CN105007666A - 无频闪高功率因数led驱动电源 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种无频闪高功率因数LED驱动电源，包括电源输出部分和电源控制部分，其中，所述电源输出部分由整流电路，升压电路，反激式电源转换电路组成；所述电源控制部分通过高倍运放控制，将输出的电压电流经过同相比例放大器放大，进行采样，采样后信号反馈给控制电路对电源参数输出精度进行控制。本发明所提供的电源，解决LED灯具普遍存在的频闪问题，使得LED灯具更具有生物健康性。

Description

无频闪高功率因数LED驱动电源

技术领域

本发明涉及LED灯具上用的电源，更具体的说，涉及一种无频闪高功率因数LED驱动电源。

背景技术

随着LED照明的逐渐发展，LED灯具的普及，人们发现LED诸多好处，同时，也不断的发现新的问题，其中频闪问题一直是LED驱动电源的一个难关。固态照明SSL已经被照明行业视为现在和未来的高能效光源，但在LED的周期性调整导致频闪这个问题上，它仍有不足。如果不加以解决，频闪会带来许多问题，有损精心设计的灯具和照明空间。理解频闪问题背后的基本知识将帮助建筑师和照明专业人员规避灯光频闪所带来的让人讨厌、甚至有害的影响。

目前LED电源单纯来讲满足无频闪的要求也是可以做到。采用的方案大致为：

1、加大输出电解电容；

2、采用填谷式被动PFC方案；

第一个方案“加大输出电解电容”，此方案从理论上讲可以采用电解电容吸收部分的交流纹波，但是实际的经验告诉我们，当纹波控制在一定范围之内以后(10％)，很难进一步降低，除非将电解电容不计成本的加多，也不能从根本上消除。

第二种方案“采用填谷式被动PFC方案”，此方案也是最主流的一种处理方式。非隔离方案常用晶丰明源,或者占空比方案。隔离方案可以采用芯联或者IWATT(最早期的方案，现已基本被淘汰)。电路原理如下：采用两个大的电容以及三个二极管进行功率因素校正，因为在整流桥后面有大的电解电容，所以将交流纹波吸收，通过电感或者变压器到次级部分的电流为直流电。

但填谷式方案也存在一定问题，首先，非隔离填谷式方案会存在输出空载电压不受控制，容易造成灯珠损坏。其次，无法做成90-265V全电压输入，填谷电路输出电压谷值只有电解滤波电路谷值的一半，填谷式的整流方式整流后输出电压比普通整流后的输出电压低不少，有可能采用填谷式后在低压输入的是带载不足。再者，无论隔离式还是非隔离式填谷式方案，谐波测试根本无法通过。功率因素也不能完全达到0.9以上。因此此种方案也不能完全满足UL，DLC等认证标准。

发明内容

针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种无频闪高功率因数LED驱动电源，采用两级方案(AC to DC，DC to DC)，在现有隔离电源的基础上后面再加一级DC to DC，能够完全消除交流纹波的影响，实现LED驱动电源的无频闪，并且高PF值，电性参数也能完全达到认证标准。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种无频闪高功率因数LED驱动电源，包括电源输出部分和电源控制部分，其中，所述电源输出部分由整流电路，升压电路，反激式电源转换电路组成；所述电源控制部分通过高倍运放控制，将输出的电压电流经过同相比例放大器放大，进行采样，采样后信号反馈给控制电路对电源参数输出精度进行控制。

所述反激式电源转换电路包括MOS开关管、变压器、二极管和负载电容，输入端串联MOS开关管后，与变压器初级端并联，变压器次级串联二级管后，与负载电容并联，MOS开关管的开、关由PWM控制，通过闭合与导通在变压器两端产生高频方波信号，变压器将产生的方波信号以磁场感应的方式传递到次级线圈，通过二极管和电容的滤波整流作用，在输出端得到稳定的直流输出。

所述控制电路采用L6562芯片。

所述高倍运放采用L324芯片。

输出端采用可变恒流源使得恒功率输出。

输出端还包括输出纹波检测和控制电路。

输出端还包括过压过流保护电路。

所述升压电路为电感型升压电路，电感型升压电路主要由输入电容，MOS开关管，电感，二极管，负载电容组成，输入端并联输入电容和MOS开关管后，串联电感和二极管，输出端并联负载电容。

本发明采用上述技术方案，其有益效果如下：

解决LED灯具普遍存在的频闪问题，使得LED灯具更具有生物健康性。解决了低功率功率因数小的问题，实现低功率高功率因素，谐波小的效果。

本电源可以输出提供精确的电流电压，纹波系数小，提高了LED使用寿命。

高功率因素0.98以上大大减小了对电网的损耗。

由于采用高控制转换方式，使得线路板各元件发热量减少，降低原件温升，是电源长时间工作保持低温工作，使得各个部件工作在适宜的温度下，不会出现电源工作时间长，发热，元件损坏的情况，提高转换效率，电源使用寿命增长。

附图说明

图1是电感型升压电路图；

图2是反激式电源转换电路图；

图3是反馈电路图；

图4是控制板原理图；

图5是功率板原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案做一详细的说明。

如图1～图5所示，本发明所提供的无频闪高功率因数LED驱动电源，包括AC to DC，DC to DC两种方案，其中：

AC to DC采用主动PFC+反激式转换器，升压和反激式转换器整合至单一电路中,采用高频率振荡方式，大大缩小了磁芯变压器的体积，提高了转换效率，实现电源小型化。并且使功率因素提高到0.98以上。

