小型化低電磁干擾的led恒流驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種小型化低電磁干擾的LED恒流驅(qū)動(dòng)電路，AC輸入，經(jīng)整流濾波電路后與芯片U1及變壓器T1連接，芯片U1內(nèi)部設(shè)有MOS管，變壓器T1的初級(jí)繞組并聯(lián)RCD吸收回路，變壓器的次級(jí)繞組連接的次級(jí)回路連接LED負(fù)載，其中，芯片U1內(nèi)部MOS管的漏極輸出端通過貼片疊層功率電感L2與變壓器T1的初級(jí)繞組的輸出端相連。本實(shí)用新型通過在GU10LED射燈驅(qū)動(dòng)電路中增加貼片疊層功率電感，很好的解決了小體積空間內(nèi)小型化的驅(qū)動(dòng)電源EMI問題。
【專利說明】小型化低電磁干擾的LED恒流驅(qū)動(dòng)電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及LED照明恒流驅(qū)動(dòng)電源，尤其涉及GU10LED射燈需要隔離式恒流驅(qū)動(dòng)電源，屬于開關(guān)電源和LED恒流驅(qū)動(dòng)電源【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)射燈多采用鹵素?zé)?，發(fā)光效率較低、比較耗電、被照射環(huán)境溫度上升、使用壽命短。LED作為新的環(huán)保光源出現(xiàn)后被用在越來越多的傳統(tǒng)燈具上，但與傳統(tǒng)光源不同地是LED不能接市電直接驅(qū)動(dòng)，需要通過AC-DC恒流驅(qū)動(dòng)電源來驅(qū)動(dòng)，在射燈內(nèi)部空間非常有限的情況下，設(shè)計(jì)出性能可靠又能滿足安規(guī)和EMC的恒流驅(qū)動(dòng)電源，同時(shí)既能適合大批量生產(chǎn)而價(jià)格又能被市場所接收，絕不是一件輕易的事情。隨著LED的大規(guī)模應(yīng)用，世界各國紛紛開始制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，以確保LED燈在滿足照明功能的同時(shí)，確保對人的安全以及符合電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)(EMC)。然而市場上絕大多數(shù)的GUlO LED射燈很難滿足這樣的要求。
[0003]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中比較典型的一種⑶10LED射燈上的驅(qū)動(dòng)電路原理圖，其采用BP3122設(shè)計(jì)4W⑶10 LED射燈恒流驅(qū)動(dòng)電路，BP3122是一款高精度原邊反饋的LED恒流驅(qū)動(dòng)芯片。芯片工作在電感電流斷續(xù)模式，適用于85Va(T265Vac全范圍輸入電壓、功率5W以下的反激式隔離LED恒流電源。BP3122芯片內(nèi)部集成650V功率開關(guān)，采用原邊反饋模式，無需次級(jí)反饋電路，也無需補(bǔ)償電路，只需要極少的外圍元件即可實(shí)現(xiàn)恒流。采用專有的驅(qū)動(dòng)和電流檢測方式，芯片的工作電流極低，無需變壓器輔助繞組檢測和供電，進(jìn)一步減少外圍元器件，極大的節(jié)約了系統(tǒng)成本和體積。非常適合于作為GUlO燈的驅(qū)動(dòng)方案。
