CN205648092U - 一种适用于大功率节能灯的驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于大功率节能灯的驱动电路，包括前级拓扑电路和后级拓扑电路；其中，前级拓扑电路包括电阻FR1，电阻FR1与二极管D4的正极连接，二极管D4的负极与电容C12及工字电感L1的各一只脚相连，电容C12的另外一只脚连接电源N输入部分；工字电感L1的另外一只脚连接到二极管D2正极与电容C7的一只脚上，二极管D2的负极与电解电容C8的正极与后级拓扑电路连接，电容C7的另外一只脚连接后级拓扑电路连接。本实用新型具有结构简单、造价便宜、高功率因素、光输出性能稳定可靠、功率功率因数高及整灯寿命长等特点。

Description

一种适用于大功率节能灯的驱动电路

技术领域

本实用新型涉及节能灯技术，具体来说是一种适用于大功率节能灯的驱动电路。

背景技术

随着照明行业的发展，节能灯市场已经发展到了非常成熟的阶段，竞争更加激烈，优胜汰劣、不断引领行业新技术、降低成本、提高性价比是行业的大趋势，特别是LED的不断成熟与替代，更是节能灯行业不断探索新技术、研究新线路、提高性价比的直接刺激因素，只有整体性能的不断提升与价格的保持优势，才能使产品独立于市场不倒与保持竞争优异性，从而为公司取得最大效益。大功率节能灯显色性指数高，可达79-85左右，大功率节能灯瓦数为100W以上，众所周知，目前主流的大功率高可靠性节能灯线路主要采用的是前级APFC功率因素校正芯片+后级振荡半桥输出控制芯片的控制方式，虽然性能优异，但成本高，与当今已经出现的LED大功率节能灯相比，已经不具有明显的成本优势，所以，开发更具特色的低成本、性能却保持不变或更优异的新型实用线路，是必须要面对的课题，更是继续引领与保持市场竞争力的核心因素。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服以上现有技术存在的不足，提供了一种结构简单、造价便宜、高功率因素、光输出性能稳定可靠、功率功率因数高及整灯寿命长的适用于大功率节能灯的驱动电路。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种适用于大功率节能灯的驱动电路，包括前级拓扑电路和后级拓扑电路；其中，前级拓扑电路包括电阻FR1，电阻FR1与二极管D4的正极连接，二极管D4的负极与电容C12及工字电感L1的各一只脚相连，电容C12的另外一只脚连接电源N输入部分；工字电感L1的另外一只脚连接到二极管D2正极与电容C7的一只脚上，二极管D2的负极与电解电容C8的正极与后级拓扑电路连接，电容C7的另外一只脚连接后级拓扑电路连接；电源正弦波交流负向交流电流经电阻FR1输入后进行二极管D5负向整流，二极管D5的正极与电容C4及工字电感L2的各一只脚相连，电容C4的另外一只脚连接电源N输入部分，工字电感L2的另外一只脚连接到到二级管D3负极与电容C11的一只脚上，二极管D3的正极与电解电容C9的负极与后级拓扑电路连接，电容C11的另外一只脚连接到后级拓扑电路连接。

所述后级拓扑电路包括三极管Q1，经二极管D2的负极与电解电容C8整流滤波后的直流电压一端的正极连接到三极管Q1集电极上，另外一端再分成两路，其中一路连接电阻R13A和电阻R13B，另外一路连接到电阻R8和电阻R9上，R13A和电阻13B串联后连接到二极管D14的负极；灯管的一组灯丝引脚上；,电阻R8和电阻R9串联后分三路分别连接到电阻R10的一脚、电容C13的一脚及稳压管ZD2的负极上；电阻R10的另外一只脚连接到芯片的PC脚，电容C13的另外一只脚连接到电源地；稳压管ZD2的另外一只脚正极连接到电源地；电阻R10的与PC脚相连的脚还与电阻R11及电容C14分别相连；电阻R11的另外一只脚连接到电源地；电容C14的另外一只脚连接到电源地；电容C7和电容C11连接处与二极管D14的负极相连，形成第一回路，电容C7和电容C11连接处与灯管的一组灯丝相连，形成第二回路，第一回路和第二回路并联后共同输出，然后连接到电阻R6的一脚上；电阻R6的另外一脚与电阻R7串联，电阻R7的另外一只脚再连接到芯片的VCC脚上，对芯片进行提供启动电流供电，二极管D14的正极与这组灯丝的另外一只脚并联后与电容C6一脚相连，电容C6的另外一只脚与二极管D13和二极管D10的正极及灯管的另外一组灯丝相连，二极管D13和二极管D10的负极与这组灯丝的另外一只脚并联后与变压器T1一脚相连，变压器T1的另外一只脚分别连接到若干个支路上：第一个支路通过串联D15连接到芯片的Vs脚上；第二个支路连接到三极管Q1的发射极上；第三个支路连接到三极管Q2的集电极上；第四个支路连接到电容C3上，电容C3的另外一只脚通过串联D11连接到芯片的VB脚上；变压器T1还有一只脚连接到电容C5上，电容C5的另外一只脚连接到两个支路上，分别是二极管D1的正极与稳压管ZD1的负极上；二极管D1的负极再连接到两个支路上：第一个支路是连接到电容C15上，电容C15的另外一只脚连接到电源地；D1的负极的另外一个支路连接到电阻R4上，电阻R4的另外一只脚连接到电阻R5上，电阻R5的另外一只脚连接到芯片的SW脚上。

