CN111404404A - 开关电源电路和led灯具 - Google Patents

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Oceans King Dongguan Lighting Technology Co Ltd
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Abstract

本发明适用于开关电源技术领域，尤其涉及一种开关电源电路和LED灯具，其中，开关电源电路包括第一整流电路、第二整流电路、限流电路、储能电路、逆变电路、第一整流滤波电路和开关电路，第一整流电路、限流电路、逆变电路和第一整流滤波电路组成电源回路，以在上电时对第一交流电源进行整流、限流、逆变和输出整流滤波转换，防止大电流冲击后端负载，同时为储能电路充电，当储能电路的电源端电压达到预设电压时，第二整流电路输出的第四直流电源达到开关电路的开启电压，开关电路导通短接限流电路，逆变电路的输入端的电压快速升压，从而输出稳定可靠的直流电源至后端负载，实现负载延时限流启动，提高开关电源电路的可靠性。

Description

开关电源电路和LED灯具
技术领域
本发明属于开关电源技术领域，尤其涉及一种开关电源电路和LED灯具。
背景技术
电机、LED灯、扬声器等负载的开关电源电路通电瞬间由于给主线路中的电容充电，整流输出主线路中会出现瞬间的大电流，后端负载接收到大电流时易受损坏导致无法正常工作。
发明内容
本发明的目的在于提供一种开关电源电路，旨在解决传统的开关电源电路存在通电瞬间出现大电流导致后端负载易受损坏的的问题。
本发明实施例的第一方面提了一种开关电源电路，开关电源电路包括第一整流电路、第二整流电路、限流电路、储能电路、逆变电路、第一整流滤波电路和开关电路；
所述第一整流电路的电源输入端输入第一交流电源，所述第一整流电路的电源输出端、所述限流电路的第一端和所述开关电路的第一端互连，所述限流电路的第二端、所述开关电路的第二端、所述储能电路的电源端和所述逆变电路的电源输入端互连，所述逆变电路的第一电源输出端和所述第一整流滤波电路的输入端连接，所述逆变电路的第二电源输出端与所述开关电路的受控端连接，所述第一整流滤波电路的输出端连接负载；
所述第一整流电路，用于将所述第一交流电源进行整流，以输出第一直流电源至所述限流电路；
所述限流电路，用于对所述第一直流电源进行限流，以输出第二直流电源至所述储能电路和所述逆变电路，为所述储能电路充电；
所述逆变电路，用于对所述储能电路的电源端电压进行逆变转换，以输出第二交流电源至所述第一整流滤波电路并输出第三交流电源至所述第二整流电路；
所述第一整流滤波电路，用于将所述第二交流电源进行整流滤波，以输出第三直流电源至所述负载；
所述第二整流电路，用于将所述第三交流电源进行整流，以输出第四直流电源至所述开关电路；
所述开关电路，用于在所述储能电路的电源端电压达到预设电压时开启，以短接所述限流电路，使所述逆变电路的输入端的电压快速升压。
在一个实施例中，所述逆变电路包括第一电子开关管、控制器和变压器；
所述变压器的初级线圈的第一端和所述变压器的第一次级线圈的第一端共接构成所述逆变电路的电源输入端，所述变压器的初级线圈的第二端与所述第一电子开关管的输入端连接，所述第一电子开关管的输出端接地，所述第一电子开关管的受控端与所述控制器的控制端连接，所述变压器的第二次级线圈的第一端为所述逆变电路的第一电源输出端，所述变压器的第二次级线圈的第二端接地，所述变压器的第一次级线圈的第二端为所述逆变电路的第二电源输出端。
在一个实施例中，所述开关电路包括第一电阻和可控硅二极管；
所述第一电阻的第一端为所述开关电路的受控端，所述第一电阻的第二端与所述可控硅二极管的受控端连接，所述可控硅二极管的阳极与所述限流电路的第一端连接，所述可控硅二极管的阴极与所述限流电路的第二端连接。
在一个实施例中，所述第一整流滤波电路包括第一二极管、第二电阻、第一电容和第二电容；
所述第一二极管的阳极与所述第二电阻的第一端共接构成所述第一整流滤波电路的电源输入端，所述第二电阻的第二端与所述第一电容的第一端连接，所述第一电容的第二端、所述第一二极管的阴极和所述第二电容的第一端共接构成所述第一整流滤波电路的电源输出端，所述第二电容的第二端接地。