DC to DC采用单向反激式转换电路，然后输出端搭配具有完善的过压过流保护电路。采用高放大倍数运放，保证了电源的输出精度，并且设有精确的反馈电路，能够及时的给予相应电压电流反馈，通过L6562芯片控制电源参数输出精度。内部通过设置高精度精准电压，实现精准电流、电压及功率控制输出采用恒功率输出，可变恒流源。采用无电解电容输出形式，可提高电源的使用寿命。对输出纹波，有严格检测和控制部分，保证输出的纹波系数提高，从而也提高LED使用寿命。

本发明电源的电源输出部分由整流电路，升压电路，反激式电源转换电路几个部分组合而成。整流电路由整流桥堆整流，通过电感型升压DC/DC转换器，电感型升压由输入电容，MOS开关管，电感，二极管，输出电容组成，详见图1。电感的作用：是将电能和磁场能相互转换的能量转换器件，当MOS开关管闭合后，电感将电能转换为磁场能储存起来，当MOS开关管断开后电感将储存的磁场能转换为电场能，且这个能量在和输入电源电压叠加后通过二极管和电容的滤波后得到平滑的直流电压提供给负载，由于这个电压是输入电源电压和电感的磁场能转换为电能的叠加后形成的，所以输出电压高于输入电压，即升压过程的完成；肖特基二极管主要起隔离作用，即在MOS开关管闭合时，肖特基二极管的正极电压比负极电压低，此时二极管反偏截止，使此电感的储能过程不影响输出端电容对负载的正常供电；因在MOS开关管断开时，两种叠加后的能量通过二极管向负载供电，此时二极管正向导通，要求其正向压降越小越好，尽量使更多的能量供给到负载端。通过电感的电流增加，促使电流通过二极管流向输出电容。因储存来自电感的电流，多次周期以后输出电容的电压升高，结果输出电压高于输入电压。带集成功率MOSFET的IC代替了机械开关，MOS开关管的开、关由脉宽调制(PWM)电路控制。输出电压始终由PWM占空比决定，占空比为50％时，输出电压为输入电压的两倍。将电压提高一倍会使输入电流大小达到输出电流的两倍，对实际的有损耗电路，输入电流还要稍高。反激式电源转换电路其核心部件包括开关，变压器，二极管和电容，详见图2。工作原理为：1.开关开通，变压器初级电感电流在输入电压的作用下线性上升，储存能量。变压器初级感应电压到次级，次级二极管D反向偏置关断；2.开关关断，初级电流被关断，由于电感电流不能突变，电感电压反向(为上负下正)，变压器初级感应到次级，次级二极管正向偏置导通，给C充电和向负载提供能量；3.开始下个周期。以上假设C的容量足够大，在二极管关断期间(开关开通期间)给负载提供能量。

开关由带集成功率MOSFET的IC代替了机械开关，脉冲宽度调制(PWM)控制，通过闭合与导通在变压器两端产生高频方波信号。变压器将产生的方波信号以磁场感应的方式传递到次级线圈。通过二极管和电容的滤波整流作用，在输出端得到稳定的直流输出。

电源控制部分通过运放LM324控制，将输出的电压电流经过第一级同相比例放大器放大，进行采样，采样后的信号通过反馈电路给L6562芯片控制电源参数输出精度，如图4所示。反馈电路由：同相比例放大电路，电流负反馈，电压负反馈，基准电路，过压保护电路组成，详见图3。内部通过设置高精度精准电压，实现精准电流、电压及功率控制输出采用可变恒流源的恒功率输出。

上述实施例仅用于说明本发明，但并不用于限定权利要求的保护范围。凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (8)

1.一种无频闪高功率因数LED驱动电源，其特征在于，包括电源输出部分和电源控制部分，其中，所述电源输出部分由整流电路，升压电路，反激式电源转换电路组成；所述电源控制部分通过高倍运放控制，将输出的电压电流经过同相比例放大器放大，进行采样，采样后信号反馈给控制电路对电源参数输出精度进行控制。

2.根据权利要求1所述的无频闪高功率因数LED驱动电源，其特征在于，所述反激式电源转换电路包括MOS开关管、变压器、二极管和负载电容，输入端串联MOS开关管后，与变压器初级端并联，变压器次级串联二级管后，与负载电容并联，MOS开关管的开、关由PWM控制，通过闭合与导通在变压器两端产生高频方波信号，变压器将产生的方波信号以磁场感应的方式传递到次级线圈，通过二极管和电容的滤波整流作用，在输出端得到稳定的直流输出。

3.根据权利要求1所述的无频闪高功率因数LED驱动电源，其特征在于，所述控制电路采用L6562芯片。

4.根据权利要求1所述的无频闪高功率因数LED驱动电源，其特征在于，所述高倍运放采用L324芯片。

5.根据权利要求1所述的无频闪高功率因数LED驱动电源，其特征在于，输出采用可变恒流源的恒功率输出。

6.根据权利要求1所述的无频闪高功率因数LED驱动电源，其特征在于，输出端还包括输出纹波检测和控制电路。

7.根据权利要求1所述的无频闪高功率因数LED驱动电源，其特征在于，输出端还包括过压过流保护电路。

8.根据权利要求1所述的无频闪高功率因数LED驱动电源，其特征在于，所述升压电路为电感型升压电路，电感型升压电路主要由输入电容，MOS开关管，电感，二极管，负载电容组成，输入端并联输入电容和MOS开关管后，串联电感和二极管，输出端并联负载电容。