電感L2 和第一二極體Dl的連接點通過第四電容C4接開關單元的輸入端，第一二極體Dl的負極通過變壓器隔離單元的初級繞組接開關單元的輸入端；開關單元的輸出端接電流採用單元， 開關單元的控制端接PWM恆流控制單元。所述PWM恆流控制單元包括控制IC，控制IC的Vcc端接電壓反饋單元接，Vin端
3接第二電感L2和第一二極體Dl的連接點，Vin端還通過第十電容ClO接地，COMP端通過電壓反饋單元的第八電阻R8接地，COMP端還通過第九電容C9接地，CS端通過第七電容R7 接地，Output端通過第四電阻R4接開關單元的控制端，開關單元為MOS管。本發明的有益效果是，利用EMI濾波單元有效的抑制恆流電源的電磁幹擾，從而使電源符合GB17743-2007的輻射電磁騷擾及騷擾電壓標準；利用PFC充電泵單元提高了恆流電源的功率因數使PF >0.8，有效的降低了電流諧波，使電源符合GB17625. 1的電磁兼容性標準；提高了轉換效率，Π >78%，轉換效率提高，降低了元器件溫升，從而提高了使用壽命；恆定電流輸出，線性調整率小於士 3%，負載調整率小於士 3%，從而使LED工作更穩定；在相同實現功率因數的情況下，降低了成本，使得LED應用的推廣更加廣泛。
圖1為本發明新型實現高功率因數的簡化原理圖。圖2為現有RCD吸收電路的簡化原理圖。圖3為本發明新型高功率因素LED恆流驅動電源的結構圖。圖4為本發明新型高功率因素LED恆流驅動電源的電路圖。圖中晶片可採用愛瓦特公司IW1692晶片。
具體實施例方式本發明提出一種新型無源單級高功率因數校正電路充電泵高功率因數校正，該電路的特點是利用電容充電泵升壓原理，使直流濾波電容上電壓高於輸入交流電壓的峰值，在功率開關器件切換過程中，利用負載電流和入端電流的差值對充電泵電容充放電，使入端電流形成正弦波，提高了功率因數，簡化了電路結構，提高了電路穩定性，降低了電路成本。本發明包括下述部分1、電源輸入端。2、與電源輸入端相連的EMI濾波單元。3、與EMI濾波單元相連的整流濾波單元。4、與整流濾波單元相連的PFC充電泵單元，並連接至變壓器隔離單元。5、與整流濾波單元相連的PWM恆流控制單元發生控制信號連接至開關單元，開關單元根據其導通和關斷控制對變壓器進行儲存和釋放能量的轉換。6、與變壓器隔離單元相連的輸出單元，並連接至LED負載。7、一個與開關單元和PWM恆流控制單元連接的電流採樣單元，電流採樣單元採集變壓器原邊的電流信號並送至PWM恆流控制單元；PWM恆流控制單元根據所述電流信號輸出矩形脈衝開關信號，控制所述開關單元周期性導通和關斷，實現電流大小的輸出。8、一個與變壓器隔離單元和PWM恆流控制單元連接的電壓反饋單元，所訴電壓反饋單元是採集變壓器輔助繞組兩端的誤差信號，送至PWM恆流控制單元由晶片內部進行計數對比，實現電流的恆定輸出。參見圖1 3。假定交流輸入電壓為230V，在MOS管Ql導通時，漏極電壓從600V左右跳降到零，
4變壓器Tl的初級電感開始充電，初級電流線性上升；導通的同時，漏極電壓的降低也會通過第四電容C4傳送到第二電感L2和第一二極體Dl之間的連接點上，所以此點的電壓從 400V降到接近200V。由於有交流電壓的存在，流過扼流圈(第二電感I^)的電流會逐步上升，並向第四電容C4充電；當變壓器和扼流圈的充電階段完成後，MOS管Ql轉換為截止，漏極電流為零，而漏極電壓和第四電容C4上的電壓會急劇上升，直到第四電容C4的電壓與第五電容C5的電壓相等約為400V。