用於有源pfc電路輸出端的短路保護電路及led電源電路的製作方法
2023-10-27 17:41:47 1
專利名稱：用於有源pfc電路輸出端的短路保護電路及led電源電路的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於電子電路技術領域，特指用於有源PFC電路輸出端的短路保護電路及LED電源電路。
背景技術：
LED，一種全新概念的固態光源，以其無與倫比的節能、環保、長壽命、可控性高等技術優勢，成為近年來全球最具發展前景的高新技術之一，正式拉開全面替代傳統照明的序幕，半導體照明技術革新正在改變百年傳統照明歷史。隨著LED技術在照明領域的應用，LED產品在全球掀起了一場節能環保的綠色風暴，被業界譽為「綠色照明」產品。現有技術中，有源PFC電路由電感電容及電子元器件組成，體積小，可以達到很高的功率因數，有源PFC電路中往往採用高集成度的1C，採用有源PFC電路的PC電源，至少具 有以下特點I)輸入電壓可以從90V到270V ；2)聞於0. 99的線路功率因數,並具有低損耗和聞可罪等優點；3) IC的PFC還可用作輔助電源，因此在使用有源PFC電路中，往往不需要待機變壓器；4)輸出不隨輸入電壓波動變化，因此可獲得高度穩定的輸出電壓；5)有源PFC輸出DC電壓紋波很小，且呈100Hz/120Hz (工頻2倍)的正弦波，因此採用有源PFC的電源不需要採用很大容量的濾波電容。帶有有源PFC電路的LED電源電路，一般不直接對負載供電，主要是由於當負載出現短路時，其無法實現對自身進行防短路保護，因此現有的帶有有源PFC電路的LED電源電路一般採用圖I所示的電源電路，包括依次連接的交流輸入端、整流濾波電路、有源PFC電路、PWM電路及直流輸出端。用於調節和平衡電壓和電流之間的相位差，提高LED電源電路的功率因數的有源PFC電路通過PWM電路進行防短路保護，以防止在負載LED光源出現短路時，對有源PFC電路的保護。如圖2所示，為現有技術的LED電源PWM電路原理圖，不難看出P麗電路由於需要構成的元件較多，線路複雜且成本較高。其次PWM電路還需要LED電源電路為之提供電能以維持其正常的工作，同時又增加了 LED電源電路的功耗，降低了 LED電源電路的效率。因此能否去掉PWM電路，利用有源PFC電路的LED電源直接為LED負載供電，實現電源電路簡化、成本低廉、而且還能提高電源效率成為人們亟待解決的一個重要課題。
發明內容本實用新型的目的在於提供一種用於有源PFC電路輸出端的短路保護電路及LED電源電路，能夠實現LED電源電路上的有源PFC電路直接與輸出端連接，更重要的是還能實現對有源PFC電路進行防短路保護，電源電路得到簡化、節約成本。本實用新型是通過以下技術方案來實現的[0013]用於有源PFC電路輸出端的短路保護電路,包括有一單向可控娃Q、一光電藕合器U及電阻R1、電阻R2、電阻R3和電阻R4 ;光電藕合器U包括有光敏兀件D2和發光二極體Dl ；所述電阻Rl的兩端分別與所述單向可控矽Q的陽極A和控制極G相連接；所述電阻R2的一端與所述單向可控矽Q的陽極A相連接，另一端通過所述光電耦合器內的光敏元件與所述單向可控矽Q的控制極G連接；所述電阻R3的兩端分別與所述單向可控矽Q的陰極K和控制極G連接，所述電阻R4的兩端分別與所述可控矽Q的陰極K和所述光電耦合器U內的發光二極體Dl相連接；所述光電耦合器U內的發光二極體Dl —端連接電阻R4，另一端連接所述用於有源PFC電路輸出端的短路保護電路的負極輸入端和負極輸出端；所述單向可控矽Q的陽極A連接所述用於有 源PFC電路輸出端的短路保護電路的正極輸入端，所述單向可控矽Q的陰極K連接所述用於有源PFC電路輸出端的短路保護電路的正極輸出端。