CN106488607B - 开关电源及电视机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种开关电源及电视机,其中该开关电源包括恒流开关电路、第一单级PFC电路、第一变压器、恒流反馈电路、恒压开关电路、第二单级PFC电路、及第二变压器;恒流反馈电路对第一变压器输出的电流进行采样,并将采样电流反馈至第一单级PFC电路;第一单级PFC电路,并根据采样电流输出开关信号,驱动恒流开关电路导通或关断,控制负载电流恒定;第二单级PFC电路,输出开关信号,驱动恒压开关电路导通或关断;第二单级PFC电路,对第二变压器输出电压进行采样得到采样电压,并根据采样电压,调节开关信号的占空比以调节输出至主板的电压,控制主板电压恒定。本发明技术方案提高电源转换效率、稳定性、降低成本。

Description

开关电源及电视机
技术领域
[0001] 本发明涉及电源技术领域,特别涉及一种开关电源及应用该开关电源的电视机。
背景技术
[0002] 当负载功率需求大于75W时,因国家标准要求功率因素需大于0.9,传统的电视机 电源架构如图1所示,电源需先进行功率因素校正后,再进行DC-DC的转换,使得恒压输出电 源输出的24V需经过BOOST升压后给背光灯条供电,这会使得电源转换效率低,且增加了恒 流板的成本及PFC电路的成本。同时这种电源架构恒流恒压交替输出,使得恒压和恒流的动 态负载时容易受到干扰。
发明内容
[0003] 本发明的主要目的是提供一种开关电源,旨在提高电源转换效率、提高恒压恒流 输出的稳定性、降低电源成本。
[0004] 为实现上述目的,本发明提出了一种开关电源,包括恒流开关电路、第一单级PFC 电路、第一变压器、恒流反馈电路;所述开关电源还包括恒压开关电路、第二单级PFC电路、 及第二变压器;其中,
[0005] 所述恒流反馈电路对第一变压器输出的电流进行采样,并将采样电流反馈至第一 单级PFC电路;
[0006] 所述第一单级PFC电路,并根据采样电流输出开关信号,驱动恒流开关电路导通或 关断,控制负载电流恒定;
[0007] 所述第二单级PFC电路,输出开关信号,驱动恒压开关电路导通或关断;所述第二 单级PFC电路,对所述第二变压器输出电压进行采样得到采样电压,并根据所述采样电压, 调节开关信号的占空比以调节输出至主板的电压,控制负载电压恒定。
[0008] 优选地,所述开关电源还包括恒流开关、及恒流控制电路,其中,所述负载为LED灯 条,
[0009] 所述恒流开关,根据主板输出的PffM亮度信号调节LED灯条的亮度;
[0010] 所述恒流控制电路,根据主板输出的使能信号,控制LED灯条点亮或熄灭。
[0011] 优选地,所述恒流控制电路在还在LED灯条工作时,控制流过各个LED灯条中流过 电流相同。
[0012] 优选地,所述恒流开关电路的输入端接入直流电,所述恒流开关电路的输出端与 所述第一变压器的输出端连接;所述第一变压器的采样端与所述第一单级PFC电路的零电 流检测端连接;所述第一变压器的输出端与所述LED灯条的输入端连接,所述LED灯条的输 出端与所述恒流开关的输入端连接,所述恒流开关的受控端连接至主板,所述恒流开关的 输出端与所述恒流控制电路的输入端连接;所述恒流控制电路的输出端与所述恒流反馈电 路的输入端连接,所述恒流控制电路的受控端接收主板输入的使能信号;所述恒流反馈电 路的输出端与所述第一单级PFC电路的反馈端连接;
[0013] 所述恒压开关电路的输入端接入直流电,所述恒压开关电路的输出端与所述第二 变压器的输入端连接,所述第二变压器的采样端与所述第二单级PFC电路的零电流检测端 连接;所述第二变压器的输出端与所述主板电连接。
[0014] 优选地,在所述恒流反馈电路检测到LED灯条停止工作时,恒流反馈电路关断所述 第一单级PFC电路。
[0015] 优选地,所述开关电源还包括DC-DC转换电路,所述DC-DC转换电路的输入端与所 述第二变压器的输出端连接,所述DC-DC转换电路的输出端与主板电连接。
[0016] 优选地,所述恒流控制电路包括启动电路、恒流基准源电路、及多个镜像恒流电 路;所述启动电路的输入端与所述主板连接,接收使能信号;所述启动电路的输出端与所述 恒流基准源电路的受控端连接,所述恒流基准源电路的输入端与一 LED灯条的输出端连接; 镜像恒流电路的受控端均与所述恒流基准源电路的输出端连接,镜像恒流电路输入端分别 与其它LED灯条的输出端连接。
[0017] 优选地,所述启动电路包括第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第四三极管、第 五三极管;
