CN202276519U - 一种无电解长寿命电源 - Google Patents

一种无电解长寿命电源 Download PDF

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Abstract

本实用新型创造提供一种无电解长寿命电源，整流电路Ⅰ分别与电源滤波电路、功率因数校正电路和软开关驱动电路连接，功率因数校正电路与软开关驱动电路连接，软开关驱动电路接高频变压器T，高频变压器T接整流电路Ⅱ，高频变压器T和整流电路Ⅱ共同接有差模共模滤波电路，其输出端接输出电路，输出电路和差模共模滤波电路与恒流稳压控制电路连接，恒流稳压控制电路同时与高频变压器T、差模共模滤波电路和功率因数校正电路连接。因开关电源在超高频模式下工作，以及差模电感、共模电感的滤除高次谐波和纹波作用，故而可以用CBB电容替代电解电容，取消了原有的电解电容，延长了LED驱动电源的寿命，同时也延长了LED节能灯的使用寿命。

Description

一种无电解长寿命电源
技术领域
本发明创造涉及一种无电解长寿命电源，特别涉及一种采用电源滤波电路、功率因数校正电路、软开关驱动电路、整流电路、差模共模滤波电路及恒流稳压控制电路的一种驱动电源。
背景技术
由于现行开关电源中电解电容的应用，严重影响了开关电源的使用寿命。一般电解电容的寿命是6000-8000小时。特别在使用温度较高的环境，常常有电解电容爆裂，电解质干涸等现象，使电解电容提前报废失效。
比如：现今市场上出现的LED节能灯，大部分都采用阻容降压电源、也有的采用常规开关电源或者恒压恒流电源。这种LED节能灯在使用中常常因为电源自身以及LED灯珠发热，电源中电解电容内部电解质干涸而使LED节能灯损坏，缩短了LED节能灯的使用寿命。几年来的使用证明，一般的LED节能灯也就能使用1—2年，很少能够使用到2—3年。
在LED节能灯的整体设计上，一般都是厂家自行设计LED发光部分（铝基板）与外壳，电源大都采用外购的办法来解决。这就存在着LED驱动电源与LED发光板匹配不合理等因素，使得市场上出现的LED节能灯五花八门，品种繁多，寿命不一。而推向市场的LED灯珠也参差不齐，好一点的可以达到使用25000-50000小时之后的光衰在35%到55%之间，而与之配套的LED电源的寿命却还都在一两万小时以内；而灯珠寿命达到50000小时的，光衰在25%到35%之间，与之匹配的电源是少之又少，基本没有能够达到20000-30000小时的。
现今LED电源设计的技术关键是：1、提高开关电源的工作频率以减小电容数值；2、进行软开关芯片的开发设计，减少MOS管的开关损耗，减小电源自身发热量；3、用无极电容取代电解电容；4、采用滤波电路，减小次级滤波电容的容量。在LED驱动电源的设计上来延长开关电源的使用寿命，使之与LED灯珠的使用寿命相匹配，符合LED节能灯的设计要求。
发明内容
本发明创造要解决的技术问题是提供一种无电解长寿命电源，用CBB电容取代电解电容，延长了LED驱动电源的使用寿命。
