CN204442811U - 一种led低纹波电源电路及使用该电源电路的led灯 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种LED低纹波电源电路及使用该电源电路的LED灯，属于LED驱动技术领域。本实用新型的前级驱动模块将交流电转换为直流电输出给后级低纹波模块，后级低纹波模块包括一纹波消除芯片，纹波消除芯片的VIN管脚通过电阻RB1与前级驱动模块相连，VC管脚通过电容CB2接地，电容CB2上并联有电阻RB5；VG管脚连接NMOSFET管QB1的栅极，VS管脚通过相互并联的电阻RB3、RB4接地，该VS管脚还与QB1的源极相连；VLIMIT管脚通过电阻RB2后分成两路，一路与QB1的漏极相连，另一路通过二极管DB1连接LED负载。本实用新型将原有电路存在的问题全部解决，且在其基础上大大提高了电源的性能，降低了电路体积和成本，便于推广应用。

Description

一种LED低纹波电源电路及使用该电源电路的LED灯

技术领域

本实用新型涉及LED驱动技术领域，更具体地说，涉及一种LED低纹波电源电路及使用该电源电路的LED灯。

背景技术

LED是新世纪照明技术的不断发展方向，相较于传统的白炽灯、荧光灯等，LED灯具有体积小、寿命长、功耗低、无污染、色彩绚丽等优点。但是，LED灯具在一些技术方面还处于需要进一步完善和提高的阶段，比如现在市场上绝大部分LED灯具会出现“频闪”现象(这里所说的频闪是指用数码相机较近距离拍摄点亮的LED灯具时，会出现频闪，水纹等情况)，如果长期在这种光环境下生活，会对人的眼睛造成伤害。“频闪”现象在传统荧光灯具上同样存在，作为替代传统照明产品的新一代节能环保LED灯具，应当攻克此问题。

而LED灯具出现“频闪”现象的原因，即在于驱动LED灯具的直流电源一般是由交流电源通过各种整流而形成，这就不可避免的在直流定量中或多或少带有一些交流成分，这些交流成分即所谓的纹波(叠加在直流稳定量上的交流分量)，为了衡量纹波成分的多少可用纹波系数(输出直流中，脉动的峰值与谷值之差的一半，与输出平均值的比)来标定，目前低纹波电源中输出纹波系数尚无统一规定，一般认为纹波系数小于5％的整流电源可称为低纹波电源。恒流源电解的纹波电流对LED寿命影响相当大，为了提高LED的工作寿命，还需要研究低纹波恒流源。

目前，LED电源需要满足低纹波的要求也是可以做到的，大概有以下几种方式：一、加大输出电解电容；二、采用填谷式被动PFC方案；三、采用两级方案。

对于方案一(如图1所示)，此方案从理论上讲可以采用电解电容吸收一部分纹波，通过实验知道当输出电解的容量等于输出电流的2～3倍时纹波系数约为20％，实际经验是当纹波控制在一定范围内以后(约为10％)很难再进一步降低纹波，且电解增加的越多成本就越高，所需要的体积越大，在小体积灯管的光源中根本不可行。

对于方案二(如图2所示)，采用两个大电容以及三个二极管进行功率因数校正，因为整流桥后面有大的电解电容，所以将电流纹波吸收，再通过变压器或者电感到次级，但是如果输出高于40V时将无法做成85-264V全电压输入，填谷式整流后的输出电压比普通整流后的输出电压低不少，有可能在低压输入时带载不足。另外，无论隔离还是非隔离填谷方案谐波测试无法通过，并且功率因素也不能完全达到0.95以上(实际约为0.9)。

对于方案三(如图3所示)，两级方案根据选型不一样有所不同，但是他们都有一个共同的缺点，即两级电路的外围器件很多，导致体积大，成本高。在实际生活中灯管是我们使用最多的光源，T8、T5广泛应用于工厂、家庭、学校、写字楼等场所，由于是日常生活的场所，所以人们对这类灯管的要求通常很高。灯管原本体积就很小，为了结构的强度和散热合格更会在灯管中加入铝型条，这样留给电源的空间更小，想要放入两级电源根本不可能，且由于成本过高，在市场上的销售额也会大打折扣。

基于上述分析可知，设计一种小体积、低成本、低纹波、高性能的LED电源很有必要。

发明内容

1.实用新型要解决的技术问题

本实用新型的目的在于解决现有LED电源存在的：体积大、制造成本高、输出纹波不能控制在5％以内的问题，提供了一种LED低纹波电源电路及使用该电源电路的LED灯；本实用新型通过创新的构建方法，不仅将原有电路所存在的问题全部解决，且在其基础上大大提高了电源的性能，降低了电路体积和成本，便于推广应用。

