CN201766737U - 带功率因素校正的单级恒流led电源 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种带功率因素校正的单级恒流LED电源，包括依次相连的EMI/EMC模块、桥式整流模块，其特征是：所述桥式整流模块的输出依次通过带功率因素校正的开关电源DC-DC转换模块、恒流限压控制模块连接到LED光源。本实用新型的优点是：通过功率因素校正和开关电源控制合二为一的方式，提高控制器的整体效率，降低成本，器件的减少，也降低了产品的故障率；通过取消寿命最短的高压电解电容，延长控制器寿命；通过采用同时带有电流环和电压环的电路，使输出恒流，电流精度可达±1％，同时限压。

Description

带功率因素校正的单级恒流LED电源
技术领域
本实用新型涉及一种LED灯电源，尤其是一种带功率因素校正的单级恒流LED电源。
背景技术
LED作为一种全新的照明方式，具有节约能源，寿命长，无汞污染等显著优点，发展前景广阔。
现有的LED电源一般采用传统的开关电源方案设计电路，开关电源控制部分是不带功率因素校正的，从而给电网带来污染，功率大时尤其明显。如果需要功率因素校正，则需要前面额外再增加一级功率因素校正电路。
如图1，传统做法，先将交流输入整流成Vbus1，然后通过专门的功率因素校正电路，如L6562A等，升压输出直流Vbus2。通过L6562A的调整，由于非阻性负载所导致的交流输入电压和交流输入电流之间的相位角缩小至0，这样功率因素接近1。Vbus2输出后面接一个大容量的高压电解电容E1稳压滤波。通过传统的开关电源电路，比如TEA1552T，可以把高压直流Vbus2通过变压器转变为驱动LED所需要的低压直流Vs。Vs再通过TL341的稳压，便得到LED所需要的Vout。
传统电路存在以下几个问题：
1，效率低。假设从Vbus1到Vbus2转换效率η1，从Vbus2到Vs转换效率η2，则整体效率为η1×η2，整体效率不佳。作为一种绿色照明方式，对LED照明来说，高效节能是LED照明的基础和发展方向。
2，成本高，故障率高。功率因素校正和开关电源转换采用2级电路，增加了器件成本和生产成本，同时器件多，也会导致故障率高，影响LED照明的推广。
3，寿命短。传统开关电源的做法，需要在Vbus2后面增加一个大容量高压电解电容稳压滤波，由于电解电容在高压、高温的情况下，电解液易挥发，寿命短，成为制约整个控制器寿命的短板。
4，恒流效果差。传统开关电源一般采用恒压控制，恒压下的LED灯，电压的微小波动都会导致电流的较大波动。电流波动大，即LED功率波动较大，会导致光照强度波动也大，还会影响LED的寿命。
发明内容
本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种带功率因素校正的单级恒流LED电源，是一种单级、无高压电解电容以及恒流限压的控制方式。
按照本实用新型提供的技术方案，所述带功率因素校正的单级恒流LED电源包括依次相连的EMI/EMC模块、桥式整流模块，所述桥式整流模块的输出依次通过带功率因素校正的开关电源DC-DC转换模块、恒流限压控制模块连接到LED光源。
所述带功率因素校正的开关电源DC-DC转换模块包括L6562A芯片，L6562A芯片的Vcc1脚通过第一电阻接桥式整流模块输出的高电平，L6562A芯片的OUT脚连接第二电阻和第二二极管的并联电路，第二二极管的正极接MOS管栅极，MOS管漏极通过变压器主绕组接桥式整流模块输出的高电平，MOS管源极和L6562A芯片的CS脚通过第三电阻接地，变压器辅助绕组一端接地，另一端通过第一二极管接所述Vcc1脚，所述Vcc1脚同时通过第二电容接地，L6562A芯片的INV脚通过光耦与所述恒流限压控制模块连接。