在一个实施例中，所述限流电路包括第三电阻，所述第三电阻的第一端为所述限流电路的第一端，所述第三电阻的第二端为所述限流电阻的第二端。
在一个实施例中，所述储能电路包括第三电容，所述第三电容的第一端为所述储能电路的电源端，所述第三电容的第二端接地。
在一个实施例中，所述第二整流电路包括第二二极管。
在一个实施例中，所述开关电源电路还包括第二整流滤波电路，所述逆变电路的第三电源输出端与所述第二整流滤波电路的电源输入端连接，所述第二整流滤波电路的电源输出端与负载控制器的电源端连接；
所述逆变电路，还用于输出第四交流电源至所述第二整流滤波电路；
所述第二整流滤波电路，用于将所述第四交流电源进行整流，以输出第五直流电源至所述负载控制器。
在一个实施例中，所述第二整流滤波电路包括第三二极管和第四电容；
所述第三二极管的阳极为所述第二整流滤波电路的电源输入端，所述第三二极管的阴极与所述第四电容的第一端共接构成所述第二整流滤波电路的电源输出端，所述第四电容的第二端接地。
本发明实施例的第二方面提了一种LED灯具，LED灯具包括LED灯和如上所述的开关电源电路，所述开关电源电路的电源输出端与所述LED灯的电源端连接。
本发明实施例通过第一整流电路、第二整流电路、限流电路、储能电路、逆变电路、第一整流滤波电路和开关电路组成开关电源电路，第一整流电路、限流电路、逆变电路和第一整流滤波电路组成电源回路，以在上电时对第一交流电源进行整流、限流、逆变和输出整流滤波转换，防止大电流冲击后端负载，同时为储能电路充电，当储能电路的电源端电压达到预设电压时，第二整流电路输出的第四直流电源达到开关电路的开启电压，开关电路导通短接限流电路，逆变电路的输入端的电压快速升压，从而输出稳定可靠的直流电源至后端负载。
附图说明
图1为本发明实施例提供的开关电源电路的第一种模块结构示意图；
图2为本发明实施例提供的开关电源电路的第二种模块结构示意图；
图3为本发明实施例提供的开关电源电路的电路结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
本发明实施例的第一方面提了一种开关电源电路。
如图1所示，图1为本发明实施例提供的开关电源电路的第一种模块结构示意图，本实施例中，开关电源电路包括第一整流电路10、第二整流电路60、限流电路20、储能电路50、逆变电路30、第一整流滤波电路40和开关电路70；
第一整流电路10的电源输入端输入第一交流电源，第一整流电路10的电源输出端、限流电路20的第一端和开关电路70的第一端互连，限流电路20的第二端、开关电路70的第二端、储能电路50的电源端和逆变电路30的电源输入端互连，逆变电路30的第一电源输出端和第一整流滤波电路40的输入端连接，逆变电路30的第二电源输出端与开关电路70的受控端连接，第一整流滤波电路40的输出端连接负载；
第一整流电路10，用于将第一交流电源进行整流，以输出第一直流电源至限流电路20；
限流电路20，用于对第一直流电源进行限流，以输出第二直流电源至储能电路50和逆变电路30，为储能电路50充电；
逆变电路30，用于对储能电路50的电源端电压进行逆变转换，以输出第二交流电源至第一整流滤波电路40并输出第三交流电源至第二整流电路60；
第一整流滤波电路40，用于将第二交流电源进行整流滤波，以输出第三直流电源至负载；
第二整流电路60，用于将第三交流电源进行整流，以输出第四直流电源至开关电路70；
开关电路70，用于在储能电路50的电源端电压达到预设电压时开启，以短接限流电路20，使逆变电路30的输入端的电压快速升压。
