CN203574886U

CN203574886U - 一种高功率因数大功率led灯驱动电源

Info

Publication number: CN203574886U
Application number: CN201320526354.0U
Authority: CN
Inventors: 张新安
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-08-28
Filing date: 2013-08-28
Publication date: 2014-04-30
Anticipated expiration: 2023-08-28

Abstract

一种高功率因数大功率LED灯驱动电源，由依次顺序连接的EMI滤波电路、整流滤波电路、PFC校正电路和恒压恒流驱动电路组成，其连接关系如附图所示。EMI滤波电路是由电容，电感和电阻组成的复式电磁干扰滤波器。整流滤波电路是由桥式整流器和电容组成的市电整流滤波电路。PFC校正电路是由电容和二极管组成的填谷式无源功率因数校正电路。恒压恒流驱动电路由集成电路芯片TOP250YN，光电耦合器，电阻，电容，电感，开关变压器，二极管，稳压二极管和三极管组成，输出电压为24V，输出电流为3.125A，输出功率为75W。其积极效果在于：电路简单、成本低、体积小、重量轻、功率因数高、保护功能完善，使用寿命长。

Description

一种高功率因数大功率LED灯驱动电源

技术领域

本实用新型涉及LED驱动电源技术领域，具体涉及一种高功率因数大功率LED灯驱动电源。

背景技术

LED灯是照明产业的新兴产品，与传统的白炽灯和荧光灯相比有发光效率高、发光单色性好、寿命长、无辐射，节能环保等诸多优点，符合国家“十二、五”规划中节能环保的要求，因此被誉为“第四代光源”。LED技术发展迅速，现在白光LED的发光效率已突破100lm/W。然而，LED的输出光流明数和波长同PN结的温度以及电流密切相关，常规的驱动电路，如电容降压电路和开关稳压电路，将引起LED的提前老化，不能有效满足LED照明驱动的要求。LED灯必须依赖于专用驱动电源提供恒定电流点燃工作，以免电压波动导致电流增大而将LED损坏。因此，必须设计恒流驱动电源充分满足LED工作所需的驱动要求，从而最大限度的发挥LED的性能，减少故障率。然而，现有的LED灯驱动电源电路特别是大功率LED灯驱动电源成本高，性价比低，影响了LED灯的推广应用。

发明内容

为解决现有LED灯驱动电源的不足，本实用新型公开一种高功率因数大功率LED灯驱动电源。该驱动电源电路简单、成本低、体积小、重量轻、功率因数高、保护功能完善，使用寿命长，可广泛应用于大功率LED灯驱动电源领域。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：本实用新型由EMI滤波电路、整流滤波电路、PFC校正电路和恒压恒流驱动电路组成，EMI滤波电路的输入端接交流市电电源，输出端接整流滤波电路的输入端；PFC电路的输入端整流滤波电路的输出端，PFC电路的输出端接恒压恒流驱动电路的电源输入端；恒压恒流驱动电路的输出端接LED灯；恒压恒流驱动电路由集成电路芯片TOP250YN，光电耦合器LTV817，电阻R3～R20，电容C6～C16，电感L4，开关变压器T1，二极管D4～D10，稳压二极管VD1、VD2和三极管Q1～Q5组成。稳压二极管VD2的稳压值设计为27V，恒压恒流驱动电路的输出电压为24V。

本实用新型的积极效果在于：电路简单、成本低、体积小、重量轻、功率因数高、保护功能完善，使用寿命长。

附图说明

图1为本实用新型的方框图。

图2为本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

如附图1所示，本实用新型由依次顺序连接的EMI滤波电路、整流滤波电路、PFC校正电路和恒压恒流驱动电路组成。

如附图2所示。

EMI滤波电路是由电容C1、C2，电感L1、L2、L3和电阻R1、R2组成的复式电磁干扰滤波器，可抑制市电电源与驱动电源之间的高频电磁干扰。串接在AC输入端的F1为保险丝，并联在AC输入端的VR1为AC 300V过电压保护元件。

整流滤波电路是由桥式整流器BD1和电容C3组成的市电整流滤波电路，对输入的AC线电压进行整流，将得到直流电压为驱动电源供电。

PFC校正电路是由电容C4、C5，二极管D1、D2、D3组成的填谷式无源功率因数校正电路。在AC线路电压的每个半周期内，当AC电压幅度高于其峰值的50%时，D2导通，而D1和D3反向偏置截止，C3和C4以串联方式被充电。当AC电压幅度降至其峰值的50%时以下，D2将反向偏置截止，D1和D3导通，C3和C4并联放电，放电电流流入负载。在不加PFC电路时，在AC线路电压的半周期内，输入电流导通角仅60°，功率因数不超过0.6。采用这种填谷式PFC电路替代单个电容，电流导通角将增加到120°，功率因数达0.9以上，3次和5次谐波电流分别降至17%和15%以下，总谐波失真THD＜30%，符合能源之星SSL功率因数大于0.9的要求，并满足EN55015B EMI要求。