LED電源電路，包括依次連接的交流輸入端10、整流濾波電路11、有源PFC電路12、短路保護電路13及直流輸出端14，其中，所述短路保護電路13採用上述的用於有源PFC電路輸出端的短路保護電路，所述用於有源PFC電路輸出端的短路保護電路的正極輸入端、負極輸入端分別連接有源PFC電路12的輸出端。本實用新型的有益效果如下本實用新型的用於有源PFC電路輸出端的短路保護電路，有別與現有的PWM電路，不但能夠實現LED電源電路上的有源PFC電路直接與輸出端連接，更重要的是還能實現對有源PFC電路進行防短路保護。本實用新型的LED電源電路，由於主要採用單向可控矽與光電耦合器組成的一種防短路電路，用於與有源PFC電路輸出端相連，來實現對LED電源電路上的有源PFC電路進行防短路保護。其電路組成簡單、構成原件少，成本低廉；功率消耗少且安全可靠，適合於為各種不同類型的有源PFC電路的LED電源提供防短路保護。
圖I是現有技術中帶有PWM電路的有源PFC電路的LED電源電路原理框圖；圖2是現有技術中LED電源PWM電路原理圖；圖3是本實用新型的用於有源PFC電路輸出端的短路保護電路的電路原理圖；圖4是本實用新型LED電源電路的原理框圖。附圖標記說明10、交流輸入端，11、整流濾波電路，12、有源PFC電路，13、短路保護電路，14、直流
輸出端。
具體實施方式
請見圖3至圖4，本實用新型公開了一種用於有源PFC電路輸出端的短路保護電路，包括有一單向可控娃Q、一光電藕合器U及電阻R1、電阻R2、電阻R3和電阻R4 ;光電藕合器U包括有光敏元件D2和發光二極體Dl ;所述電阻Rl的兩端分別與所述單向可控矽Q的陽極A和控制極G相連接；所述電阻R2的一端與所述單向可控矽Q的陽極A相連接，另一端通過所述光電耦合器U內的光敏元件D2與所述單向可控矽Q的控制極G連接；所述電阻R3的兩端分別與所述單向可控矽Q的陰極K和控制極G連接，所述電阻R4的兩端分別與所述可控矽Q的陰極K和所述光電耦合器U內的發光二極體Dl相連接；所述光電耦合器U內的發光二極體Dl —端連接電阻R4，另一端連接所述用於有源PFC電路輸出端的短路保護電路的負極輸入端和負極輸出端；所述單向可控矽Q的陽極A連接所述用於有源PFC電路輸出端的短路保護電路的正極輸入端，所述單向可控矽Q的陰極K連接所述用於有源PFC電路輸出端的短路保護電路的正極輸出端。進一步地，所述電阻R4與所述光電耦合器U內的發光二極體Dl之間還串聯一用於起指示作用的發光二極體D3。進一步地，所述光電耦合器U內的發光二極體Dl上還並聯一用於防止所述發光二極體Dl電壓波動的穩壓二極體D4，所述穩壓二極體D4—端與所述發光二極體D3的輸入端相連，一端與所述用於有源PFC電路輸出端的短路保護電路的負極輸入端和負極輸出端相連接。所述電阻R1、電阻R2、電阻R3的阻值大小順序為電阻Rl >電阻R2且電阻Rl >電阻R3。LED電源電路，包括依次連接的交流輸入端10、整流濾波電路11、有源PFC電路12、短路保護電路13及直流輸出端14，其中，所述短路保護電路13採用上述的用於有源PFC電路輸出端的短路保護電路，所述用於有源PFC電路輸出端的短路保護電路的正極輸入端、負極輸入端分別連接有源PFC電路12的輸出端。