2.技术方案

为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

本实用新型的一种LED低纹波电源电路，包括前级驱动模块和后级低纹波模块，所述的前级驱动模块将交流电转换为直流电输出给后级低纹波模块，所述的后级低纹波模块包括一型号为JW1221的纹波消除芯片，该纹波消除芯片的VIN管脚通过电阻RB1与前级驱动模块的输出端相连，纹波消除芯片的VC管脚通过电容CB2接地，电容CB2两端并联有电阻RB5；纹波消除芯片的VG管脚连接NMOSFET管QB1的栅极，纹波消除芯片的VS管脚通过相互并联的电阻RB3、电阻RB4接地，该VS管脚还与NMOSFET管QB1的源极相连；纹波消除芯片的VLIMIT管脚通过电阻RB2后分成两路，一路与NMOSFET管QB1的漏极相连，另一路通过二极管DB1连接LED负载，纹波消除芯片的GND管脚接地。

作为本实用新型更进一步的改进，所述的前级驱动模块采用型号为SD6904S的驱动控制芯片，芯片外围采用浮地BUCK架构。

作为本实用新型更进一步的改进，所述纹波消除芯片的VIN管脚还分别通过电容CB1、稳压二极管ZB1接地。

作为本实用新型更进一步的改进，所述纹波消除芯片的VG管脚通过电容CB3接地。

本实用新型的一种LED灯，所述的前级驱动模块和后级低纹波模块分别放置于LED灯管两端的堵头中。

3.有益效果

采用本实用新型提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下有益效果：

(1)本实用新型的一种LED低纹波电源电路，其前级驱动模块采用士兰微电子的SD6904S驱动控制芯片，芯片外围采用浮地BUCK架构，该前级驱动模块能够实现全电压范围高PF值，具有高恒流精度和高效率的优点，且该SD6904S驱动控制芯片的外围元器件较少，故完全可以放在一个堵头里面，降低了电源电路所占体积及器件成本；

(2)本实用新型的一种LED低纹波电源电路，其后级低纹波模块采用专为LED照明设计的纹波消除芯片JW1221，该后级低纹波模块能够将流入LED负载的电流纹波以电压纹波的形式转移到NMOSFET管QB1上，通过调节RB3和RB4的并联阻值，能够将电流纹波系数降到5％以内，从而使流过LED负载的电流恒定；且该后级低纹波模块芯片外围电路简单，基本没有用到大体积元器件，故也可以放到一个堵头里面，将前级驱动模块和后级低纹波模块分别放置于LED灯管两端的堵头中，实现了LED灯小体积、低纹波、低成本、高性能的愿望。

附图说明

图1为传统采用增加输出电解电容方案降低纹波的电路图；

图2为传统采用填谷式被动PFC方案降低纹波的电路图；

图3为传统采用两级方案降低纹波的电路图；

图4为本实用新型中前级驱动模块的电路图；

图5为本实用新型中后级低纹波模块的电路图。

具体实施方式

为进一步了解本实用新型的内容，结合附图和实施例对本实用新型作详细描述。

实施例1

本实施例的一种LED低纹波电源电路，包括前级驱动模块和后级低纹波模块，所述的前级驱动模块将交流电转换为直流电输出给后级低纹波模块，参看图4，该前级驱动模块采用士兰微电子的SD6904S，一款专用于非隔离LED驱动的控制芯片，芯片外围采取浮地BUCK架构，输入输出电压范围较广，可以控制。芯片内置600V高压功率的MOSFET管，且芯片自带PFC控制，能够实现全电压范围高PF值，具有高恒流精度，高效率的优点。由于SD6904S驱动控制芯片的外围元器件较少，故完全可以放在一个堵头里面，降低了电源电路所占体积及器件成本。

参看图5，本实施例在前级驱动模块后面接上一个后级低纹波模块，该后级低纹波模块使用型号为JW1221的纹波消除芯片，一款专为LED照明设计的纹波消除芯片，用于消除AC-DC系统产生的100/120Hz电流纹波。

所述纹波消除芯片的VIN管脚通过电阻RB1与前级驱动模块的输出端相连，该VIN管脚还分别通过电容CB1、稳压二极管ZB1接地。纹波消除芯片的VC管脚通过电容CB2接地，电容CB2两端并联有电阻RB5。纹波消除芯片的VG管脚连接NMOSFET管QB1的栅极，该VG管脚还通过电容CB3接地。纹波消除芯片的VS管脚通过相互并联的电阻RB3、电阻RB4接地，该VS管脚还与NMOSFET管QB1的源极相连；纹波消除芯片的VLIMIT管脚通过电阻RB2后分成两路，一路与NMOSFET管QB1的漏极相连，另一路通过二极管DB1连接LED负载，纹波消除芯片的GND管脚接地。

本实施例的后级低纹波模块具有可扩展的自适应功能，能够保证在LED负载电流不变的情况下，通过调节LED负端的电压到最低来提升效率。输出电路的电压幅度由电容CB2来控制，通过调节电容CB2上的电压到JW1221芯片内部的参考电压，该参考电压的公式为Vrs＝Io*(RB3||RB4)，输出电流Io由RB3||RB4来调节。由于VS引脚的电压在内部限制为0.2V，因此，输出电流Io为0.2V/(RB3||RB4)，当LED负载被短接或者开路的时候，电流限制功能可以保护后级低纹波模块，限流的优先级高于NMOSFET管QB1的漏极电压限制。这意味着，LED负载超过限流阈值时，NMOSFET管QB1的漏极电压不受限制，通过检测RB2确定是否短路，如果短路时间超过0.5s，JW1221芯片将通过VG管脚关闭NMOSFET管QB1，直到系统重新启动，可有效防止JW1221芯片、NMOSFET管QB1因温度过高而损坏。当电流纹波被转移时，NMOSFET管QB1的漏极电压纹波可能很大，这将加大后级电路的功耗，可调节电阻RB2来控制。本实施例的后级低纹波模块将流入LED负载的电流纹波以电压纹波的形式转移到NMOSFET管QB1上，从而使流过LED负载的电流恒定。