本实施例中，第一整流电路10、限流电路20、逆变电路30、第一整流滤波电路40组成上电初始电源回路，上电时，第一交流电源经第一整流电路10进行整流转换、限流电路20进行限流转换、逆变电路30进行逆变转换以及第一整流滤波电路40进行整流滤波转换后输出第三直流电源至负载，负载可为电机、LED灯、扬声器等，同时，限流电路20输出的第二直流电源为储能电路50充电，限流电路20对初始上电时的大电流进行限流，防止大电流冲击后端负载，避免负载出现损坏，此时回路中的交流电压以及直流电压较小，且第二整流电路60输出的直流电源的电压较小，开关电路70保持关断，限流电路20在大电流下持续限流工作，当储能电路50的电源端的电压因充电逐渐增大且增大到预设电压时，此时电流减小，不会对后端负载造成电流冲击，第二整流电路60输出的直流电源的电压达到开关电路70的开启电压，开关电路70导通并将限流电路20短接，第一整流电路10输出的直流电源经开关电路70输出至逆变电路30，逆变电路30的输入端电压快速上升，同时输出至第一整流滤波电路40和第二整流电路60的交流电源的电压增大，开关电路70保持导通状态，后端负载的电压升高且电流下降，从而输出稳定可靠的直流电源至负载，避免负载出现大电流冲击导致损坏的问题，实现负载延时限流启动，提高开关电源电路的可靠性。
第一整流电路10对输入的交流电源进行整流，第一整流电路10可采用整流桥或者二极管组合整流电路，具体结构不限。
限流电路20可采用阻性元件，例如电阻，电阻可采用一个预设阻值的电阻，或者采用多个电阻串并联，具体结构不限，如图3所示，在一个实施例中，限流电路20包括第三电阻R3。
储能电路50在初始上电时储能电路50进行充电，可采用电容或者化学电池等，如图3所示，在一个实施例中，储能电路50包括第三电容C3，第三电容C3的容值可根据延时启动的时间进行选择，根据时间常数τ＝R3*C3可知，通过设定第三电阻R3和第三电容C3的大小即可确定延时启动的时间。
开关电路70根据第二整流电路60输出的直流电源的电压大小对应导通或者关断，开关电路70可采用受控型开关器件，例如开关管、继电器或者可控硅二极管SCR，如图3所示，在一个实施例中，开关电路70包括第一电阻R1和可控硅二极管SCR；
第一电阻R1的第一端为开关电路70的受控端，第一电阻R1的第二端与可控硅二极管SCR的受控端连接，可控硅二极管SCR的阳极与限流电路20的第一端连接，可控硅二极管SCR的阴极与限流电路20的第二端连接，本实施例中，通过设定第一电阻R1的大小，以保证在储能电路50的电源端的电压未达到预设电压即第三电容C3的端电压未达到最大充电电压时，可控硅二极管SCR保持关断状态，第三电阻R3持续限流工作，在储能电路50的电源端的电压达到预设电压即第三电容C3的端电压为最大充电电压时，可控硅二极管SCR导通并短接第三电阻R3，以使逆变电路30的输入端电压和输出端电压以及负载的工作电压快速上升。
逆变电路30将输入的直流电源进行逆变转换，同时进行电源隔离，逆变电路30可采用逆变桥或者逆变转换电路，如图3所示，在一个实施例中，逆变电路30包括第一电子开关管Q1、控制器(图未示出)和变压器T1；
变压器T1的初级线圈L1的第一端和变压器T1的第一次级线圈L3的第一端共接构成逆变电路30的电源输入端，变压器T1的初级线圈L1的第二端与第一电子开关管Q1的输入端连接，第一电子开关管Q1的输出端接地，第一电子开关管Q1的受控端与控制器的控制端连接，变压器T1的第二次级线圈L2的第一端为逆变电路30的第一电源输出端，变压器T1的第二次级线圈L2的第二端接地，变压器T1的第一次级线圈L3的第二端为逆变电路30的第二电源输出端，控制器通过输出PWM信号至第一电子开关管Q1进行导通和关断控制，以使变压器T1对输入的直流电源进行逆变转换，并经第一次级线圈L3和第二次级线圈L2输出交流电源至第一整流滤波电路40和第二整流电路60，在储能电路50的电源端的电压较小时，变压器T1互感至第一整流滤波电路40和第二整流电路60的交流电源的电压较小，第二整流电路60输出的直流电源的电压较小，开关电路70保持关断，限流电路20持续限流，在储能电路50的电源端的电压达到预设电压时，第二整流电路60输出的整流电源的电压达到开关电路70的开启条件时，开关电路70导通并短路限流电路20，从而使得输出至变压器T1以及第一整流滤波电路40和第二整流电路60的电压增大，开关电路70保持导通状态，输出至负载的电压持续上升直至预设工作电压，第一电子开关管Q1可采用三极管或者MOS管，在一个实施例中，第一电子开关管Q1为NPN三极管，控制器可以是中央处理单元(Central ProcessingUnit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
