專利名稱：一種串聯(lián)拓撲led開關電源電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及LED開關電源電路技術，具體來說是一種串聯(lián)拓撲LED開關電源電路。
背景技術：
LED照明燈需要一種滿足現(xiàn)代一系列要求的開關電源，高電能轉換效率、輸出電流電壓設定的峰值點恒定、高功率密度，方便設計出更小的產品體積、低廉的產品成本的拓撲電路。LED完全可以采用非隔離電源供電，但出于安全與散熱的關系，大部分產品應用場 合必須采用隔離電源供電。LED照明燈產品對電源的要求，在設定的安全工作峰值內，電流電壓在一定規(guī)則范圍軟波動，將延長LED的工作壽命?，F(xiàn)有電路還不能在一個產品中完成滿足以上要求，特別是產品電轉換效率和產品成本以及工作可靠性等。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服以上現(xiàn)有技術存在的不足，提供了一種結構簡單、電能轉換效率高、電流電壓峰值恒定及高功率密度產品體積小的串聯(lián)拓撲LED開關電源電路。為了達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案一種串聯(lián)拓撲LED開關電源電路，包括依次串聯(lián)回路的電源輸入端、輸入濾波、串聯(lián)拓撲電能轉換、隔離電能輸出、電源輸出端。作為一種優(yōu)選的結構，L、N是電源輸入端,輸入濾波(I)由保管RV1、電容Cl、共模電感LI、電容C2組成，串聯(lián)拓撲電能轉換(2 )由定向整流DB I、電容C3、儲能電感L3、變壓器Tl、電感L2、二極管D1、開關管Q1、電阻Rl組成，其中DBl整流電路的定向電流輸出正端連接到儲能電感L3的一端和二極管Dl的負極端，儲能電感L3的另一端連接到變壓器Tl初級的一端，變壓器Tl初級的另一端連接到開關管Ql的漏極D端和電感L2的一端，電感L2的另一端連接到二極管Dl的正極端，開關管Ql的源極S端連接到電阻Rl的一端，電阻Rl的另一端連接到DBl的定向電流輸出負端，隔離電能輸出(3)由二極管D3、D2、電感L4、電容C4組成；變壓器Tl次級的一端連接到二極管D3的正極端，二極管D3的負極端連接到二極管D2負極端和電感L4的一端，電感L4的另一端連接到電容C4的一端電源輸出正，二極管D2的正極端連接到變壓器Tl次級的另一端和電容C4的另一端電源輸出負。采用上述結構后，由于儲能電感L3與變壓器Tl初級進行串聯(lián)，可以提聞電能轉換效率聞，電流電壓峰值恒定，因為適用于高功率產品，如果采用別的結構，產品的體積會很大，而本發(fā)明中的結構具有高功率密度產品體積小的特點。當使用狀態(tài)為較高的功率時，還包括電感L2，變壓器Tl初級的另一端連接到電感L2的一端，電感L2的另一端連接到二極管Dl的正極端。作為另一種優(yōu)選的結構，所述L、N是電源輸入端，輸入濾波(I)由保管RV1、電容Cl、共模電感LI、電容C2組成，串聯(lián)拓撲電能轉換(2)由定向整流DB1、電容C3、儲能電感L3、變壓器Tl、電感L2、二極管D1、開關管Q1、電阻Rl組成，其中DBl的定向電流輸出正端連接到開關管Ql的漏極D端，Ql源極S端連接到二極管Dl的負極端和電感L3的一端，電感L3的另一端連接到變壓器Tl初級的一端，變壓器Tl初級的另一端連接到電阻Rl的一端和電感L2的一端，電感L2的另一端連接到二極管Dl的正極端，電阻Rl的另一端連接DBl整流電路定向輸出負端，隔離電能輸出(3)由二極管D3、D2、電感L4、電容C4組成；變壓器Tl次級的一端連接到二極管D3的正極端，二極管D3的負極端連接到二極管D2負極端和電感L4的一端，電感L4的另一端連接到電容C4的一端電源輸出正，二極管D2的正極端連接到變壓器Tl次級的另一端和電容C4的另一端電源輸出負。 為了保護電路，還包括與電容C4并聯(lián)的過壓保護管RV2。作為一種優(yōu)選的結構，所述儲能電感L3數(shù)量為I個。
