CN202872671U

CN202872671U - 一种ac-dc高效隔离led恒流电源电路

Info

Publication number: CN202872671U
Application number: CN 201220453843
Authority: CN
Inventors: 罗进旺; 陈佳; 王文君; 刘继勇
Original assignee: DONGGUAN MAO YANG TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Chengdu Maoyang Electronics Tech Co., Ltd.
Priority date: 2012-09-07
Filing date: 2012-09-07
Publication date: 2013-04-10
Anticipated expiration: 2022-09-07

Abstract

本实用新型涉及LED照明技术领域，尤其涉及一种AC-DC高效隔离LED恒流电源电路，包括第一整流滤波电路、变压电路和第二整流滤波电路，所述第一整流滤波电路的输入端与交流电输入端连接，第一整流滤波电路的输出端与变压电路的输入端连接，第二整流滤波电路的输入端与变压电路的输出端连接，第二整流滤波电路的输出端与整个电路的输出端连接，还包括将第二整流滤波电路的输出信号反馈给变压电路的恒流控制电路。本实用新型的AC-DC高效隔离LED恒流电源电路结构简单、电路效率较高，可以做更大的功率应用，和现有通用的控制IC兼容性较好、电流精度较高、使用非常方便。

Description

一种AC-DC高效隔离LED恒流电源电路

技术领域

本实用新型涉及LED照明技术领域，尤其涉及一种AC-DC高效隔离LED恒流电源电路。

背景技术

随着LED绿色照明技术的兴起，AC-DC隔离驱动LED恒流电源电路成为其中的关键需求，其驱动控制IC（即控制芯片）也不断推陈出新。我们知道LED导通电压基本恒定，其需要一个电流恒定的电源来点亮，电流恒定才能保证功率或亮度也基本不变，因此一个性能优越的恒流源变得尤其重要。LED驱动恒流电源分为隔离和非隔离两种方式，在隔离的LED驱动方式中，IC根据获得的反馈电流电压信息进行内部控制，达到控制输出电流恒定的目的。

按照获取反馈电流电压信息的不同，AC-DC隔离LED恒流驱动电源电路可以分为初级反馈和次级反馈。初级（原边）反馈形式主要是从变压器辅助绕组得到工作的电压，经过分析电压波形的Ton、Toff、Vfb电压等得到输出电压信息，结合电流取样电阻得到的原边电流信息，再控制内部电路进行操作，其反馈绕组上的电压波形是交流动态的，为得到精确的每个周期的传输能量来计算输出电流信息，其工作方式基本上是在DCM（电流断续模式）或CRM（电流临界模式）。变压器辅助绕组波形中包含了变压器漏感等带来的震荡等杂波，因此初级反馈恒流控制IC对内部电路要求是比较高的，大多数包含了复杂的模拟和数字电路的组合，复杂的有几万个以上元件，内部晶圆面积比较大，成本也高，为达到高精度的输出恒流（5%内）和可靠的保护，国内的该类IC进行了不断的改进和创新，目前性能也已经达到了国外的同类控制IC。初级反馈有分内置功率管和外置功率管的差异。由于受到控制方式等限制，目前比较可靠的AC-DC隔离LED恒流驱动IC功率都不可能太大，内置功率管的一般在15W内，外置功率管的一般20W内，总体上不同品牌的控制IC由于内部电路不同，其最大功率的大小差异也比较大，并和外围电路设计有关。比如国外PI初级控制IC LNK61X系列（内置功率开关管MOS）最大功率在6W内；OB的初级控制IC OB2538（内置功率开关管MOS）功率可达15W，图3为OB2538参考线路，其它控制品牌的该类IC应用电路差异不大。

可以看出，初级反馈的隔离恒流控制电源电路有结构简单的特点，但是控制IC内部电路比较复杂，IC的价格也就比较高；还有对变压器的漏感控制要求高，电感量精度要求高；IC的一致性无法完全保证，因此批量生产的电流精度也有很多偏差；功率无法做很大，比如30W以上；电路工作在断续模式，影响电路的效率，随着功率加大其整机发热问题尤其明显。

次级别反馈电路主要是从输出端取样直流电压和电流信号，经过和基准比较放大，驱动光藕器件，通过光藕器件反馈到原边控制IC的反馈脚FB（即第2脚）达到控制输出恒流或恒压的目的。基本上用在各种电源适配器上的恒压电源加上输出恒流电路都可以构成隔离的次级反馈恒流恒压电路来驱动LED。同样，次级反馈驱动IC也有内置和外置功率开关管的差异。图4的控制IC为英飞凌的ICE3B0565（内置功率开关MOS），图4为简单的恒压电路，如果需要增加恒流功能来驱动LED，则需要在此基础上增加电流检测电阻，为不牺牲太多效率，检测出的电压Vcs（Vcs=Io X Ro，Io为输出电流，Ro为检测电阻值）越小越好，之后需要通过运放将Vcs和基准电压比较放大，目前有使用普通运放LM358加上有TL431构成的基准电路，也有将一个运放集成基准到内部的转用恒流IC，还有需要解决IC供电问题，加上滤波等器件，应用电路比较复杂，元件数量较多。图5为增加LM358等元件构成恒流电路的示意图。