第一整流滤波电路40用于提供工作电源至负载，可采用整流桥、整流二极管并搭配滤波电容等结构，如图3所示，在一个实施例中，第一整流滤波电路40包括第一二极管D1、第二电阻R2、第一电容C1和第二电容C2；
第一二极管D1的阳极与第二电阻R2的第一端共接构成第一整流滤波电路40的电源输入端，第二电阻R2的第二端与第一电容C1的第一端连接，第一电容C1的第二端、第一二极管D1的阴极和第二电容C2的第一端共接构成第一整流滤波电路40的电源输出端，第二电容C2的第二端接地，第一二极管D1和第二电容C2用于半波整流滤波，第一电容C1和第二电阻R2用于吸收尖峰电压。
第二整流电路60可采用整流桥或者整流二极管，如图3所示，在一个实施例中，第二整流电路60包括第二二极管D2，第二二极管D2用于半波整流，并输出直流电源至第一电阻R1，以对可控硅二极管SCR进行通断控制。
本发明实施例通过第一整流电路10、第二整流电路60、限流电路20、储能电路50、逆变电路30、第一整流滤波电路40和开关电路70组成开关电源电路，第一整流电路10、限流电路20、逆变电路30和第一整流滤波电路40组成电源回路，以在上电时对第一交流电源进行整流、限流、逆变和输出整流滤波转换，防止大电流冲击后端负载，同时为储能电路50充电，当储能电路50的电源端电压达到预设电压时，第二整流电路60输出的第四直流电源达到开关电路70的开启电压，开关电路70导通短接限流电路20，逆变电路30的输入端的电压快速升压，从而输出稳定可靠的直流电源至后端负载。
如图2所示，在一个实施例中，开关电源电路还包括第二整流滤波电路80，逆变电路30的第三电源输出端与第二整流滤波电路80的电源输入端连接，第二整流滤波电路80的电源输出端与负载控制器的电源端连接；
逆变电路30，还用于输出第四交流电源至第二整流滤波电路80；
第二整流滤波电路80，用于将第四交流电源进行整流，以输出第五直流电源至负载控制器。
本实施例中，负载控制器用于输出控制信号至负载，以控制负载工作，例如调节LED灯亮度和色温，调节电机转速等，当负载和负载控制器的工作电压不等时，开关电源电路通过第二整流滤波电路80输出直流电源为负载控制器供电，负载控制器可为MCU、单片机、CPU等结构，具体根据负载类型进行对应设置，在此不做具体限制，如图3所示，在一个实施例中，第二整流滤波电路80包括第三二极管D3和第四电容C4；
第三二极管D3的阳极为第二整流滤波电路80的电源输入端，第三二极管D3的阴极与第四电容C4的第一端共接构成第二整流滤波电路80的电源输出端，第四电容C4的第二端接地，第三二极管D3和第四电容C4用于半波整流以及滤波工作，变压器T1还包括第三次级线圈L4，第三次级线圈L4与第三二极管D3和第四电容C4连接。
本发明还提出一种LED灯具，该LED灯具包括LED灯和开关电源电路，该开关电源电路的具体结构参照上述实施例，由于本LED灯具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。其中，开关电源电路的电源输出端与LED灯的电源端连接。
本实施例中，负载为LED灯，开关电源电路与LED灯设置在灯具内，开关电源电路接收交流电源并转换出直流电源为LED灯进行供电，同时当LED灯具还具有对应的LED控制器时，开关电源电路还可输出另一路直流电源至LED控制器，LED控制器和开关电源电路的结构可根据LED灯具的功能需求进行设定，在此不做具体限制。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种开关电源电路，其特征在于，包括第一整流电路、第二整流电路、限流电路、储能电路、逆变电路、第一整流滤波电路和开关电路；
所述第一整流电路的电源输入端输入第一交流电源，所述第一整流电路的电源输出端、所述限流电路的第一端和所述开关电路的第一端互连，所述限流电路的第二端、所述开关电路的第二端、所述储能电路的电源端和所述逆变电路的电源输入端互连，所述逆变电路的第一电源输出端和所述第一整流滤波电路的输入端连接，所述逆变电路的第二电源输出端与所述开关电路的受控端连接，所述第一整流滤波电路的输出端连接负载；