[0018] 第十一电阻的第一端连接至直流电源,第十一电阻的第二端与第四三极管的发射 极连接,第四三极管的集电极与恒流基准源电路的受控端连接,第四三极管的基极经第十 二电阻与第五三极管的集电极连接,第五三极管的发射极接地,第五三极管的基极经第十 三电阻与主板连接,以接收主板的使能信号。
[0019] 优选地,所述恒流基准源电路包括第十四电阻、第二电压基准芯片、第六三极管; 第二电压基准芯片的输入端与第四三极管的集电极连接,第二电压基准芯片的输出端接 地,第二电压基准芯片的参考端与镜像恒流电路的受控端连接,且第二电压基准芯片的参 考端还与第六三极管的基极连接,第六三极管的基极同时还与第四三极管的集电极连接, 第六三极管的集电极与LED灯条的输出端连接,第六三极管的发射极经第十四电阻接地。
[0020] 所述镜像恒流电路包括第十五电阻、第七三极管;第七三极管的集电极与另一 LED 灯条的输出端连接,第七三极管的发射极经第十五电阻接地。
[0021] 本发明还提出了一种电视机,包括LED灯条、主板、及如上所述的开关电源,所述开 关电源分别所述LED灯条及所述主板电连接,所述主板还与所述LED灯条电连接。
[0022] 本发明技术方案通过设置恒流开关电路、第一单级PFC电路、第一变压器、恒流反 馈电路、恒压开关电路、第二单级PFC电路、及第二变压器,形成了一种开关电源。本发明采 用单级PFC式输出,无需二次升压转换。即通过第一单级PFC电路控制第一变压器工作,直接 进行AC-DC的转换,输出恒流源,省去了高压电解电容,提高了电源功率因素,降低了系统 成;同时,恒流开关电路、第一单级PFC电路、第一变压器、及恒流反馈电路组成了恒流输出 电路,而恒压开关电路、第二单级PFC电路、及第二变压器则组成了恒压输出电路。如此,开 关电源输出的恒压源和恒流源各自控制,使得恒压和恒流输出在动态负载时互不干扰,且 恒压源不受LED灯本身电气参数偏差的交叉影响,提高了系统的稳定性。
附图说明
[0023] 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的前提下,还可以 根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0024] 图1为传统的电视机电源架构;
[0025] 图2为本发明开关电源一实施例的功能模块图;
[0026] 图3为本发明开关电源进一步实施例的功能模块图;
[0027] 图4为本发明开关电源一实施例的结构示意图。
[0028] 附图标号说明:
[0029]
Figure CN106488607BD00061
[0030] 本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0031] 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的一部分实施例,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。
[0032] 需要说明,本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用 于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等,如果该 特定姿态发生改变时,则该方向性指示也相应地随之改变。
[0033] 另外,在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的,而不能理解为指 示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第 二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外,各个实施例之间的技术方案可 以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现 相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本发明要求的保护范 围之内。
[0034] 本发明提出一种开关电源。
[0035] 参照图2及图3,在本发明实施例中,该开关电源包括恒流开关电路1、第一单级PFC 电路2、第一变压器T1、恒流反馈电路4;所述开关电源还包括恒压开关电路5、第二单级PFC 电路6、及第二变压器T2。
[0036] 所述恒流反馈电路4对第一变压器Tl输出的电流进行采样,并将采样电流反馈至 第一单级PFC电路2;所述第一单级PFC电路2,并根据采样电流输出开关信号,驱动恒流开关 电路1导通或关断,控制负载电流恒定。