次级反馈的隔离恒流控制电源电路可以确保输出电流的恒流精度，但是存在以下缺点：电路复杂，元件多，成本高；需要专门供电电路，增加电源功耗，降低效率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对要解决的技术问题，提供一种AC-DC高效隔离LED恒流电源电路，该电路结构简单、可靠性高、一致性较好。

一种AC-DC高效隔离LED恒流电源电路，包括第一整流滤波电路、变压电路和第二整流滤波电路，所述第一整流滤波电路的输入端与交流电输入端连接，第一整流滤波电路的输出端与变压电路的输入端连接，第二整流滤波电路的输入端与变压电路的输出端连接，第二整流滤波电路的输出端与整个电路的输出端连接，还包括将第二整流滤波电路的输出信号反馈给变压电路的恒流控制电路。

其中，所述恒流控制电路包括变压器T2、电阻R5、R6、R7、R8、二极管D9、D10、三极管Q1、电容C6、稳压二极管ZENER1、ZENER2、光电耦合器U2，所述T2的初级线圈的一端与AC-DC高效隔离LED恒流电源电路的输出端的负极连接，T2的初级线圈的另一端与变压电路的输出端连接，T2的次级线圈的一端分别与D9的正极、R7的一端、R8的一端、C6的一端连接，T2的次级线圈的另一端分别与R6的一端、D10的正极连接，R6的另一端与D9的负极连接，D10的负极分别与R7的另一端、C6的另一端分别、ZENER2的负极连接，R8的另一端与Q1的基极连接， Q1的集电极和ZENER2的正极分别接地，Q1的发射极、U2的集电极与变压电路的控制端连接，R5的一端与ZENER1的负极连接，R5的另一端、U2的阴极与第二整流滤波电路的输出端连接，ZENER1的正极与U2的阳极连接，U2的集电极与Q1的发射极连接。

其中，所述第一整流滤波电路包括保险丝F1、二极管D1、D2、D3、D4、电容C1，所述F1的一端与火线连接，F1的另一端分别与D1的负极、D2的正极连接，D2的负极分别与D3的负极、C1的正极连接，D3的正极、D4的负极分别与零线连接，D1的正极、D4的正极、C1的负极分别接地。

其中，所述变压电路包括控制芯片U1、变压器T1、电阻R1、R2、R3、R4、电容C2、C3、 C4、二极管D5、D6，所述控制芯片U1为ICE3B0565，所述R1的一端、R2的一端、C3的一端、T1的初级线圈的一端分别与第一整流滤波电路的C1的正极连接，T1的初级线圈的另一端分别与U1的第4脚、U1的第5脚、D5的正极连接，D5的负极分别与R1的另一端、R2的另一端、C3的另一端连接，T1的次级线圈的一端与T2的初级线圈的另一端连接，T1的次级线圈的另一端与第二整流滤波电路的输入端连接，T1的辅助绕组的一端与D6的正极连接，T1的辅助绕组的另一端分别与C1的负极、C2的负极、C4的一端、R4的一端、U2的发射极连接连接，C2的正极分别与R3的一端、U1的第7脚连接，R3的另一端与D6的负极连接，C4的另一端与U1的第1脚连接，R4的另一端与U1的第3脚连接，U1的第2脚分别与Q1的发射极、U2的集电极连接，U1的第8脚接地。

其中，所述第二整流滤波电路包括电容C5、二极管D7、D8，D7的正极、D8的正极分别与T1的次级线圈的另一端连接，D7、D8的负极分别与R5的另一端、C5的正极、AC-DC高效隔离LED恒流电源电路的输出端的正极连接，C5的负极与U2的阴极连接。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型的AC-DC高效隔离LED恒流电源电路结构简单、电路效率较高，可以做更大的功率应用，和现有通用的控制IC兼容性较好、电流精度较高、使用非常方便。

