CN204652713U - 一种无电解电容的led驱动电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种无电解电容的LED驱动电源，其属于开关电源尤其是LED驱动电源应用领域。其包括全波整流桥、反激PFC变换器和PFC控制器，尤其地，还包括低通滤波电路，所述低通滤波电路对从反激PFC变换器输入的电流进行滤波，过滤掉开关高频信号和高频谐波分量以及降低驱动LED负载的电流峰值；所述PFC控制器包括电流检测器、RC低通滤波器、误差调节器和电流模式控制器。采用此装置，其能够提高LED灯使用寿命，又能够使LED灯可靠、稳定地工作。

Description

一种无电解电容的LED驱动电源

技术领域

本实用新型涉及一种无电解电容LED驱动电源，其属于开关电源尤其是LED驱动电源应用领域。

背景技术

随着LED本体的不断发展，对其驱动电源的要求也越来越高，高性能、高可靠性、长寿命、低成本的驱动电源是保证LED发光品质和整体性能的关键。传统的LED驱动电源，当输入功率因数为1时，输入电流为与输入电压同相位的正弦波形，因此其输入功率是正弦平方形式。由于LED的恒压负载特性且其需要恒流驱动，因此输出功率是平直的。不管采用级联式结构还是单级式结构，都需要容值很大的储能电容来均衡输入功率和输出功率，该储能电容多采用电解电容。由于电解电容的寿命一般只有5,000小时，而LED本体的寿命有100,000小时，两者之间的工作寿命相差甚远，因此电解电容是限制LED驱动电源寿命的关键因素。与此同时，电解电容体积较大，影响了驱动电源功率密度的进一步提高。为此，需要去除LED驱动电源中的电解电容。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型的目的旨在提供一种无电解电容的LED驱动电源，其能够提高LED灯使用寿命，又能够使LED灯可靠、稳定地工作。

为了实现上述技术目的，本实用新型所采取的技术方案如下：

一种无电解电容的LED驱动电源，包括全波整流桥、反激PFC变换器和PFC控制器，所述全波整流桥和PFC变换器相互连接；

进一步，还包括低通滤波电路；所述低通滤波电路分别和反激PFC变换器、LED负载相互连接；所述低通滤波电路对从反激PFC变换器输入的电流进行滤波，过滤掉开关高频信号和高频谐波分量以及降低驱动LED负载的电流峰值；

进一步，所述PFC控制器包括电流检测器、RC低通滤波器、误差调节器和电流模式控制器；所述电流检测器和反激PFC变换器相互连接并监测反激PFC变换器的输出电流；所述RC低通滤波器和电流检测器相互连接并对电流检测器输出电流进行滤波；所述误差调节器和RC低通滤波器相互连接并将RC低通滤波器的输出电流和预先设置驱动LED负载的输出电流参考值相互比较和处理，获得电流差信号；所述电流模式控制器和误差调节器相互连接并根据电流差信号控制反激PFC变换器的开关占空比。