[0037] 其中,恒流开关电路1,将输入的直流电转换成脉动直流电后输出至第一变压器 T1。所述第一变压器T1,将输入的脉动直流电进行电压转换后输出至负载。
[0038] 所述第二单级PFC电路6,输出开关信号,驱动恒压开关电路5导通或关断;所述第 二单级PFC电路6,还对所述第二变压器T2输出电压进行采样得到采样电压,并根据所述采 样电压,调节所述开关信号的占空比以调节输出至主板的电压,控制负载电压恒定。
[0039] 其中,所述恒压开关电路5,将输入的直流电转换成脉动直流电后输出至第二变压 器T2;所述第二变压器T2,将输入的脉动直流电进行电压转换后输出至主板。
[0040] 本实施例中,该开关电源应用与电视机中,其中第一变压器给电视机中的LED灯条 供电,第二变压器给电视机中主板供电。
[0041] 需要说明的是,本实施例中,该开关电源还包括EMI滤波电路10及前级整流滤波电 路11。外部电源输出的交流电经EMI滤波电路10滤除电磁骚扰后,再输入至前级整流滤波电 路,经前级整流滤波电路11整流滤波后输出至第一变压器T1。
[0042] 第一单级PFC电路2包括控制芯片及相应的外围电路,本实施例中,该控制芯片采 用ST半导体的HVLED001A芯片,在待机轻载时,可自动控制电源开关频率转入跳周期的工作 方式,提高待机轻载效率,无需待机变压器,节省成本。所述恒流开关M可以采用MOS管、IGBT 管、可控硅等,本实施例中采用MOS管实现。
[0043] 本发明技术方案通过设置恒流开关电路1、第一单级PFC电路2、第一变压器T1、恒 流反馈电路4,形成了一种开关电源。本发明采用单级PFC式输出,无需二次升压转换。即通 过第一单级PFC电路2控制第一变压器Tl工作,直接进行AC-DC的转换,输出恒流源,省去了 高压电解电容,提高了电源功率因素,降低了系统成本;同时,恒流开关电路1、第一单级PFC 电路2、第一变压器T1、及恒流反馈电路4组成了恒流输出电路,而恒压开关电路5、第二单级 PFC电路6、及第二变压器T2则组成了恒压输出电路。如此,开关电源输出的恒压源和恒流源 各自控制,使得恒压和恒流输出在动态负载时互不干扰,且恒压源不受LED灯本身电气参数 偏差的交叉影响,提高了系统的稳定性。
[0044] 所述开关电源还包括恒流开关M、及恒流控制电路3。所述恒流开关M,根据主板输 出的PWM亮度信号调节LED灯条的亮度。所述恒流控制电路3,根据主板输出的使能信号,控 制LED灯条点亮或熄灭。
[0045] 本实施例中,LED灯条的数量为多个,在LED灯条工作时,所述恒流控制电路在还在 LED灯条工作时,控制流过各个LED灯条中流过电流相同,使得LED发光显示一致性增强。
[0046] 具体地,所述恒流开关电路1的输入端接入直流电,所述恒流开关电路1的输出端 与所述第一变压器Tl的输出端连接;所述第一变压器Tl的采样端与所述第一单级PFC电路2 的零电流检测端连接;所述第一变压器Tl的输出端与所述LED灯条的输入端连接,所述LED 灯条的输出端与所述恒流开关M的输入端连接,所述恒流开关M的受控端连接至主板,所述 恒流开关M的输出端与所述恒流控制电路3的输入端连接;所述恒流控制电路3的输出端与 所述恒流反馈电路4的输入端连接,所述恒流控制电路3的受控端接收主板输入的使能信 号;所述恒流反馈电路4的输出端与所述第一单级PFC电路2的反馈端连接。
[0047] 所述恒压开关电路5的输入端接入直流电,所述恒压开关电路5的输出端与所述第 二变压器T2的输入端连接,所述第二变压器T2的采样端与所述第二单级PFC电路6的零电流 检测端连接;所述第二变压器T2的输出端与所述主板电连接。
[0048] 本实施例中,第一单级PFC电路2和第二单级PFC电路6的零电流检测端还分别与第 一变压器Tl和第二变压器T2的辅助绕组连接,以检测电流或电压的过零点,从而控制对应 的开关管在过零点时导通或关断,以减少损耗,提高电能使用效率。
[0049] 进一步,所述第一单级PFC电路2,根据所述光耦U2的反馈电平,调节开关信号的占 空比以调节输出至LED灯条的电流;所述第二单级PFC电路6,所述对所述第二变压器T2输出 电压进行采样得到采样电压,并根据所述采样电压,调节开关信号的占空比以调节输出至 主板的电压。
[0050] 需要说明的是,当LED灯条电压比第一变压器Tl输出的电压小时,通过恒流反馈电 路4控制第一单级PFC电路2,调整第一单级PFC电路2的工作频率或占空比,进一步控制恒流 开关电路1,使反激变压器输出的电压变小,使得第一变压器Tl输出的电压和LED灯条工作 电压相匹配,进而可降低恒流控制电路3的温升。解决了在量产中相同屏体LED灯的电压偏 差较大造成的输出电压差异大问题。
[0051] 第一单级PFC电路2还通过第一变压器Tl的辅助绕组使辅助绕组的电压恒定,进而 使第一变压器Tl输出的电压限制在规定范围内。