为解决以上问题，本发明创造的具体技术方案如下：一种无电解长寿命电源，接市电的接线端子N和接线端子L与电源滤波电路的输入端连接，电源滤波电路的输出端与整流电路Ⅰ的输入端连接，整流电路Ⅰ的输出端V-与功率因数校正电路连接，整流电路Ⅰ的输出端V+通过串联差模电感L2和升压二极管D1与软开关驱动电路连接，功率因数校正电路与软开关驱动电路连接，软开关驱动电路的输出端与高频变压器T的输入端连接，高频变压器T的输出绕组Ⅰ接有整流电路Ⅱ，高频变压器T的输出绕组Ⅱ和整流电路Ⅱ的输出端共同接有差模共模滤波电路，差模共模滤波电路的输出端与输出电路连接，输出电路的输出端V+和差模共模滤波电路的输出端与恒流稳压控制电路连接，恒流稳压控制电路同时与高频变压器T、差模共模滤波电路和功率因数校正电路连接。
所述的功率因数校正电路接与整流电路Ⅰ的输出端V+和V-，整流电路Ⅰ的输出端V+和V-之间并接有滤波电容C5，整流电路Ⅰ的输出端V+通过串联差模电感L2和升压二极管D1与软开关驱动电路连接，功率因数校正电路中有一高频振荡IC1，高频振荡IC1的引脚1与电源VCC连接，引脚2通过串联电阻R7与升压二极管D1的输出端连接，引脚2与电阻R8串联后接地，引脚3通过串联电阻R4与升压驱动三极管Q1的栅极连接，升压驱动三极管Q1的栅极与电阻R5串联后接地，升压驱动三极管Q1的漏极与升压二极管D1的输入端连接，电阻R6和电容C7并联后一端与升压驱动三极管Q1的源极连接，一端与升压二极管D1的输出端连接，引脚4串联电阻R9后与软开关驱动电路连接，引脚5与电阻R1串联后与整流电路Ⅰ的输出端V-连接，引脚5与电容C6串联后接地，电阻R2的一端与整流电路Ⅰ的输出端V-连接，电阻R2的另一端接地，引脚6与恒流稳压控制电路中光耦IC2的输出端连接，引脚7与电容C3串联后接地，引脚8串联电阻R10后与软开关驱动电路连接。
所述软开关驱动电路中有驱动三极管Q2、驱动三极管Q3和电感L3，驱动三极管Q2的漏极与升压二极管D1的输出端连接，其连接处串联电容C8后与高频变压器T的引脚5连接，高频变压器T的引脚5串联电容C9后接地，驱动三极管Q2的栅极与功率因数校正电路连接，驱动三极管Q2的源极与驱动三极管Q3的漏极连接，其连接处串联电感L3后与高频变压器T的引脚6连接，驱动三极管Q3的栅极与功率因数校正电路连接，驱动三极管Q3的源极接地。
所述软开关驱动电路中有驱动三极管Q2 ，驱动三极管Q2的漏极与高频变压器T的引脚6连接，驱动三极管Q2的栅极与功率因数校正电路连接，驱动三极管Q3的源极接地。
本发明创造的有益效果：由于采用功率因数校正电路，功率因数校正电路中又使用了高频振荡IC1，该电路提高了开关电源的工作频率；采用软开关驱动电路，不仅使开关电源在超高频模式下工作，而且有效抑制浪涌电流，保护了电路。由于电路在超高频模式下工作故而取消了电解电容，延长了电源的使用寿命。       
附图说明
图1为本发明创造的结构框图。
图2为本发明创造实施例一的电路原理图。
图3为本发明创造实施例二的电路原理图。
具体实施方式
实施例一：
如图1所示，接市电的接线端子N和接线端子L与电源滤波电路1的输入端连接，电源滤波电路1的输出端与整流电路Ⅰ2的输入端连接，整流电路Ⅰ2的输出端V-与功率因数校正电路3连接，整流电路Ⅰ2的输出端V+通过串联差模电感L2和升压二极管D1与软开关驱动电路4连接，功率因数校正电路3与软开关驱动电路4连接，软开关驱动电路4的输出端与高频变压器T 9的输入端连接，高频变压器T 9的输出绕组Ⅰ接有整流电路Ⅱ5，高频变压器T 9的输出绕组Ⅱ和整流电路Ⅱ5的输出端共同接有差模共模滤波电路6，差模共模滤波电路6的输出端与输出电路7连接，输出电路7的输出端V+和差模共模滤波电路6的输出端与恒流稳压控制电路8连接，恒流稳压控制电路8同时与高频变压器T 9、差模共模滤波电路6和功率因数校正电路3连接。
