CN203968465U

CN203968465U - 一种简单高效的大功率led灯驱动电源

Info

Publication number: CN203968465U
Application number: CN201420368124.0U
Authority: CN
Inventors: 张新安
Original assignee: Hunan University of Science and Engineering
Current assignee: Hunan University of Science and Engineering
Priority date: 2014-07-06
Filing date: 2014-07-06
Publication date: 2014-11-26
Anticipated expiration: 2024-07-06

Abstract

一种简单高效的大功率LED灯驱动电源，由输入保护电路、EMI滤波电路、整流滤波电路、PFC电路和恒流驱动电路组成，其连接关系如附图所示。输入保护电路由保险丝、负温度系数热敏电阻和压敏电阻组成；EMI滤波电路是由电容和共模电感组成的低通滤波电路；PFC电路是由二极管、电容和电阻组成的填谷式无源功率因素校正电路；恒流驱动电路由集成电路芯片PT4207、MOSFET管、电阻、电容、电感和二极管组成。在交流175V～264V的电压范围内功率因数大于0.91，效率大于91%。具有软启动、负载短路和过温保护功能。其积极效果在于：电路简单、成本低、体积小、重量轻、效率高、性能好、功率因数高、使用寿命长。

Description

一种简单高效的大功率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，具体涉及一种简单高效的大功率LED灯驱动电源。

背景技术

LED灯是照明产业的新兴产品，具有节能、环保、寿命长、体积小、响应时间短、可靠性高等优点。但是，由于LED本身的特性决定，LED灯必需采用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，现有的大功率LED灯驱动电源，电路复杂，成本高，性价比低，影响了LED灯的推广应用。

发明内容

为解决现有大功率LED灯驱动电源的不足，本实用新型公开一种简单高效的大功率LED灯驱动电源。该驱动电源采用华润矽威推出的非隔离系统的高频降压恒流控制方式LED驱动芯片PT4207，配合外部MOSFET设计，输出电流为640mA，输出功率为50W。电路简单、效率高、性能好、功率因数高，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：本实用新型由输入保护电路、EMI滤波电路、整流滤波电路、PFC电路和恒流驱动电路组成。输入保护电路的输入端接交流市电电源，输出端接EMI滤波电路的输入端；整流滤波电路的输入端接EMI滤波电路的输出端，输出端接PFC电路的输入端；恒流驱动电路的输入端接PFC电路的输出端，输出端接LED灯。恒流驱动电路的集成电路芯片PT4207的1脚悬空，2脚接电阻R4的一端，3脚接C8的一端，4脚接地，5脚接电阻R5与电阻R6并联的一端，6脚悬空，7脚接二极管D5的正极与MOSFET管Q1源极的连接点，8脚接二极管D5的负极、电容C6正极、电阻R2一端和电阻R3一端的连接点；R3的另一端接Q1的栅极，Q1的漏极接二极管D4的正极与电感L4一端的连接点，L4的另一端接电容C7的负极；R2的另一端、D4的负极和C7的正极都接整流滤波电路输出的正端，R4、C6、R5、R6的另一端和C6的负极都接地。

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、效率高、性能好、功率因数高、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，本实用新型由输入保护电路、EMI滤波电路、整流滤波电路、PFC电路和恒流驱动电路组成。输入保护电路的输入端接交流市电电源，输出端接EMI滤波电路的输入端；整流滤波电路的输入端接EMI滤波电路的输出端，输出端接PFC电路的输入端；恒流驱动电路的输入端接PFC电路的输出端，输出端接LED灯。

如附图2所示。

输入保护电路由保险丝FS1、负温度系数热敏电阻NTC1和压敏电阻VR1组成。具有交流市电输入过流、抗浪涌和抗雷击的输入保护作用。

EMI滤波电路是由电容C1、C2和共模电感L1组成的低通滤波电路，可抑制市电电源与恒流驱动电路之间的高频电磁干扰。其中C1、C2用于抑制串模干扰信号，L1用于抑制共模干扰信号。

整流滤波电路是由全桥整流器BD1，电感L2、L3和电容C3组成的市电全波整流滤波电路。可将输入的175V～285V交流市电经整流滤波得到直流电压，为恒流驱动电路和LED灯供电。

PFC电路是由二极管D1、D2、D3，电容C4、C5和电阻R1组成的填谷式无源功率因素校正电路。在市电输入电压的每个半周期内，当市电电压幅度高于其峰值的50%时，D2导通，D1和D3截止，C4和C5以串联方式被充电。当市电电压幅度降至其峰值的50%以下时，D2截止，D1和D3导通，C4和C5并联放电。R1有浪涌缓冲和限流功能，能改善THD，提高功率因数。不加PFC电路时，功率因数不超过0.6，加入这种填谷式PFC电路时，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。

