CN106304498A - 单级高功率因数的led驱动电源 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种单级高功率因数的LED驱动电源，包括交流输入电路、整流滤波电路、Flyback电路、恒流/恒压输出电路和电感补偿无源PFC电路，所述交流输入电路的输出端连接所述整流滤波电路的输入端，所述整流滤波电路的输出端连接所述Flyback电路，所述Flyback电路的输出连接所述恒流/恒压输出电路，所述电感补偿无源PFC电路分别与所述整流滤波电路和Flyback电路连接；所述电感补偿无源PFC电路包括电容C2、电感L4和充/放电电路模块。本发明解决了现有技术中主动式PFC功率因数校正电路的电路结构复杂，被动式PFC功率因数校正电路的功率因数较低或者需要主电路结构做配合的问题。

Description

单级高功率因数的LED驱动电源
技术领域
本发明涉及LED驱动电源技术领域，特别是指一种单级高功率因数的LED驱动电源。
背景技术
众所周知，近年来LED驱动电源使用越来越广泛，因为LED驱动电源采用传统的桥式整流、电容滤波电路会使AC输入电流产生严重的波形畸变，向电网注入大量的高次谐波，因此电网侧的功率因数不高，仅有0.6左右，大量的高次谐波对电网和其它电气设备造成严重谐波污染与干扰，使得其它电气设备无法正常工作(即电磁干扰－EMI和电磁兼容－EMC问题)。而15W电源功率因数一定要大于0.9，为了追求光的品质，LED驱动电源输出纹波一定要控制在5％以内。为此，PFC功率因数校正电路便应运而生。
PFC功率因数校正电路有两种电路拓扑：
1.主动式PFC(也称有源式PFC)，PFC的英文全称为“Power Factor Correction”，意思是“功率因数校正”。有源式PFC由电感电容及功率电子元器件组成，元器件较多，可将功率因数提高到0.95～0.98左右，但成本要高出无源式PFC许多。
2.被动式PFC(也称无源式PFC)，一般分“电感补偿式”和“填谷电路式(ValleyFill Circuit)”以及“电荷泵式(也称开关电容式电压变换器)电路”。
a.“电感补偿方法”是使交流输入的基波电流与电压之间相位差减小来提高功率因数，被动式PFC的功率因数只能达到0.7～0.8。
b.“填谷电路式”属于一种新型无源功率因数校正电路，其特点是利用整流桥后面的填谷电路来大幅度增加整流管的导通角，通过填平谷点，使输入电流从尖峰脉冲变为接近于正弦波的波形，将功率因数提高到0.85～0.87左右。
c.电荷泵式(也称开关电容式电压变换器)功率因数校正电路，电荷泵功率因数校正(Charge Pump Power Factor Correction.简称CPPFC)技术，可以将功率因数提高到0.92～0.98左右，电元件多需要主电路结构做配合。
可知，现有技术中的主动式PFC功率因数校正电路的电路结构复杂，被动式PFC功率因数校正电路的功率因数较低或者需要主电路结构做配合。
发明内容
本发明提出一种单级高功率因数的LED驱动电源，解决了现有技术中主动式PFC功率因数校正电路的电路结构复杂，被动式PFC功率因数校正电路的功率因数较低或者需要主电路结构做配合的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种单级高功率因数的LED驱动电源，包括交流输入电路、整流滤波电路、Flyback电路、恒流/恒压输出电路和电感补偿无源PFC电路，所述交流输入电路的输出端连接所述整流滤波电路的输入端，所述整流滤波电路的输出端连接所述Flyback电路，所述Flyback电路的输出连接所述恒流/恒压输出电路，所述电感补偿无源PFC电路分别与所述整流滤波电路和Flyback电路连接；所述电感补偿无源PFC电路包括电容C2、电感L4和充/放电电路模块。
进一步的，还包括保护电路，所述保护电路的输入端与所述恒流/恒压输出电路连接，所述保护电路的输出端与所述Flyback电路连接。
进一步的，所述充/放电电路模块包括二极管D1、二极管D2和二极管D3，所述电容C2的两端与所述整流滤波电路的输出端并联，所述电容C2的一端连接所述电感L4和所述二极管D1的公共端，所述电感L4的另一端分别与所述二极管D2的一端和所述二极管D3的一端连接，所述二极管D2的另一端与所述电容C2的另一端连接后接地，所述二极管D3的另一端连接所述Flyback电路。
进一步的，所述电容C2为CCB电容，所述二极管D3为快恢复二极管，所述二极管D2为续流二极管。
进一步的，所述Flyback电路包括变压器T1，所述变压器T1的原边绕组的一端与所述二极管D1连接，其公共端连接有电容C3，所述变压器T1的原边绕组的另一端分别与所述二极管D3和MOS管Q1的漏极连接。