值得说明的是，考虑到使用固定规格电阻，电流调节会受到限制，本实施例通过将电阻RB3和RB4并联来调节输出电流，大大增大了电路可调节性，能够将电流纹波系数降到5％以内。又由于本实施例通过电容CB2来钳位电压，但电容CB2上的电压也是不稳的，本实施例在电容CB2的两端并联了电阻RB5，该电阻RB5的增加大大提高了电容CB2上电压的稳定性。同样的，本实施例还在后级低纹波模块的输入端设计了电容CB1和稳压二极管ZB1，该电容CB1和稳压二极管ZB1能够起到稳定JW1221芯片输入电压以及供电电压的作用。在VG管脚输出端增加电容CB3，则能够起到很好地过滤高频的作用，防止NMOSFET管QB1的误导通，通过上述电路设计使后级低纹波模块的性能更优。

本实施例通过将前级驱动模块和后级低纹波模块结合在一起，使得整个电源电路外围元器件少且没有大体积元器件，实现了小体积、低成本的愿望，由于后级低纹波模块的使用，降低了纹波，也保证了电源电路的高性能。

实施例2

本实施例的一种LED低纹波电源电路，基本同实施例1，本实施例将前级驱动模块和后级低纹波模块分别放置于T8灯管的两端堵头中，前级驱动模块和后级低纹波模块之间的连接线路则设置于T8灯管管体上，本实施例得到的T8灯管实现了小体积、低纹波、低成本、高性能的愿望。

实施例1～2所述的一种LED低纹波电源电路及使用该电源电路的LED灯，通过创新的构建方法，不仅将原有电路所存在的问题全部解决，且在其基础上大大提高了电源的性能，降低了电路体积和成本，便于推广应用。

以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种LED低纹波电源电路，包括前级驱动模块，其特征在于：还包括后级低纹波模块，所述的前级驱动模块将交流电转换为直流电输出给后级低纹波模块，所述的后级低纹波模块包括一型号为JW1221的纹波消除芯片，该纹波消除芯片的VIN管脚通过电阻RB1与前级驱动模块的输出端相连，纹波消除芯片的VC管脚通过电容CB2接地，电容CB2两端并联有电阻RB5；纹波消除芯片的VG管脚连接NMOSFET管QB1的栅极，纹波消除芯片的VS管脚通过相互并联的电阻RB3、电阻RB4接地，该VS管脚还与NMOSFET管QB1的源极相连；纹波消除芯片的VLIMIT管脚通过电阻RB2后分成两路，一路与NMOSFET管QB1的漏极相连，另一路通过二极管DB1连接LED负载，纹波消除芯片的GND管脚接地。

2.根据权利要求1所述的一种LED低纹波电源电路，其特征在于：所述的前级驱动模块采用型号为SD6904S的驱动控制芯片，芯片外围采用浮地BUCK架构。

3.根据权利要求2所述的一种LED低纹波电源电路，其特征在于：所述纹波消除芯片的VIN管脚还分别通过电容CB1、稳压二极管ZB1接地。

4.根据权利要求3所述的一种LED低纹波电源电路，其特征在于：所述纹波消除芯片的VG管脚通过电容CB3接地。

5.一种LED灯，其特征在于：包括LED灯管、LED灯管两端的堵头、前级驱动模块和后级低纹波模块，所述的前级驱动模块采用型号为SD6904S的驱动控制芯片，芯片外围采用浮地BUCK架构，该前级驱动模块将交流电转换为直流电输出给后级低纹波模块，所述的后级低纹波模块包括一型号为JW1221的纹波消除芯片，所述纹波消除芯片的VIN管脚通过电阻RB1与前级驱动模块的输出端相连，该VIN管脚还分别通过电容CB1、稳压二极管ZB1接地；纹波消除芯片的VC管脚通过电容CB2接地，电容CB2两端并联有电阻RB5；纹波消除芯片的VG管脚连接NMOSFET管QB1的栅极，该VG管脚还通过电容CB3接地；纹波消除芯片的VS管脚通过相互并联的电阻RB3、电阻RB4接地，该VS管脚还与NMOSFET管QB1的源极相连；纹波消除芯片的VLIMIT管脚通过电阻RB2后分成两路，一路与NMOSFET管QB1的漏极相连，另一路通过二极管DB1连接LED负载，纹波消除芯片的GND管脚接地；所述的前级驱动模块和后级低纹波模块分别放置于LED灯管两端的堵头中。