CN1967992B - 一种缓冲开关电源 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种缓冲开关电源，该开关电源采用斩波电路通过脉冲宽度控制芯片控制功率晶体管在高压脉冲的一个周期内的导通时间，当导通时间较短，也就是脉冲宽度很窄时，负载两端的电压平均值较低，当导通时间较长，也就是脉冲宽度很宽时，负载两端的电压平均值较高，当导通时间由短变长，也就是脉冲宽度由窄变宽时，负载两端的电压平均值则由低升高，相应的灯泡就会由暗逐渐变亮，最后趋于稳定，同时采用功率因素校正电路对交流滤波电路的输出结果作出响应，进行校正，提高了输出功率因素，抑制了LED灯具或灯串在启动时具有的浪涌冲击，使输出端的线路中的电流、电压逐渐增加，不产生突变，从而延长了LED灯具或灯串的使用寿命。

Description

一种缓冲开关电源
所属技术领域
本发明涉及一种给装饰灯串或照明灯具供电的电源，尤其是一种应用在LED领域的缓冲开关电源。
背景技术
目前，给LED装饰灯串或是照明灯具供电的电源大都采用220V的市电经变压器、整流、滤波以及缓冲直接得到12V或24V稳定的直流电。然而我国各大中城市用电都存在着明显的高峰和低谷期，市区内用电高峰和低谷期的电压变化又比较明显，在深夜23点以后居民和各企业用电量大大降低，接近低谷期，此时供电线路中电流相对较小，线路损耗减小，而电压随之升高。对于12V或是24V的LED灯具或灯串电路一般线间会高出很大的电压，当灯被点亮的瞬间，由于突然产生的过大电流致使线路烧坏，或是直接导致LED灯具或是灯串损坏。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种能够提高功率因素，在灯具或灯串启动时抑制浪涌冲击，使输出端的线路中的电流、电压逐渐增加，不产生突变，延长LED灯具或灯串使用寿命的缓冲开关电源。
为了实现上述目的，本发明提供了一种缓冲开关电源，包括一斩波电路，该斩波电路利用脉冲宽度控制芯片控制功率晶体管在高压脉冲的一个周期内的导通时间长短，当导通时间较短，也就是脉冲宽度很窄时，负载两端的电压平均值较低，当导通时间较长，也就是脉冲宽度很宽时，负载两端的电压平均值较高，当缓冲电源开通时，控制使得功率晶体管在高压脉冲的一个周期内的导通时间由短变长，也就是脉冲宽度由窄变宽时，负载两端的电压平均值则由低升高，相应的灯泡亮度就会由暗逐渐变亮，最后趋于稳定，其特征在于，所述开关电源还由一电磁兼容性安规线路、整流滤波电路、功率因素校正电路、斩波电路、直流滤波电路、防雷击电路以及供电装置组成，所述电磁兼容性安规线路与所述整流滤波电路的输入端连接，整流滤波电路的输出端与功率因素校正电路的输入端相连，所述斩波电路的输入端与功率因素校正电路的输出端连接，直流滤波电路的输入端与所述斩波电路的输出端连接，直流滤波电路与所述灯泡连接，其直流滤波电路与灯泡连接之间还设置有一防雷击电路，所述的供电装置与所述功率因素校正电路及斩波电路相连接。
上述开关电源直接使用230V交流电压，经过电磁兼容性安规线路、整流滤波电路、功率因素校正电路变为400V的直流电压，再通过斩波电路、直流滤波电路变为230V稳定的直流电压输出。
上述电磁兼容性安规线路是由电阻、电容、电感以及双向稳压二极管组成的抗电磁干扰和起安全检测的电路，所述电阻、电容以及双向稳压二极管并联连接在交流电的两导线之间，所述电感与交流电的火线串联联接。
上述功率因素校正电路是一个并联式升压开关电路，对上述整流滤波电路的输出结果作出响应，进行校正，提高电压和输出的功率因素。
上述脉冲宽度控制芯片控制功率晶体管在高压脉冲的一个周期内的导通时间，当输出电压升高时，通过电感的电流逐渐增大，同时采样反馈到脉冲宽度控制芯片的电流增加，脉冲宽度控制芯片使功率晶体管的导通时间就会缩短，也就是使输出的脉冲宽度变窄，从而使输出电压降低，维持了负载两端电压的稳定。
