CN201919211U - 具备pfc功能的无电解电容的led驱动电源 - Google Patents
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Abstract
一种电能变换装置的交流-直流电力电子功率变换器领域，特别是具备PFC功能的无电解电容LED驱动电源，包括交流输入及滤波网络，该滤波网络与整流器连接，整流器与DC/DC变换器连接、与交流基准源连接；交流基准源与误差放大器连接，误差放大器与PWM脉宽调制电源控制器连接，PWM脉宽调制电源控制器与DC/DC变换器连接；DC/DC变换器与电流检测电路连接，电流检测电路与误差放大器连接。整机具有良好的电压驻波比和能量行波比，由于未采用体积大寿命短的任何电解电容，不但适应高温和严寒环境，而且电路简单可靠，具有体积小、使用寿命长的显著优点，社会效益显著。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电能变换装置的交流-直流电力电子功率变换器领域，特别是涉及LED照明的功率驱动、单级DC/DC变换同时完成PFC功能的一种具备PFC功能的无电解电容的LED驱动电源。
背景技术
LED照明即是发光二极管照明，是依靠半导体固体器件发光的电光源。具有节能、环保、等特点，可以广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域。虽然光谱和光衰及寿命方面不尽人意，但在全球高效率利用有限能源紧张的今天，作为过渡性质的新光源，社会拥有量很大。
随着LED光源的普及，世界各个国家对LED电源的功率因数指标都有了明确的限制；目前最广泛应用的是有源PFC和DC/DC级联的两级方案，它们有各自的开关器件和控制电路，能够获得很好的性能，但电路复杂，成本高，寿命短。有源功率因校正电路和后级DC/DC变换中电解电容作为储能原件的使用，其可靠性和寿命一直是制约LED电源的瓶颈，目前各个国家还没有开发出适合各种功率等级的无电解电容设计的LED电源。
发明内容
本实用新型的目的在于针对现有技术电路复杂，成本高，寿命短以及电解电容作为储能原件可靠性差的不足，提供一种适合于LED灯具使用的，整机未采用任何电解电容，电路简单可靠，具有超长的使用寿命并可实现系统无电解电容功率变换的隔离式并具备PFC功能的无电解电容的LED驱动电源。
实现上述目的采用以下技术方案：具备PFC功能的无电解电容LED驱动电源，包括交流输入及滤波网络，所述的滤波网络与整流器连接，整流器与DC/DC变换器连接、与交流基准源连接；交流基准源与误差放大器连接，误差放大器与PWM脉宽调制电源控制器连接，PWM脉宽调制电源控制器与DC/DC变换器连接；DC/DC变换器与电流检测电路连接，电流检测电路与误差放大器连接。
采用上述技术方案，与现有技术相比，本实用新型的电流输出特性为受工频交流电调制的脉冲直流；全电网电压范围运用时(AC90V-265V)，其输出端电流特性对电网电压的谷点有很强的补偿作用，整机具有良好的电压驻波比和能量行波比，由于整机未采用体积大寿命短的任何电解电容，不但适应高温和严寒环境，而且电路简单可靠，具有体积小、使用寿命长的显著优点，社会效益显著。
附图说明
图1为本实用新型的电路框图。
图2为本实用新型的电原理图。
图3-图5为本实用新型的工作波形图。
图中，标记有R的元件为电阻，标记有S的元件为高频链功率变换电路的电力电子器件，标记有Tr的元件为变压器，标记有Co为输出高频滤波电容，标记有D的元件为二极管，整流器标记为10，驱动控制标记为11，误差放大器标记为12，交流基准源标记为13。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步的描述。
本实施例是一种具备PFC功能的无电解电容的LED驱动电源，
