CN102781147A - 具有高功率因数的led供电电路 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种具有高功率因数的LED供电电路，包括整流模块、滤波单元，所述整流模块的输入端连接电压输入端并输出整流电压，所述滤波单元对整流电压进行高频滤波，还包括PFC功率因数矫正模块、恒流驱动模块、降压模块、功率开关模块、电流采集模块、供电模块。本发明避免采用变压器，简化电路、节省空间；采用了填谷电路提高电路的功率因数，提高了电源的转换效率；使用恒流驱动模块，使电路电流恒定，保证了LED负载的稳定供电。

Description

具有高功率因数的LED供电电路

技术领域

本发明涉及一种LED供电电路，尤其涉及一种具有高功率因数的LED供电电路。

背景技术

目前现有技术中的LED供电电路一般采用阻容降压电路来降压输出，其具有供电电流小，且输出电压受供电电压波动影响，当输入电压升高时，LED亮度增大，当输入电压降低时，亮度减小，影响了照明效果，常期使用下会损坏视力，供电电路还存在安全隐患。且其功率因素≤0.6，造成电能浪费。

在交流电路参数中，电压与电流之间的相位差中的余弦叫做功率因数，在数值上，功率因数是有功功率P和视在功率S的比值，即cos Ф = P/S。功率因数的大小与电路的负荷性质有关，例如，如果电路中仅有是白炽灯泡、电阻炉等电阻性负荷，那么其功率因数为1；如果电路中存在电感性或者电容性负荷，那么其功率因数就小于1；如果电路中仅存在电感性或者电容性负荷，那么其功率因素就为0。功率因数是衡量电气设备效率高低的一个重要的技术数据，功率因数低，说明电路用于交变磁场转换的无功功率大，从而降低了设备的利用率，增加了线路供电损失。

虽然现有技术LED的驱动电路采用了大容量电感、电容来提高功率因素，但其基功率因素仍处于0.7～0.8之间。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种具有高功率因数的LED供电电路。可将电路功率因素提高至0.9以上，并且能够稳定带动负载LED。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了具有高功率因数的LED供电电路，包括整流模块、滤波单元，所述整流模块的输入端连接电压输入端并输出整流电压，所述滤波单元对整流电压进行高频滤波，还包括PFC功率因数矫正模块、恒流驱动模块、降压模块、功率开关模块、电流采集模块、供电模块；

所述PFC功率因数矫正模块并联于所述整流模块输出端上，提高电路的功率因数；

所述供电模块包括分压单元、稳压单元，所述分压单元对整流后电压进行分压，且具有第一、第二段分压子单元，所述稳压单元对第二段分压子单元的电压进行稳压供电于恒流驱动模块与功率开关模块；

所述恒流驱动模块具有低电补偿输入端（LN）、开关驱动输出端（OUT）、电流采样端（CS）；所述低电补偿输入端（LN）连接所述分压单元的第一段分压子单元输出端，所述开关驱动输出端（OUT）驱动所述功率开关模块，所述电流采样端（CS）连接电流采样模块，对所述功率开关模块的电流进行检测，并根据电流的变化情况由开关驱动输出端（OUT）输出电压控制所述功率开关模块的电流，以达到恒流，所述降压模块对整流后电压进行降压输出。

进一步地，所述稳压单元为一齐纳二极管反向连接于所述分压单元的第二段分压子单元与地线之间。

进一步地，所述降压模块为BUCK电路，具有第一二极管、电感、电阻、电容，所述电阻、电容一端与第一二极管的阴极联接于所述整流后的电压输出端形成正输出端，所述电阻、电容另一端通过所述电感与所述第一二极管的阳极连接形成负输出端。

进一步地，所述功率开关模块是N沟道MOS管，所述N沟道MOS管的G极连接通过的第二二极管的阳级、电阻与稳压单元的稳压电压输出端连接，S极连接所述恒流驱动模块的开关驱动输出端（OUT），D极连接所述降压模块的二极管的阳极形成充电回路。