上述电磁兼容性安规线路是由电阻、电容、电感以及双向稳压二极管组成的抗电磁干扰和起安全检测的电路。
上述斩波电路为一直流降压斩波电路，是由芯片IC2、IC3、IC5、电阻、电容、电感、单向可控硅、功率晶体管、二极管以及稳压二极管组成。
上述脉冲宽度控制芯片对功率晶体管的控制过程是一个利用误差电压控制输出脉冲宽度的反馈电路。
本发明与现有技术相比其有益效果是：该技术采用功率因素校正电路对桥式整流电路的输出结果作出响应，进行校正，提高了输出的功率因素，使校正后的功率因素可以达到0.98；同时采用直流降压斩波电路，利用脉冲宽度控制芯片控制功率晶体管在高压脉冲的一个周期内的导通时间长短，当导通时间较短，也就是脉冲宽度很窄时，负载两端的电压平均值就较低，当导通时间较长，也就是脉冲宽度很宽时，负载两端的电压平均值就较高，当导通时间由短变长，也就是脉冲宽度由窄变宽时，负载两端的电压平均值则由低升高，相应的灯泡亮度就会由暗逐渐变亮，最后趋于稳定，抑制了LED灯具或灯串在启动时具有的浪涌冲击，使其输出端的线路中的电流、电压逐渐增加，不产生突变，从而延长了LED灯具或灯串的使用寿命。
附图说明
图1为本发明一种缓冲开关电源的电路框图；
图2为本发明一种缓冲开关电源的电路原理图。
具体实施方式
以下对本发明一种缓冲开关电源的内容结合附图和实施例作进一步的说明：
参照图一，本发明是一种缓冲开关电源，包括一与230V的交流电相连接的电磁兼容性(EMC)安规线路1，一接收电磁兼容性(EMC)安规线路1输出信号的桥式整流滤波电路2，一接收桥式整流滤波电路2输出信号并升高电压、提高功率的功率因素校正(PFC)电路3，一接收功率因素校正(PFC)电路3输出高压信号并进行降压的斩波电路4，一接收斩波电路4输出信号并进行脉动滤波的直流滤波电路5以及保证线路安全使用的防雷击电路6和一为功率因素校正(PFC)电路3、斩波电路4正常工作时供电的供电装置7。
该斩波电路4利用脉冲宽度控制芯片控制功率晶体管在高压脉冲的一个周期内的导通时间长短，当导通时间较短，也就是脉冲宽度很窄时，负载两端的电压平均值较低，当导通时间较长，也就是脉冲宽度很宽时，负载两端的电压平均值较高，当缓冲电源开通时，控制使得功率晶体管在高压脉冲的一个周期内的导通时间由短变长，也就是脉冲宽度由窄变宽时，负载两端的电压平均值则由低升高，相应的灯泡亮度就会由暗逐渐变亮，最后趋于稳定，所述开关电源还由一电磁兼容性(EMC)安规线路1、整流滤波电路2、功率因素校正(PFC)电路3、斩波电路4、直流滤波电路5、防雷击电路6以及供电装置7组成，所述电磁兼容性(EMC)安规线路1与所述整流滤波电路2的输入端连接，整流滤波电路2的输出端与功率因素校正(PFC)电路3的输入端相连，所述斩波电路4的输入端与功率因素校正(PFC)电路3的输出端连接，直流滤波电路5的输入端与所述斩波电路4的输出端连接，直流滤波电路5与所述灯泡连接，其直流滤波电路5与灯泡连接之间还设置有一防雷击电路6，所述的供电装置7与所述功率因素校正(PFC)电路3及斩波电路4相连接。
参照图2，图2为本发明一种缓冲开关电源的电路原理图，230V的交流电经由电阻、电容、电感以及双向稳压二极管组成的抗电磁干扰和起安全检测的电磁兼容性(EMC)安规线路1后与整流滤波电路2的输入端相连接，230V交流电经一电容与两导线并联联接并通过一变压器输出，所述电阻、电容以及双向稳压二极管并联连接在交流电的两导线之间，所述的电感与转入端交流电的火线串联联接。所述整流滤波电路2是由四个二极管组成的桥式整流电路和由电容组成的滤波电路所构成。经整流滤波后的电压通过一功率因素校正(PFC)电路3变为400V的高压脉动直流电，所述的功率因素校正(PFC)电路3是一个并联式升压开关电路，由芯片IC1、电阻、电容、功率晶体管、二极管、变压器以及稳压二极管组成，并对上述整流滤波电路2的输出结果作出响应，进行校正，提高电压和输出的功率因素。