如图2所示，所述的功率因数校正电路3接与整流电路Ⅰ2的输出端V+和V-，整流电路Ⅰ2的输出端V+和V-之间并接有滤波电容C5，整流电路Ⅰ2的输出端V+通过串联差模电感L2和升压二极管D1与软开关驱动电路4连接，功率因数校正电路3中有一高频振荡IC1，高频振荡IC1的引脚1与电源VCC连接，引脚2通过串联电阻R7与升压二极管D1的输出端连接，引脚2与电阻R8串联后接地，引脚3通过串联电阻R4与升压驱动三极管Q1的栅极连接，升压驱动三极管Q1的栅极与电阻R5串联后接地，升压驱动三极管Q1的漏极与升压二极管D1的输入端连接，电阻R6和电容C7并联后一端与升压驱动三极管Q1的源极连接，一端与升压二极管D1的输出端连接，引脚4串联电阻R9后与软开关驱动电路4连接，引脚5与电阻R1串联后与整流电路Ⅰ2的输出端V-连接，引脚5与电容C6串联后接地，电阻R2的一端与整流电路Ⅰ2的输出端V-连接，电阻R2的另一端接地，引脚6与恒流稳压控制电路8中光耦IC2的输出端连接，引脚7与电容C3串联后接地，引脚8串联电阻R10后与软开关驱动电路4连接。
所述软开关驱动电路4中有驱动三极管Q2、驱动三极管Q3和电感L3，驱动三极管Q2的漏极与升压二极管D1的输出端连接，其连接处串联电容C8后与高频变压器T 9的引脚5连接，高频变压器T 9的引脚5串联电容C9后接地，驱动三极管Q2的栅极与功率因数校正电路3连接，驱动三极管Q2的源极与驱动三极管Q3的漏极连接，其连接处串联电感L3后与高频变压器T 9的引脚6连接，驱动三极管Q3的栅极与功率因数校正电路3连接，驱动三极管Q3的源极接地。
整流二极管D2和整流二极管D3并联，整流二极管D2和整流二极管D3的正极与高频变压器T 9的引脚4和引脚3连接，整流二极管D2和整流二极管D3的负极串联差模电感L4后与共模电感L5连接，在共模电感L5的输入端一侧并接有电容C10和电阻R23，在共模电感L5的输出端一侧并接有电容C11，电容C11和电阻R16串联后接地。
恒流稳压控制电路8中，高频变压器T 9的引脚1与整流二极管D4连接，整流二极管D4串联电阻R14和R15后与驱动三极管Q4的基极连接，驱动三极管Q4的基极串联稳压二极管VR3后接地，电容C12并接在高频变压器T的引脚2与整流二极管D4的负极上，电容C13并接在高频变压器T的引脚2与电阻R14和R15的连接点上，驱动三极管Q4的集电极接在电阻R14和R15的连接点上，驱动三极管Q4的发射极接运算放大器U1-1的VCC端，电阻R18和稳压二极管D7串联后接在驱动三极管Q4的发射极和GND之间，电阻R18和稳压二极管D7的中点经电阻R19和R20分别与运算放大器U1-1的反相输入端和运算放大器U1-2的反相输入端连接，电阻R19经电流采样电阻R17接与采样电阻R16的采样端，电压采样电阻R21和R22串联后接在输出电路7的V+和GND之间，电阻R21和R22的中点接运算放大器U1-2的同相输入端，运算放大器U1-1的同相输入端接地。二极管D5和二极管D6分别与运算放大器U1-1的输出端和运算放大器U1-2的输出端连接，然后与电阻R14串联接与光耦IC2的输入端，光耦IC2的输出端与功率因数矫正电路3的引脚6连接，光耦IC2的输入端和输出端接有电阻R13和电容C14。
