一種具有動(dòng)態(tài)電壓控制的單級(jí)pfc反激式led驅(qū)動(dòng)電源的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電子技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，更具體地，涉及一種具有動(dòng)態(tài)電壓控制的單級(jí)PFC反激式LED驅(qū)動(dòng)電源，包括EMI濾波電路、橋式整流電路、單級(jí)PFC反激式功率校正電路、PFC控制及PWM輸出電路、動(dòng)態(tài)電壓控制電路及恒流驅(qū)動(dòng)電路。該EMI濾波電路與市電輸入端相連，恒流驅(qū)動(dòng)電路與LED產(chǎn)品相連；經(jīng)過橋式整流的半波直流信號(hào)通過功率校正電路減少電流諧波、提高功率因數(shù)；直流輸出信號(hào)通過恒流驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)LED燈組工作，并通過動(dòng)態(tài)電壓控制電路調(diào)節(jié)恒流驅(qū)動(dòng)電路輸出電壓減少電路功率損耗提高電源工作效率。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、功率因數(shù)高、能對(duì)LED正向電壓溫度補(bǔ)償?shù)葍?yōu)點(diǎn)，可以達(dá)到節(jié)省能源，提高LED燈組壽命的效果。
【專利說明】—種具有動(dòng)態(tài)電壓控制的單級(jí)PFC反激式LED驅(qū)動(dòng)電源

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，更具體地，涉及一種結(jié)構(gòu)簡單、高功率因數(shù)，具有動(dòng)態(tài)電壓控制的單級(jí)PFC反激式LED驅(qū)動(dòng)電源。

【背景技術(shù)】
[0002]LED，發(fā)光二極管，為一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)換為光能的半導(dǎo)體組件，具有體積小、耗電量低、使用壽命長、環(huán)保耐用等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于照明燈具、顯示屏、交通訊號(hào)燈等領(lǐng)域。由于LED是特性敏感的半導(dǎo)體器件，又具有負(fù)溫度特性，因此在應(yīng)用過程中需要對(duì)其進(jìn)行穩(wěn)態(tài)驅(qū)動(dòng)，從而需要專用LED驅(qū)動(dòng)電源。
[0003]傳統(tǒng)的開關(guān)電源將輸入市電整流之后經(jīng)過大容量的電解電容濾波后供給開關(guān)控制芯片，這使得輸入電流為一個(gè)尖脈沖。它含有極高的諧波分量，電能浪費(fèi)嚴(yán)重，電路的功率因素很低，并且作為一個(gè)諧波電流源，干擾電網(wǎng)線電壓，產(chǎn)生向四周輻射和沿導(dǎo)線傳播的電磁干擾。近年來隨著LED照明技術(shù)的日益成熟，LED驅(qū)動(dòng)電源成為研究的熱點(diǎn)，同時(shí)越來越多的國家和組織出臺(tái)了一系列的政策法規(guī)來規(guī)范開關(guān)電源市場(chǎng)，例如美國能源部發(fā)布的“能源之星”固態(tài)照明文件規(guī)定:任何功率等級(jí)的LED驅(qū)動(dòng)電源必須具備功率因數(shù)校正(PFC)功能。
[0004]有源功率因數(shù)校正(APFC)技術(shù)采用有源器件實(shí)現(xiàn)PFC，由于工作在高頻開關(guān)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了小體積、重量輕、高效率和高PF等優(yōu)點(diǎn)。APFC—般分為有源兩級(jí)PFC和有源單級(jí)PFC。單級(jí)PFC反激式電源是目前的研究的熱點(diǎn)，具有成本低、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、易于實(shí)現(xiàn)多路輸出等優(yōu)點(diǎn)，但是效率不高、溫升較高、EMI較強(qiáng)、工頻紋波較大，使這些電源無法達(dá)到對(duì)LED燈具的高效率和長壽命的保障。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，高功率因數(shù)的具有動(dòng)態(tài)電壓控制的單級(jí)PFC反激式LED驅(qū)動(dòng)電源。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案:一種具有動(dòng)態(tài)電壓控制的單級(jí)PFC反激式LED驅(qū)動(dòng)電源，如圖1所示，由輸入整流濾波模塊、單級(jí)PFC反激式功率變換模塊和動(dòng)態(tài)電壓控制模塊三部分構(gòu)成。
