專利名稱:一種開關電源反饋控制電路以及單級pfc高效恒流電源驅動電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種恒流恒壓消除紋波的開關電源反饋控制電路以及單級PFC高效恒流電源驅動電路，本方案中的開關電源反饋控制電路包括穩(wěn)壓基準模塊，為恒流模塊和恒壓反饋模塊的同相輸入端提供穩(wěn)定可靠的基準電壓源；恒流模塊，根據穩(wěn)壓基準模塊提供的基準電壓源，調節(jié)電路電流，使得電路輸出電流的恒定；恒壓反饋模塊，連接初級端的PWM控制電路，與恒流模塊配合，調節(jié)輸出電壓，使得電路輸出電壓的恒定；保護模塊，穩(wěn)定以及保護輸出電壓。該開關電源反饋控制電路配合單級PFC反激式電路能夠解決現有LED驅動體積大、成本高以及PF(功率因數)值低，紋波大、頻閃嚴重而傷眼的問題；該方案可以覆蓋150W以內的所有功率等級的LED驅動。
【專利說明】
一種開關電源反饋控制電路以及單級PFC高效恒流電源驅動電路
技術領域
[0001]本實用新型涉及電子領域，尤其涉及一種發(fā)光二極管的驅動技術。
【背景技術】
[0002]為了使發(fā)光二極管(LED、Light Emitting D1de)或者發(fā)光二極管組成的燈串組能穩(wěn)定可靠地工作，通常都會采用兩級PFC電路，以保證其高功率因素、輸入電流諧波含量低，以及可對DC/DC轉換器進行優(yōu)化設計等特點。
[0003]目前高功率因數PF值恒流電源電路有多種組成方式，其中最為常見為三種模式。
[0004]其中較大功率如圖1所示的兩極轉換電路形式。這種兩級轉換電路是由兩級轉換器組成:第一級是PFC轉換器，目的在于提高輸入的功率因數并抑制輸入電流的高次諧波；第二級為PffM模式的DC/DC轉換器，目的在于通過占空比調節(jié)變壓器開關的狀態(tài)以便與負載匹配。具體實現方式很多，在通信用大功率開關整流器中，主要采用的方法是在主電路輸入整流和功率轉換電路之間串入一個校正的環(huán)節(jié)(Boost PFC電路)，實質是通過高頻開關變壓器與電解電容的能源轉換，100HZ的工頻紋波時間是無法根除，只能是盡量減少，所以市場上絕大多數高功率因數LED的驅動都有頻閃問題。它具有電路布線設計技術要求低，功率因數PF值高、輸出電流紋波含量低(但無法根除100HZ紋波)等優(yōu)點。此模式適合于70W以上功率方案。
[0005]第二種模式是功率因數PFC控制芯片做的單端反激的拓撲架構，有后端CC/CV(恒流恒壓控制)，甚至原邊反饋高PF值的單端反激方案也很多。此拓撲結構的方案適應于80W以下的LED驅動。優(yōu)點是簡單，成本低。但是不能兼顧低紋波，無頻閃的要求。
[0006]第三種模式是填谷式PFC校準，此拓撲架構有點是簡單，便宜，輸出電流紋波低(但是不能根除100HZ紋波)，缺點是體積大，功率做不大，只適合于20W以內LED驅動。
【實用新型內容】
[0007]針對現有高PFC恒流電源電路所存在的問題，本實用新型的主要目的在于提供一種能夠提高PFC恒流電源電路功率因素以及減少紋波的恒流恒壓消除紋波的開關電源反饋控制電路;在此基礎上，本實用新型還提供一種單級PFC高效恒流電源驅動電路。
[0008]為了達到上述目的，本實用新型采用如下的技術方案:
[0009]針對目的1:一種開關電源反饋控制電路，所述控制電路包括:
[0010]穩(wěn)壓基準模塊，為恒流模塊和恒壓反饋模塊的同相輸入端提供穩(wěn)定可靠的基準電壓源
[0011]恒流模塊，根據穩(wěn)壓基準模塊提供的基準電壓源，調節(jié)電路電流，使得電路輸出電流的恒定；
[0012]恒壓反饋模塊，連接初級端的PWM控制電路，與恒流模塊配合，調節(jié)輸出電壓，使得電路輸出電壓的恒定；
[0013]保護模塊，穩(wěn)定以及保護輸出電壓。
[0014]優(yōu)選的，所述穩(wěn)壓基準模塊主要由相應的穩(wěn)壓二極管、三端穩(wěn)壓器或431/432的三端基準電壓器件構成。