进一步地，所述PFC功率因数矫正模块为填谷电路。

更进一步地，所述电压输入端并联有压敏电阻。

更进一步地，所述电流采集模块为连接于电流采样端（CS）与地线之间的采样电阻。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：本发明避免采用变压器，简化电路、节省空间；采用了填谷电路提高电路的功率因数，提高了电源的转换效率；使用恒流驱动模块，使电路电流恒定，保证了LED负载的稳定供电。

附图说明

图1是本发明的电路基本原理示意框图；

图2是本发明电路原理示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

参照图1所示的本发明的基本原理示意框图。

本发明涉及一种具有高功率因数的LED供电电路，包括了整流模块20、滤波单元10，整流模块20并联滤波单元10接入电压输入端，电压输入端可为普通市电，也可为AC100~260V 50/60Hz的交流输入电压，滤波单元10为LC电路，对输入电压进行高频滤波，整流模块20为一整流桥堆，对输入电压进行全波整流，并输出整流电压。

尤其，本发明具有高功率因数的LED供电电路还包括了PFC功率因数矫正模块30、恒流驱动模块50、降压模块60、功率开关模块70、电流采集模块80、供电模块40。

PFC功率因数矫正模块30为并联于整流模块20的整流电压输出端上的填谷电路，大幅度增加整流管的导通角，通过填平平谷点，使输入电流从尖兵脉冲变为接近于正弦波的波形，将功率因素提高到0.9以上。

供电模块40包括了分压单元401、稳压单元402，分压单元401对整流电压进行分压，且具有第一分压子单元403、第二分压子单元404，第一分压子单元403的电压大于第二分压子单元404的电压，稳压单元402则对第二分压子单元404的电压进行稳定，并供电于恒流驱动模块50、功率开关模块70，在本实施例中，稳压单元402为一齐纳二极管反向连接于第二分压子单元404与地线之间，即齐纳二极管的阴极连接第二分压子单元404的输出端，阳极则连接地线。

恒流驱动模块50具有低电补偿输入端LN、开关驱动输出端OUT、电流采样端CS（Current sampling）；低电补偿输入端LN连接分压单元401的第一分压子单元403的输出端，对峰值阀值的线电压补偿，并采样LN和VDD之间的电压，开关驱动输出端OUT输出电压控制功率开关模块70的电流，电流采集模块80对功率开关模块70开关电流进行采样检测，并根据电流的变化情况调整开关驱动输出端OUT的输出电压开关时间和密度，使功率开关模块70的电流恒定。

需要进行说明的，功率开关模块70包含一N沟道MOS管，并工作于饱和区，即恒流区。

降压模块60对整流后的模块进行降压输出，降压模块60为BUCK电路，由功率开关模块70进行充电放电动作控制。

本发明提供了图2所示的优选实施方式。

如图2所示的本实施例的电路原理图。

本发明实施例的整流模块20为一整流桥堆DB，滤波单元10为接入整流桥堆DB前级的由电感L1、电容C1组成的高频滤波器，而为了电压输入的尖峰及超压，在滤波单元10前级还接入熔断器F及并联压敏电阻ZNR。

提高电路功率的PFC功率因数矫正模块30为填谷电路，二极管D1、D2、D3之间依次阴极、阳极首尾串联相接，并反向接于整流桥堆DB的整流电压输出端上，且二极管D1的阴极、D2阳级之间分别接入电容C3的正极、负极，二极管D2的阳极、D3阴极分别接入电容C2的正极、负极，电容C2、C3为大容量的电解电容。

供电模块40的分压单元401为分压电阻R1、R2、R7、R8先串后并于整流桥堆DB的整流电压输出端上，其中分压电阻R7、R8的分压输出为第一分压子单元403的电压输出，电阻R8的分压输出为第二分压子单元404的电压输出；稳压单元402则是齐纳二极管D9，其阳级接地线，阴极连接电阻R8的分压输出，对第二分压子单元404的电阻R8输出电压进行稳定。

恒流驱动模块50为恒流芯片U1，恒流芯片U1的供电端VCC连接齐纳二极管D9的稳压电压输出，地端GND连接地线，恒流芯片U1还具有低电补偿输入端LN、开关驱动输出端OUT、电流采样端CS，低电补偿输入端LN连接电阻R7、R8的分压输出，开关驱动输出端OUT为芯片内部功率开关的漏端，外部功率开关的源端，连接功率开关模块70的N沟道MOS管的S极，电流采样端CS对电流采样模块80的采样电阻R4、R5的电流进行采样，恒流芯片U1根据所获取的电流采样值控制开关驱动输出端OUT的输出电压开关时间和密度，使功率开关模块70的电流恒定。

