無電解電容led電源的功率變換方法及其應用電路的製作方法
2024-02-11 07:23:15 2
專利名稱：無電解電容led電源的功率變換方法及其應用電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及LED照明技術領域，尤其是一種低功率、高功率因素的無電解電容的 功率變換方法以及使用該方法的LED電源驅動電路。
背景技術：
LED光源具有綠色環保、高效節能、超長壽命等優點。目前，我國正在實施碳排放的 減排計劃，推廣應用節能降耗產品，LED光源正是照明領域實現這一計劃的重要方面。大力 發展和推廣高效、節能的LED照明器具，節約商業及民用照明用電，減少碳排放、環境汙染 及光汙染，建立一個優質高效、經濟舒適、安全可靠、有益環境的照明系統，這就需要一個穩 定、可靠、高效，高功率因數的LED驅動電源。現有LED路燈的驅動電源往往不能滿足LED 光源低功率、高功率因素的要求，驅動電源的使用壽命與LED光源的使用壽命差距較大，其 驅動性能並不理想。因此設計高可靠性的LED電源，充分滿足LED工作所需的驅動要求，最 大限度發揮LED的性能，減少故障的發生成為必然趨勢。
發明內容
針對以上現有LED驅動電源的不足，本發明的目的是提供一種低功率、高功率因 素，無電解電容的功率變換方法以及使用該方法的LED電源電路。本發明的目的是通過採用以下技術方案來實現的無電解電容LED電源的功率變換方法，所述無電解電容LED電源利用輸入電流波 形跟隨電壓波形的變化而變化，使總諧波失真減少，提高LED電源的功率因數。作為本發明的優選技術方案，所述輸入電流波形跟隨輸入電壓的波形接近正弦 波，並與輸入的電網電壓保持同相，從而校正所述LED電源的功率因數，減少總諧波失真。 本發明完全不需要電解電容，就能達到功率變換的目的。無電解電容LED電源的驅動電路，所述電路包括AC輸入端、EMI濾波單元、整流單 元、電壓變換單元、輸出整流濾波單元、輸出供給LED單元和脈寬控制單元，所述AC輸入端 依次與EMI濾波單元、整流單元、電壓變換單元、輸出整流濾波單元、輸出供給LED單元連 接，所述輸出供給LED單元分別經電流控制單元、電壓控制單元與脈寬控制單元連接；所述整流單元經線上電壓電流檢測單元與脈寬控制單元連接；所述脈寬控制單元經功率開關單元與電壓變換單元連接。本發明的有益效果是相對於現有技術，本發明利用交流線路電流追蹤電壓波形 的瞬時變化，並使電流和電壓保持同相位，使LED驅動電源系統呈純電阻性(線路電流波形 校正技術)。本發明使LED電源保持低功率、高功率因數，並使總諧波失真小；本發明無電 解電容，顯著提高了 LED電源的使用壽命。
下面結合附圖與具體實施例對本發明作進一步說明
圖1是本發明的原理方框圖；圖2是本發明的主電路結構示意圖。
具體實施例方式如圖1和圖2所示，無電解電容LED電源的功率變換方法，所述LED電源利用輸入 電流波形跟隨電壓波形的變化而變化，針對LED低功率隔離電源的要求，使總諧波失真減 少，提高LED電源的功率因數。本實施例中，所述輸入電流波形跟隨輸入電壓的波形接近 正弦波，並與輸入的電網電壓保持同相，從而校正所述LED電源的功率因數，減少總諧波失 真。本發明完全不需要電解電容，就能達到功率變換的目的。無電解電容LED電源的驅動電路，所述電路包括AC輸入端、EMI濾波單元、整流單 元、電壓變換單元、輸出整流濾波單元、輸出供給LED單元和脈寬控制單元，所述AC輸入端 依次與EMI濾波單元、整流單元、電壓變換單元、輸出整流濾波單元、輸出供給LED單元連 接，所述輸出供給LED單元分別經電流控制單元、電壓控制單元與脈寬控制單元連接；所述 整流單元經線上電壓電流檢測單元與脈寬控制單元連接；所述脈寬控制單元經功率開關單 元與電壓變換單元連接。如圖1和圖2所示，當接通AC線路後，由於電容C2、C3容值僅為0. 