[0052] 恒压开关电路5在第二单级PFC电流的控制下,进一步控制第二变压器T2,经过整 流滤波后使得输出稳定的恒压源。其恒压反馈环路为原边反馈,即通过第二变压器T2的辅 助绕组使辅助绕组的电压恒定,进而使第二变压器T2输出的电压恒定。
[0053] 进一步地,所述开关电源还包括第一次级整流滤波电路7及第二次级整流滤波电 路8;所述第一次级整流滤波电路7,对第一变压器Tl输出的脉动直流电进行整流滤波;所述 第二次级整流滤波电路8,对第二变压器T2输出的脉动直流电进行整流滤波。
[0054] 为进一步地提高开关电源的效率,在所述恒流反馈电路4检测到LED灯条熄灭时, 即检测到LED灯条不工作时,恒流反馈电路4关断所述第一单级PFC电路2,从而降低了第一 单级PFC电路2的损耗。
[0055] 当负载对纹波要求较高时,可以在输出增加DC-DC转换电路,使输出的电压低频纹 波较小。因此该开关电源还包括DC-DC转换电路9,所述DC-DC转换电路9的输入端与所述第 二次级整流滤波电路8的输出端连接,所述DC-DC转换电路9的输出端与主板电连接。
[0056] 当开关电源驱动的LED灯条为多组时,易于理解的是,对应地所述开关电源包括多 个恒流开关M,多个恒流开关M的输入端和输出端分别串联于LED灯条的输出端及恒流控制 电路3的输入端之间,多个恒流开关M的受控端则接收主板输出的PffM亮度信号。
[0057] 其中,上述恒流控制电路3包括启动电路31、恒流基准源电路32、及多个镜像恒流 电路33;所述启动电路31的输入端与所述主板连接,接收使能信号;所述启动电路31的输出 端与所述恒流基准源电路32的受控端连接,所述恒流基准源电路32的输入端与一 LED灯条 的输出端连接;镜像恒流电路33的受控端均与所述恒流基准源电路32的输出端连接,镜像 恒流电路33输入端分别与剩下的LED灯条的输出端连接。
[0058] 需要说明的是,主板发出的使能信号包括开启信号和关断信号。在启动电路31接 收到开启信号时,启动电路31输出高电平,恒流基准源电路32开启,恒流基准源电路32为后 级各个镜像恒流电路33提供电流基准,后级各个镜像恒流电路33复制恒流基准源电路32中 电流,使得各个镜像恒流电路33的电流与恒流基准源电路32的电流相等,从而各LED灯条发 光亮度不出现偏移。
[0059] 进一步地,该开关电源还包括过压调整电路(未标示),其中过压调整电路的数量 与LED灯条的数量对应。每一过压调整电路的输入端与对应地恒流开关M的输出端连接,过 压调整电路的输出端均与恒流反馈电路4的调整端连接。过压调整电路用于检测到变压器 输出电压超过LED灯条电压时,通过恒流反馈电路4控制第一单级PFC电路2,调整第一 MOS管 的开关频率,减小变压器输出至LED灯条的电压。
[0060] 本发明的恒流方式采用串联恒流基准源电路32控制,使得流过LED灯条的电流恒 定,当纹波较大时,恒流基准源电路32可自动调整分压降低电流纹波,当LED灯条压差差异 大时,LED灯条压差过大,通过过压调整,控制原边的第一单级PFC电路2,进而使输出电压降 低,使得恒流源两端的电压降低。
[0061] 参照图3,现结合开关电源的具体电路图对本发明作进一步说明:
[0062] 第一变压器Tl包括初级绕组、次级绕组及辅助绕组,其中辅助绕组设置于变压器 的初级;
[0063] 所述第一单级PFC电路2包括第一电阻Rl、第二电阻R2、第三电阻R3、第一控制芯片 Ul;所述恒流开关电路1包括第一 MOS管Kl及第四电阻R4;所述第一控制芯片Ul包括过压保 护端HVSU、电源端VCC、驱动端GATE、接地端GND、过流检测端CS、过零检测端ZCD、反馈端FB、 及控制端CTRL;
[0064] 其中,第一电阻Rl的第一端与前级整流滤波电路11的输出端连接,第一电阻Rl的 第二端与第一控制芯片Ul的过压保护端连接;所述第一变压器Tl的辅助绕组的第一端与所 述第二电阻R2的第一端连接,所述第二电阻R2的第二端与所述第三电阻R3的第一端连接, 所述第三电阻R3的第二端接地,所述第一变压器Tl的辅助绕组的第二端接地,第一控制芯 片Ul的过零检测端与第三电阻R3的第一端连接;所述第一变压器Tl的初级线圈的第一端与 前级整流滤波电路的输出端连接,所述第一变压器Tl的初级线圈的第二端与第一 MOS管Kl 的漏极连接,第一 MOS管Kl的源极经第四电阻R4接地,第一 MOS管Kl的门极与第一控制芯片 Ul的驱动端连接,第一控制芯片Ul的过流检测端与第一 MOS管Kl的源极连接,第一 MOS端的 接地端接地。