[0004]在圖1中，整流橋BRl的I個(gè)輸入端I腳串聯(lián)一個(gè)保險(xiǎn)絲Fl后與市電的火線相連，整流橋BRl的另一個(gè)輸入端2腳與市電的零線相連，整流橋BRl的正輸出端3腳串聯(lián)一個(gè)電感LI后與電解電容C2的正極相連，同時(shí)整流橋BRl的正輸出端3腳接電解電容Cl的正極，電解電容C2和電解電容Cl的負(fù)極與整流橋的負(fù)輸出端4腳相連，電阻Rl與電感LI并聯(lián)，C1、L1、R1、C2共同組成一個(gè)Ji型濾波電路。經(jīng)過整流濾波后，電解電容C2的正極串聯(lián)電阻R2、R3后接芯片Ul的VCC端3腳給芯片供電，為了保證芯片供電的穩(wěn)定，在芯片Ul的3腳與整流橋BRl的負(fù)輸出端4腳之間接貼片電容C3，芯片的參考地2腳與整流橋BRl的負(fù)輸出端4腳直接相連，電阻R6、電阻R7兩個(gè)采樣電阻并聯(lián)后接在芯片的電流采樣端I腳與整流橋BRl的負(fù)輸出端4腳之間，芯片Ul的內(nèi)部MOS管的漏極輸出端5、6腳并聯(lián)后與變壓器Tl的初級(jí)的輸出端相連，芯片的4腳、7腳、8腳是空腳，必須懸空，變壓器Tl的輸入端與整流濾波后的正輸出端C2的正極相連，為了減小變壓器Tl的漏感以及芯片Ul內(nèi)部MOS頻繁開關(guān)造成的初級(jí)回路中的尖峰干擾，同時(shí)也是保護(hù)芯片Ul的內(nèi)部MOS管安全工作，在變壓器初級(jí)繞組的輸入和輸出端之間并接一個(gè)由貼片電阻R4、貼片電容C4、二極管Dl和貼片電阻R5組成的一個(gè)尖峰電壓吸收回路，其中貼片電阻R4、貼片電容C4并聯(lián)后一端與變壓器Tl的初級(jí)繞組的輸入端相連，另一端串接二極管Dl后再串接電阻R5后與變壓器初級(jí)繞組Tl的輸出端相連。變壓器的次級(jí)繞組的正輸出端與肖特基二極管D2的正極相連，D2的負(fù)極與貼片電容C5的一端相連，C5的另一端與變壓器Tl次級(jí)繞組的負(fù)輸出端相連，貼片電阻R8作為假負(fù)載并接在貼片電容C5的兩端，作為貼片電容C5的泄放回路，由于芯片內(nèi)部MOS的頻繁開關(guān)會(huì)導(dǎo)致變壓器Tl初級(jí)回路存在尖峰干擾電壓，會(huì)通過變壓器內(nèi)部的耦合傳導(dǎo)次級(jí)回路，同時(shí)次級(jí)回路D2頻繁的開通和截止也會(huì)產(chǎn)生尖峰干擾，為降低EMI的噪聲干擾，在二極管D2的兩端并接一個(gè)由R9、C7串聯(lián)的吸收回路。
[0005]上述電路中，市電火線接驅(qū)動(dòng)電源的輸入端，再連接保險(xiǎn)絲Fl后與整流橋BRl的I腳相連，市電零線與整流橋BRl的2腳相連，保險(xiǎn)絲Fl起到過流熔斷保護(hù)作用。整流橋BRl輸出端(3、4腳)接由電容Cl、電感L1、電阻Rl及電容C2組成的JJ型濾波電路；1?4工4、01、R5構(gòu)成RCD吸收回路，MOS管關(guān)斷和導(dǎo)通瞬間，因變壓器漏感的存在必然會(huì)在MOS管漏極上產(chǎn)生很高的電壓尖峰，有了 RCD吸收回路，起到緩沖作用，吸收尖峰電壓；次級(jí)整流回路中，二極管D2導(dǎo)通和截止瞬間電流變化也非常劇烈，會(huì)產(chǎn)生高頻衰減振蕩，在D2兩端并聯(lián)R9、C7吸收回路，也起到吸收電壓尖峰的作用，這樣一來，D2可以選用一些肖特基的二極管，還可以提高電源的轉(zhuǎn)換效率。然而，用以上電源裝配的GUlO LED射燈在做EMI測試時(shí)，輻射的裕量難以達(dá)到規(guī)定要求，難以避免出口到歐洲等市場的GUlO LED射燈由于不滿足CE認(rèn)證而存在被索賠或召回的潛在風(fēng)險(xiǎn)。其測試的結(jié)果圖參見圖3及圖4，圖中，橫軸代表頻率，單位MHz，縱軸代表輻射量，單位為dBuV/m，上邊的那條橫線為極限值Limit，下邊那條橫線為留有設(shè)定裕量后的規(guī)定值Margin，在圖3中，峰值I處的值落在了規(guī)定值之上，在圖4中，峰值1、2處的值均超過了極限值，都難以滿足EMI要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的難以解決LED射燈驅(qū)動(dòng)電路的EMI問題，本實(shí)用新型提出一種引入疊層功率電感解決GUlO LED射燈EMI難題的改進(jìn)驅(qū)動(dòng)電路。
