CN107666248A - 一种单极隔离式led开关电源 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种单极隔离式LED开关电源，包括功率转换电路和信号控制电路，功率转换电路还包括初级无损钳位单元以及次级无损钳位单元，反激开关电路单元为多交错反激开关电路单元；交流输入EMC单元连向多交错反激开关电路单元以及初级信号采集单元。将原有的反激电源有源反激钳位的方法改进成为了初级无源反激钳位和次级无源反激钳位的方法。同时限制电路的实施成本和复杂性，有效提升单极隔离式LED开关电源的电源转换效率。

Description

一种单极隔离式LED开关电源
技术领域
本发明涉及一种开关电源，更具体的来说，涉及一种单极隔离式 LED开关电源。
背景技术
作为高效率隔离式LED开关电源，现有的主流方案采用的是单极开关电源方案，其开关电路的拓扑采用的是反激式开关电源电路，用以获得最佳的性价比。然而现有的反激式开关电源拓扑电路的电能转换效率较低，究其根本原因是因为电路中钳位电路部分固有的电能消耗，这一部分的损耗随着开关电源功率的增加而成倍地增大。为了有效地提升单极隔离式LED开关电源的电源转换效率，必须降低或消除上述的钳位电路的电能消耗。现有的反激电源钳位电路的改进方案为有源反激钳位的方法，其方案特征是增设了另外一套开关电路，缺点是显著地增加了整体电路的复杂性和成本，从而削弱了其方案的实用性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种电源转换效率高的单极隔离式LED开关电源。
为实现上述目的，本发明采用一种单极隔离式LED开关电源，包括功率转换电路和信号控制电路，功率转换电路包括交流输入EMC单元、反激开关电路单元，开关管同步整流单元、输出电压保持单元、输出EMC单元，信号控制电路包括初级信号采集单元、次级信号采集单元、开关信号驱动单元、初级信号和次级信号接口单元，其中功率转换电路还包括初级无损钳位单元以及次级无损钳位单元，反激开关电路单元为多交错反激开关电路单元；交流输入EMC单元连向多交错反激开关电路单元以及初级信号采集单元，多交错反激开关电路单元连向初级信号采集单元、开关管同步整流单元以及初级无损钳位单元，开关管同步整流单元连向次级无损钳位单元，次级无损钳位单元连向输出电压保持单元，输出电压保持单元连向输出EMC单元以及次级信号采集单元，次级信号采集单元与次级信号接口单元相互连接，初级信号采集单元连向初级信号接口单元，初级信号接口单元连向开关信号驱动单元，开关信号驱动单元连向多交错反激开关电路单元。
这样的设置，将原有的反激电源有源反激钳位的方法改进成为了初级无源反激钳位和次级无源反激钳位的方法。同时限制电路的实施成本和复杂性，有效提升单极隔离式LED开关电源的电源转换效率。
本发明进一步设置为，初级无损钳位单元包括由串联连接的电感和电容CL1组成的无源钳位电路，电感为变压器XFRM1的一段初级线圈，其一端连接到变压器XFRM1的引脚1，并同时与开关管Q1相连接；另一端连接到变压器XFRM1的引脚9，并与电容CL2的一端相连接，电容CL2的另一端接地。次级无损钳位单元由串联连接的电感 FL1和电容CL1组成的次级钳位电路；电感FL1的一端与电容CL1相连，另一端连向电容EC1。
这样的设置，化简了实施电路，消除了额外的钳位控制电路，在显著地提升了隔离式LED开关电源的电源转换效率的同时，也提升了电源电路的实用性。
本发明进一步设置为,多交错反激开关电路单包括多个反激开关电路，反激开关电路包括开关管Q2；开关管Q2的一端连向电阻RS1，另一端与电容CC1以及电阻R2相连。
附图说明
图1是本发明实施例一种单极隔离式LED开关电源的原理方框图；
图2是本发明实施例一种单极隔离式LED开关电源的电路原理图。
具体实施方式
如图1所示，一种单极隔离式LED开关电源，包括功率转换电路和信号控制电路，功率转换电路包括交流输入EMC单元、反激开关电路单元，开关管同步整流单元、输出电压保持单元、输出EMC单元，信号控制电路包括初级信号采集单元、次级信号采集单元、开关信号驱动单元、初级信号和次级信号接口单元，其中功率转换电路还包括初级无损钳位单元以及次级无损钳位单元，反激开关电路单元为多交错反激开关电路单元；交流输入EMC单元连向多交错反激开关电路单元以及初级信号采集单元，多交错反激开关电路单元连向初级信号采集单元、开关管同步整流单元以及初级无损钳位单元，开关管同步整流单元连向次级无损钳位单元，次级无损钳位单元连向输出电压保持单元，输出电压保持单元连向输出EMC单元以及次级信号采集单元，次级信号采集单元与次级信号接口单元相互连接，初级信号采集单元连向初级信号接口单元，初级信号接口单元连向开关信号驱动单元，开关信号驱动单元连向多交错反激开关电路单元。
如图2所示，功率转换电路包括初级无损钳位单元，初级无损钳位单元包括由串联连接的电感和电容CL1组成的无源钳位电路，所述的电感为变压器XFRM1的一段初级线圈，其一端连接到变压器XFRM1 的引脚1，并同时与开关管Q1相连接；另一端连接到变压器XFRM1 的引脚9，并与电容CL1的一端相连接，电容CL1的另一端接地；次级无损钳位单元由串联连接的电感FL1和电容CL1组成的次级钳位电路；电感FL1的一端与电容CL1相连，另一端连向电容EC1。
多交错反激开关电路单包括多个反激开关电路，反激开关电路包括开关管Q2；开关管Q2的一端连向电阻RS1，另一端与电容CC1以及电阻R2相连。
本发明的工作原理是：当开关管Q1开通时，流过开关管Q1的电流除了变压器XFRM1初级线圈的储能电感电流外，另外包含了电容 CL2对初级钳位电路中电感的放电电流，此时电容CL2上所吸收的电能得以无损地转换为电感的磁能，与变压器XFRM1初级线圈的储能电感电流一同贡献给储能过程。当开关管Q1关断时，变压器XFRM1初级线圈上的瞬时反弹电势的电能，通过初级无源钳位电路中的电感，储存于初级钳位电路中的电容CL2上，实现了无损抑制瞬时反弹电势的电能，抑制了承载在开关管Q1上的瞬时反弹电压；另外，由于初级钳位电路中的电感与其变压器XFRM1初级线圈处于同一磁体，但感应电势极性相反，此时刻的电感电势有利于进一步抑制瞬时反弹电势的电能，从而进一步地抑制了承载在开关管Q1上的瞬时反弹电压，其钳位效果可由电容量的大小来调整。
当开关管Q2开通时，变压器XFRM1初级线圈处于储能时刻，其次级线圈中没有电流，此时次级钳位电路中的储能电容CL1上所储存的电能释放给电感，电容上所吸收的电能得以无损地转换为电感中的电流，与电感中的磁能的电流一同贡献给输出负载。当开关管Q2关断时，变压器XFRM1初级线圈的瞬时反弹电势的电能，通过其次级线圈，耦合到了次级钳位电路中的储能电容CL1上，反弹电势的电能被电容CL1以储能的方式快速地吸收，实现了无损抑制开关管Q2上瞬时反弹电势的电能，其电感用于在变压器非输出期间，回收电容上所吸收的瞬变电压能量给输出电压保持单元，其钳位效果也可由CL1的电容量的大小来调整。
由于所述的两种钳位网络中，没有耗能元件，或有源元件参与能量的储存和恢复，因此所述的两种钳位网络均为无损钳位网络。
多交错反激开关电路单元的各个单元中的开关的开通和关断在时机上相互等相位地错开来，以利于改善整体的工作性能。