1-0.22F，只用 作高頻旁路，橋式整流輸出為IOOHz的正弦半波脈動電壓(VR)，通過電阻R4、R5的電流對 電容C6充電，當C6上的電壓升至IC(Ul)的啟動門限以上時，接通IC電源電壓(VDD)，IC 開始工作，並驅動PFC開關Ql動作，一旦PFC變換器進入正常運行狀態，電感器Tl的次級 繞組則感生高頻脈衝信號，經二極體D2整流和電容C6濾波，為IC提供工作電壓和電流，橋 式整流後AC輸入電壓經Rl、R2與R3組成的電阻分壓器分壓，作為乘法器的一個輸入。變 換器的DC輸出電壓，通過光耦反饋到IC(Ul)誤差放大器的反相輸入端，並與誤差放大器同 相輸入端上的參考電壓VREF比較，產生一個DC誤差電壓VEA0，也輸入到乘法器。乘法器的 輸出VMO是兩個輸入(VMl和VM2)的結果，作為IC(Ul)電流感測比較器的參考。當IC驅動Ql導通時，二極體D4截止，流過Tl的電流從0沿斜坡線性增加，並全 部通過Ql和地回復。一旦Tl中的電流在開關周期內達到峰值，Ql上的驅動PWM脈衝變為 零電平，Ql截止，變壓器Tl中的儲能使D5導通，通過Tl的電流沿向下的斜坡下降。IC(Ul) 產生一個新的輸出脈衝驅動Ql再次導通，開始下一個開關周期。Ql源極串聯電阻R13用作 感測流過Ql的電流。只要R13上的感測電壓超過電流傳感比較器的觸發門限電平，開關Ql 則截止。當AC線路電壓從零按正弦規律變化時，乘法器輸出VMO為比較器建立的門限強迫 通過Tl的峰值電流跟蹤AC電壓的軌跡。在各開關周期內Tl電感峰值電流形成的包跡波， 正比於AC輸入電壓的瞬時變化，呈正弦波波形。在兩個開關周期之間，有一個電流為零的 點，但沒有死區時間，從而使AC電流通過橋式整流二極體連續流動(二極體的導通角幾乎 等於180度)，整流平均電流即為AC輸入電流(為電感峰值電流的1/2)，呈正弦波波形，且 與AC線路電壓趨於同相位，因而線路功率因數幾乎為1 (通常為0. 98-0. 995)，從而使LED 電源達到低功率、高功率因數的目的。
權利要求
一種無電解電容LED電源的功率變換方法，其特徵是所述無電解電容LED電源利用輸入電流波形跟隨電壓波形的變化而變化，使總諧波失真減少，提高LED電源的功率因數。
2.根據權利要求1所述的無電解電容LED電源的功率變換方法，其特徵是所述輸入 電流波形跟隨輸入電壓的波形接近正弦波，並與輸入的電網電壓保持同相，從而校正所述 LED電源的功率因數，減少總諧波失真。
3.一種無電解電容LED電源的驅動電路，其特徵是所述電路包括AC輸入端、EMI濾波 單元、整流單元、電壓變換單元、輸出整流濾波單元、輸出供給LED單元和脈寬控制單元，所 述AC輸入端依次與EMI濾波單元、整流單元、電壓變換單元、輸出整流濾波單元、輸出供給 LED單元連接，所述輸出供給LED單元分別經電流控制單元、電壓控制單元與脈寬控制單元 連接；所述整流單元經線上電壓電流檢測單元與脈寬控制單元連接；所述脈寬控制單元經功 率開關單元與電壓變換單元連接。
全文摘要
本發明涉及無電解電容LED電源的功率變換方法及其應用電路，其功率變換方法是LED電源利用輸入電流波形跟隨電壓波形的變化而變化，並與輸入電網電壓同相，使總諧波失真減少，提高LED電源的功率因數。驅動電路包括依次連接的AC輸入端、EMI濾波單元、整流單元、電壓變換單元、輸出整流濾波單元、輸出供給LED單元，輸出供給LED單元分別經電流控制單元、電壓控制單元與脈寬控制單元連接；整流單元經線上電壓電流檢測單元與脈寬控制單元連接；脈寬控制單元經功率開關單元與電壓變換單元連接。本發明利用交流線路電流追蹤電壓波形的瞬時變化，並使電流和電壓保持同相位，本發明LED電源低功率、高功率因數，顯著提高了使用壽命。
文檔編號H05B37/02GK101959350SQ20101050895
公開日2011年1月26日 申請日期2010年10月15日 優先權日2010年10月15日
發明者宋開海, 朱衛軍, 陳剛 申請人:珠海市綠色照明科技有限公司;陳剛