[0007]本實(shí)用新型采用如下方案:
[0008]一種小型化低電磁干擾的LED恒流驅(qū)動(dòng)電路，AC輸入，經(jīng)整流濾波電路后與芯片Ul及變壓器Tl連接，芯片Ul內(nèi)部設(shè)有MOS管，變壓器Tl的初級(jí)繞組并聯(lián)RCD吸收回路，變壓器的次級(jí)繞組連接的次級(jí)回路連接LED負(fù)載，其中，芯片Ul內(nèi)部MOS管的漏極輸出端通過貼片疊層功率電感L2與變壓器Tl的初級(jí)繞組的輸出端相連。
[0009]進(jìn)一步地，整流濾波電路包括整流橋及Ji型濾波電路，市電火線接驅(qū)動(dòng)電源的輸入端，再連接保險(xiǎn)絲Fl后與整流橋BRl的I腳相連，市電零線與整流橋BRl的2腳相連，保險(xiǎn)絲Fl起到過流熔斷保護(hù)作用，整流橋BRl輸出端3、4腳接由電容Cl、電感L1、電阻Rl及電容C2組成的Ji型濾波電路。
[0010]進(jìn)一步地，RCD吸收回路為在所述變壓器初級(jí)繞組的輸入和輸出端之間并接一個(gè)由貼片電阻R4、貼片電容C4、二極管DI和貼片電阻R5組成的一個(gè)尖峰電壓吸收回路，其中貼片電阻R4、貼片電容C4并聯(lián)后一端與變壓器Tl的初級(jí)繞組的輸入端相連，另一端串接二極管Dl后再串接電阻R5后與變壓器初級(jí)繞組Tl的輸出端相連。
[0011]進(jìn)一步地，次級(jí)回路為變壓器的次級(jí)繞組的正輸出端與肖特基二極管D2的正極相連，二極管D2的負(fù)極與貼片電容C5的一端相連，C5的另一端與變壓器Tl次級(jí)繞組的負(fù)輸出端相連，貼片電阻R8作為假負(fù)載并接在貼片電容C5的兩端，作為貼片電容C5的泄放回路，由于芯片內(nèi)部MOS的頻繁開關(guān)會(huì)導(dǎo)致變壓器Tl初級(jí)回路存在尖峰干擾電壓，會(huì)通過變壓器內(nèi)部的耦合傳導(dǎo)次級(jí)回路，同時(shí)次級(jí)回路D2頻繁的開通和截止也會(huì)產(chǎn)生尖峰干擾，為降低EMI的噪聲干擾，在二極管D2的兩端并接一個(gè)由電阻R9、電容(C7串聯(lián)的吸收回路。
[0012]一種小型化低電磁干擾的LED恒流驅(qū)動(dòng)電路，AC輸入，經(jīng)整流及Ji型濾波電路后與芯片Ul及變壓器Tl連接，芯片Ul內(nèi)部設(shè)有MOS管，變壓器Tl的初級(jí)繞組并聯(lián)RCD吸收回路，變壓器的次級(jí)繞組連接的次級(jí)回路連接LED負(fù)載，其中，所述濾波電路為由電容Cl、電感L1、電阻Rl及電容C2組成的Ji型濾波電路，在所述電容Cl和電容C2的負(fù)極相連的地回路之間增加一個(gè)貼片疊層功率電感L2，所述貼片疊層功率電感L2串接于電容Cl和電容C2的負(fù)極相連的地回路中。
[0013]本實(shí)用新型通過在GU10LED射燈驅(qū)動(dòng)電路中增加貼片疊層功率電感，很好的解決了小體積空間內(nèi)小型化的驅(qū)動(dòng)電源EMI問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中應(yīng)用于⑶10LED射燈的驅(qū)動(dòng)電源的電路原理圖；
[0015]圖2是本實(shí)用新型的改進(jìn)的驅(qū)動(dòng)電源電路原理圖；
[0016]圖3及圖4是現(xiàn)有技術(shù)中⑶10LED射燈驅(qū)動(dòng)電源進(jìn)行EMI測試的測試圖；
[0017]圖5及圖6是本實(shí)用新型的采用如圖2中的改進(jìn)電路得到的EMI測試圖；
[0018]圖7是本實(shí)用新型的又一個(gè)改進(jìn)的電路原理圖；