作為一種優(yōu)選的結構，所述開關管Ql為IGBT管或MOSFET場效管，或為其它相同功能的開關管。本發(fā)明適用于LED電器,尤其適用于LED燈。本發(fā)明的實現(xiàn)原理一種串聯(lián)拓撲LED開關電源電路，包括依次串聯(lián)回路的電源輸入端、輸入濾波、串聯(lián)拓撲電能轉換、隔離電能輸出、電源輸出端。電源輸入L、N, RVl是并聯(lián)在電源輸入端L、N上的過壓保護管，電容Cl、共模電感LI、電容C2組成輸入EMI濾波電路，DBl整流電路提供定向的交流輸出電源，電容C3并聯(lián)在DBl整流電路的定向輸出回路端上作交流過零補償，DBl整流電路的定向電流輸出回路中串聯(lián)I個以上儲能電感L3，DBl整流電路的定向電流輸出正端直接與二極管Dl的負極端連接提供復位續(xù)流回路，電能轉換回路中的開關管Ql為下驅動方式或者上驅動方式，變壓器Tl初級的另一端連接電阻Rl的一端和二極管Dl的正極端，電阻Rl的另一端連接到DBl整流電路的定向電流輸出負端；變壓器Tl次級的一端連接到二極管D3的正極端，二極管D3的負極端連接到二極管D2負極端和電感L4的一端，電感L4的另一端連接到電容C4的一端電源輸出正，二極管D2的正極端連接到變壓器Tl次級的另一端和電容C4的另一端電源輸出負。當采用下驅動方式時，DBl整流電路的定向電流輸出正端連接到儲能電感L3的一端和二極管Dl的負極端，儲能電感L3的另一端連接到變壓器Tl初級的一端，變壓器Tl初級的另一端連接到開關管Ql的漏極D端和電感L2的一端，電感L2的另一端連接到二極管Dl的正極端，開關管Ql的源極S端連接到電阻Rl的一端，電阻Rl的另一端連接到DBl的定向電流輸出負端。當采用上驅動方式時，DBl整流電路的定向電流輸出正端連接到開關管Ql的漏極D端,開關管Ql源極S端連接到二極管Dl的負極端和儲能電感L3的一端,儲能電感L3的另一端連接到變壓器Tl初級的一端，變壓器Tl初級的另一端連接到電阻Rl的一端和電感L2的一端，電感L2的另一端連接到二極管Dl的正極端，電阻Rl的另一端連接DBl整流電路定向輸出負端。本發(fā)明中的儲能電感L3、變壓器Tl初級、開關管Q1、電阻Rl組成電能轉換驅動回路，連接到AC定向整流DBl電路正、負端上。本發(fā)明在電能轉換驅動回路中串入I個以上的儲能電感L3，可以使高頻變壓變壓器Tl，從而高電能轉換效率為目標適配包括功率因數(shù)校正功能，從而設計變壓器Tl參數(shù)。I個閉合的復位回路由L3、變壓器Tl初級、電感L2、二極管Dl組成；變壓器Tl的初級串入其中，復位過程同樣獲取能量輸出，L2抑制反向恢復損耗，(電感L2是可選擇的，在小功率電源應用時可不用該電感)串入的電感L3同時穩(wěn)定輸入電壓電流瞬態(tài)波動，使輸出更穩(wěn)定，同時具有良好諧波抑制，整個驅動回路以高效率工作。電源的輸出串入了電感L4，一個合適的電感L4能使輸出電流平滑，輸出電路中的整流(D2、D3)依據(jù)實際應用情況，可以采用同步整流電路，以提高輸出效率。本發(fā)明電路與現(xiàn)有產品不同之處是，電能轉換與功率因數(shù)校正于一體工作，省取了單獨功率因數(shù)校正電路的損耗和電路的復雜性，降低了成本，現(xiàn)有電路基本上是獨立的功率因數(shù)校正電路或者是反激式電路；本發(fā)明中的電能轉換驅動回路與變壓器Tl初級全部回路是串聯(lián)的，因此電能轉換過程中所有回路電流的產生同時輸出到變壓器Tl次級負載，這是現(xiàn)有電路所不能的；電源上電過程時，因有儲能電感L3的作用，電源上電消耗的能量極少，這對大批量電源連接在同一電源回路上應用具直接優(yōu)點；儲能電感L3在電路中具有多層功能電能轉換回路阻抗適配、諧波濾波抑制、承擔整個電能轉換的主要應力，以實 現(xiàn)更高的電能轉換工作頻率、使其它半導體器件工作更穩(wěn)定可靠等。本發(fā)明實際應用中與控制電路一起使用，控制電路可以采用常用的功率因數(shù)校正PFC電路，IC控制，同時功率因數(shù)校正，輸出穩(wěn)壓反饋由一個光耦隔離獲得信號，以控制輸出電壓穩(wěn)壓值，更高精度的輸出或不同的輸出方式，設計相應的反饋電路實現(xiàn)。