工作时，升压驱动三极管Q1驱动功率因数校正电路3，驱动三极管Q2和驱动三极管Q3驱动脉宽调制电路。高频变压器T 9的一个输出绕组产生输出电压，输出电压经二极管D2和二极管D3整流后提供使用电压，这个电压经差模电感L4、共模电感L5及电容C10、C11滤波后输出。高频变压器T 9的另一个输出绕组产生的输出电压经二极管D4整流后，又经驱动三极管Q4放大后给运算放大器U1-1和运算放大器U1-2提供工作电压。电阻R18、R19、R20、稳压管D7向运算放大器U1-1和运算放大器U1-2的反相输入端提供2.5V基准电压。电阻R16为电流采样电阻，它在检测工作电流的变化，电阻R17电流检测输入电阻，它接与运算放大器U1-1的同相输入端，完成电流控制。电阻R21、R22接与输出电压的两端，起分压作用，其中点接与运算放大器U1-2的同相输入端，完成稳压控制。二极管D5、D6分别接与运算放大器U1-1和运算放大器U1-2的两个输出端，然后与电阻R14串联接与光耦IC2的输入端，光耦IC2的输出端接地。输出电路中的电流变化及电压变化都会使光耦IC2内的发光管产生明暗变化，从而使光耦IC2内的三极管电流发生变化。光耦IC2的输出端接与高频振荡IC1，以改变高频振荡IC1的输出端的脉宽，起到稳压恒流作用。
本实施例适用于提供大功率无电解长寿命电源。
实施例二：
如图3所示，该电路结构与图2的电路结构相似，其区别在于：图2中的软开关驱动电路为半桥驱动，而本实施例图3中的软开关驱动电路为单激驱动，其工作原理基本相似。
接市电的接线端子N和接线端子L与电源滤波电路1的输入端连接，电源滤波电路1的输出端与整流电路Ⅰ2的输入端连接，整流电路Ⅰ2的输出端V-与功率因数校正电路3连接，整流电路Ⅰ2的输出端V+通过串联差模电感L2和升压二极管D1与软开关驱动电路4连接，功率因数校正电路3与软开关驱动电路4连接，软开关驱动电路4的输出端与高频变压器T 9的输入端连接，高频变压器T 9的输出绕组Ⅰ接有整流电路Ⅱ5，高频变压器T 9的输出绕组Ⅱ和整流电路Ⅱ5的输出端共同接有差模共模滤波电路6，差模共模滤波电路6的输出端与输出电路7连接，输出电路7的输出端V+和差模共模滤波电路6的输出端与恒流稳压控制电路8连接，恒流稳压控制电路8同时与高频变压器T 9、差模共模滤波电路6和功率因数校正电路3连接。
所述的功率因数校正电路3接与整流电路Ⅰ2的输出端V+和V-，整流电路Ⅰ2的输出端V+和V-之间并接有滤波电容C5，整流电路Ⅰ2的输出端V+通过串联差模电感L2和升压二极管D1与软开关驱动电路4连接，功率因数校正电路3中有一高频振荡IC1，高频振荡IC1的引脚1与电源VCC连接，引脚2通过串联电阻R7与升压二极管D1的输出端连接，引脚2与电阻R8串联后接地，引脚3通过串联电阻R4与升压驱动三极管Q1的栅极连接，升压驱动三极管Q1的栅极与电阻R5串联后接地，升压驱动三极管Q1的漏极与升压二极管D1的输入端连接，电阻R6和电容C7并联后一端与升压驱动三极管Q1的源极连接，一端与升压二极管D1的输出端连接，引脚4串联电阻R9后与软开关驱动电路4连接，引脚5与电阻R1串联后与整流电路Ⅰ2的输出端V-连接，引脚5与电容C6串联后接地，电阻R2的一端与整流电路Ⅰ2的输出端V-连接，电阻R2的另一端接地，引脚6与恒流稳压控制电路8中光耦IC2的输出端连接，引脚7与电容C3串联后接地，引脚8串联电阻R10后与软开关驱动电路4连接。
所述软开关驱动电路4中有驱动三极管Q2 ，驱动三极管Q2的漏极与高频变压器T 9的引脚5连接，驱动三极管Q2的栅极与功率因数校正电路3连接，驱动三极管Q3的源极接地。