[0065] 所述第一次级整流滤波电路7包括第一二极管Dl及第一电容Cl;第一二极管Dl的 阳极与次级绕组的第一端连接,第一二极管Dl的阴极与LED灯条的第一端连接,次级绕组的 第二端接地;第一电容Cl的第一端与第一二极管Dl的阴极连接,第一电容Cl的第二端接地。
[0066] 所述恒流反馈电路4包括第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九 电阻R9、第十电阻R10、第一光耦U2、第二光耦U3、第一电压基准芯片WZ1、第一三极管Q1、第 二三极管Q2、第三三极管Q3、第二电容C2、第一直流源VCCl及第二直流源VDD;本实施例中, 第一直流源VCCl由第二变压器T2输出的电压提供。需要说明的是,光耦设有发光器的一侧 为控制侧。设有受光器的一侧则为执行侧。
[0067] 第五电阻R5的第一端与第一二极管Dl的阴极连接,第五电阻R5的第二端与第一光 耦U2的控制侧输入端连接,第一光耦U2的控制侧输出端与第一电压基准芯片WZl的输入端 连接,第一电压基准芯片WZl的输出端接地,第一电压基准芯片WZl的参考端与恒流开关M的 输出端连接;第一光親U2执行侧输入端接地,第一光親U2执行侧输出端与第一控制芯片Ul 的反馈端连接。
[0068] 第六电阻R6的第一端与第一直流源VCCl连接,第六电阻R6的第二端与第一三极管 Ql的集电极连接,第一三极管Ql的发射极经第七电阻R7接地,第一三极管Ql的基极与第二 三极管Q2的基极连接;第八电阻R8的第一端与第一直流源VCCl连接,第八电阻R8的第二端 与第二三极管Q2的集电极连接,第二三极管Q2的发射极经第二电容C2接地;第九电阻R9的 第一端与第一直流源VCCl连接,第九电阻R9的第二端与第二光耦U3的执行输入端连接,第 二光耦U3的执行输出端与第二三极管Q2的基极连接;第二光耦U3的控制侧输入端经第十电 阻RlO与第二直流源VDD连接,第二光耦U3的控制侧输出端与第三三极管Q3的集电极连接, 第三三极管Q3的发射极接地,第三三极管Q3的基极与主板电连接,以接收主板输出的开机 信号和关机信号。
[0069] 本实施例中,以两路LED灯条为例进行说明,则恒流开关M包括第一恒流开关Ml及 第二恒流开关M2;第一恒流开关Ml的输入端与一 LED灯条的输出端连接,第一恒流开关Ml的 输出端与恒流基准源电路32的输入端连接,第二恒流开关M2的输入端与另一 LED灯条的输 出端连接,第二恒流开关M2的输出端与恒流基准源电路32的输入端连接,第一恒流开关Ml 的受控端及第二恒流开关M2的受控端均与主板电连接,以接收主板输出的PffM亮度信号。
[0070] 所述启动电路31包括第^^一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第四三极 管Q4、第五三极管Q5;
[0071] 第^^一电阻Rll的第一端连接至12V直流电源,第^^一电阻Rll的第二端与第四三 极管Q4的发射极连接,第四三极管Q4的集电极与恒流基准源电路32的受控端连接,第四三 极管Q4的基极经第十二电阻R12与第五三极管Q5的集电极连接,第五三极管Q5的发射极接 地,第五三极管Q5的基极经第十三电阻R13与主板连接,以接收主板的使能信号EN。
[0072] 所述恒流基准源电路32包括第十四电阻R14、第二电压基准芯片WZ2、第六三极管 Q6;第二电压基准芯片WZ2的输入端与第四三极管Q4的集电极连接,第二电压基准芯片WZ2 的输出端接地,第二电压基准芯片WZ2的参考端与镜像恒流电路3 3的受控端连接,且第二电 压基准芯片WZ2的参考端还与第六三极管Q6的基极连接,第六三极管Q6的基极同时还与第 四三极管Q4的集电极连接,第六三极管Q6的集电极与第一恒流开关Ml的输出端连接,第六 三极管Q6的发射极经第十四电阻Rl 4接地。
[0073] 所述镜像恒流电路33包括第十五电阻R15、第七三极管Q7;第七三极管Q7的集电极 与第二恒流开关M2的输出端连接,第七三极管Q7的发射极经第十五电阻R15接地。
[0074] 所述第二单级PFC电路6包括第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第 十九电阻R19、第二十电阻R20、第三电容C3、第二二极管D2、第三二极管D3、第八三极管Q8、 第一稳压管Z1、第四电容C4、及第二控制芯片U4;所述第二变压器T2包括初级绕组、次级绕 组、及辅助绕组,其中辅助绕组设置于变压器的初级;所述第二控制芯片U4包括过压保护端 HVSU、电源端VCC、驱动端GATE、接地端GND、过流检测端CS、过零检测端ZCD、及控制端CTRL。
