CN204180357U - 一种具有动态电压控制的单级pfc反激式led驱动电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电子技术应用领域，更具体地，涉及一种具有动态电压控制的单级PFC反激式LED 驱动电源，包括EMI滤波电路、桥式整流电路、单级PFC反激式功率校正电路、PFC控制及PWM输出电路、动态电压控制电路及恒流驱动电路。该EMI滤波电路与市电输入端相连，恒流驱动电路与LED产品相连；经过桥式整流的半波直流信号通过功率校正电路减少电流谐波、提高功率因数；直流输出信号通过恒流驱动电路驱动LED灯组工作，并通过动态电压控制电路调节恒流驱动电路输出电压减少电路功率损耗提高电源工作效率。本实用新型具有结构简单、功率因数高、能对LED正向电压温度补偿等优点，可以达到节省能源提高LED灯组寿命的效果。

Description

一种具有动态电压控制的单级PFC反激式LED驱动电源

技术领域

本实用新型涉及电子技术应用领域，更具体地，涉及一种结构简单、高功率因数，具有动态电压控制的单级PFC反激式LED 驱动电源。

背景技术

LED，发光二极管，为一种能够将电能转换为光能的半导体组件，具有体积小、耗电量低、使用寿命长、环保耐用等优点，广泛用于照明灯具、显示屏、交通讯号灯等领域。由于 LED 是特性敏感的半导体器件，又具有负温度特性，因此在应用过程中需要对其进行稳态驱动，从而需要专用 LED 驱动电源。

传统的开关电源将输入市电整流之后经过大容量的电解电容滤波后供给开关控制芯片,这使得输入电流为一个尖脉冲。它含有极高的谐波分量,电能浪费严重,电路的功率因素很低,并且作为一个谐波电流源,干扰电网线电压,产生向四周辐射和沿导线传播的电磁干扰。近年来随着LED照明技术的日益成熟，LED驱动电源成为研究的热点，同时越来越多的国家和组织出台了一系列的政策法规来规范开关电源市场，例如美国能源部发布的“能源之星”固态照明文件规定：任何功率等级的LED驱动电源必须具备功率因数校正（PFC）功能。

有源功率因数校正(APFC)技术采用有源器件实现PFC，由于工作在高频开关状态，实现了小体积、重量轻、高效率和高PF等优点。APFC一般分为有源两级 PFC 和有源单级 PFC。单级 PFC 反激式电源是目前的研究的热点，具有成本低、结构简单、体积小、易于实现多路输出等优点，但是效率不高、温升较高、EMI 较强、工频纹波较大，使这些电源无法达到对 LED 灯具的高效率和长寿命的保障。

发明内容

本实用新型针对现有技术中的不足,提供一种结构简单,高功率因数的具有动态电压控制的单级 PFC反激式LED驱动电源。

本实用新型所采用的技术方案：一种具有动态电压控制的单级PFC反激式LED驱动电源，如图1所示，由输入整流滤波模块、单级PFC反激式功率变换模块和动态电压控制模块三部分构成。

所述输入整流滤波模块由EMI滤波电路和桥式整流电路组成。市电输入经过EMI滤波电路接入驱动电源，EMI滤波电路用来阻挡驱动电源通过电力线对电网的电磁干扰，同时阻止电源对驱动电源内部的电磁干扰。EMI输出电压经过整流桥之后得到一个半正弦波直流电压信号，为实现高功率因数，在整流桥之后只使用一个小电容来滤除高频。

所述单级PFC反激式功率变化模块由反激变换器、反馈取样电路和PFC控制电路组成。反激变换器由反向变压器和MOSFET管组成，其控制信号由PFC控制电路提供，反激变换器实现对输入整流滤波电路输出的半整形直流电压的功率因数校正。反馈取样电路用来采集反激变换器输出电压以便接入PFC控制电路。输出反馈信号和反激变换器的输入信号经过PFC控制电路的误差放大、模拟乘法器、过零检测等一系列变换后产生反激变换器需要的PWM控制信号。

所述动态电压控制模块由恒流驱动电路和动态电压控制电路组成。恒流驱动电路经过MOSFET管、精密基准电阻等完成LED灯组驱动电流输出,并接受动态电压控制电路的PWM驱动信号。动态电压控制电路根据检测到的MOSFET漏极电压和恒流驱动输出电压经过逻辑运算输出一个基于LED灯组工作状态的动态控制电压，并反馈到恒流驱动电路前段对输出电压进行调节，以补偿由于LED灯组工作时的负温度特性产生的电压变动，减少LED的发热量延长LED使用寿命。