[0015]優(yōu)選的，所述恒流模塊主要由相應的運放器和處于放大狀態(tài)的開關管，以及電流反饋電阻相互配合組成。
[0016]優(yōu)選的，所述恒壓反饋模塊主要由相應的運放器、運放補償電容、分壓電阻/電壓取樣電路、開關電源隔離反饋電路相互配合組成。
[0017]優(yōu)選的，所述保護模塊為由OVP處理模塊構成的OVP過壓保護/恒壓限制模塊電路。
[0018]優(yōu)選的，所述保護模塊由穩(wěn)壓二極管或431/432等三端器件結合相應的電阻和運放器構成。
[0019]針對目的2:提供一種單級PFC高效恒流電源驅動電路，包括單級PFC反激式電路，其還包括上述的開關電源反饋控制電路，所述單級PFC反激式電路與開關電源反饋控制電路配合連接。
[0020]本實用新型提供的開關電源反饋控制電路，其實現恒流恒壓消除紋波，電路輸出的恒流恒壓無輸出紋波，達到了無頻閃的功效。
[0021]與傳統(tǒng)電路方案相比較，本實用新型所設計的的電路結合單級PFC反激式電路后的功率因素更高，紋波更小，并且電路的元件數量相對減少了很多，從而大大的減少了電源的體積和成本。
[0022]本實用新型提供的恒流恒壓消除紋波的開關電源反饋控制電路能夠將兩極PFC電路改成了單級PFC反激式電路。因此，相較于傳統(tǒng)的兩極PFC電路，將本實用新型的恒流恒壓消除紋波的開關電源反饋控制電路運用到單級PFC反激式電路后，其功率因素更高、紋波更小，并且電路的元件數量相對減少了很多，從而大大的減少了電源的體積和成本，使其更具競爭力;從而能夠解決現有LED驅動體積大、成本高以及PF(功率因數)值低，紋波大、頻閃嚴重而傷眼的問題。
[0023]再者，該方案可以覆蓋150W以內的所有功率等級的LED驅動。特別是20W到150W的LED面板燈，LED工礦燈，LED投光燈，LED隧道燈和LED路燈。還支持遠程智能調光，現在室內無頻閃照明環(huán)境，大量智能城市大數據采集趨勢的智能調光和兼顧視頻采集的高標準LED馬路燈。此方案還具有元器件少，故障率低，成本低，性價比高的特點。
【附圖說明】

[0024]以下結合附圖和【具體實施方式】來進一步說明本實用新型。
[0025]圖1為現有技術的兩極PFC轉換電路的結構組成示意圖
[0026]圖2為本實用新型實例I中提供的恒流恒壓消除紋波的開關電源反饋控制電路的示意圖。
[0027]圖3為本實用新型實例6中提供的恒流恒壓消除紋波的開關電源反饋控制電路的示意圖。
[0028]圖4為本實用新型實例7中利用實例I中恒流恒壓消除紋波的開關電源反饋控制電路與單級PFC反激電路配合使用的示意圖。
【具體實施方式】
[0029]為了使本實用新型實現的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體圖示，進一步闡述本實用新型。
[0030]本方案摒棄傳統(tǒng)恒流電源驅動電路采用兩極PFC電路的方案，其通過設計出一種恒流恒壓消除紋波的開關電源反饋控制電路，該恒流反饋消除紋波的電路能夠與單級PFC反激式電路相配合，來形成高效恒流電源驅動電路，且該高效恒流電源驅動電路的功率因素更高，紋波更小。由此采用單級PFC反激式電路，整個電源電路的元件數量相對減少了很多，從而大大的減少了電源的可靠性，體積和成本。
[0031 ]據此，本方案中的恒流反饋消除紋波的電路主要由穩(wěn)壓基準模塊，恒流模塊，恒壓反饋模塊以及保護模塊相互配合構成。
[0032]其中，穩(wěn)壓基準模塊，用于為恒流模塊和恒壓反饋模塊的同相輸入端提供穩(wěn)定可靠的基準電壓源。
[0033]該穩(wěn)壓基準模塊主要由相應的穩(wěn)壓二極管、三端穩(wěn)壓器或431/432的三端基準電壓器件構成。
[0034]恒流模塊，其用于保證電路輸出電流的恒定。
[0035]該恒流模塊主要由相應的運放器和處于放大狀態(tài)的開關管，以及電流反饋電阻相互配合組成。
[0036]恒壓反饋模塊，其連接初級端的PffM控制電路，以達到輸出電壓的恒定。