[0075] 第十六电阻R16的第一端与第二二极管D2的阴极连接,第二二极管D2的阳极与第 二变压器T2辅助绕组的第一端连接,辅助绕组的第二端接地,第十六电阻R16的第二端与第 八三极管Q8的集电极连接,第八三极管Q8的发射极与第三二极管D3的阳极连接,第三二极 管D3的阴极与第二控制芯片U4的电源端连接,第四电容C4的第一端与第三二极管D3的阴极 连接,第四电容C4的第二端接地;第八三极管Q8的基极经第十七电阻R17与第二二极管D2的 阴极连接;第三电容C3的第一端与第二二极管D2的阴极连接,第三电容C3的第二端接地;第 一稳压管Zl的阳极与第八三极管Q8的基极连接,第一稳压管Zl的阴极接地,第十八电阻R18 的第一端与第八三极管Q8的基极连接,第十八电阻R18的第二端接地;第二控制芯片U4的过 压保护端与第一电阻Rl的第二端连接,第二控制芯片U4的接地端接地;第十九电阻R19的第 一端与第二二极管D2的阳极连接,第十九电阻R19的第二端经第二十电阻R20接地;第二控 制芯片U4的过零检测端与第十九电阻R19的第二端连接。
[0076] 所述恒流开关电路1包括第二^^一电阻R21、第二MOS管K2;第二变压器T2初级绕组 的第一端与前级整流滤波电路的输出端连接,第二MOS管K2的漏极与第二变压器T2初级绕 组的第二端连接,第二MOS管K2的源极经第二^^一电阻R21接地,第二MOS管K2的门极与第二 控制芯片U4的驱动端连接,第二控制芯片U4的过流检测端与第二MOS管K2的源极连接。
[0077] 所述第二次级整流滤波电路8包括第四二极管D4、第五电容C5,第四二极管D4的阳 极与第二变压器T2的次级绕组的第一端连接,次级绕组的第二端接地,第四二极管D4的阴 极与DC-DC转换电路9输入端连接,在进行电压变换后输出至主板。
[0078] 过压调整电路则包括第一过压调整电路(未标示)及第二过压调整电路(未标示), 第一过压调整电路包括第二十二电阻R22、第二十三电阻R23、第五二极管D5、及第六电容 C6;第二过压调整电路包括第二十四电阻R24、第二十五电阻R25、第六二极管D6及第七电容 C7;其中,第五二极管D5的阴极与第一电压基准芯片WZl的电压参考端连接,第五二极管D5 的阳极经第二十三电阻R23与所述第二十四电阻R24的第一端连接,第二十四的电阻的第二 端与第一恒流开关Ml的输出端连接,第六电容C6的第一端与第二十二电阻R22的第一端连 接,第六电容C6的第二端接地。
[0079] 第六二极管D6的阴极与第一电压基准芯片WZl的电压参考端连接,第六二极管D6 的阳极经第二十五电阻R25与所述第二十六电阻的第一端连接,第二十六的电阻的第二端 与第一恒流开关Ml的输出端连接,第七电容C7的第一端与第二十四电阻R24的第一端连接, 第七电容C7的第二端接地。
[0080] 继续参照图2,电源经EMI滤波电路10和前级整流滤波电路11处理后分别输送给第 一变压器Tl和第二变压器T2,无需大电解电容滤波,第一 MOS管Kl和第二MOS管K2在各自的 控制芯片控制下,进一步控制变压器,使得第一变压器Tl经第一次级整流滤波电路7处理后 输送给LED灯条供电;第二变压器T2经第二次级整流滤波电路8处理后输送给主板供电。上 述采用单级PFC控制恒流开关电路1和恒压开关电路5,并进一步分别控制第一变换器和第 二变压器T2,使得设计无需高压电解电容,节省了 PCB面积和成本。因第一变压器Tl输出的 恒流源和第二变压器T2输出的恒压源各自控制,使得恒压和恒流输出在动态负载时互不干 扰,且恒压不受LED灯偏差的交叉影响,提高了系统的稳定性。
[0081] 当开机信号为高电平时,第三三极管Q3导通,通过第二光耦U3使第二三极管Q2导 通,第一直流源VCCl经第八电阻R8后输出至第一控制芯片Ul的电源端,为第一控制芯片Ul 供电,同时第一三极管Ql导通,经第六电阻R6和第七电阻R7分压取样后接第一控制芯片Ul 的控制端,使第一控制芯片Ul开始工作。此外,当使能信号EN为高电平时,恒流基准源电路 32开始工作,第六三极管Q6导通,则LED灯条中有电流通过,为亮的状态。LED灯条的亮暗程 度通过主板输出的PWM亮点信号进行调节,具体是通过控制第一恒流开关Ml的导通时间,调 LED灯条的亮度,当PWM亮度信号的占空比大时,LED灯条灯较亮,当PWM亮度信号占空比小 时,LED灯条则较暗。
[0082] 当使能信号EN为低电平时,恒流基准源电路32停止工作,第六三极管Q6截止,则 LED灯条中没有电流通过,为灭的状态。
[0083] 当主板输出关机信号为低电平时,控制第三三极管Q3关断,通过第二光耦U3使第 二三极管Q2关断,为第二控制芯片U4的电源被切断,同时第一三极管Ql关断,第一控制芯片 Ul的控制端在第七的电阻拉低后停止工作,此时开关电源的恒流输出停止工作,使得待机 功耗低。