恒流驱动电路由集成电路芯片PT4207，MOSFET管Q1，电阻R2、R3、R4、R5、R6，电容C6、C7、C8，电感L4和二极管D4、D5组成。集成电路芯片PT4207的1脚悬空，2脚接电阻R4的一端，3脚接C8的一端，4脚接地，5脚接电阻R5与电阻R6并联的一端，6脚悬空，7脚接二极管D5的正极与MOSFET管Q1源极的连接点，8脚接二极管D5的负极、电容C6正极、电阻R2一端和电阻R3一端的连接点；R3的另一端接Q1的栅极，Q1的漏极接二极管D4的正极与电感L4一端的连接点，L4的另一端接电容C7的负极；R2的另一端、D4的负极和C7的正极都接整流滤波电路输出的正端，R4、C6、R5、R6的另一端和C6的负极都接地。整个LED灯驱动电源包括PT4207在内仅使用28个元器件，电路简单、成本低、体积小、重量轻。

PT4207是华润矽威推出的一款可用于市电输入，非隔离系统的高频降压LED驱动芯片。采用恒流控制方式，系统成本低，效率高，恒流精度高。内置的MOSFET，可提供350mA的输出电流，配备外部MOSFET，可实现高达1A的LED输出电流。系统效率可达96%，电流精度可达±4%。通过多功能调光DIM管脚，可使用电阻或直流电压进行线性调节LED电流，也可采用数字脉冲信号实现PWM调光。该芯片还具有软启动、负载短路和过温保护功能。

PT4207采用固定关断时间模式控制输出电流。内部MOSFET开启后，电流流经LED灯，电感L4，MOSFET和采样电阻R5、R6，随时间线性增大，在CS管脚产生电压，当该电压到达内部基准值后，芯片内部控制电路关断MOSFET，进入关断周期。关断时间通过外部电阻R4设定，是固定不变的，经过关断时间后，MOSFET重新打开，进入下一个工作周期。改变R5和R6的阻值，可改变恒流驱动电路输出电流的大小，且输出电流与输入电压无关，从而实现恒流控制。本实用新型将电阻R5和R6的阻值都设计为1.8Ω，恒流驱动电路的输出电流为640mA。

储能电感L4在Q1导通时限制通过LED灯的电流，Q1关闭时提供LED灯的电流，续流二极管D4则在Q1关闭时提供续流路径。与LED灯并联的输出滤波电容C7用于减少LED灯的电流纹波。

PT4207内置4mS的软启动电路，启动时电流逐渐增加，使负载电流逐渐达到设定值，减小启动浪涌电流，从而实现软启动。PT4207对CS管脚电压在每个开通周期进行检测，当检测到CS端电压上升过快时，芯片会关断MOSFET，过一段时间再打开，从而实现短路保护。PT4207内置过热保护功能，当芯片结温超过135°C时将自动降低输出电流以阻止温度进一步上升，如果温度超过150°C，输出电流降为0，从而实现过温保护功能。

本实用新型设计的LED驱动电源，在交流175V～264V的电压范围内功率因数大于0.91，效率大于91%。

Claims

1. 一种简单高效的大功率LED灯驱动电源，其特征是：它由输入保护电路、EMI滤波电路、整流滤波电路、PFC电路和恒流驱动电路组成；输入保护电路的输入端接交流市电电源，输出端接EMI滤波电路的输入端；整流滤波电路的输入端接EMI滤波电路的输出端，输出端接PFC电路的输入端；恒流驱动电路的输入端接PFC电路的输出端，输出端接LED灯；恒流驱动电路的集成电路芯片PT4207的1脚悬空，2脚接电阻R4的一端，3脚接C8的一端，4脚接地，5脚接电阻R5与电阻R6并联的一端，6脚悬空，7脚接二极管D5的正极与MOSFET管Q1源极的连接点，8脚接二极管D5的负极、电容C6正极、电阻R2一端和电阻R3一端的连接点；R3的另一端接Q1的栅极，Q1的漏极接二极管D4的正极与电感L4一端的连接点，L4的另一端接电容C7的负极；R2的另一端、D4的负极和C7的正极都接整流滤波电路输出的正端，R4、C6、R5、R6的另一端和C6的负极都接地。

2. 根据权利要求1所述的一种简单高效的大功率LED灯驱动电源，其特征是：输入保护电路由保险丝FS1、负温度系数热敏电阻NTC1和压敏电阻VR1组成。

3. 根据权利要求1所述的一种简单高效的大功率LED灯驱动电源，其特征是：EMI滤波电路是由电容C1、C2和共模电感L1组成的低通滤波电路。

4. 根据权利要求1所述的一种简单高效的大功率LED灯驱动电源，其特征是：整流滤波电路是由全桥整流器BD1，电感L2、L3和电容C3组成的市电全波整流滤波电路。

5. 根据权利要求1所述的一种简单高效的大功率LED灯驱动电源，其特征是：PFC电路是由二极管D1、D2、D3，电容C4、C5和电阻R1组成的填谷式无源功率因素校正电路。

6. 根据权利要求1所述的一种简单高效的大功率LED灯驱动电源，其特征是：恒流驱动电路由集成电路芯片PT4207，MOSFET管Q1，电阻R2、R3、R4、R5、R6，电容C6、C7、C8，电感L4和二极管D4、D5组成，电阻R5和R6的阻值都设计为1.8Ω，恒流驱动电路的输出电流为640mA。