Claims (3)

1.一种单极隔离式LED开关电源，包括功率转换电路和信号控制电路，功率转换电路包括交流输入EMC单元、反激开关电路单元，开关管同步整流单元、输出电压保持单元、输出EMC单元，信号控制电路包括初级信号采集单元、次级信号采集单元、开关信号驱动单元、初级信号和次级信号接口单元，其特征在于：所述的功率转换电路还包括初级无损钳位单元以及次级无损钳位单元，所述的反激开关电路单元为多交错反激开关电路单元；交流输入EMC单元连向多交错反激开关电路单元以及初级信号采集单元，多交错反激开关电路单元连向初级信号采集单元、开关管同步整流单元以及初级无损钳位单元，开关管同步整流单元连向次级无损钳位单元，次级无损钳位单元连向输出电压保持单元，输出电压保持单元连向输出EMC单元以及次级信号采集单元，次级信号采集单元与次级信号接口单元相互连接，初级信号采集单元连向初级信号接口单元，初级信号接口单元连向开关信号驱动单元，开关信号驱动单元连向多交错反激开关电路单元。
2.根据权利要求1所述的单极隔离式LED开关电源，其特征在于：所述的初级无损钳位单元包括由串联连接的电感和电容CL1组成的无源钳位电路，所述的电感为变压器XFRM1的一段初级线圈，其一端连接到变压器XFRM1的引脚1，并同时与开关管Q1相连接；另一端连接到变压器XFRM1的引脚9，并与电容CL2的一端相连接，电容CL2的另一端接地；所述的次级无损钳位单元由串联连接的电感FL1和电容CL1组成的次级钳位电路；电感FL1的一端与电容CL1相连，另一端连向电容EC1。
3.根据权利要求1或2所述的单极隔离式LED开关电源，其特征在于：所述的多交错反激开关电路单包括多个反激开关电路，所述的反激开关电路包括开关管Q2；开关管Q2的一端连向电阻RS1，另一端与电容CC1以及电阻R2相连。
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