CN201898640U - 电源电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电源电路。该电源电路包括一输入电路、一变压器、一输出电路和一开关控制电路。该变压器包括一初级绕组、一次级绕组和一辅助绕组。该开关控制电路包括开关元件和反馈电路。在该开关控制电路控制下，外界交流电经过该输入电路、该变压器和该输出电路后输出为稳定的直流电压，该反馈电路接收该辅助绕组的感应电压而产生反馈控制信号，该控制信号控制该开关元件导通和截止。该电源电路具有体积小、效率高、适用电压范围广、可靠性高、安全性高以及电路简单的优点。

Description

电源电路

技术领域

本实用新型涉及一种电源电路，尤其一种大功率照明发光二极管(LED，Light Emitting Diode)电源电路。

背景技术

随着电子技术的不断发展，大功率LED的发光效率不断提高，现阶段已经达到或超过了节能灯的发光效率。而且大功率LED具有亮度高，显色性好，不易发热，驱动电压低，寿命超长的显著特点。LED半导体照明具有绿色，环保，耐用的特点，成为取代传统灯源的首选照明器件。

LED是低电压，大电流发光器件，不能直接连接在交流电网上使用，必须要有驱动电路，而且由于LED是电流型器件，必须采用恒流驱动，不然就容易烧毁LED。由于传统灯源比如螺口，卡口灯泡以及一些射灯，本身体积就比较小，LED照明要取代这些传统灯源，对LED驱动器的要求就很高，需要体积小，适应输入电压范围宽，输出电流恒定，效率高，发热小，还有安全性高，防电磁干扰，以及长寿命的要求。现有的交流输入大功率LED电源电路由于种种限制，只能做到上述驱动器要求的一部分或几部分，不能完全达到要求，限制了LED半导体照明的推广。

实用新型内容

为了克服现有技术LED电源电路适应体积大、输入电压范围窄、输出电流不稳定的问题，有必要提供一种结构简单、输入电压范围宽、输出电流稳定的电源电路。

一种电源电路，其包括一输入电路、一变压器、一输出电路和一开关控制电路。该变压器包括一初级绕组、一次级绕组和一辅助绕组，该开关控制电路包括开关元件和反馈电路。在该开关控制电路控制下，外界交流电经过该输入电路、该变压器和该输出电路后输出为稳定的直流电压，该反馈电路接收该辅助绕组的感应电压而产生反馈控制信号，该控制信号控制该开关元件导通和截止。

相较于现有技术，该电源电路具有如下优点：采用宽工作电压开关控制电路芯片，能够在85～264V交流市电输入范围内使用，基本包括了世界范围内的所有交流市电范围，其可以在全球任意地点使用，适用范围大大超过了现有的传统白炽灯以及节能灯；本实用新型电源电路为恒定电流输出，其采用的初级反馈电流调节技术，无需次级LED电流采样及光电耦合器反馈电路，节省了驱动器的器件数目及复杂程度，减小了体积，提高了效率以及可靠性；本实用新型电路的拓扑结构为隔离型反激(Flyback)电路，优化的变压器以及没有光电耦合器的限制，可以使初级-次级的隔离电压高达4000VAC以上，使得当用户即使在雷击情况下触碰次级的LED或其金属散热器也没有被电击的人身危害，具有极高的安全性；本实用新型电源电路输入端接有一电阻/保险丝功能合一的电阻型保险丝。在正常使用时作为电阻，可以减轻开关电源时冲击电流对电网的影响，在该电源电路内部出现短路的现象。

附图说明

图1是本实用新型电源电路一较佳实施方式的电路结构示意图。

具体实施方式

请参阅图1，其是本实用新型电源电路的电路结构示意图。该电源电路100包括二电源输入端101、102、一整流电路10、一滤波电路20、一变压器30、一输出电路40、二电源输出端103、104以及一开关控制电路50。

该整流电路10为经典桥式整流电路，其包括第一、第二输入端11、12和第一、第二输出端13、14。其中，该第一输入端11藉由一保险丝RF1与一电源输入端101相连接，该第二输入端12直接连接至另一电源输入端102。该保险丝RF1为电阻型保险丝，当后级线路出现故障而导致短路的时候，保险丝RF1迅速熔断，起到保护电网及避免后级电路元件可能出现的过热燃烧等安全问题。

该变压器30包括一初级绕组N1、一次级绕组N2和一辅助绕组N3。其中该初级绕组N1包括第一、第二输入端N11、N12。该次级绕组N2包括第一、第二输出端N21、N22。该辅助绕组N3包括第一、第二输出端N31、N32。该初级绕组N1有3层，层间没有胶带，这样可以减少漏电感，增大结电容，大大减小由于漏电感产生的尖峰电压。

