CN104753325B - 一种升‑降压式直流变换电路 - Google Patents

Abstract

本发明主要涉及于一种应用于LED驱动电路的升‑降压式直流变换电路。本发明的目的在于提供一种在升‑降压式直流变换电路中的主动功率因数校正芯片能够延时启动的升‑降压式直流变换电路。具有处于buck电路内的主动功率因数校正芯片能够延迟启动，输出电流平稳，不会出现高电流波峰，导致异常烧坏LED；电路结构简单，对原有电路无较大改变的优点。

Description

一种升-降压式直流变换电路

技术领域

本发明主要涉及于一种应用于LED恒流驱动电路中的的升-降压式直流变换电路。

背景技术

LED因为其清洁，高效，体积小等优点，越来越受到欢迎。为了让LED正常运作，LED恒流驱动电路是必不可少的，其除了要满足安全要求外，另外的基本功能应有两个方面：首先尽可能保持恒流特性，尤其在电源电压发生大变动时，仍应能保持输出电流一定的范围内变动。其次是驱动电路应保持较低的自身功耗，这样才能使LED的系统效率保持在较高水平。在开关电源设计时，开发者通常会根据产品的需要来设计高功率因数的开关电源，用以满足国家标准的要求以及用户的要求。按照有源功率因数校正的方案进行设计高功率因数电路成为该行业的一种有效的且常用的开关电源方案，同时在LED照明产品中，为了保证产品的可靠和使用寿命，需要设计恒流源电路，以保证LED产品的可靠性，因此，在驱动电路设计中大都会按照boost-buck直流变换的电路拓扑架构进行开关电源产品的设计。这种boost-buck电路，既方便了设计的需要，同时也能满足LED产品的恒流特性。boost-buck电路，是由升压式直流变换电路（boost电路）和降压式直流变换电路（buck电路）组合而成，同时两个电路各具有自己的主动功率因数校正芯片。为了节约电路成本和设计难度，通常这两个电路采用同一型号的主动功率因数校正芯片。且由于Buck电路直接连接LED灯源，所述为了防止大电流损坏LED，Boost电路需要在buck电路之前启动。众所周知，高精度的集成芯片及个别集成元件其内部独立元器件存在参数误差，其芯片的启动电压和时间都会有一定的偏差，这样会导致处于boost电路内的主动功率因数校正芯片与处于buck电路内的主动功率因数校正芯片前后启动不同步的现象，即buck电路内的主动功率因数校正芯片先启动，导致直通大电流的现象出现（如图5所示），烧坏LED光源，损坏元器件，这种情况在大规模生产中非常容易出现，或者当用户快速开关LED光源时（5次/秒）也会很容易出现。因此，在boost-buck电路中，前后两级芯片的启动时序问题成为设计和调试的一个难点。

发明内容

为了克服上述技术缺陷，本发明的目的在于提供一种具有时序启动功能的升-降压式直流变换电路。

本发明公开了一种升-降压式直流变换电路，包括，降压电路用于提供所述升-降压式直流变换电路电源、及设于所述降压电路内的主动功率因数校正芯片。所述主动功率因数校正芯片包括乘法器输入端；。升-降压式直流变换电路还包括电解电容及控制电路。所述电解电容正极与所述乘法器输入端连接，其负极接地所述控制电路配置为：当所述电路电源打开时，所述控制电路将所述电解电容正极接地，放电；当所述电路电源关闭时，所述控制电路将所述电解电容正极与地断开。

优选地，在本发明中所述控制电路包括触发器，三极管，所述触发器配置为接收所述电源电路的电平上升沿和/或下降沿，根据所述电平上升沿和/或下降沿控制所述三极管开关。

优选地，在本发明中所述触发器一端连接电源电路，另一端连接三极管的基极；所述三极管源级连接所述电解电容正极，所述三极管的射极接地。

优选地，在本发明中还包括电阻（R1）,电阻（R2）,所述三极管源极通过所述电阻（R1）与所述电解电容正极连接,所述电阻（R2）与所述电解电容并联。

优选地，在本发明中所述三极管为NPN管。

优选地，在本发明中还包括，输出端，用于连接LED或者外部电路；升压电路，所述升压电路配置为将所述电路电源进行升压并输出给输出端。

优选地，在本发明中所述升压电路还包括电感绕组，所述电路电源配置为通过所述电感绕组（T1）给所述主动功率因数校正芯片提供电源。

优选地，在本发明中还包括，二极管（D1），所述二极管（D1）的正极通过所述电感绕组（T1）与所述电路电源连接；所述二极管（D1）负极与所述主动功率因数校正芯片的电源端连接。