所述恒流限压控制模块包括TSM1052芯片，变压器次级绕组一端接地，另一端通过第三二极管和电解电容组成的整流滤波电路提供直流电压，直流电压通过第四二极管接TSM1052芯片的Vcc2脚，所述Vcc2脚连接稳压二极管的负极，稳压二极管正极接地，TSM1052芯片的Vctrl脚通过第四电阻接第四二极管的负极，并通过第五电阻接地；TSM1052芯片的Isense脚通过第六电阻接地，所述直流电压和Isense脚接在LED光源两端给LED光源供电。
作为优选，所述直流电压和TSM1052芯片的Isense脚通过串联在LED光源两端的共模滤波电感给LED光源供电。
所述桥式整流模块的两个输出端之间连接第一电容，第一电容采用固态电容。
本实用新型的优点是：
1、通过功率因素校正和开关电源控制合二为一的方式，提高控制器的整体效率，效率由η1×η2提高到η2，比同规格产品平均提高效率5％以上；降低成本，比同规格产品平均降低30％以上；器件的减少，也降低了产品的故障率。
2、通过取消寿命最短的高压电解电容，延长控制器寿命，理论寿命由万小时以内延长到数万小时。
3、通过采用同时带有电流环和电压环的电路，使输出恒流，电流精度可达±1％，同时限压。
附图说明
图1是现有技术的电路框图。
图2是本实用新型电路框图。
图3是本实用新型电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。本实用新型用于交流176-264V输入，带功率因素校正，恒流输出的LED照明，包括如下部分：
1、EMI/EMC电路。防止外界和控制器相互之间的电磁干扰。
2、桥式整流。用于将交流输入转变为直流Vbus1。
3、功率因素校正芯片L6562A。同时实现功率因素校正和高低压变换两项功能。
4、变压器。用于把高压直流Vbus1变成低压直流Vs。
5、恒流限压芯片TSM1052。同时具有电流环和电压环，使得输出恒流，同时输出电压限定在一定范围内。
如图2所示：按照功能模块划分，本实用新型包括依次相连的EMI/EMC模块、桥式整流模块，桥式整流模块的输出依次通过带功率因素校正的开关电源DC-DC转换模块、恒流限压控制模块连接到LED光源。
如图3，本电源为单端反激式电路。
所述EMI/EMC模块输入220V交流。在输入端并联一个压敏电阻VR1防止雷击。电感L1，电容CX1，CX2，CY1-CY4起滤波作用。桥式整流模块的整流桥BD1将交流输入变成直流Vbus1，Vbus1波形为半个正弦波形式。整流桥BD1的两个输出端之间连接第一电容C1，第一电容C1采用固态电容，比如CBB电容，取消了寿命短的高压电解电容。
所述带功率因素校正的开关电源DC-DC转换模块包括L6562A芯片IC1，L6562A芯片IC1的Vcc1脚通过第一电阻R1接桥式整流模块输出的高电平Vbus1，L6562A芯片IC1的OUT脚连接第二电阻R2和第二二极管D2的并联电路，第二二极管D2的正极接MOS管Q1栅极，MOS管Q1漏极通过变压器主绕组NP接桥式整流模块输出的高电平Vbus1，MOS管Q1源极和L6562A芯片IC1的CS脚通过第三电阻R3接地，变压器辅助绕组Naux一端接地，另一端通过第一二极管D1接所述Vcc1脚，所述Vcc1脚同时通过第二电容C2接地，L6562A芯片IC1的INV脚通过光耦与所述恒流限压控制模块连接。
所述恒流限压控制模块包括TSM1052芯片IC2，变压器次级绕组Ns一端接地，另一端通过第三二极管D3和电解电容E2组成的整流滤波电路提供直流电压Vs，直流电压Vs通过第四二极管D4接TSM1052芯片IC2的Vcc2脚，所述Vcc2脚连接稳压二极管D5的负极，稳压二极管D5正极接地，TSM1052芯片IC2的Vctrl脚通过第四电阻R4接第四二极管D4的负极，并通过第五电阻R5接地；TSM1052芯片IC2的Isense脚通过第六电阻R6接地，所述直流电压Vs和Isense脚通过串联在LED光源两端的共模滤波电感L2给LED光源供电。