[0037]該恒壓反饋模塊主要由相應的運放器、運放補償電容、分壓電阻/電壓取樣電路、開關電源隔離反饋電路相互配合組成。
[0038]保護模塊，用于對整個電路形成保護。該保護模塊為由OVP處理模塊構成的OVP過壓保護或恒壓限制模塊電路。
[0039]根據需要該保護模塊可以由穩(wěn)壓二極管或431/432等三端器件結合相應的電阻和運放器構成，用以穩(wěn)定以及保護輸出電壓，使電路形成過壓保護，以及恒壓工作模式。
[0040]基于上述原理，以下通過一些具體的實施例來說明一下本方案。
[0041 ] 實施例1
[0042]參見圖2，其所示為本實例提供的恒流恒壓消除紋波的開關電源反饋控制電路的具體電路原理圖。由圖可知，本實施例的恒流反饋消除紋波的電路包括電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻RlO、電容Cl、穩(wěn)壓二極管Zl、穩(wěn)壓二級管Z2、穩(wěn)壓二級管Z3、M0S管Q1、0VP處理模塊、光耦IC1、運放0P1、運放0P2以及負載RL0
[0043 ]其中運放0P2供電端、電阻Rl的一端電阻R3的一端光親I Cl的陽極均與供電模塊輸出端VCC相連接；
[0044]穩(wěn)壓二極管Zl的正極端、電阻R6的一端、運放OPl的接地端、電阻RlO的一端、電阻R7的一端、穩(wěn)壓二極管Z2的正極端均與供電模塊輸出地端GND相連接；
[0045]電阻Rl的另一端與電阻R2的一端、光耦ICl的陰極相連接；
[0046]電阻R2的另一端與電容Cl的一端、運放0P2的輸出端相連接；
[0047]電阻R3的另一端與電阻R4的一端、穩(wěn)壓二極管Zl的另一點相連接；
[0048]電容Cl的另一端與運放0P2的輸入負極、穩(wěn)壓二極管Z2的負極端、電阻R7的另一端、電阻R8的一端相連接；
[0049]電阻R8的另一端與OVP處理模塊的正極端、電阻R9的一端、穩(wěn)壓二極管Z3的正極端相連接；
[0050]電阻R4的另一端與電阻R5的一端、運放0P2的輸入正極端相連接；
[0051]電阻R5的另一端與電阻R6的另一端、運放OPl的輸入負極端相連接；
[0052]運放OPl的輸入負極端與電阻RlO的另一端、M0S管Ql的S極相連接；
[0053]運放IC2的輸出端與MOS管Ql的G極相連接；
[0054]MOS管Ql的D極、電阻R9的一端、穩(wěn)壓二極管Z3的負極均與負載RL的負極相連接；
[0055]OVP處理模塊的負極與負載RL的正極相連接。
[0056]在該電路中，由穩(wěn)壓二極管Z1、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6配合構成穩(wěn)壓基準電路100，為恒流電路200和恒壓反饋電路300的同相輸入端提供穩(wěn)定可靠的基準電壓源。
[0057]在該電路中，由運放OPl和處于放大狀態(tài)的開關管Ql，電流反饋電阻RlO組成恒流電路200，為負載RL提供恒定可靠的電流。
[0058]在該電路中，由運放0P2和運放補償電容Cl，電阻R7與R8和R9組成的分壓電路或穩(wěn)壓二級管Z3與穩(wěn)壓二級管Z2組成的電壓取樣電路，電阻Rl與R2和光耦ICl組成開關電源隔離反饋電路組成恒壓反饋電路300。該恒壓反饋電路300連接初級端的PffM控制電路，以達到輸出電壓的恒定。
[0059]在該電路中，由OVP處理模塊形成VP過壓保護和穩(wěn)壓限制電路400，用以穩(wěn)定以及保護輸出電壓，使電路形成過壓保護，以及恒壓工作模式。
[0060]根據需要該保護電路還由穩(wěn)壓二極管或431/432等三端器件結合電阻R7，R8與運放0P2構成。
[0061]其中，穩(wěn)壓基準電路中的穩(wěn)壓二極管Zl為恒流模塊和恒壓反饋模塊的同相輸入端提供穩(wěn)定可靠的基準電壓源；電阻R3是為VCC提供的電壓進行分壓以便穩(wěn)壓基準模塊使用，電阻R4、R5、R6均依靠穩(wěn)壓基準模塊提供的穩(wěn)定可靠的基準電壓源來分別為兩個運放OPl和0P2提供差分輸入端的基準電壓。