[0019]圖8及圖9是對圖7中所示電路圖的驅(qū)動(dòng)電源進(jìn)行EMI測試得到的測試圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0021]由于⑶10射燈體積小，其置放驅(qū)動(dòng)電源的絕緣套管空間有限，在電源芯片選擇上通常會(huì)考慮內(nèi)置MOS的芯片，以便節(jié)省空間和成本。MOS在開通和關(guān)閉過程中會(huì)出現(xiàn)很大的di/dt和dv/dt。di/dt產(chǎn)生磁場的變化，dv/dt產(chǎn)生電場的變化，為了降低di/dt和dv/dt的變化，圖2是在圖1的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)貼片疊層功率電感L2，其設(shè)置在芯片Ul的MOS的漏極和變壓器之間，貼片疊層功率電感，也叫鐵氧體大電流電感。它的特點(diǎn)是尺寸小、厚度薄，采用先進(jìn)的生產(chǎn)工藝，增大了線圈的橫截面積，降低了功率電感的DCR，使功率電感的溫升特性進(jìn)一步提升，采用高性能鐵氧體材料，具有很高的飽和電流特性。本實(shí)施例中選用了順絡(luò)公司的MPH系列的疊層功率電感MPH201210S4R7T，它有效的解決了 MOS管在導(dǎo)通和關(guān)閉過程中產(chǎn)生的高頻尖峰干擾，順利通過了 EMI測試，見圖5及圖6。和沒有加疊層功率電感之前相比，降幅達(dá)10個(gè)db以上。
[0022]圖7是本實(shí)用新型對現(xiàn)有技術(shù)中的另一種GU10LED射燈典型驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行的改進(jìn)，采用NXP的TEA1723設(shè)計(jì)的5W⑶10 LED射燈恒流驅(qū)動(dòng)電路原理圖。TEA1723是NXP于2012年新推出的全新高性能低功率電源控制器，采用智能功率控制模式，內(nèi)置700V的開關(guān)MOS，全球范圍內(nèi)適用，不會(huì)有噪音產(chǎn)生，輸出線電壓補(bǔ)償，頻率抖動(dòng)減少EMI，退磁保護(hù)保證工作于DCM模式，多重保護(hù)，采用極少的外部組件，最高可做到11W，非常適合于大功率的GUlO射燈。在做5W驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到輸出電流比較大為430mA，MOS管導(dǎo)通期間的電流峰峰值會(huì)比較大，小尺寸封裝的疊層功率電感的飽和電流可能滿足不了，同時(shí)還考慮到輸出功率的增加會(huì)導(dǎo)致MOS管溫度的上升，疊層功率電感過于靠近MOS管，將會(huì)受到高溫的影響，導(dǎo)致電感值下降，綜合考慮，把疊層功率電感L2放在整流橋后的地回路中，具體是在由電容Cl、電感L1、電阻Rl及電容C2組成的JT型濾波電路中，在電容Cl和電容C2的負(fù)極相連的地回路之間增加一個(gè)貼片疊層功率電感L2，所述貼片疊層功率電感L2串接于電容Cl和電容C2的負(fù)極相連的地回路中，吸收地回路中的高頻尖峰干擾，效果也非常顯著，整燈的輻射測試結(jié)果見圖8和圖9，峰值均遠(yuǎn)在規(guī)定值的下面。本圖7中示出的電路除本實(shí)施例中的改進(jìn)點(diǎn)外，其它部分的電路為一種常規(guī)GU10LED射燈驅(qū)動(dòng)電路，包括整流濾波、驅(qū)動(dòng)芯片、變壓器及次級(jí)回路、吸收回路等，不祥述。
【權(quán)利要求】