本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術，具有如下的優(yōu)點及效果I、本發(fā)明采用了包括儲能電感L3、變壓器Tl初級、二極管D1、電感L4，且儲能電感L3與變壓器Tl初級串聯(lián)，具有結構簡單、比現(xiàn)有電路的工作頻率更高、電能轉換效率高、電流電壓峰值恒定及高功率密度產品體積小等特點。2、本發(fā)明與控制電路如功率因數(shù)校正PFC電路配合使用后，因為有信號輸出配合，所以具有功率因數(shù)校正功能、無諧波干擾，易于EMI抑制等特點。3、本發(fā)明設計了電感L4，可以設計生非常穩(wěn)定的輸出電壓，也可以設計成恒流限壓方式輸出，也可以設計成恒功率方式輸出。4、本發(fā)明設置了電感L2，當大功率用時，電感L2是必不可少的，保護二極管D1，進一步提高電能轉換效率高。5、本發(fā)明電路整體損耗小，電路所有在線半導體工作器件的沖擊應力小，工作穩(wěn)
定可靠。


圖I為本發(fā)明一種串聯(lián)拓撲LED開關電源電路原理框圖；圖2為本發(fā)明一種串聯(lián)拓撲LED開關電源電路實施例I的電路原理圖；圖3為本發(fā)明一種串聯(lián)拓撲LED開關電源電路與控制電路結合使用時電路原理圖；圖4為本發(fā)明一種串聯(lián)拓撲LED開關電源電路實施例2的電路原理圖。
具體實施方式
為便于本領域技術人員理解，下面結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。實施例I :如圖f 3所示，一種串聯(lián)拓撲LED開關電源電路，包括依次串聯(lián)回路的電源輸入端、輸入濾波I、串聯(lián)拓撲電能轉換2、隔離電能輸出3、電源輸出端。其中，L、N是電源輸入，RVl是并聯(lián)在電源輸入端L、N上的過壓保護管，輸入濾波I由保管RVl、電容Cl、共模電感LI、電容C2組成，串聯(lián)拓撲電能轉換2由定向整流DB I、電容C3、儲能電感L3、變壓器TI、電感L2、二極管D1、開關管Q1、電阻Rl組成，DBl整流電路以提供定向的交流輸出電源，電容C3并聯(lián)在DBl定向輸出回路端上作交流過零補償，DBl的定向電流輸出正+端連接到儲能電感L3的一端和二極管Dl的負極端，儲能電感L3的另一端連接到變壓器Tl初級的一端，變壓器Tl初級的另一端連接到開關管Ql的漏極D端和電感L2的一端，電感L2的另一端連接到二極管Dl的正極端，開關管Ql的源極S端連接到電阻Rl的一端，電阻Rl的另一端連接到DBl整流電路的定向電流輸出負-端；變壓器Tl次級的一端連接到二極管D3的正 極端，二極管D3的負極端連接到二極管D2負極端和電感L4的一端，電感L4的另一端連接到電容C4的一端電源輸出正，二極管D2的正極端連接到變壓器Tl次級的另一端和電容C4的另一端電源輸出負。其中，電感L2是一個可選電感，在小功率電源應用時，可以不用電感L2，二極管Dl的正極直接連接到壓器Tl初級的另一端。本實施例中的儲能電感L3數(shù)量為I個，電阻Rl為電流檢測電阻，變壓器Tl為高頻變壓器。為了保護輸出電路，還包括與電容C4并聯(lián)的過壓保護管RV2，開關管Ql為IGBT管或MOSFET場效管，或為其它相同功能的開關管。如圖3所示，本實施例控制電路采用IC芯片，IC是一種常用的功率因數(shù)校正PFC芯片，這類芯片的工作原理大同小異，控制部分的電源從變壓器Tl中增加了一個繞組為控制提供電源，啟動電源通過電阻R4連接到DBl的電流輸出正+端提供啟動電源，電阻R2、R3為AC正弦波采樣分壓電阻，電阻R6周期零電流重啟動信號限流電阻，電阻R5連接到開關管Ql的柵極G端以控制開關管Ql的工作，電阻R8、電容CS、C9組成輸出電壓信號誤差放大器接口，信號通過光耦II，穩(wěn)壓管Z2、電阻RlO組一個最基本的信號反饋電路。電源的輸出串入了電感L4，一個合適的電感L4能使輸出電流平滑，輸出電路中的整流(D2、D3)依據(jù)實際應用情況，可以采用同步整流電路，以提高輸出效率。