此後漏極電壓改為緩慢爬升，而第四電容C4和第五電容 C5的電壓則維持在400V不變，與此同時，第二電感L2(它最初是向第四電容C4充電)上的電流改為經過第一二極體Dl流進第五電容C5中，這使得蘊含在第二電感L2中的能量轉移到了第五電容C5中，利用這個原理，就使輸入電流從較低的第四電容C4處流向較高的第五電容C5處。 第二電感L2的作用是避免MOS管導通後有交流整流後產生的大幅度脈衝電流向第四電容C4充電；第一二極體Dl阻斷第五電容C5(濾波電容)和第四電容C4(充電電容)， 由於有阻斷的作用所以使得第二電感L2上的波形接近正弦波；第四電容C4是利用低電壓向第五電容C5充電的電容，第四電容C4的選值是在nF IOnF之間，第五電容C5的選值微法級別電容，根據電源功率選擇，第二電感L2的選值是在毫亨級別。
與現有技術相比(如圖2)，利用PFC充電泵電路取代了以前的RCD吸收電路，由於 PFC充電泵電路不僅具有PFC功能，可使電源功率因數達到0. 8以上，而且兼有吸收緩衝功能，因此不再需要RCD吸收電路，而且由於沒有了 RCD吸收電路中的電阻成分，所以不含有功率消耗，從而提高了整機的工作效率。
權利要求
1.高功率因素LED恆流驅動電路，包括電源輸入單元、整流濾波單元、變壓器隔離單元和輸出單元，其特徵在於，還包括一個設置於整流濾波單元和變壓器隔離單元之間的PFC 充電泵單元。
2.如權利要求1所述的高功率因素LED恆流驅動電路，其特徵在於，還包括 EMI濾波單元，位於電源輸入單元和整流濾波單元之間；PWM恆流控制單元，和整流濾波單元連接，還通過開關單元連接到變壓器隔離單元；電流採樣單元，和PWM恆流控制單元連接；電壓反饋單元，設置於變壓器隔離單元和PWM恆流控制單元之間；開關單元，與PWM恆流控制單元、變壓器隔離單元和電流採樣單元連接。
3.如權利要求2所述的高功率因素LED恆流驅動電路，其特徵在於，所述PFC充電泵單元包括第二電感(L2)、第四電容(C4)和第一二極體(Dl)，第二電感(U)和第一二極體 (Dl)串聯於整流濾波單元和變壓器隔離單元之間，第二電感(U)和第一二極體(Dl)的連接點通過第四電容(C4)接開關單元的輸入端，第一二極體(Dl)的負極通過變壓器隔離單元的初級繞組接開關單元的輸入端；開關單元的輸出端接電流採用單元，開關單元的控制端接PWM恆流控制單元。
4.如權利要求3所述的高功率因素LED恆流驅動電路，其特徵在於，所述PWM恆流控制單元包括控制IC，控制IC的Vcc端接電壓反饋單元接，Vin端接第二電感(U)和第一二極體(Dl)的連接點，Vin端還通過第十電容(ClO)接地，COMP端通過電壓反饋單元的第八電阻(R8)接地，COMP端還通過第九電容(C9)接地，CS端通過第七電容(R7)接地，Output 端通過第四電阻(R4)接開關單元的控制端，開關單元為MOS管。
全文摘要
高功率因素LED恆流驅動電路，涉及電子技術。本發明包括電源輸入單元、整流濾波單元、變壓器隔離單元和輸出單元，其特徵在於，還包括一個設置於整流濾波單元和變壓器隔離單元之間的PFC充電泵單元。本發明轉換效率提高，降低了元器件溫升，從而提高了使用壽命。
文檔編號H05B37/02GK102438377SQ201110430328
公開日2012年5月2日 申請日期2011年12月20日 優先權日2011年12月20日
發明者於廷江, 李文昌, 溫強, 袁進, 黃國輝 申請人:成都成電矽海科技股份有限公司