附图说明

图1为本实用新型的AC-DC高效隔离LED恒流电源电路的模块结构图。

图2为本实用新型的AC-DC高效隔离LED恒流电源电路的电路图。

图3为现有技术的初级反馈的LED恒流电源电路的电路图。

图4为现有技术的次级反馈的LED恒流电源电路的电路图。

图5为现有技术的次级反馈的另一种LED恒流电源电路的电路图。

1—第一整流滤波电路； 2—变压电路；

3—第二整流滤波电路； 4—恒流控制电路。

具体实施方式

为了使实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。

如图1和图2所示，一种AC-DC高效隔离LED恒流电源电路，包括第一整流滤波电路1、变压电路2和第二整流滤波电路3，所述第一整流滤波电路1的输入端与交流电输入端连接，第一整流滤波电路1的输出端与变压电路2的输入端连接，第二整流滤波电路3的输入端与变压电路2的输出端连接，第二整流滤波电路3的输出端与整个电路的输出端连接，还包括将第二整流滤波电路3的输出信号反馈给变压电路2的恒流控制电路4。第一整流滤波电路1将交流信号整流为直流信号，变压电路2将直流信号进行变压、并根据恒流控制电路4的反馈信号进行输出控制，第二整流滤波电路3对变压电路2的输出电流进行整流滤波处理，恒流控制电路4对第二整流滤波电路3的输出电流进行处理、并将信息反馈给变压电路2。

其中，所述恒流控制电路4包括变压器T2、电阻R5、R6、R7、R8、二极管D9、D10、三极管Q1、电容C6、稳压二极管ZENER1、ZENER2、光电耦合器U2，所述T2的初级线圈的一端与AC-DC高效隔离LED恒流电源电路的输出端的负极连接，T2的初级线圈的另一端与变压电路的输出端连接，T2的次级线圈的一端分别与D9的正极、R7的一端、R8的一端、C6的一端连接，T2的次级线圈的另一端分别与R6的一端、D10的正极连接，R6的另一端与D9的负极连接，D10的负极分别与R7的另一端、C6的另一端分别、ZENER2的负极连接，R8的另一端与Q1的基极连接，Q1的集电极和ZENER2的正极分别接地，Q1的发射极、U2的集电极与变压电路的控制端连接，R5的一端与ZENER1的负极连接，R5的另一端、U2的阴极与第二整流滤波电路的输出端连接，ZENER1的正极与U2的阳极连接，U2的集电极与Q1的发射极连接。

其中，所述第一整流滤波电路1包括保险丝F1、二极管D1、D2、D3、D4、电容C1，所述F1的一端与火线连接，F1的另一端分别与D1的负极、D2的正极连接，D2的负极分别与D3的负极、C1的正极连接，D3的正极、D4的负极分别与零线连接，D1的正极、D4的正极、C1的负极分别接地。

其中，所述变压电路2包括控制芯片U1、变压器T1、电阻R1、R2、R3、R4、电容C2、C3、 C4、二极管D5、D6，所述控制芯片U1为ICE3B0565，所述R1的一端、R2的一端、C3的一端、T1的初级线圈的一端分别与第一整流滤波电路1的C1的正极连接，T1的初级线圈的另一端分别与U1的第4脚、U1的第5脚、D5的正极连接，D5的负极分别与R1的另一端、R2的另一端、C3的另一端连接，T1的次级线圈的一端与T2的初级线圈的另一端连接，T1的次级线圈的另一端与第二整流滤波电路的输入端连接，T1的辅助绕组的一端与D6的正极连接，T1的辅助绕组的另一端分别与C1的负极、C2的负极、C4的一端、R4的一端、U2的发射极连接连接，C2的正极分别与R3的一端、U1的第7脚连接，R3的另一端与D6的负极连接，C4的另一端与U1的第1脚连接，R4的另一端与U1的第3脚连接，U1的第2脚分别与Q1的发射极、U2的集电极连接，U1的第8脚接地。

其中，所述第二整流滤波电路3包括电容C5、二极管D7、D8，D7的正极、D8的正极分别与T1的次级线圈的另一端连接，D7、D8的负极分别与R5的另一端、C5的正极、AC-DC高效隔离LED恒流电源电路的输出端的正极连接，C5的负极与U2的阴极连接。

其中，R1、R2、C3、D5为变压器漏感的RCD吸收电路，减小变压器漏感电压尖峰对电路的影响；D6、R3、C2和变压器的辅助绕组为U1供电；R4为原边电流取样电阻。R5、ZENER1将电压稳定在37V，电压过压后，电流通过R5、ZENER1加到U2上，通过光耦将U1的第2脚（即PIN2脚FB）电压拉低，使原边导通占空比减小，达到控制输出电压的目的。

T2为由300：1变压器构成的比流器，输出的充电电流脉冲通过T2、D10、R7、C6组成整流电路，将输出电流转换为电压信号，此处设计的输出电流为300mA，经过T2后的正向同步整流电流则变为1 mA，R7为20K，在C6上得到的平均电压为20V左右，当输出电流超过300mA时，C6上电压超过20V，那么ZENER2和R8为Q1（C9012，NPN三极管）的基极提供驱动电流，通过放大在Q1的集电极形成对地电流，拉低了U1的PIN2脚FB，达到稳定输出电流的作用。电路中R6和D9为T2磁复位提供放电回路。