[0007]所述輸入整流濾波模塊由EMI濾波電路和橋式整流電路組成。市電輸入經(jīng)過EMI濾波電路接入驅(qū)動(dòng)電源，EMI濾波電路用來阻擋驅(qū)動(dòng)電源通過電力線對(duì)電網(wǎng)的電磁干擾，同時(shí)阻止電源對(duì)驅(qū)動(dòng)電源內(nèi)部的電磁干擾。EMI輸出電壓經(jīng)過整流橋之后得到一個(gè)半正弦波直流電壓信號(hào)，為實(shí)現(xiàn)高功率因數(shù)，在整流橋之后只使用一個(gè)小電容來濾除高頻。
[0008]所述單級(jí)PFC反激式功率變化模塊由反激變換器、反饋取樣電路和PFC控制電路組成。反激變換器由反向變壓器和MOSFET管組成，其控制信號(hào)由PFC控制電路提供，反激變換器實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入整流濾波電路輸出的半整形直流電壓的功率因數(shù)校正。反饋取樣電路用來采集反激變換器輸出電壓以便接入PFC控制電路。輸出反饋信號(hào)和反激變換器的輸入信號(hào)經(jīng)過PFC控制電路的誤差放大、模擬乘法器、過零檢測(cè)等一系列變換后產(chǎn)生反激變換器需要的PWM控制信號(hào)。
[0009]所述動(dòng)態(tài)電壓控制模塊由恒流驅(qū)動(dòng)電路和動(dòng)態(tài)電壓控制電路組成。恒流驅(qū)動(dòng)電路經(jīng)過MOSFET管、精密基準(zhǔn)電阻等完成LED燈組驅(qū)動(dòng)電流輸出，并接受動(dòng)態(tài)電壓控制電路的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)。動(dòng)態(tài)電壓控制電路根據(jù)檢測(cè)到的MOSFET漏極電壓和恒流驅(qū)動(dòng)輸出電壓經(jīng)過邏輯運(yùn)算輸出一個(gè)基于LED燈組工作狀態(tài)的動(dòng)態(tài)控制電壓，并反饋到恒流驅(qū)動(dòng)電路前段對(duì)輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，以補(bǔ)償由于LED燈組工作時(shí)的負(fù)溫度特性產(chǎn)生的電壓變動(dòng)，減少LED的發(fā)熱量延長LED使用壽命。
[0010]本發(fā)明單級(jí)PFC反激式LED驅(qū)動(dòng)電源采用基于臨界導(dǎo)通模式的功率因數(shù)校正電路，既實(shí)現(xiàn)了功率因數(shù)的校正，又完成降壓和驅(qū)動(dòng)電源與市電的電氣隔離；同時(shí)采用動(dòng)態(tài)電壓控制技術(shù)通過檢測(cè)恒流驅(qū)動(dòng)電路中的MOSFET管的漏極電壓并產(chǎn)生一個(gè)動(dòng)態(tài)電壓控制信號(hào)反饋到恒流驅(qū)動(dòng)電路前段對(duì)輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)以補(bǔ)償LED燈組工作時(shí)正向電壓的波動(dòng)，減少LED的發(fā)熱量延長LED使用壽命。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明電源結(jié)構(gòu)框圖。
[0012]圖2是本發(fā)明電源電路原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0013]下面將結(jié)合說明書附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0014]如圖1所示，一種具有動(dòng)態(tài)電壓控制的單級(jí)PFC反激式LED驅(qū)動(dòng)電源，由輸入整流濾波模塊、單級(jí)PFC反激式功率變換模塊和動(dòng)態(tài)電壓控制模塊三部分構(gòu)成。所述輸入整流濾波模塊由EMI濾波電路和橋式整理電路組成。所述單級(jí)PFC反激式功率變換模塊由反激變換器、反饋取樣電路和PFC控制電路。所述動(dòng)態(tài)電壓控制模塊有恒流驅(qū)動(dòng)電路和動(dòng)態(tài)電壓控制電路組成。
[0015]進(jìn)一步的，如圖2所示，輸入整流濾波模塊中的EMI濾波電路由電容Cl、共模電感LFl和電容C2組成，其中Rl是Cl的放電電容，C3、C4為安培電容中間節(jié)點(diǎn)連接入地，用于漏電保護(hù)和靜電消除。輸入整流濾波模塊中橋式整流電路由二極管Df D4組成，將輸入的交流市電轉(zhuǎn)換成半正弦波直流電壓信號(hào)，為實(shí)現(xiàn)高功率因數(shù)，用C5濾除整流輸出的高頻信號(hào)。