见图1，本实用新型由交流输入、滤波网络、整流器，具备PFC功能的DC/DC变换器、电流检测电路、PWM脉宽调制电源控制器、误差放大器和交流基准源组成。其连接结构是：滤波网络与整流器连接，整流器与DC/DC变换器连接、与交流基准源连接；交流基准源与误差放大器连接，误差放大器与PWM脉宽调制电源控制器连接，PWM脉宽调制电源控制器与DC/DC变换器连接；DC/DC变换器与电流检测电路连接，电流检测电路与误差放大器连接。
本实用新型的优选方案是：DC/DC变换器是正激、反激、半桥、全桥式隔离功率变换器结构。
本实用新型的另一优选方案是：交流基准源是具有和进线交流电同步的正弦基准源。
进线交流电经过整流器整流及DC/DC隔离功率变换电路实现对LED负载的脉动直流能量传输，PWM脉宽调制电源控制器用于保证PFC功能的实现及LED恒流驱动以及对电源的电子开关进行调控。
见图2，图中Co为输出端高频滤波电容，Tr为变压器，Lr为续流电感，C2为输入端高频滤波电容，S为隔离功率变换的电子开关，N1为复位绕组，N2为初级绕组，N3为次级绕组。为了便于理解，图2中将整流器标记为10，驱动控制标记为11，误差放大器标记为12，交流基准源标记为13。
由二极管、高频滤波电容C2组成的整流器与DC/DC变换器的变压器Tr连接，变压器Tr由复位绕组N1，初级绕组N2，次级绕组N3组成。变压器Tr与二极管D1D2、电感Lr连接组成DC/DC变换器。滤波电容Co、电阻R1并联连接在DC/DC变换器的电路上。电流检测电路与误差放大器12的输入端连接，其输出端与PWM脉宽调制电源控制器即驱动控制11连接，PWM脉宽调制电源控制器的输出端与高频链功率变换电路的电力电子开关S连接，电力电子开关S与整流器10连接，与DC/DC变换器的变压器Tr连接。误差放大器12的基准端与交流基准源13连接。
本实用新型的具备PFC功能的无电解电容长寿命LED驱动电源，其功率变换的电路主体结构为本专业共知的基本拓扑结构。整流器10，驱动控制11，误差放大器12，交流基准源13为本行业公知常用的部件。
本实用新型的工作过程：
交流输入、滤波网络用于市电接口及进行共模和差模抑制，经过整流器整流后变成脉动直流电，供给后级的DC/DC隔离功率变换环节实现交流能量向直流能量的隔离传输；误差放大器12用于PFC功能的实现及DC/DC变换器输出电流的恒定，交流基准源13输出受输入交流电正弦调制的波形，驱动控制11环节用于对DC/DC变换电路的电子开关S进行合理的PWM调制。
交流电经整流器10整流后为受进线交流电调制的脉动直流，输出滤波电容Co对DC/DC高频功率变换器的高频分量进行滤波，输出电流信号Io经过高频滤波后的波形如图3，图4和图5该波形信号忠实的代表了负载电流特征，Io送入其后连接的误差放大器12，交流基准源13为受输入交流电调制的准正弦波形基准，和Io信号进行比较，比较后的误差信号送入驱动控制电路11-PWM脉宽调制电源控制器，通过PWM形式完成定量的能量传送。
图3-图5为本实用新型驱动电源的工作波形图。该图分别展示了电压驻波比为1.33时，能量行波比分别为0.60、0.65和0.75的输出电压和输输出电流波形。
Claims (3)
1.一种具备PFC功能的无电解电容的LED驱动电源，包括交流输入及滤波网络，其特征在于，所述的滤波网络与整流器连接，整流器与DC/DC变换器连接、与交流基准源连接；交流基准源与误差放大器连接，误差放大器与PWM脉宽调制电源控制器连接，PWM脉宽调制电源控制器与DC/DC变换器连接；DC/DC变换器与电流检测电路连接，电流检测电路与误差放大器连接。
2.根据权利要求1所述的具备PFC功能的无电解电容的LED驱动电源，其特征在于，所述的DC/DC变换器是正激、反激、半桥、全桥式隔离功率变换器结构。
3.根据权利要求1所述的具备PFC功能的无电解电容的LED驱动电源，其特征在于，所述的交流基准源是具有和进线交流电同步的正弦基准源。
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