[0062]據此，本電路中由VCC給運放OPl正極供電，MOS管Ql的S極低電平，從而使MOS管Ql的G極為高電平，使MOS管Ql導通，MOS管Ql導通后，MOS管Ql的S極電壓漸漸增加，當增加到穩(wěn)定值的時候，運放OPI的輸出為負，MOS管此時成放大狀態(tài)，MOS管S極逐漸減小，減小到一定值后，通過運放再使MOS管呈導通狀態(tài)，周而復始，以保證輸出電流的恒定。
[0063]當MOS管后，經過恒流模塊調節(jié)后，輸出電流呈穩(wěn)定狀態(tài)；當MOS管呈放大狀態(tài)后，輸出電壓產生變化，從而使運放0P2發(fā)生作用，給光耦信號經光反饋給前級電路，從而調節(jié)輸出電壓，使之呈穩(wěn)定狀態(tài)，即恒壓斬除紋波狀態(tài)。
[0064]這樣就保證了電路輸出的恒流恒壓無輸出紋波特點，也就達到了無頻閃的功效。加上變壓器初級工作模式本身是電流跟隨電壓調整的普通PFC芯片結合次級電流電壓控制做變化而設計的DC/DC轉換的控制電路，也達到了高功率因數的目的，并且此模式PF值更高，可以做到0.99以上，綜合考慮各種因素，完全可以定規(guī)格到0.98以上。
[0065]實例2
[0066]本實例在實例I的基礎上，將其中的穩(wěn)壓二極管Zl采用三端穩(wěn)壓管代替。
[0067]相比之下，穩(wěn)壓二極管價格便宜，PCB布線簡單，而三端穩(wěn)壓管的精度較高。
[0068]實例3
[0069]本實例在實例I的基礎上，去掉其中的穩(wěn)壓二極管Z2和穩(wěn)壓二極管Z3，只用電阻R7和電阻R9。
[0070]此時電阻R7和電阻R9的功能沒有發(fā)生變化，而進一步提高輸出的精度。
[0071 ]實例4
[0072]本實例在實例I的基礎上，去掉電阻R7和電阻R9，只用穩(wěn)壓二極管Z2和穩(wěn)壓二極管Z3o
[0073]此時穩(wěn)壓二極管Z2和穩(wěn)壓二極管Z3的功能不會發(fā)生變化，由此極大的提高整個電路的抗干擾能力。
[0074]實例5
[0075]本實例在實例I的基礎上，將OVP處理模塊用穩(wěn)壓二極管代替，或者用三端穩(wěn)壓器和電阻并聯(lián)代替，即由穩(wěn)壓二極管或431/432等三端器件結合電阻R7，R8與運放0P2構成，以實現精準OVP。
[0076]實例6
[0077]本實例在實例I的基礎上，增加了一顆電阻Rll和一顆電容C4，以進一步提高該恒流恒壓消除紋波的開關電源反饋控制電路的效果。
[0078]參見圖3，其所是本實例中提供的恒流恒壓消除紋波的開關電源反饋控制電路的更進一步運用不意圖。
[0079]由此可知，電阻RlI的一端與電阻RlO的另一端、MOS管Ql的S極相連接，另一端與運放0P2連接；
[0080]電容C4的一端連接運放0P2，另一端接地。
[0081]通過本實例所增加的電阻R11、電容C4，可以增強恒流恒壓消除紋波的開關電源反饋控制電路的抗干擾能力，并和智能調光模塊功能或電位器完美結合，以實現調光功能。
[0082]實例7
[0083 ]本實例在實例I的基礎上，將其中的運放OPI和運放0P2用集成了雙運放的芯片來替換使用，從而減少了元器件的數量，提高整個電路的簡潔可靠性。
[0084]實例8
[0085]本實例在實例I的基礎上，將其中的運放OPl和運放0P2以及穩(wěn)壓基準電路用一款集成了雙運放和基準電路的IC來替換，從而減少了元器件的數量，，降低整個電路的復雜性，提高可靠性。
[0086]實例9
[0087]本實例提供一種單級PFC高效恒流電源驅動電路，該恒流電源驅動電路由實例I中的恒流恒壓消除紋波的開關電源反饋控制電路結合單級PFC反激電路構成。
[0088]參見圖4，其所是為本實例中恒流恒壓消除紋波的開關電源反饋控制電路與單級PFC反激電路配合的示意圖。
[0089]由圖可知，本實例中的單級PFC反激電路主要由EM1、整流濾波電路、電阻R7、電阻R8、電容C3、二極管Dl、D2、M0S管Q2、光耦以及PffM配合構成。