L6562A通过对整流后Vbus1波形的跟踪，相机触发MOS管Q1，使得流过变压器主绕组Np的电流包络和Vbus1同步。同时，变压器主绕组Np电流和交流输入电流同步，而Vbus1和交流输入电压同步，这样，交流输入电压和电流同步，使得功率因素接近1。MOS管在关断时，自身损耗功率大，为此在驱动电阻R2上并联二极管D2，加快MOS管的关断，减少MOS管自身的损耗，提高控制器效率。变压器辅助绕组Naux给L6562A芯片供电。
变压器次级绕组Ns通过D3整流和E2滤波，输出直流电压Vs。Vs一路给LED供电，一路通过D4给TSM1052芯片供电，稳压二极管D5使TSM1052电压稳定在12V左右工作。流过LED的电流，通过R6采样送至Isense脚，TSM1052内部比较器构成电流环，使得Isense脚的电压恒定在0.2V，这样输出电流Iout＝0.2V/R6。Vout电压和Vs电压几乎相等，被R4，R5采样送至Vctrl脚，TSM1052内部比较器构成电压环，使得Vctrl脚电压不得超过1.2V，这样Vout＝Vs＜1.2×(R4+R5)/R5+0.7。

Claims (5)

1.带功率因素校正的单级恒流LED电源，包括依次相连的EMI/EMC模块、桥式整流模块，其特征是：所述桥式整流模块的输出依次通过带功率因素校正的开关电源DC-DC转换模块、恒流限压控制模块连接到LED光源。
2.如权利要求1所述带功率因素校正的单级恒流LED电源，其特征是所述带功率因素校正的开关电源DC-DC转换模块包括L6562A芯片(IC1)，L6562A芯片(IC1)的Vcc1脚通过第一电阻(R1)接桥式整流模块输出的高电平(Vbus1)，L6562A芯片(IC1)的OUT脚连接第二电阻(R2)和第二二极管(D2)的并联电路，第二二极管(D2)的正极接MOS管(Q1)栅极，MOS管(Q1)漏极通过变压器主绕组(NP)接桥式整流模块输出的高电平(Vbus1)，MOS管(Q1)源极和L6562A芯片(IC1)的CS脚通过第三电阻(R3)接地，变压器辅助绕组(Naux)一端接地，另一端通过第一二极管(D1)接所述Vcc1脚，所述Vcc1脚同时通过第二电容(C2)接地，L6562A芯片(IC1)的INV脚通过光耦与所述恒流限压控制模块连接。
3.如权利要求1所述带功率因素校正的单级恒流LED电源，其特征是所述恒流限压控制模块包括TSM1052芯片(IC2)，变压器次级绕组(Ns)一端接地，另一端通过第三二极管(D3)和电解电容(E2)组成的整流滤波电路提供直流电压(Vs)，直流电压(Vs)通过第四二极管(D4)接TSM1052芯片(IC2)的Vcc2脚，所述Vcc2脚连接稳压二极管(D5)的负极，稳压二极管(D5)正极接地，TSM1052芯片(IC2)的Vctrl脚通过第四电阻(R4)接第四二极管(D4)的负极，并通过第五电阻(R5)接地；TSM1052芯片(IC2)的Isense脚通过第六电阻(R6)接地，所述直流电压(Vs)和Isense脚接在LED光源两端给LED光源供电。
4.如权利要求3所述带功率因素校正的单级恒流LED电源，其特征是所述直流电压(Vs)和TSM1052芯片(IC2)的Isense脚通过串联在LED光源两端的共模滤波电感(L2)给LED光源供电。
5.如权利要求1所述带功率因素校正的单级恒流LED电源，其特征是所述桥式整流模块的两个输出端之间连接第一电容(C1)，第一电容(C1)采用固态电容。
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