本发明的有益效果在于：电感补偿无源PFC电路包括电容C2、电感L4和充/放电电路模块，电路结构简单，既能使得功率因数达到要求，还不需要主电路结构做配合。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明单级高功率因数的LED驱动电源的原理框图；
图2为本发明单级高功率因数的LED驱动电源优选实施例的原理框图；
图3为本发明单级高功率因数的LED驱动电源优选实施例的电路原理图。
图中，1-交流输入电路；2-整流滤波电路；3-Flyback电路；4-恒流/恒压输出电路；5-电感补偿无源PFC电路；6-保护电路。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-图3所示，本发明提出了一种单级高功率因数的LED驱动电源，包括交流输入电路1、整流滤波电路2、Flyback电路3、恒流/恒压输出电路4和电感补偿无源PFC电路5，交流输入电路1的输出端连接整流滤波电路2的输入端，整流滤波电路2的输出端连接Flyback电路3，Flyback电路3的输出连接恒流/恒压输出电路4，电感补偿无源PFC电路5分别与整流滤波电路2和Flyback电路3连接；电感补偿无源PFC电路5包括电容C2、电感L4和充/放电电路模块。
具体的，还包括保护电路6，保护电路6的输入端与恒流/恒压输出电路4连接，保护电路6的输出端与Flyback电路3连接。
充/放电电路模块包括二极管D1、二极管D2和二极管D3，电容C2的两端与整流滤波电路2的输出端并联，电容C2的一端连接电感L4和二极管D1的公共端，电感L4的另一端分别与二极管D2的一端和二极管D3的一端连接，二极管D2的另一端与电容C2的另一端连接后接地，二极管D3的另一端连接Flyback电路3。
电容C2为CCB电容，二极管D3为快恢复二极管，二极管D2为续流二极管。
Flyback电路3包括变压器T1，变压器T1的原边绕组的一端与二极管D1连接，其公共端连接有电容C3，变压器T1的原边绕组的另一端分别与二极管D3和MOS管Q1的漏极连接。
本发明以二极管D3和MOS管Q1为开关，MOS管Q1为主电路转换功率管，电流通过电感L4，二极管D3，MOS管Q1形成回路为电感L4储能，利用电感分时充电和放电，将电网能量转移给高压储能电容，使输入平均电流为正弦波，并与电网电压同相位，将功率因数提高到0.92～0.98左右。本发明是利用电感的储能和放能来实现电流的转换的，电感补偿的基本原理是利用了电感上的电流不能突变的原理，依靠开关实现电路系统的电流的大小和极性的变化。
本发明没有成本较高的两级电路(即主动式PFC功率因数校正电路)，没有有源开关器件。功率因数补偿效果显著，功率因数可达到0.92～0.98。满足认证的谐波含量要求，低的纹波电流的输出，低成本，达到了高功率因数、低纹波、高性价比的设计目标。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种单级高功率因数的LED驱动电源，其特征在于：包括交流输入电路、整流滤波电路、Flyback电路、恒流/恒压输出电路和电感补偿无源PFC电路，所述交流输入电路的输出端连接所述整流滤波电路的输入端，所述整流滤波电路的输出端连接所述Flyback电路，所述Flyback电路的输出连接所述恒流/恒压输出电路，所述电感补偿无源PFC电路分别与所述整流滤波电路和Flyback电路连接；所述电感补偿无源PFC电路包括电容C2、电感L4和充/放电电路模块。
2.根据权利要求1所述的单级高功率因数的LED驱动电源，其特征在于：还包括保护电路，所述保护电路的输入端与所述恒流/恒压输出电路连接，所述保护电路的输出端与所述Flyback电路连接。
3.根据权利要求1所述的单级高功率因数的LED驱动电源，其特征在于：所述充/放电电路模块包括二极管D1、二极管D2和二极管D3，所述电容C2的两端与所述整流滤波电路的输出端并联，所述电容C2的一端连接所述电感L4和所述二极管D1的公共端，所述电感L4的另一端分别与所述二极管D2的一端和所述二极管D3的一端连接，所述二极管D2的另一端与所述电容C2的另一端连接后接地，所述二极管D3的另一端连接所述Flyback电路。
4.根据权利要求3所述的单级高功率因数的LED驱动电源，其特征在于：所述电容C2为CCB电容，所述二极管D3为快恢复二极管，所述二极管D2为续流二极管。
5.根据权利要求3所述的单级高功率因数的LED驱动电源，其特征在于：所述Flyback电路包括变压器T1，所述变压器T1的原边绕组的一端与所述二极管D1连接，其公共端连接有电容C3，所述变压器T1的原边绕组的另一端分别与所述二极管D3和MOS管Q1的漏极连接。
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