實施例如圖4所示，本實用新型的一種用於有源PFC電路輸出端的短路保護電路在有源PFC電路的LED電源電路上使用時的電路原理框圖，包括依次連接的交流輸入端10、整流濾波電路11、有源PFC電路12、短路保護電路13及直流輸出端14。所述短路保護電路13用於與有源PFC電路12輸出端相連，用於在所述直流輸出端14的負載出現短路時，對所述有源PFC電路12起到保護作用。如圖3所示，所述短路保護電路13包括一單向可控矽Q、一光電耦合器U及電阻R1、電阻R2、電阻R3和電阻R4組成。所述電阻Rl的兩端分別與所述單向可控矽Q的陽極A和控制極G相連接；所述電阻R2的一端與所述單向可控矽Q的陽極A相連接，另一端通過所述光電耦合器U上的光敏原件D2與所述單向可控矽Q的控制極G連接；所述電阻R3的兩端分別與所述單向可控矽Q的陰極K和控制極G連接，所述電阻R4的兩端分別與所述陰極K和所述光電耦合器U內的發光二極體Dl相連接。所述電阻R1、電阻R2、電阻R3的阻值大小順序為電阻Rl >電阻R2且電阻Rl >電阻R3，當來自所述有源PFC電路的直流電壓施加於所述單向可控矽Q的陽極A上時，由於此時光電耦合器U內的光敏元件D2還未被激發，屬於斷路狀態，所以上述直流電壓只能施加在所述電阻Rl、電阻R3及發光二極體D3所組成的串聯電路上，形成並建立起初始導通電流通過電阻R3，因為所述電阻Rl大於電阻R3，故使得所述控制極G與陰極K之間建立起正向電壓，由於預先設定所述電阻Rl與電阻R3之間的比值較大，所述控制極G與陰極K之間的正向電壓不足以激發所述單向可控矽Q導通。而當初始電流通過R4並導通所述發光二極體Dl後，所述光電耦合器U內的所述光敏元件D2將被激發而接通，從而得以使得所述電阻R2導通，由於所述電阻Rl的阻值大於電阻R2的阻值，而電阻R3的阻值又接近電阻R2，故使得所述控制極G與所述陰極K之間的正向電壓升高並達到使所述陽極A與陰極K導通的電壓值，即所述單向可控矽Q導通，並將電壓傳輸給所述的直流輸出端14，以供給LED光源負載使用。當其輸出端的直流負載短路時，由於所述發光二極體Dl兩端被短路將無法被導通，所述光敏元件D2將停止工作，即光電耦合器停止工作，造成所述電阻R2與電阻R3所在的迴路將無法導通，使得維持所述單向可控矽Q導通的所述控制極G與所述陰極K之間的正向電壓無法到達預定值，所述單向可控矽Q進入截至狀態，來自所述有源PFC電路的電壓將會施加在所述電阻R1、電阻R3與負極V之間維持上述初始電流，有效地防止了所述有源PFC電路出現短路而造成本實用新型的LED 電源電路的損壞。所述短路電路13在所述電阻R4與所述光電耦合器U內的發光二極體Dl之間還串聯一用於起指示作用的發光二極體D3，以便於顯示本實用新型的LED電源電路是否處於工作狀態。由於負載電壓存在不可避免的異常，造成所述光電耦合器U內的發光二極體Dl上隨之出現波動，從而使得所述單向可控矽Q輸出的電壓出現異常，最終影響到供給負載的電壓出現波動而造成負載不能正常工作，為此本實用新型在所述短路電路13在所述光電耦合器U內的發光二極體Dl上還並聯一用於防止所述發光二極體Dl電壓波動的所述穩壓二極體D4，所述穩壓二極體D4 —端與所述發光二極體D3的輸入端相連，一端與負極V相連接。本實用新型只對本實用新型的實施案例做了詳述和說明，雖然其在形式和結構上具有一定的特殊性，但是這些特殊僅僅是為了描述和說明本實用新型，並不會影響到對本實用新型的任何限制。上述所列具體實現方式為非限制性的，對本領域的技術人員來說，在不偏離本實用新型的範圍內，進行的各種改進和變化，均屬於本實用新型的保護範圍。