该滤波电路20包括一第一电感L1、一第二电感L2、一第一电阻R1、一第二电阻R2、一第一电容C1和一第二电容C2。其中，该第一电感L1与该第一电阻R1并联在该整流电路10的第一输出端13和该初级绕组N1的第一输入端N11之间；该第二电感L2与该第二电阻R2并联在该整流电路10的第二输出端14和地之间；该第一电容C1连接在该整流电路10二输出端103、104之间；该第一电容C2连接在该初级绕组N1的第一输入端N11与地之间。该第一电感L1、该第二电感L2、该第一电阻R1、该第二电阻R2和该第一电容C1组成电磁干扰(EMI)滤波电路，主要是过滤后级开关管快速开关di/dt而引起的差模干扰信号。该第二电容C2主要用于过滤直流电成分中的少量交流成分及不稳定成分。

该输出电路40包括一滤波电容C6、一整流二极管D1、一高频耦合电容C8以及一假负载R10。该滤波电容C6及该整流二极管D1组成整流滤波电路连接在该次级绕组N2的二输出端N21、N22之间，其用于整流并滤波输出电流，从而得到稳定直流电。

该高频耦合电容C8和该假负载R10并联在该二电源输出端103、104之间。该高频耦合电容C8用于过滤掉输出的高频噪声，另一方面，在该二电源输出端103、104有ESD(静电放电)信号加入的时候，该高频耦合电容C8可以吸收掉该ESD信号，提高驱动的抗干扰能力。该假负载R10可以为一电阻，用于防止驱动空载时可能引起的工作不稳定。

该开关控制电路50包括一开关集成电路U1、一第三电阻R3、一第四电阻R4、一第五电阻R5、一第六电阻R6、一第七电阻R7、一二极管D2、一第三电容C3以及一第四电容C4。该开关集成电路U1采用用美国PowerIntegrations公司的LNK605DG型号芯片，该芯片内置700V高压MOSFET(金属氧化物场效应晶体管)，具有一漏极D、一源极S、一第一工作控制端FP及一第二工作控制端BP。该第一工作控制端FB通过该第五电阻R5连接到该辅助绕组N3的第一输出端N31；该第二工作控制端BP顺次通过该第四电阻R4、该二极管D2、该第三电阻R3连接到该辅助绕组N3的第一输出端N31；该第六、第七电阻R6、R7并联连接在该第一工作控制端FB与地之间；该第三电容C3连接在该二极管D2的负极与地之间。

该电源电路100的工作原理描述如下：

初始状态时，该开关集成电路U1关断，该电源电路100内部无电流和电压。当接通电源时，由该二电源输入端101、102输入交流电进入该整流电路10，经过该桥式整流电路10整流形成直流电。该直流电经过该滤波电路20中的该EMI滤波电路及第二电容C2的滤波后，消除差模干扰信号以及少量交流成分和不稳定成分后，形成稳定平滑的直流电。该直流电经过该变压器30的初级绕组N1后送入该开关集成电路U1的漏极D，在漏极内部有一高压恒流源为该第二工作控制端BP端的第三电容C3充电。随该第三电容C3两端的电压上升到6V以上后，开关集成电路U1的工作电压建立并开通内部的MOSFET，此时初级绕组N1内电流线性增加并将能量存储于变压器30的初级绕组N1中，当电流上升到该开关集成电路U1的限流点以后，该MOSFET关断。

该MOSFET关断以后，存储于该变压器30中的能量传递到变压器30的次级绕组N2和辅助绕组N3。该次级绕组N2中的能量通过该输出端路40为负载供电。其中该滤波电容C6及该整流二极管D6组成的高频整流滤波电路对输出电流、电压进行滤波。该高频耦合电容C8用于过滤掉输出的高频噪声，另一方面，在二电流输出端103、104有ESD信号加入的时候，该高频耦合电容C8可以吸收掉该ESD信号，提高驱动的抗干扰能力。该假负载R10用于防止驱动空载时可能引起的工作不稳定。由于该辅助绕组N3相位同该次级绕组一样，该MOSFET(开关集成电路U1)关断期间，其第一、第二输出端N31、N32之间为正电压。该正电压经过该第三电阻R3、该二极管D2、该第四电阻R4和该第四电容C4组成的整流滤波限流电路后，输出至该开关集成电路U1的第一工作控制端BP，这样可以利用辅助绕组N3中储存的能量为该开关集成电路U1重新供电，并可以降低该开关集成电路U1自供电的损耗。

同时该第五、第六、第七电阻R5、R6、R7组成的电阻分压网络取样该变压器30的辅助绕组N3的电压，为该开关集成电路U1设置提供参考，同时设置负载的恒流值。

该开关电路100具有如下优点：

一，本实用新型开关电路100采用宽工作电压集成电源控制芯片，即开关集成电路U1，能够在85～264V交流市电输入范围内使用，基本包括了世界范围内的所有交流市电范围，其可以在全球任意地点使用，输入电压适用范围大大超过了现有的传统白炽灯以及节能灯。