[0016]進(jìn)一步的，如圖2所示，單級(jí)PFC反激式功率變換模塊中的反激變換器由變壓器Tl、功率MOSFET管Ql、整流二極管D7、輸入輸出電容及緩存電路組成，為減少變壓器Tl產(chǎn)生的尖峰電壓對(duì)功率MOSFET管的損傷由C6、R5、D5組成RDC緩存電路。單級(jí)PFC反激式功率變換模塊中反饋取樣電路由光耦U1、三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源U2和相關(guān)電阻、電容組成，其中Ul完成輸入與輸出信號(hào)的電氣隔離，R23和R24的分壓電路完成輸出信號(hào)的取樣，Ul的輸出信號(hào)經(jīng)過R12接入PFC控制電路。單級(jí)PFC反激式功率變換模塊中PFC控制電路中選用ST意法半導(dǎo)體的L6561為率因數(shù)校正電路的主控芯片，由變壓器的輔助繞組N2提供電流過零檢測(cè)信號(hào)及給L6561提供能量，R14過零檢測(cè)限流電阻，R4為電源上電時(shí)給L6561提供啟動(dòng)電壓的限流電阻，R15為MOSFET管Tl的限流驅(qū)動(dòng)電阻。
[0017]進(jìn)一步的，如圖2所示，動(dòng)態(tài)電壓控制模塊選用TI德州儀器的TLC5960芯片為動(dòng)態(tài)電壓控制和LED恒流驅(qū)動(dòng)電路主控芯片。其中恒流驅(qū)動(dòng)電路由LED燈組、功率MOSFET管Q2/Q3和基準(zhǔn)精密電阻R24/R25組成，功率MOSFET管的三個(gè)引腳分別由連接TLC5960對(duì)應(yīng)的Dn、Gn、Sn管腳，RS電阻確定電路中的基準(zhǔn)工作的恒流電流量。TLC5960通過獲取的兩路Dn信號(hào)，經(jīng)過內(nèi)部誤差放大、邏輯推導(dǎo)等產(chǎn)生一個(gè)動(dòng)態(tài)輸輸出信號(hào)，通過HWMn管腳并經(jīng)過橋接電阻R21接入功率校正電路直流輸出端，此動(dòng)態(tài)電壓信號(hào)的接入可對(duì)功率校正電路直流產(chǎn)生較小的影響但能顯著減少由于LED發(fā)熱產(chǎn)生的無用功率消耗并提高電源效率。
[0018]盡管已經(jīng)結(jié)合當(dāng)前認(rèn)作是一個(gè)最為實(shí)用和優(yōu)選的實(shí)施例來描述了本發(fā)明，但應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于所公開的實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.一種具有動(dòng)態(tài)電壓控制的單級(jí)PFC反激式LED驅(qū)動(dòng)電源，包括輸入整流濾波模塊、單級(jí)PFC反激式功率變換模塊和動(dòng)態(tài)電壓控制電路。
2.如權(quán)利要求1所述的LED驅(qū)動(dòng)電源，其特征在于:所述輸入整流濾波電路模塊由EMI濾波電路和橋式整理電路組成；所述單級(jí)PFC反激式功率變換模塊由反激變換器、反饋取樣電路和PFC控制電路；所述動(dòng)態(tài)電壓控制模塊由恒流驅(qū)動(dòng)電路和動(dòng)態(tài)電壓控制電路組成。
3.如權(quán)利要求1所述的LED驅(qū)動(dòng)電源，其特征在于:EMI濾波電路與市電輸入端相連，恒流驅(qū)動(dòng)電路與LED產(chǎn)品相連；反激變換器與橋式整流相連進(jìn)行半波信號(hào)的功率因數(shù)校正，PFC控制電路通過反饋取樣電路獲得功率校正電路輸出電壓的信號(hào)并與橋式整流信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算后輸出反激變換器MOSFET管的控制信號(hào)；恒流驅(qū)動(dòng)電路與反激變換器相連向LED燈組提供恒流信號(hào)，動(dòng)態(tài)電壓控制電路通過檢測(cè)恒流驅(qū)動(dòng)MOSFET的漏極電壓進(jìn)而反饋到恒流驅(qū)動(dòng)電路前段對(duì)輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)并提供恒流驅(qū)動(dòng)電路MOSFET館開關(guān)信號(hào)。
【文檔編號(hào)】H05B37/02GK104363679SQ201410630675
【公開日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月11日
【發(fā)明者】潘萍 申請(qǐng)人:長沙師范學(xué)院, 潘萍