所述第一整流电路，用于将所述第一交流电源进行整流，以输出第一直流电源至所述限流电路；
所述限流电路，用于对所述第一直流电源进行限流，以输出第二直流电源至所述储能电路和所述逆变电路，为所述储能电路充电；
所述逆变电路，用于对所述储能电路的电源端电压进行逆变转换，以输出第二交流电源至所述第一整流滤波电路并输出第三交流电源至所述第二整流电路；
所述第一整流滤波电路，用于将所述第二交流电源进行整流滤波，以输出第三直流电源至所述负载；
所述第二整流电路，用于将所述第三交流电源进行整流，以输出第四直流电源至所述开关电路；
所述开关电路，用于在所述储能电路的电源端电压达到预设电压时开启，以短接所述限流电路，使所述逆变电路的输入端的电压快速升压。
2.如权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于，所述逆变电路包括第一电子开关管、控制器和变压器；
所述变压器的初级线圈的第一端和所述变压器的第一次级线圈的第一端共接构成所述逆变电路的电源输入端，所述变压器的初级线圈的第二端与所述第一电子开关管的输入端连接，所述第一电子开关管的输出端接地，所述第一电子开关管的受控端与所述控制器的控制端连接，所述变压器的第二次级线圈的第一端为所述逆变电路的第一电源输出端，所述变压器的第二次级线圈的第二端接地，所述变压器的第一次级线圈的第二端为所述逆变电路的第二电源输出端。
3.如权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于，所述开关电路包括第一电阻和可控硅二极管；
所述第一电阻的第一端为所述开关电路的受控端，所述第一电阻的第二端与所述可控硅二极管的受控端连接，所述可控硅二极管的阳极与所述限流电路的第一端连接，所述可控硅二极管的阴极与所述限流电路的第二端连接。
4.如权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于，所述第一整流滤波电路包括第一二极管、第二电阻、第一电容和第二电容；
所述第一二极管的阳极与所述第二电阻的第一端共接构成所述第一整流滤波电路的电源输入端，所述第二电阻的第二端与所述第一电容的第一端连接，所述第一电容的第二端、所述第一二极管的阴极和所述第二电容的第一端共接构成所述第一整流滤波电路的电源输出端，所述第二电容的第二端接地。
5.如权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于，所述限流电路包括第三电阻，所述第三电阻的第一端为所述限流电路的第一端，所述第三电阻的第二端为所述限流电阻的第二端。
6.如权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于，所述储能电路包括第三电容，所述第三电容的第一端为所述储能电路的电源端，所述第三电容的第二端接地。
7.如权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于，所述第二整流电路包括第二二极管。
8.如权利要求1所述的开关电源电路，其特征在于，所述开关电源电路还包括第二整流滤波电路，所述逆变电路的第三电源输出端与所述第二整流滤波电路的电源输入端连接，所述第二整流滤波电路的电源输出端与负载控制器的电源端连接；
所述逆变电路，还用于输出第四交流电源至所述第二整流滤波电路；
所述第二整流滤波电路，用于将所述第四交流电源进行整流，以输出第五直流电源至所述负载控制器。
9.如权利要求8所述的开关电源电路，其特征在于，所述第二整流滤波电路包括第三二极管和第四电容；
所述第三二极管的阳极为所述第二整流滤波电路的电源输入端，所述第三二极管的阴极与所述第四电容的第一端共接构成所述第二整流滤波电路的电源输出端，所述第四电容的第二端接地。
10.一种LED灯具，其特征在于，包括LED灯和如权利要求1～9任一项所述的开关电源电路，所述开关电源电路的电源输出端与所述LED灯的电源端连接。
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