进一步，所述电流模式控制器采用UCC3844型号。

进一步，所述反激PFC变换器工作在DCM电流断续模式。

进一步，所述低通滤波电路中电容采用薄膜电容或瓷片电容。

本实用新型的有益效果：

1、整个电路实现无电解电容化，提高了LED灯使用寿命。

2、采用反激PFC变换器，并工作在DCM电流断续模式下，自动实现功率因数校正。

3、采用低通滤波电路，过滤掉开关高频信号和高频谐波分量，使整个装置工作更加可靠和稳定；并且低通滤波电路还降低驱动LED负载的电流峰值，使LED灯能够正常工作。

4、低通滤波电路中电容采用薄膜电容或瓷片电容，从而减少了整个装置的体积，使该装置变得轻小。

附图说明

图1是本实用新型的原理框架图；

图2是本实用新型PFC控制器器件连接示意图；

图3是本实用新型的原理电路图。

具体实施方式

如图1，无电解电容的LED驱动电源，包括全波整流桥、反激PFC变换器、PFC控制器和低通滤波电路。

全波整流桥和市电输入端、反激PFC变换器相互连接，对市电220V交流整流并输入反激PFC变换器。

如图2和图3所示，反激PFC变换器包括一变压器、一MOS开关管Q以及一二极管D。由于LED驱动电源的功率小，且输出电压较低，因此反激PFC变换器工作在DCM电流断续模式。变压器的原边和MOS开关管Q的漏极串联，变压器的副边通过二极管D与低通滤波电路连接。其中，低通滤波电路包括一滤波电容C₀和一滤波电感L₀。所述滤波电容C₀和滤波电感L₀并联，且连接二极管D的阴极。其中，本实用新型的C₀取值为0.47μF，L₀取值为23μH。由于电容容量小，因此可采用薄膜电容或瓷片电容。MOS开关管Q的栅极电流由PFC控制器控制。当Q导通时，变压器原边电流i_p从零开始线性增加；当Q关断时，副边二极管D导通，储存在变压器原边电感的能量传递到副边，副边电感电流i_s在输出电压V₀作用下从峰值电流开始线性下降；当副边电流下降到零时，副边二极管D关断，由于下一个开关周期还未到来，由电容C₀向负载供电。由于副边电流脉动较大，如果将该电流直接用于驱动LED，将可能造成LED的损坏。为了降低LED驱动电流的峰值，在输出端加入了电感L₀和电容C₀，以滤除LED驱动电流中的开关频率及其倍数次高频谐波分量，并降低LED驱动电流的峰值。电感L₀可以阻止高频分量流过。电容C₀则构成一个高频回路，为PFC变换器的输出电流i_s中的高频分量提供通路。这里的电容C₀与传统的PFC变换器的储能电容不一样，它只是滤除i_s中的高频分量，亦即开关频率及其倍数次的电流谐波，而不是滤除两倍工频处的电流谐波。

PFC控制器包括电流检测器、RC低通滤波器、误差调节器和电流模式控制器；按照LED伏安特性的经验曲线，只要控制LED驱动电流的平均值大小，就可以达到控制LED输出光通量的目的。由于反激PFC变换器副边二极管D的电流平均值与输出电流i₀的平均值相等，因此只要控制MOS开关管Q的开关频率，便可控制输出电流i₀。本实用新型采用反馈调节。电流检测器中的电流互感器检测副边二极管的电流i_s，并将电流i_s传送给RC低通滤波器。RC低通滤波器对电流检测器输出电流进行滤波后又传送给误差调节器。误差调节器将RC低通滤波器的输出电流和预先设置驱动LED负载的输出电流参考值相互比较和处理，获得电流差信号并传送给电流模式控制器。其中，本实用新型采用UCC3844电流模式控制器，其具有可微调的振荡器、能进行精确的占空比控制、温度补偿的参考、高增益误差放大器。UCC3844电流模式控制器根据电流差信号控制反激PFC变换器的开关占空比，进而控制了副边二极管D的电流平均值，间接控制了LED驱动电流的平均值。

上述实施例和图式并非限定本实用新型的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本实用新型的专利范畴。

Claims (4)

1.一种无电解电容的LED驱动电源，包括全波整流桥、反激PFC变换器和PFC控制器，所述全波整流桥和PFC变换器相互连接，其特征在于：

还包括低通滤波电路；所述低通滤波电路分别和反激PFC变换器、LED负载相互连接；所述低通滤波电路对从反激PFC变换器输入的电流进行滤波，过滤掉开关高频信号和高频谐波分量以及降低驱动LED负载的电流峰值；

所述PFC控制器包括电流检测器、RC低通滤波器、误差调节器和电流模式控制器；所述电流检测器和反激PFC变换器相互连接并监测反激PFC变换器的输出电流；所述RC低通滤波器和电流检测器相互连接并对电流检测器输出电流进行滤波；所述误差调节器和RC低通滤波器相互连接并将RC低通滤波器的输出电流和预先设置驱动LED负载的输出电流参考值相互比较和处理，获得电流差信号；所述电流模式控制器和误差调节器相互连接并根据电流差信号控制反激PFC变换器的开关占空比。

2.根据权利要求1所述的一种无电解电容的LED驱动电源，其特征在于：所述电流模式控制器采用UCC3844型号。

3.根据权利要求1所述的一种无电解电容的LED驱动电源，其特征在于：所述反激PFC变换器工作在DCM电流断续模式。

4.根据权利要求1所述的一种无电解电容的LED驱动电源，其特征在于：所述低通滤波电路中电容采用薄膜电容或瓷片电容。