本实用新型单级PFC反激式LED驱动电源采用基于临界导通模式的功率因数校正电路，既实现了功率因数的校正，又完成降压和驱动电源与市电的电气隔离；同时采用动态电压控制技术通过检测恒流驱动电路中的MOSFET管的漏极电压并产生一个动态电压控制信号反馈到恒流驱动电路前段对输出电压进行调节以补偿LED灯组工作时正向电压的波动，减少LED的发热量延长LED使用寿命。

附图说明

图 1 是本实用新型电源结构框图。

图 2 是本实用新型电源电路原理图。

具体实施方式

下面将结合说明书附图，对本实用新型作进一步说明，以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

如图 1 所示，一种具有动态电压控制的单级PFC反激式LED驱动电源，由输入整流滤波模块、单级PFC反激式功率变换模块和动态电压控制模块三部分构成。所述输入整流滤波模块由EMI滤波电路和桥式整理电路组成。所述单级PFC反激式功率变换模块由反激变换器、反馈取样电路和PFC控制电路。所述动态电压控制模块有恒流驱动电路和动态电压控制电路组成。

进一步的，如图 2 所示，输入整流滤波模块中的EMI滤波电路由电容C1、共模电感LF1和电容C2组成，其中R1是C1的放电电容，C3、C4为安培电容中间节点连接入地，用于漏电保护和静电消除。输入整流滤波模块中桥式整流电路由二极管D1~D4组成，将输入的交流市电转换成半正弦波直流电压信号，为实现高功率因数，用C5滤除整流输出的高频信号。

进一步的，如图2所示，单级PFC反激式功率变换模块中的反激变换器由变压器T1、功率MOSFET管Q1、整流二极管D7、输入输出电容及缓存电路组成，为减少变压器T1产生的尖峰电压对功率MOSFET管的损伤由C6、R5、D5组成RDC缓存电路。单级PFC反激式功率变换模块中反馈取样电路由光耦U1、三端可调分流基准源U2和相关电阻、电容组成，其中U1完成输入与输出信号的电气隔离，R23和R24的分压电路完成输出信号的取样，U1的输出信号经过R12接入PFC控制电路。单级PFC反激式功率变换模块中PFC控制电路中选用 ST 意法半导体的 L6561 为率因数校正电路的主控芯片，由变压器的辅助绕组N2提供电流过零检测信号及给 L6561 提供能量，R14过零检测限流电阻，R4为电源上电时给 L6561 提供启动电压的限流电阻，R15为 MOSFET管T1的限流驱动电阻。

进一步的，如图2所示，动态电压控制模块选用TI德州仪器的TLC5960芯片为动态电压控制和LED恒流驱动电路主控芯片。其中恒流驱动电路由LED灯组、功率MOSFET管Q2/Q3和基准精密电阻R24/R25组成，功率MOSFET管的三个引脚分别由连接TLC5960对应的Dn、Gn、Sn管脚，RS电阻确定电路中的基准工作的恒流电流量。TLC5960通过获取的两路Dn信号，经过内部误差放大、逻辑推导等产生一个动态输输出信号，通过HWMn管脚并经过桥接电阻R21接入功率校正电路直流输出端，此动态电压信号的接入可对功率校正电路直流产生较小的影响但能显著减少由于LED发热产生的无用功率消耗并提高电源效率。

尽管已经结合当前认作是一个最为实用和优选的实施例来描述了本实用新型，但应当理解，本实用新型不限于所公开的实施例，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种具有动态电压控制的单级PFC反激式LED驱动电源，其特征在于，包括：输入整流滤波模块、单级PFC反激式功率变换模块和动态电压控制模块，所述输入整流滤波模块由EMI滤波电路和桥式整流电路组成；所述单级PFC反激式功率变换模块由反激变换器、反馈取样电路和PFC控制电路组成；所述动态电压控制模块由恒流驱动电路和动态电压控制电路组成。

2.如权利要求1所述的LED驱动电源，其特征在于： EMI滤波电路与市电输入端相连，EMI滤波电路输出电压经过桥式整流电路之后得到一个半正弦波直流电压信号。

3.如权利要求1所述的LED驱动电源，其特征在于：所述反激变换器由反向变压器和MOSFET管组成，反激变换器实现对整流滤波电路输出的半正弦波直流电压的功率因数校正，反激变换器控制信号由PFC控制电路提供，反馈取样电路用来采集反激变换器输出电压并接入到PFC控制电路。

4.如权利要求1所述的LED驱动电源，其特征在于：恒流驱动电路经过MOSFET管、精密基准电阻等完成LED灯组驱动电流输出，动态电压控制电路根据检测到的MOSFET漏极电压和恒流驱动输出电压输出基于LED灯组工作状态的动态控制电压，并反馈到恒流驱动电路前段对输出电压进行调节。