實施例2如圖4所示，本實施例與實施例I不同之處在于本實施采用上驅動方式，一種串聯(lián)拓撲LED開關電源電路，電路包括L、N是電源輸入，RVl是并聯(lián)在電源輸入端L、N上的過壓保護管，電容Cl、共模電感LI、電容C2組成輸入EMI濾波電路，DBl整流電路以提供定向的交流輸出電源，電容C3并聯(lián)在DBl整流電路定向輸出回路端上作交流過零補償，DBl的定向電流輸出正端連接到開關管Ql的漏極D端，Ql源極S端連接到二極管Dl的負極端和電感L3的一端，電感L3的另一端連接到變壓器Tl初級的一端，變壓器Tl初級的另一端連接到電阻Rl的一端和電感L2的一端，電感L2的另一端連接到二極管Dl的正極端，電阻Rl的另一端連接DBl整流電路定向輸出負端；變壓器Tl次級的一端連接到二極管D3的正極端，二極管D3的負極端連接到二極管D2負極端和電感L4的一端，電感L4的另一端連接到電容C4的一端電源輸出正，二極管D2的正極端連接到變壓器Tl次級的另一端和電容C4的另一端電源輸出負。本實施例與實施例I原理上相同。上述具體實施方式
為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并不能對本發(fā)明進行限定，其他的任 何未背離本發(fā)明的技術方案而所做的改變或其它等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種串聯(lián)拓撲LED開關電源電路，其特征在于包括依次串聯(lián)回路的電源輸入端、輸入濾波(I)、串聯(lián)拓撲電能轉換(2)、隔離電能輸出(3)、電源輸出端。
2.根據(jù)權利要求I所述的串聯(lián)拓撲LED開關電源電路，其特征所述的L、N是電源輸入端，輸入濾波(I)由保管RVl、電容Cl、共模電感LI、電容C2組成，串聯(lián)拓撲電能轉換(2)由定向整流DB1、電容C3、儲能電感L3、變壓器Tl、電感L2、二極管D1、開關管Q1、電阻Rl組成，其中DBl整流電路的定向電流輸出正端連接到儲能電感L3的一端和二極管Dl的負極端，儲能電感L3的另一端連接到變壓器Tl初級的一端，變壓器Tl初級的另一端連接到開關管Ql的漏極D端和電感L2的一端，電感L2的另一端連接到二極管Dl的正極端，開關管Ql的源極S端連接到電阻Rl的一端，電阻Rl的另一端連接到DBl的定向電流輸出負端，隔離電能輸出(3)由二極管D3、D2、電感L4、電容C4組成。
3.根據(jù)權利要求I所述的串聯(lián)拓撲LED開關電源電路，其特征所述的L、N是電源輸入端，輸入濾波(I)由保管RVl、電容Cl、共模電感LI、電容C2組成，串聯(lián)拓撲電能轉換(2)由定向整流DB1、電容C3、儲能電感L3、變壓器Tl、電感L2、二極管D1、開關管Q1、電阻Rl組成，其中DBl的定向電流輸出正端連接到開關管Ql的漏極D端，Ql源極S端連接到二極管Dl的負極端和電感L3的一端，電感L3的另一端連接到變壓器Tl初級的一端，變壓器Tl初級的另一端連接到電阻Rl的一端和電感L2的一端，電感L2的另一端連接到二極管Dl的正極端，電阻Rl的另一端連接DB I整流電路定向輸出負端，隔離電能輸出(3 )由二極管D3、D2、電感L4、電容C4組成。
4.根據(jù)權利要求2或3所述的串聯(lián)拓撲LED開關電源電路，其特征在于還包括與電容C4并聯(lián)的過壓保護管RV2。
5.根據(jù)權利要求2或3所述的串聯(lián)拓撲LED開關電源電路，其特征在于所述開關管Ql為IGBT管或MOSFET場效管，或為其它相同功能的開關管。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種串聯(lián)拓撲LED開關電源電路，包括包括依次串聯(lián)回路的電源輸入端、輸入濾波、串聯(lián)拓撲電能轉換、隔離電能輸出、電源輸出端。本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術中電能轉換效率較低、LED的工作壽命短、輸出電流電壓設定的峰值點不恒定及電路結構復雜體積大、產品成本高等問題，具有結構簡單、電能轉換效率高、電流電壓峰值恒定及高功率密度產品體積小等特點。
文檔編號H02M3/315GK102810986SQ20121024379
公開日2012年12月5日 申請日期2012年7月13日 優(yōu)先權日2012年7月13日
發(fā)明者韓臘生, 韓路, 韓鎮(zhèn) 申請人:韓臘生