1.一種小型化低電磁干擾的LED恒流驅(qū)動(dòng)電路，AC輸入，經(jīng)整流濾波電路后與芯片(Ul)及變壓器(Tl)連接，芯片(Ul)內(nèi)部設(shè)有MOS管，變壓器(Tl)的初級(jí)繞組并聯(lián)RCD吸收回路，變壓器的次級(jí)繞組連接的次級(jí)回路連接LED負(fù)載，其特征在于:所述芯片(Ul)內(nèi)部MOS管的漏極輸出端通過貼片疊層功率電感(L2)與變壓器(Tl)的初級(jí)繞組的輸出端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型化低電磁干擾的LED恒流驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:所述整流濾波電路包括整流橋及η型濾波電路，市電火線接驅(qū)動(dòng)電源的輸入端，再連接保險(xiǎn)絲(Fl)后與整流橋(BRl)的I腳相連，市電零線與整流橋(BRl)的2腳相連，保險(xiǎn)絲(Fl)起到過流熔斷保護(hù)作用，整流橋(BRl)輸出端3、4腳接由電容(Cl)、電感(LI)、電阻(Rl)及電容(C2)組成的Ji型濾波電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型化低電磁干擾的LED恒流驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:所述RCD吸收回路為在所述變壓器初級(jí)繞組的輸入和輸出端之間并接一個(gè)由貼片電阻(R4)、貼片電容(C4)、二極管(Dl)和貼片電阻(R5)組成的一個(gè)尖峰電壓吸收回路，其中貼片電阻(R4)、貼片電容(C4)并聯(lián)后一端與變壓器(Tl)的初級(jí)繞組的輸入端相連，另一端串接二極管(Dl)后再串接電阻(R5)后與變壓器初級(jí)繞組(Tl)的輸出端相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型化低電磁干擾的LED恒流驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:所述次級(jí)回路為變壓器的次級(jí)繞組的正輸出端與肖特基二極管(D2)的正極相連，二極管(D2)的負(fù)極與貼片電容(C5)的一端相連，(C5)的另一端與變壓器(Tl)次級(jí)繞組的負(fù)輸出端相連，貼片電阻(R8)作為假負(fù)載并接在貼片電容(C5)的兩端，作為貼片電容(C5)的泄放回路，由于芯片內(nèi)部MOS的頻繁開關(guān)會(huì)導(dǎo)致變壓器(Tl初級(jí)回路存在尖峰干擾電壓，會(huì)通過變壓器內(nèi)部的耦合傳導(dǎo)次級(jí)回路，同時(shí)次級(jí)回路D2頻繁的開通和截止也會(huì)產(chǎn)生尖峰干擾，為降低EMI的噪聲干擾，在二極管(D2)的兩端并接一個(gè)由電阻(R9)、電容(C7)串聯(lián)的吸收回路。
5.一種小型化低電磁干擾的LED恒流驅(qū)動(dòng)電路，AC輸入，經(jīng)整流濾波電路后與芯片(Ul)及變壓器(Tl)連接，芯片(Ul)內(nèi)部設(shè)有MOS管，變壓器(Tl)的初級(jí)繞組并聯(lián)RCD吸收回路，變壓器的次級(jí)繞組連接的次級(jí)回路連接LED負(fù)載，其特征在于:所述濾波電路為由電容(Cl)、電感(LI)、電阻(Rl)及電容(C2)組成的Ji型濾波電路，在所述電容(Cl)和電容(C2)的負(fù)極相連的地回路之間增加一個(gè)貼片疊層功率電感(L2)，所述貼片疊層功率電感(L2)串接于電容(Cl)和電容(C2)的負(fù)極相連的地回路中。
【文檔編號(hào)】H05B37/02GK203435204SQ201320541451
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年9月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月2日
【發(fā)明者】王永慶, 李偉 申請人:南京漢德森科技股份有限公司