權利要求1.用於有源PFC電路輸出端的短路保護電路，其特徵在於包括有一單向可控矽Q、一光電藕合器U及電阻R1、電阻R2、電阻R3和電阻R4 ;光電藕合器U包括有光敏兀件D2和發光二極體Dl ;所述電阻Rl的兩端分別與所述單向可控矽Q的陽極A和控制極G相連接；所述電阻R2的一端與所述單向可控矽Q的陽極A相連接，另一端通過所述光電耦合器U內的光敏元件D2與所述單向可控矽Q的控制極G連接；所述電阻R3的兩端分別與所述單向可控矽Q的陰極K和控制極G連接，所述電阻R4的兩端分別與所述可控矽Q的陰極K和所述光電I禹合器U內的發光二極體Dl相連接；所述光電I禹合器U內的發光二極體Dl —端連接電阻R4，另一端連接所述用於有源PFC電路輸出端的短路保護電路的負極輸入端和負極輸出端；所述單向可控矽Q的陽極A連接所述用於有源PFC電路輸出端的短路保護電路的正極輸入端，所述單向可控矽Q的陰極K連接所述用於有源PFC電路輸出端的短路保護電路的正極輸出端。
2.如權利要求I所述的用於有源PFC電路輸出端的短路保護電路，其特徵在於所述電阻R4與所述光電耦合器U內的發光二極體Dl之間還串聯一用於起指示作用的發光二極體D3。
3.如權利要求2所述的用於有源PFC電路輸出端的短路保護電路，其特徵在於所述光電稱合器U內的發光二極體Dl上還並聯一用於防止所述發光二極體Dl電壓波動的穩壓二極體D4，所述穩壓二極體D4 —端與所述發光二極體D3的輸入端相連，一端與所述用於有源PFC電路輸出端的短路保護電路的負極輸入端和負極輸出端相連接。
4.如權利要求I所述的用於有源PFC電路輸出端的短路保護電路，其特徵在於所述電阻R1、電阻R2、電阻R3的阻值大小順序為電阻Rl >電阻R2且電阻Rl >電阻R3。
5.如權利要求2所述的用於有源PFC電路輸出端的短路保護電路，其特徵在於所述電阻R1、電阻R2、電阻R3的阻值大小順序為電阻Rl >電阻R2且電阻Rl >電阻R3。
6.如權利要求3所述的用於有源PFC電路輸出端的短路保護電路，其特徵在於所述電阻R1、電阻R2、電阻R3的阻值大小順序為電阻Rl >電阻R2且電阻Rl >電阻R3。
7.LED電源電路，包括依次連接的交流輸入端(10)、整流濾波電路(11)、有源PFC電路(12)、短路保護電路(13)及直流輸出端(14)，其特徵在於所述短路保護電路(13)採用如權利要求I至6中任何一項所述的用於有源PFC電路輸出端的短路保護電路，所述用於有源PFC電路輸出端的短路保護電路的正極輸入端、負極輸入端分別連接有源PFC電路(12)的輸出端。
專利摘要本實用新型提供一種用於有源PFC電路輸出端的短路保護電路及LED電源電路，能夠實現LED電源電路上的有源PFC電路直接與輸出端連接、實現對有源PFC電路進行防短路保護，電源電路得到簡化、成本大幅度降低。包括有單向可控矽Q、光電藕合器U及電阻R1、電阻R2、電阻R3和電阻R4；光電藕合器U包括有光敏元件D2和發光二極體D1；電阻R1的兩端分別與單向可控矽Q的陽極A和控制極G相連接；電阻R2的一端與所述單向可控矽Q的陽極A相連接，另一端通過光電耦合器U內的光敏元件D2與單向可控矽Q的控制極G連接；所述電阻R3的兩端分別與單向可控矽Q的陰極K和控制極G連接，電阻R4的兩端分別與所述可控矽Q的陰極K和所述光電耦合器U內的發光二極體D1相連接。
文檔編號H05B37/00GK202474845SQ20112057494
公開日2012年10月3日 申請日期2011年12月31日 優先權日2011年12月31日
發明者王冬雷 申請人:廣東德豪潤達電氣股份有限公司