[0084] 进一步,恒流控制电路3采用串联恒流基准源控制,由第二电压基准芯片WZ2、第六 三极管Q6,第十四电阻R14组成恒流基准源电路32,第二电压基准芯片WZ2为恒流提供基准 电压,控制第六三极管Q6,使得第十四电阻R14的两端电压恒定,进而使得流过LED灯条的电 流恒定。当第一变压器Tl输出电压纹波较大时,因第六三极管Q6工作在放大区,第二电压基 准芯片WZ2控制第六三极管Q6可自动调整集电极与发射极的分压,使得电流更精密,降低了 电流纹波。当LED灯条电压偏小时,因第一变压器T1输出电压不变,则第六三极管Q6的集电 极电压增大,通过由第二十四电阻R24、第七电容C7、第二十五电阻R25、及第六二极管D6组 成的第二过压调整电路,通过第一电压基准芯片WZl来控制流过第一光耦U2的电流,进而控 制第一控制芯片Ul的工作频率,进而使第一变压器Tl输出电压降低,使得第六三极管Q6的 集电极与发射极之间的电压降低。
[0085] 由第七三极管Q7和第十五电阻R15组成的另一镜像恒流电路33,该镜像恒流电路 33以恒流基准源电路32为电流镜本体,使得像恒流电路与电流镜本体电流相同,后级可复 制任意个相同的恒流源,使得该恒流输出可匹配任意数量通道的LED灯条。
[0086] 进一步,当开关电源上电后,通过整流滤波后的电压通过第一电阻Rl对第一控制 芯片Ul和第二控制芯片U4的过压保护端进行预启动,使得各自电源端的电压达到开启电 压,第一控制芯片Ul和第二控制芯片U4开始振荡工作。稳定后,第二变压器T2辅助绕组输出 电压经由第八三极管Q8、第三二极管D3、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第一稳压管Z1、第 十八电阻R18构成第二控制芯片U4电源的线性稳压电路,为第二控制芯片U4提供稳定的工 作电压。
[0087] 同时第一控制芯片Ul和第二控制芯片U4的过压保护端通过检测整流滤波后电压 的全波电压信号作为参考信号,分别通过电流取样电阻第四电阻R4和第二十一电阻R21检 测初级绕组的电流,与参考信号做对比,进而控制第一MOS管Kl和第二MOS管K2的工作频率 和占空比,当全波电压大时,工作频率高,占空比小;当全波电压小时,工作频率低,占空比 大,使得全波电压信号和流过对应变压器初级绕组的电流同相位,最终提高了功率因素,也 实现了 AC-DC的变换。
[0088] 进一步如上所述,将给LED灯条供电的恒流源和给主板供电的恒压源分离单独控 制,既降低了第一变压器Tl、第二变压器T2、第一 MOS管Kl、及第二MOS管K2的工作温升,也提 高了系统独立控制的稳定性。
[0089] 进一步,当LED灯条电压比第一变压器Tl次级绕组输出的电压小时,恒流控制电路 3通过第一控制芯片Ul的工作频率和占空比变小,进一步控制第一MOS管Kl,使第一变压器 Tl输出的电压变小,使得第一变压器Tl输出的电压和LED灯条工作电压匹配,进而可降低恒 流控制电路3的温升。解决了在量产中相同屏体LED灯条的电压偏差较大造成的输出电压差 异大问题。第五电阻R5作为第一光耦U2的限流电阻,第四电阻R4对初级绕组中电流取样后 接至第一控制芯片Ul的过流检测端,当输出功率过大时,在第四电阻R4取样的电压会大于 第一控制芯片Ul的过流检测端的内部参考电压,使第一控制芯片Ul过载保护启动。采样电 阻第二电阻R2和第三电阻R3采样变压器的辅助绕组的电压,使辅助绕组的电压限制在安全 范围,避免使第一变压器Tl输出的电压过大。
[0090] 进一步,第二MOS管K2在第二单级PFC电路6控制控制下,进一步控制第二变压器 T2,经过第四二极管D4整流,并经过第四电容滤波后使得输出稳定的恒压源。其恒压反馈环 路为原边反馈,即通过采样电阻第十九电阻R19和第二十电阻R20采样第二变压器T2的辅助 绕组的电压,使辅助绕组的电压恒定,进而使输出的电压恒定,当对纹波要求较高时,可以 在输出增加DC-DC的转换电路,使输出的电压纹波较小。
[0091] 需要说明的是,镜像恒流电路33可根据LED灯条的通道数量任意扩展,使得本方案 实现了可匹配任意通道数量LED灯条的需求,实现了大尺寸电视电源的低成本,高功率因素 设计。
[0092] 本发明还提出一种电视机,该电视机包括LED灯条、主板和上述开关电源,该开关 电源的具体结构参照上述实施例,由于本电视机采用了上述所有实施例的全部技术方案, 因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果,在此不再一一赘述。
[0093] 其中开关电源分别与LED灯条和主板电解,以分别提供恒流源及恒压源。主板还与 LED灯条电连接,以控制LED灯条的亮度。