该电路在本例的应用中为输入AC85-265V，输出最大DC37V/300mA，实验电路的输出电压范围可以为16-37V，电流精度在AC高低压输入、DC高低压输出情况下均能满足5%内的变化精度。

该电路使用了T2替代图5中的U2来达到传输输出电流信号和隔离的目的，T2串在输出电路中的一圈需要使用三重绝缘线，达到安规对高压的隔离要求。

本实用新型的AC-DC高效隔离LED恒流电源电路无专门的供电电路，Q1也可以换为PNP管，只需要将电路换一种形式连接；该电路可以应用在所有隔离或非隔离的电源控制IC组成的电源电路中，作为恒流电路的电流反馈。

该电路对输出电路损耗非常小，T2整流出的电压20V，那么T2原边的正向电压只有20/300=0.0667V, 正向导通的损耗为0.0667 X 0.3=0.02(W) ,加上T2等其它损耗, 可以假设总损耗为0.02X2=0.04(W), 在输出功率为36 X 0.3=10.8(W)时的效率牺牲可以估计为0.04/10.8 X 100/100= 0.37% , 非常小。

以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims

1.一种AC-DC高效隔离LED恒流电源电路，包括第一整流滤波电路、变压电路和第二整流滤波电路，所述第一整流滤波电路的输入端与交流电输入端连接，第一整流滤波电路的输出端与变压电路的输入端连接，第二整流滤波电路的输入端与变压电路的输出端连接，第二整流滤波电路的输出端与整个电路的输出端连接，其特征在于：还包括将第二整流滤波电路的输出信号反馈给变压电路的恒流控制电路；所述恒流控制电路包括变压器T2、电阻R5、R6、R7、R8、二极管D9、D10、三极管Q1、电容C6、稳压二极管ZENER1、ZENER2、光电耦合器U2，所述T2的初级线圈的一端与AC-DC高效隔离LED恒流电源电路的输出端的负极连接，T2的初级线圈的另一端与变压电路的输出端连接，T2的次级线圈的一端分别与D9的正极、R7的一端、R8的一端、C6的一端连接，T2的次级线圈的另一端分别与R6的一端、D10的正极连接，R6的另一端与D9的负极连接，D10的负极分别与R7的另一端、C6的另一端分别、ZENER2的负极连接，R8的另一端与Q1的基极连接， Q1的集电极和ZENER2的正极分别接地，Q1的发射极、U2的集电极与变压电路的控制端连接，R5的一端与ZENER1的负极连接，R5的另一端、U2的阴极与第二整流滤波电路的输出端连接，ZENER1的正极与U2的阳极连接，U2的集电极与Q1的发射极连接。

2.根据权利要求1所述的一种AC-DC高效隔离LED恒流电源电路，其特征在于：所述第一整流滤波电路包括保险丝F1、二极管D1、D2、D3、D4、电容C1，所述F1的一端与火线连接，F1的另一端分别与D1的负极、D2的正极连接，D2的负极分别与D3的负极、C1的正极连接，D3的正极、D4的负极分别与零线连接，D1的正极、D4的正极、C1的负极分别接地。

3.根据权利要求2所述的一种AC-DC高效隔离LED恒流电源电路，其特征在于：所述变压电路包括控制芯片U1、变压器T1、电阻R1、R2、R3、R4、电容C2、C3、 C4、二极管D5、D6，所述控制芯片U1为ICE3B0565，所述R1的一端、R2的一端、C3的一端、T1的初级线圈的一端分别与第一整流滤波电路的C1的正极连接，T1的初级线圈的另一端分别与U1的第4脚、U1的第5脚、D5的正极连接，D5的负极分别与R1的另一端、R2的另一端、C3的另一端连接，T1的次级线圈的一端与T2的初级线圈的另一端连接，T1的次级线圈的另一端与第二整流滤波电路的输入端连接，T1的辅助绕组的一端与D6的正极连接，T1的辅助绕组的另一端分别与C1的负极、C2的负极、C4的一端、R4的一端、U2的发射极连接连接，C2的正极分别与R3的一端、U1的第7脚连接，R3的另一端与D6的负极连接，C4的另一端与U1的第1脚连接，R4的另一端与U1的第3脚连接，U1的第2脚分别与Q1的发射极、U2的集电极连接，U1的第8脚接地。

4.根据权利要求3所述的一种AC-DC高效隔离LED恒流电源电路，其特征在于：所述第二整流滤波电路包括电容C5、二极管D7、D8，D7的正极、D8的正极分别与T1的次级线圈的另一端连接，D7、D8的负极分别与R5的另一端、C5的正极、AC-DC高效隔离LED恒流电源电路的输出端的正极连接，C5的负极与U2的阴极连接。