再将400V的高压脉动直流电直接与斩波电路4的功率晶体管电连接，所述斩波电路4为一直流降压斩波电路，是由芯片IC2、IC3、IC5、电阻、电容、电感、单向可控硅、功率晶体管、二极管以及稳压二极管组成，该斩波电路的斩波部分包括功率晶体管、电阻、电感以及续流二极管，利用脉冲宽度控制(PWM)芯片IC5控制功率晶体管在高压脉冲的一个周期内的导通时间长短，当导通时间较短，也就是脉冲宽度很窄时，负载两端的电压平均值较低，当导通时间较长，也就是脉冲宽度很宽时，负载两端的电压平均值较高，当导通时间由短变长，也就是脉冲宽度由窄变宽时，负载两端的电压平均值则由低升高，相应的灯泡亮度就会由暗逐渐变亮，最后趋于稳定；其中，所述的脉冲宽度控制(PWM)芯片IC5对功率晶体管的控制过程是一个利用误差电压控制输出脉冲宽度的反馈电路，当输出电压升高时，通过电感的电流逐渐增大，同时采样反馈到脉冲宽度控制(PWM)芯片IC5的电流增加，脉冲宽度控制(PWM)芯片IC5使功率晶体管的导通时间就会缩短，也就是使输出的脉冲宽度变窄，从而使输出电压降低，维持了负载两端电压的稳定。最后将输出的230V低压电经由一电阻和一电解电容并联组成的直流滤波电路5滤出脉动成分，变成恒定的直流电连接由一线圈电感和一双向稳压二极管并联组成的防雷击电路6，供给负载LED照明灯具或是装饰灯串所需的电压。图中所述的电路7是供电的供电装置，是由芯片IC4、电阻、电容、电感、二极管以及稳压二极管组成，为功率因素校正(PFC)电路3、斩波电路4提供正常的工作电压。
本发明由于采用了功率因素校正(PFC)电路3和斩波电路4，不仅提高了的功率因素，而且抑制了LED灯具或灯串在启动时具有的浪涌冲击，使输出端的线路中的电流、电压逐渐增加，不产生突变，从而延长了LED灯具或灯串的使用寿命。以上所举实施例仅以方便说明本发明，在不脱离本发明的创作精神范围，熟悉此一技术的业内人士所作的任何简单变相和修饰，仍应属于本发明的权利保护范围。

Claims (5)

1.一种缓冲开关电源，包括一斩波电路，该斩波电路利用脉冲宽度控制芯片控制功率晶体管在高压脉冲的一个周期内的导通时间长短，当导通时间较短，也就是脉冲宽度很窄时，负载两端的电压平均值较低，当导通时间较长，也就是脉冲宽度很宽时，负载两端的电压平均值较高，当缓冲电源开通时，控制使得功率晶体管在高压脉冲的一个周期内的导通时间由短变长，也就是脉冲宽度由窄变宽时，负载两端的电压平均值则由低升高，相应的灯泡亮度就会由暗逐渐变亮，最后趋于稳定，其特征在于：所述开关电源还由一电磁兼容性安规线路、整流滤波电路、功率因素校正电路、斩波电路、直流滤波电路、防雷击电路以及供电装置组成，所述电磁兼容性安规线路与所述整流滤波电路的输入端连接，整流滤波电路的输出端与功率因素校正电路的输入端相连，所述斩波电路的输入端与功率因素校正电路的输出端连接，直流滤波电路的输入端与所述斩波电路的输出端连接，直流滤波电路与所述灯泡连接，其直流滤波电路与灯泡连接之间还设置有一防雷击电路，所述的供电装置与所述功率因素校正电路及斩波电路相连接。
2.根据权利要求1所述的缓冲开关电源，其特征在于：上述开关电源直接使用230V交流电压，经过电磁兼容性安规线路、整流滤波电路、功率因素校正电路变为400V的直流电压，再通过斩波电路、直流滤波电路变为230V稳定的直流电压输出。
3.根据权利要求1所述的缓冲开关电源，其特征在于：上述电磁兼容性安规线路是由电阻、电容、电感以及双向稳压二极管组成的抗电磁干扰和起安全检测的电路，所述电阻、电容以及双向稳压二极管并联连接在交流电的两导线之间，所述电感与交流电的火线串联联接。
4.根据权利要求1所述的缓冲开关电源，其特征在于：上述整流滤波电路是由四个二极管组成的桥式整流电路和由电容组成的滤波电路所构成。
5.根据权利要求1所述的缓冲开关电源，其特征在于：上述功率因素校正电路是一个并联式升压开关电路，对上述整流滤波电路的输出结果作出响应，进行校正，提高电压和输出的功率因素。
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