二，本实用新型电源电路100为恒定电流输出，其采用的初级反馈电流调节技术，无需次级LED电流采样及光电耦合器反馈电路，节省了驱动器的器件数目及复杂程度，减小了体积，提高了效率以及可靠性。输出电压/电流初级反馈电路由第五、第六、第七电阻R5、R6、R7构成，保证恒流稳压输出，并有输出短路以及LED开路保护功能。

三，本实用新型电路100的拓扑结构为隔离型反激(Flyback)电路，优化的变压器以及没有光电耦合器的限制，可以使初级-次级的隔离电压高达4000VAC以上，使得当用户即使在雷击情况下触碰次级的LED或其金属散热器也没有被电击的人身危害，具有极高的安全性。

四，本实用新型电源电路100输入端接有一电阻/保险丝功能合一的电阻型保险丝RF1。在正常使用时作为电阻，可以减轻开关电源时冲击电流对电网的影响，在该电源电路100内部出现短路故障时能够快速熔断，避免了起火或其他安全性问题。

五，本实用新型电源电路100由该第一电容C1、该第一、第二电感L1、L2、第一、第二电阻R1，R2构成防电磁干扰EMI滤波电路，符合欧洲EN55015标准，不会对人体以及其他用电设备造成危害，亦不会受外界的电磁干扰而影响本电路工作。

六，该隔离变压器30采用特别设计，其初级绕组N1有3层，层间没有胶带。这样可以减少漏电感，增大结电容，大大减小开关集成电路U1关断时由于漏电感产生的尖峰电压，因此可以省掉一般驱动电路必须采用的缓冲电路。

综上所述，本实用新型宽电压交流输入隔离型LED电源电路100具有体积小，效率高，适用电压广，保护功能全，可靠性高，安全性好，无电磁污染的特点，完全达到照明用大功率LED的电源电路驱动要求，而且元器件少，电路简单，适合大批量生产。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电源电路，其包括一输入电路、一变压器、一输出电路和一开关控制电路，该变压器包括一初级绕组、一辅助绕组和一次级绕组，该开关控制电路包括开关元件和反馈电路，其特征在于：在该开关控制电路控制下，外界交流电经过该输入电路、该变压器和该输出电路后输出为稳定的直流电压，该反馈电路接收该辅助绕组的感应电压而产生反馈控制信号，该反馈控制信号控制该开关元件导通和截止。

2.如权利要求1所述的电源电路，其特征在于：该输入电路包括一整流电路和一滤波电路。

3.如权利要求2所述的电源电路，其特征在于：该整流电路为桥式整流电路。

4.如权利要求3所述的电源电路，其特征在于：该滤波电路包括并联的一电磁干扰滤波电路和一滤波电容，该电磁干扰滤波电路用于过滤开关控制电路中电流变化而引起的差模干扰信号，该滤波电容用于过滤直流电成分中的少量交流成分及不稳定成分。

5.如权利要求4所述的电源电路，其特征在于：该电磁干扰滤波电路包括一第一电感、一第二电感、一第一电阻、一第二电阻和一第一电容，该第一电感与该第一电阻并联在该整流电路的一输出端和该初级绕组之间，该第二电感与该第二电阻并联在该整流电路的第二输出端和地之间，该第一电容连接在该整流电路的二输出端之间。

6.如权利要求1所述的电源电路，其特征在于：该输出电路包括一整流滤波路、一高频耦合电容、一假负载和二电源输出端，该整流滤波路用于整流并滤波输出电流，从而得到稳定直流电，该高频耦合电容和该假负载并联在该二电源输出端。

7.如权利要求6所述的电源电路，其特征在于：该整流滤波电路包括串联在该次级绕组两端的一滤波电容和一整流二极管。

8.如权利要求1所述的电源电路，其特征在于：该开关元件为一开关集成电路，其内部包括一高压MOSFET、一漏极、一源极、一第一工作控制端及一第二工作控制端。

9.如权利要求8所述的电源电路，其特征在于：该反馈电路包括一第三电阻、一第四电阻、一第五电阻、一第六电阻、一第七电阻、一第二极管一第三电容以及一第四电容，该第一工作控制端通过该第五电阻连接到该辅助绕组的第一输出端，该第二工作控制端顺次通过该第四电阻、该第二极管该第三电阻连接到该辅助绕组的第一输出端，该第六、第七电阻并联连接在该第一工作控制端与地之间，该第三电容连接在该第二极管负极与地之间。

10.如权利要求1所述的电源电路，其特征在于：该电源电路的拓扑结构为隔离型反激电路，且进一步包括串联在该输入电路中的一电阻型保险丝。

Images