优选地，在本发明中所述电解电容的值为10uF～47uF。

采用了上述技术方案后，与现有技术相比，具有以下有益效果：

1.处于buck电路内的主动功率因数校正芯片能够延迟启动，输出电流平稳，不会出现高电流波峰，导致异常烧坏LED。

2.电路结构简单，对原有电路无较大改变。

附图说明

图1为本发明升-降压式直流变换电路的电路图；

图2为本发明的降压式升-降压式直流变换电路的电路图；

图3为采用本发明的升-降压式直流变换电路输出电流波形图；

图4为电解电容过大后的升-降压式直流变换电路输出电流波形图；

图5为现有技术中出现异常时升-降压式直流变换电路输出电流波形图；

图6为本发明中乘法器输入端出错导致的输出电流异常波形图；

图7为主动功率因数校正芯片乘法器输入端的曲线特性图。

具体实施方式

以下将结合具体实施例以及附图进一步阐述本发明的优点。

如图1、图2所示，本发明升-降压式直流变换电路包括：升压式直流变换电路（Boost电路）、降压式直流变换电路（Buck电路）、控制电路及交流转直流的供电输入电路，用于提供直流电源DC（即电源电路）给升压式直流变换电路，升压式直流变换电路将该直流电源DC电压进行升压后在输出给输出端，输出端通常连接LED光源或者外部电路。降压式直流变换电路（Buck电路）的供电取自Boost电路的电感线圈。boost电路内设有主动功率因数校正芯片U1，电阻绕组T1，二极管D1，VCC端，DC端，主动功率因数校正芯片U1的电源端与二极管D1负极连接，二极管D1正极与VCC端连接，VCC端通过电阻绕组T1与DC端连接，主动功率因数校正芯片U1的乘法器输入端3通过3个互相串联的电阻与DC端连接。buck电路包括了二极管D2、电解电容C1、三极管Q1、电阻R3、主动功率因数校正芯片U2，该主动功率因数校正芯片U2的电源端连接二极管D2的负极，二极管D2的负极与VCC端连接。该主动功率因数校正芯片U2的乘法器输入端3与电解电容C1正极连接，电解电容C1的负极接地，同时该主动功率因数校正芯片U2的乘法器输入端3通过电阻R3与二极管D2的负极连接。该电路通过DC端输入外部电流，然后外部电流经过电感绕组T1一部分作为主动功率因数校正芯片U1的电源，另一部分流入主动功率因数校正芯片U1的乘法器输入端3。由于加入了一个电解电容C1，可以实现本发明的Buck电路滞后于Boost电路启动的功能，主动功率因数校正芯片U2的乘法器输入端3处的电压会平缓上升，不存在突然的波峰波谷等情况。由于主动功率因数校正芯片U2的输出电压与乘法器输入端3电压成正比关系，如图7所示为主动功率因数校正芯片乘法器输入端的曲线特性图，功率因数校正芯片内置有乘法器和电压误差放大器，乘法器输入端电压与输出电流端电压呈正比线性关系，其电压误差放大器输出端电压在2.5V到5.75V之间，因为主动功率因数校正芯片内的电压是通过检测电流计算所得，其与电流同样是正比关系，所以其输出电流也不会存在突然变大的情况（如图3所示），这样就不存在该主动功率因数校正芯片U2的输出电压突然变大的情况。