本实施例适用于提供小功率无电解长寿命电源。
很显然的是：本发明创造并不局限于上述实施例并且在不脱离本发明创造的范围和精神的情况下可对其做出修改或改变。

Claims (4)

1.一种无电解长寿命电源，其特征在于：接市电的接线端子N和接线端子L与电源滤波电路（1）的输入端连接，电源滤波电路（1）的输出端与整流电路Ⅰ（2）的输入端连接，整流电路Ⅰ（2）的输出端V-与功率因数校正电路（3）连接，整流电路Ⅰ（2）的输出端V+通过串联差模电感L2和升压二极管D1与软开关驱动电路（4）连接，功率因数校正电路（3）与软开关驱动电路（4）连接，软开关驱动电路（4）的输出端与高频变压器T（9）的输入端连接，高频变压器T（9）的输出绕组Ⅰ接有整流电路Ⅱ（5），高频变压器T（9）的输出绕组Ⅱ和整流电路Ⅱ（5）的输出端共同接有差模共模滤波电路（6），差模共模滤波电路（6）的输出端与输出电路（7）连接，输出电路（7）的输出端V+和差模共模滤波电路（6）的输出端与恒流稳压控制电路（8）连接，恒流稳压控制电路（8）同时与高频变压器T（9）、差模共模滤波电路（6）和功率因数校正电路（3）连接。
2.如权利要求1所述的一种无电解长寿命电源，其特征在于：所述的功率因数校正电路（3）接与整流电路Ⅰ（2）的输出端V+和V-，整流电路Ⅰ（2）的输出端V+和V-之间并接有滤波电容C5，整流电路Ⅰ（2）的输出端V+通过串联差模电感L2和升压二极管D1与软开关驱动电路（4）连接，功率因数校正电路（3）中有一高频振荡IC1，高频振荡IC1的引脚1与电源VCC连接，引脚2通过串联电阻R7与升压二极管D1的输出端连接，引脚2与电阻R8串联后接地，引脚3通过串联电阻R4与升压驱动三极管Q1的栅极连接，升压驱动三极管Q1的栅极与电阻R5串联后接地，升压驱动三极管Q1的漏极与升压二极管D1的输入端连接，电阻R6和电容C7并联后一端与升压驱动三极管Q1的源极连接，一端与升压二极管D1的输出端连接，引脚4串联电阻R9后与软开关驱动电路（4）连接，引脚5与电阻R1串联后与整流电路Ⅰ（2）的输出端V-连接，引脚5与电容C6串联后接地，电阻R2的一端与整流电路Ⅰ（2）的输出端V-连接，电阻R2的另一端接地，引脚6与恒流稳压控制电路（8）中光耦IC2的输出端连接，引脚7与电容C3串联后接地，引脚8串联电阻R10后与软开关驱动电路（4）连接。
3.如权利要求1或2所述的一种无电解长寿命电源，其特征在于：所述软开关驱动电路（4）中有驱动三极管Q2、驱动三极管Q3和电感L3，驱动三极管Q2的漏极与升压二极管D1的输出端连接，其连接处串联电容C8后与高频变压器T（9）的引脚5连接，高频变压器T（9）的引脚5串联电容C9后接地，驱动三极管Q2的栅极与功率因数校正电路（3）连接，驱动三极管Q2的源极与驱动三极管Q3的漏极连接，其连接处串联电感L3后与高频变压器T（9）的引脚6连接，驱动三极管Q3的栅极与功率因数校正电路（3）连接，驱动三极管Q3的源极接地。
4.如权利要求1或2所述的一种无电解长寿命电源，其特征在于：所述软开关驱动电路（4）中有驱动三极管Q2 ，驱动三极管Q2的漏极与高频变压器T（9）的引脚5连接，驱动三极管Q2的栅极与功率因数校正电路（3）连接，驱动三极管Q3的源极接地。
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