[0090]該單級PFC反激電路通過變壓器Tl與恒流恒壓消除紋波的開關電源反饋控制電路配合連接，由此來構成單級PFC高效恒流電源驅動電路。
[0091 ]在該單級PFC高效恒流電源驅動電路中，由變壓器輔助繞組給運放OPl正極供電，MOS管Ql的S極低電平，從而使MOS管Ql的G極為高電平，使MOS管Ql導通，MOS管Ql導通后，MOS管Ql的S極電壓漸漸增加，當增加到穩(wěn)定值的時候，運放OPl的輸出為負，MOS管此時成放大狀態(tài)，MOS管S極逐漸減小，減小到一定值后，通過運放再使MOS管呈導通狀態(tài)，周而復始，以保證輸出電流的恒定。當MOS管后，經過恒流模塊調節(jié)后，輸出電流呈穩(wěn)定狀態(tài)；當MOS管呈放大狀態(tài)后，輸出電壓產生變化，從而使運放0P2發(fā)生作用，給光耦信號經光反饋給前級電路，從而調節(jié)輸出電壓，使之呈穩(wěn)定狀態(tài)，即恒壓狀態(tài)。這樣，就保證了電路輸出的恒流恒壓特點。
[0092]通過本實例可知，在形成恒流電源驅動電路時，若利用本方案提供的恒流反饋消除紋波的電路，可將兩極PFC電路改成單級PFC反激式電路，這樣不僅降低元器件的數目以及成本，使得電源整體體積也更小，同時還能夠大大提高恒流電源驅動電路的功率因素，且使得紋波更小，從而能夠夠解決現有LED驅動體積大、成本高以及紋波大、頻閃嚴重的問題。
[0093]以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內。本實用新型要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【主權項】
1.一種開關電源反饋控制電路，其特征在于，所述控制電路包括: 穩(wěn)壓基準模塊，為恒流模塊和恒壓反饋模塊的同相輸入端提供穩(wěn)定可靠的基準電壓源； 恒流模塊，根據穩(wěn)壓基準模塊提供的基準電壓源，調節(jié)電路電流，使得電路輸出電流的恒定； 恒壓反饋模塊，連接初級端的PWM控制電路，與恒流模塊配合，調節(jié)輸出電壓，使得電路輸出電壓的恒定； 保護模塊，穩(wěn)定以及保護輸出電壓。2.根據權利要求1所述的一種開關電源反饋控制電路，其特征在于，所述穩(wěn)壓基準模塊主要由相應的穩(wěn)壓二極管、三端穩(wěn)壓器或431/432的三端基準電壓器件構成。3.根據權利要求1所述的一種開關電源反饋控制電路，其特征在于，所述恒流模塊主要由相應的運放器和處于放大狀態(tài)的開關管，以及電流反饋電阻相互配合組成。4.根據權利要求1所述的一種開關電源反饋控制電路，其特征在于，所述恒壓反饋模塊主要由相應的運放器、運放補償電容、分壓電阻/電壓取樣電路、開關電源隔離反饋電路相互配合組成。5.根據權利要求1所述的一種開關電源反饋控制電路，其特征在于，所述電壓取樣電路由兩個穩(wěn)壓管配合組成。6.根據權利要求1所述的一種開關電源反饋控制電路，其特征在于，所述開關電源隔離反饋電路由電阻與光耦配合組成。7.根據權利要求1所述的一種開關電源反饋控制電路，其特征在于，所述保護模塊為由OVP處理模塊構成的OVP過壓保護/恒壓限制模塊電路。8.根據權利要求1所述的一種開關電源反饋控制電路，其特征在于，所述保護模塊由穩(wěn)壓二極管或431/432等三端器件結合相應的電阻和運放器構成。9.一種單級PFC高效恒流電源驅動電路，包括單級PFC反激式電路，其特征在于，還包括權利要求1-8中任一項所述的開關電源反饋控制電路，所述單級PFC反激式電路與恒流恒壓消除紋波的開關電源反饋控制電路配合連接。
【文檔編號】H05B33/08GK205726506SQ201620207183
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年3月17日
【發(fā)明人】姜海軍
【申請人】上海遍發(fā)電子科技有限公司, 姜海軍