恒压恒流驱动电路由集成电路芯片TOP250YN，光电耦合器LTV817，电阻R3～R20，电容C6～C16，电感L4，开关变压器T1，二极管D4～D10，稳压二极管VD1、VD2和三极管Q1～Q5组成，输出电压为24V，输出电流为3.125A，输出功率为75W，具有输入过压、欠压，输出开路、短路和过热关闭等保护功能。

TOP250YN是一种离线式开关器件，内含脉冲宽度调制（PWM）控制器、保护电路和一个700V的功率开关（MOSFET）。稳压二极管VD1、电阻R3、R4、电容C6和二极管D4组成变压器T1的初级箝位电路，D5用于防止IC1 反向偏置。D8、D9、C11、C12为输出整流滤波电路，L4、C16组成用于滤除开关噪声的后置滤波器。D8、D9分别连接到两个次级绕组上，可以减小功率损耗。

27V的稳压二极管VD2、电阻R19和光电耦合器IC2等提供电压反馈，Q3、Q4和Q5及IC2（IC2A+IC2B）等组成电流反馈环路，D10、C13、C14、R9、R10、R11、R12、Q2组成软启动电路。

电压反馈由VD2、R19和光电耦合器IC2B提供。一旦输出超过设定电压值，将通过IC2B和IC2A反馈到初级。随线路电压和负载变化，通过IC2B的电流将相应变化，IC1操作占空比也随反馈电流变化，以保持输出电压稳定。R19用于设置恒压环路的增益。在无载时，VD2和R19将输出电压限制在28V。本实用新型将稳压二极管VD2的稳压值设计为27V，恒压恒流驱动电路的输出电压为24V。

IC2B中LED的正向压降、Q4和电阻R16两端的压降为Q3提供偏置。一旦Q3导通，Q5也将导通，Q5的集电极电流流入IC2B并提供反馈，以使输出电流保持恒定。R14用于设置恒流环路的增益，R15用于限制Q5的基极电流。在Q3导通之前，R13维持Q5截止。C15提供环路补偿。

在通电后，连接在T1次级绕组上的D10和电容C13为晶体管Q2提供辅助电源。随C13充电，Q2导通，电流经限流电阻R12流入IC2B，IC2A对C9预充电。由于C13上的充电电压上升速率远比主输出电容C11和C12上的电压升高快，在输出达到稳定值之前，C9就已被预充电，从而避免了启动时的输出过冲，实现软启动。

本实用新型实现了功率因数校正，线路功率因数＞0.92，满足能源之星SSL在商业环境下功率因数≥0.9的要求。不同AC输入电压下，AC280V时功率因数最低，但也达0.92；在AC 210～215 V的输入下，最高达0.94。

AC210～280V输入电压范围内和满载下的效率＞85%，在AC210V的效率最高，达86.18%；在AC280V时的效率最低，为85.12%。传导EMI符合EN55015B的限制值，EMI裕量大于10dBμV。

本实用新型设计的高功率因数大功率LED灯驱动电源，使用TOP250YN离线式电源开关的反激式转换器，从而获得高于0.92的功率因数和低电流谐波含量及EMI。基于PFC的恒压恒流LED驱动电源，提供了一种高功率因数大功率LED灯驱动电源的低成本和高性能解决方案，拥有广阔的应用前景。

Claims

1.一种高功率因数大功率LED灯驱动电源，其特征是：它由EMI滤波电路、整流滤波电路、PFC校正电路和恒压恒流驱动电路组成；EMI滤波电路的输入端接交流市电电源，输出端接整流滤波电路的输入端；PFC电路的输入端整流滤波电路的输出端，PFC电路的输出端接恒压恒流驱动电路的电源输入端；恒压恒流驱动电路的输出端接LED灯；恒压恒流驱动电路由集成电路芯片TOP250YN，光电耦合器LTV817，电阻R3～R20，电容C6～C16，电感L4，开关变压器T1，二极管D4～D10，稳压二极管VD1、VD2和三极管Q1～Q5组成。

2.根据权利要求1所述的一种高功率因数大功率LED灯驱动电源，其特征是：EMI滤波电路是由电容C1、C2，电感L1、L2、L3和电阻R1、R2组成的复式电磁干扰滤波器。

3.根据权利要求1所述的一种高功率因数大功率LED灯驱动电源，其特征是：稳压二极管VD2的稳压值设计为27V，恒压恒流驱动电路的输出电压为24V。