恒流芯片U1还具有NE引脚，为设定功率开关的关断时间；DIM引脚，为开关使能、模拟和PWM调光端，VCC引脚连接齐纳二极管D9的稳压端，并通过旁路电容C6接地端。

功率开关模块70具有N沟道MOS管Q1，MOS管Q1的G极通过二极管D、电阻R6与齐纳二极管D9的稳压输出端连接，二极管D的阳极为连接G极，S极连接恒流芯片U1的开关驱动输出端OUT。

降压模块60为BUCK电路，电阻R、电容C的一端连接整流桥堆DB的整流电压输出端，形成本发明的正输出端，另一端与电感L2的一端连接，并形成本发明的负输出端，电感L2的另一端连接二极管D10的阳极，二极管D10的阴极连接整流桥堆DB的整流电压输出端，形成放电回路，二极管D10的阳极与N沟道MOS管Q1的D极连接，形成充电回路。

本发明具有高达0.9的功率因数的优点，对电压输入可以有的较宽范围，对于负载能够实现恒流供应，并当负载短路时，恒流芯片U1停止工作，对负载产生保护动作，而压敏电阻及熔断丝则可在电压输入异常时，切断输入，保护电路安全。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种具有高功率因数的LED供电电路，包括整流模块、滤波单元，所述整流模块的输入端连接电压输入端并输出整流电压，所述滤波单元对整流电压进行高频滤波，其特征在于，还包括PFC功率因数矫正模块、恒流驱动模块、降压模块、功率开关模块、电流采集模块、供电模块；

所述PFC功率因数矫正模块并联于所述整流模块输出端上，提高电路的功率因数；

所述供电模块包括分压单元、稳压单元，所述分压单元对整流后电压进行分压，且具有第一、第二段分压子单元，所述稳压单元对第二段分压子单元的电压进行稳压供电于恒流驱动模块与功率开关模块；

所述恒流驱动模块具有低电补偿输入端（LN）、开关驱动输出端（OUT）、电流采样端（CS）；所述低电补偿输入端（LN）连接所述分压单元的第一段分压子单元输出端，所述开关驱动输出端（OUT）驱动所述功率开关模块，所述电流采样端（CS）连接电流采样模块，对所述功率开关模块的电流进行检测，并根据电流的变化情况由开关驱动输出端（OUT）输出电压控制所述功率开关模块的电流，以达到恒流，所述降压模块对整流后电压进行降压输出。

2.根据权利要求1所述的具有高功率因数的LED供电电路，其特征在于，所述稳压单元为一齐纳二极管反向连接于所述分压单元的第二段分压子单元与地线之间。

3.根据权利要求1所述的具有高功率因数的LED供电电路，其特征在于，所述降压模块为BUCK电路，具有第一二极管、电感、电阻、电容，所述电阻、电容一端与第一二极管的阴极联接于所述整流后的电压输出端形成正输出端，所述电阻、电容另一端通过所述电感与所述第一二极管的阳极连接形成负输出端。

4.根据权利要求1或3所述的具有高功率因数的LED供电电路，其特征在于，所述功率开关模块是N沟道MOS管，所述N沟道MOS管的G极连接通过的第二二极管的阳级、电阻与稳压单元的稳压电压输出端连接，S极连接所述恒流驱动模块的开关驱动输出端（OUT），D极连接所述降压模块的二极管的阳极形成充电回路。

5.根据权利要求1所述的具有高功率因数的LED供电电路，其特征在于，所述PFC功率因数矫正模块为填谷电路。

6.根据权利要求1所述的具有高功率因数的LED供电电路，其特征在于，所述电压输入端并联有压敏电阻。

7.根据权利要求1所述的具有高功率因数的LED供电电路，其特征在于，所述电流采集模块为连接于电流采样端（CS）与地线之间的采样电阻。

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