由于电解电容C1在整个boost-buck电路电源断开时，依然会保留少许电荷，如果不快速放电的话，可能会导致主动功率因数校正芯片U2内部出错，导致整个boost-buck输出电流不正常（如图6所示），所以在buck电路中还加入了一控制电路。当整个boost-buck电路电源打开时，该控制电路将该电解电容C1正极接地，放电；当整个boost-buck电路电源关闭时，该控制电路将该电解电容C1与地断开，该电解电容C1可以正常充电，这样该电解电容C1的电荷就不会慢慢积累，导致该主动功率因数校正芯片U2内部出错。优选地，该控制电路包括触发器，三极管Q1，触发器接收电源电路的电平上升沿和/或下降沿，根据该电平上升沿和/或下降沿控制三极管开关，本领域技术人员可以熟知的是触发器可以有多种选者，凡是能达到以上效果的触发器都是本发明的保护范围内，触发器的一端连接boost-buck电路电源，另一端连接三极管Q1的基极，三极管Q1的源极连接电解电容C1的正极，三极管Q1射极接地。三极管Q1受到触发器控制，当电路电源打开时，触发器检测到上升沿，三极管Q1断开，电解电容C1可以进行充电，整个boost-buck电路的输出电流会上升，当电路电源关闭时，触发器再次翻转，三极管Q1导通，电解电容C1上的电荷通过三极管Q1导地放电。优选地，三极管Q1可以采用NPN管，因为三极管Q1的射极接地，当触发器输出为正时，直接可以开启三极管Q1，简化了触发器部分的电路。优选地，还可将一调光电路整合到该控制电路内，因为调光电路本身也是通过调整主动功率因数校正芯片内的乘法器输入端3的电压、电流来实现调光的作用的，所以其本身也可以作用电解电容的控制电路，实现放电作用。优选的，三极管Q1的源极通过电阻R1与电解电容C1正极连接，通过电阻R2与电解电容C1并联，这样当触发器控制三极管Q1导通时，电阻R1和电阻R2就会组成一个简单的分压电路，将主动功率因数校正芯片U2乘法器输入端3的电压一部分立即降低，借此更加快速的降低整个升-降压式直流变换电路的输出电流。

优选的，电解电容C1值在10uF～47uF，如电解电容C1的值过小的话，就难以实现本发明所要达到的效果，然而电解电容C1的取值过大的话，就可能导致整个boost-buck电路输出电流过慢（如图4所示），不能够满足用户的需要。

应当注意的是，本发明的实施例有较佳的实施性，且并非对本发明作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种升‐降压式直流变换电路，包括，降压电路，

电路电源，用于提供所述升‐降压式直流变换电路电源；主动功率因数校正芯片,所述主动功率因数校正芯片设于所述降压电路内；所述主动功率因数校正芯片包括乘法器输入端；

其特征在于，

还包括，

电解电容，所述电解电容正极与所述乘法器输入端连接，所述电解电容负极接地；

控制电路，所述控制电路配置为：

当所述电路电源打开时，所述控制电路将所述电解电容正极接地，放电；

当所述电路电源关闭时，所述控制电路将所述电解电容正极与地断开；

其中，所述主动功率因数校正芯片的输出电压与乘法器输入端电压成正比关系。

2.如权利要求1所述的升‐降压式直流变换电路，其特征在于，所述控制电路包括触发器，三极管，

所述触发器配置为接收所述电路电源的电平上升沿和/或下降沿，根据所述电平上升沿和/或下降沿控制所述三极管开关。

3.如权利要求2所述的升‐降压式直流变换电路，其特征在于，

所述触发器一端连接电路电源，另一端连接三极管的基极；

所述三极管源级连接所述电解电容正极，所述三极管的射极接地。

4.如权利要求3所述的升‐降压式直流变换电路，其特征在于，还包括电阻R1,电阻R2,所述三极管源极通过所述电阻R1与所述电解电容正极连接,所述电阻R2与所述电解电容并联。

5.如权利要求4所述的升‐降压式直流变换电路，其特征在于，所述三极管为NPN管。

6.如权利要求1所述的升‐降压式直流变换电路，其特征在于，还包括，输出端，用于连接LED或者外部电路；

升压电路，所述升压电路配置为将所述电路电源进行升压并输出给输出端。

7.如权利要求6所述的升‐降压式直流变换电路，其特征在于，所述升压电路还包括电感绕组，所述电路电源配置为通过所述电感绕组T1给所述主动功率因数校正芯片提供电源。

8.如权利要求7所述的升‐降压式直流变换电路，其特征在于，还包括，二极管D1，

所述二极管D1的正极通过所述电感绕组T1与所述电路电源连接；

所述二极管D1负极与所述主动功率因数校正芯片的电源端连接。

9.如权利要求1‐8任一项所述的升‐降压式直流变换电路，其特征在于，所述电解电容的值为10uF～47uF。