[0094] 以上所述仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是在本 发明的发明构思下,利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换,或直接/间接运用 在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1. 一种开关电源,其特征在于,包括恒流开关电路、第一单级PFC电路、第一变压器、恒 流反馈电路;所述开关电源还包括恒压开关电路、第二单级PFC电路、及第二变压器;其中, 所述恒流反馈电路对第一变压器输出的电流进行采样,并将采样电流反馈至第一单级 PFC电路; 所述第一单级PFC电路,根据采样电流输出开关信号,驱动恒流开关电路导通或关断, 控制负载电流恒定; 所述第二单级PFC电路,输出开关信号,驱动恒压开关电路导通或关断;所述第二单级 PFC电路,对所述第二变压器输出电压进行采样得到采样电压,并根据所述采样电压,调节 开关信号的占空比以调节输出至主板的电压,控制主板电压恒定。
2. 如权利要求1所述的开关电源,其特征在于,所述开关电源还包括恒流开关、及恒流 控制电路,其中,所述负载为LED灯条, 所述恒流开关,根据主板输出的PWM亮度信号调节LED灯条的亮度; 所述恒流控制电路,根据主板输出的使能信号,控制LED灯条点亮或熄灭。
3. 如权利要求2所述的开关电源,其特征在于,所述恒流控制电路还在LED灯条工作时, 控制流过各个LED灯条中的电流相同。
4. 如权利要求2所述的开关电源,其特征在于,所述恒流开关电路的输入端接入直流 电,所述恒流开关电路的输出端与所述第一变压器的输入端连接;所述第一变压器的采样 端与所述第一单级PFC电路的零电流检测端连接;所述第一变压器的输出端与所述LED灯条 的输入端连接,所述LED灯条的输出端与所述恒流开关的输入端连接,所述恒流开关的受控 端连接至主板,所述恒流开关的输出端与所述恒流控制电路的输入端连接;所述恒流控制 电路的输出端与所述恒流反馈电路的输入端连接,所述恒流控制电路的受控端接收主板输 入的使能信号;所述恒流反馈电路的输出端与所述第一单级PFC电路的反馈端连接; 所述恒压开关电路的输入端接入直流电,所述恒压开关电路的输出端与所述第二变压 器的输入端连接,所述第二变压器的采样端与所述第二单级PFC电路的零电流检测端连接; 所述第二变压器的输出端与所述主板电连接。
5. 如权利要求2至4中任意一项所述的开关电源,其特征在于,在所述恒流反馈电路检 测到LED灯条停止工作时,恒流反馈电路关断所述第一单级PFC电路。
6. 如权利要求5所述的开关电源,其特征在于,所述开关电源还包括DC-DC转换电路,所 述DC-DC转换电路的输入端与所述第二变压器的输出端连接,所述DC-DC转换电路的输出端 与主板电连接。
7. 如权利要求6所述的开关电源,其特征在于,所述恒流控制电路包括启动电路、恒流 基准源电路、及多个镜像恒流电路;所述启动电路的输入端与所述主板连接,接收使能信 号;所述启动电路的输出端与所述恒流基准源电路的受控端连接,所述恒流基准源电路的 输入端与一 LED灯条的输出端连接;镜像恒流电路的受控端均与所述恒流基准源电路的输 出端连接,镜像恒流电路输入端分别与其它LED灯条的输出端连接。
8. 如权利要求7所述的开关电源,其特征在于,所述启动电路包括第十一电阻、第十二 电阻、第十三电阻、第四三极管、第五三极管; 第十一电阻的第一端连接至直流电源,第十一电阻的第二端与第四三极管的发射极连 接,第四三极管的集电极与恒流基准源电路的受控端连接,第四三极管的基极经第十二电 阻与第五三极管的集电极连接,第五三极管的发射极接地,第五三极管的基极经第十三电 阻与主板连接,以接收主板的使能信号。
9. 如权利要求8所述的开关电源,其特征在于,所述恒流基准源电路包括第十四电阻、 第二电压基准芯片、第六三极管;第二电压基准芯片的输入端与第四三极管的集电极连接, 第二电压基准芯片的输出端接地,第二电压基准芯片的参考端与镜像恒流电路的受控端连 接,且第二电压基准芯片的参考端还与第六三极管的基极连接,第六三极管的基极同时还 与第四三极管的集电极连接,第六三极管的集电极与LED灯条的输出端连接,第六三极管的 发射极经第十四电阻接地; 所述镜像恒流电路包括第十五电阻、第七三极管;第七三极管的集电极与另一 LED灯条 的输出端连接,第七三极管的发射极经第十五电阻接地。
10. —种电视机,包括LED灯条及主板,其特征在于,所述电视机还包括如权利要求1-9 任意一项所述的开关电源;所述开关电源分别与所述LED灯条及所述主板电连接,所述主板 还与所述LED灯条电连接。
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