所述芯片为AT6158芯片。

本实用新型相对于现有技术，具有如下的优点及效果：

1、本实用新型包括包括前级拓扑电路和后级拓扑电路；其中，前级拓扑电路包括电阻FR1，电阻FR1与二极管D4的正极连接，二极管D4的负极与电容C12及工字电感L1的各一只脚相连，电容C12的另外一只脚连接电源N输入部分；工字电感L1的另外一只脚连接到二极管D2正极与电容C7的一只脚上，二极管D2的负极与电解电容C8的正极与后级拓扑电路连接，电容C7的另外一只脚连接后级拓扑电路连接；电源正弦波交流负向交流电流经电阻FR1输入后进行二极管D5负向整流，二极管D5的正极与电容C4及工字电感L2的各一只脚相连，电容C4的另外一只脚连接电源N输入部分，工字电感L2的另外一只脚连接到到二级管D3负极与电容C11的一只脚上，二极管D3的正极与电解电容C9的负极通过C1，C2点与后级拓扑电路连接，电容C11的另外一只脚连接到后级拓扑电路连接，具有结构简单、造价便宜、高功率因素、光输出性能稳定可靠、功率功率因数高及整灯寿命长等特点。

2、本实用新型充分利用了电子元器件方面的本身性能特点进行了互相巧妙配合使用，从而提出了一种经济实惠的实现较好环保经济效益的高PF功率因素的PPFC拓扑线路，从而实现电路结构与成本的最优化；功率因素能够校正到0.93以上，最高能够达到0.97，从而实现高PF功率因素校正功能。同时因为输入电路中增加了二个级别的电压泵高提升电路(分别是L1，D2；L2，D3的一级电压提升线路功能与C7，D2；C11，D3的提升线路功能)，且正反向对称，从而对电解的充电稳定性较好，减少对电解的大电流冲击，提升电解的寿命，增加产品的可靠性。

3、本实用新型后级拓扑电路，把芯片AT6159的原先PC预热电流脚不设成一个固定值，而是设成一个RC积分网络与稳压管匹配的电路，从而实现主要的高低压升频作用，把芯片AT6159的原先SW预热时间脚与Vcc脚相连，则能进一步实现高低压升频作用,即当输入电压过高或过低时，Vcc的电压也进行相应的提升或降低，则相当于SW的脚电压提升或降低，则使SW脚的电压不是一个固定值，而是落在一个动态的范围之内，则可以实现动态的预热时间调整功能，即间接的实现了高低压升频的作用。

4、本实用新型主要适用于大于与等于105w以上的产品，优势更加明显。

附图说明

图1为一种适用于大功率节能灯的驱动电路的电路示意图；

图2为本实用新型中前级拓扑电路示意图；

图3为本实用新型中前级拓扑电路示意图。

具体实施方式

为便于本领域技术人员理解，下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

实施例1：

如图1～3所示，一种适用于大功率节能灯的驱动电路，包括前级拓扑电路和后级拓扑电路；如图2所示，本实施例中的前级拓扑电路包括电阻FR1，电阻FR1与二极管D4的正极连接，二极管D4的负极与电容C12及工字电感L1的各一只脚相连，电容C12的另外一只脚连接电源N输入部分；工字电感L1的另外一只脚连接到二极管D2正极与电容C7的一只脚上，二极管D2的负极与电解电容C8的正极与后级拓扑电路连接，电容C7的另外一只脚连接后级拓扑电路连接；为了描述方便，具体的为：二极管D2的负极与电解电容C8的正极与通过A1，A2点与三极管Q1的集电极相连，C7电容的另外一只脚连接到B1，B2点；电源正弦波交流负向交流电流经电阻FR1输入后进行二极管D5负向整流，二极管D5的正极与电容C4及工字电感L2的各一只脚相连，电容C4的另外一只脚连接电源F输入部分，工字电感L2的另外一只脚连接到到二级管D3负极与电容C11的一只脚上，二极管D3的正极与电解电容C9的负极与后级拓扑电路连接，电容C11的另外一只脚连接到后级拓扑电路连接；具体的为：二极管D3的正极与电解电容C9的负极通过C1，C2点与三极管Q2的发射极相连，电容C11的另外一只脚连接到B1、B2点。前级拓扑电路设计的目的在于进行功率因素校正，使产品达到功率因素0.93以上，从而实现产品对电源污染少、对输电网线路无功功耗低、真正实现绿色环保的照明节能应用概念，同时对电解的充放电电流大大降低，提升关键器件电解的应用寿命与整灯寿命。

前级拓扑电路实现原理：D4，5对输入的低频交流电流分别进行正反向整流，变成脉动的直流分量，然后C12，C4分别进行滤波，使输出的脉动直流电压更加平滑；L1，D2，D3，L2，C7，C11实现功率校正主功能，其中，D2，L1，C7与D3，L2，C11是正负相位对称的电路，分别对正负向输入脉动直流电流进行PF校正。第一步主要是先利用电感的储能作用这一特性，增加L1，L2串联入电路中分别进行电感储能作用，以使主干电路的脉动直流电压抬高，则有利于提升后级电路中的电解的充电电压抬升能力，从而使电解充电电流导通角更大，而起到提升一部分PF的作用；然后，后级负载起振后，反馈的高频分量经C7，C11分别反馈到此L1，L2的输出脚上，使此点波形上叠加高频分量，然后再通过D2，D3分别对正负输入半周的脉动直流波形进行高频整流，从而进一步提升电解的充电电压，与继续扩大电解充电电流的导通角导通能力，最后使PF进一步提升到0.93以上。

如图3所示，本实施例中的后级拓扑电路包括三极管Q1，经二极管D2的负极与电解电容C8整流滤波后的直流电压一端的正极连接到三极管Q1集电极上，另外一端再分成两路，其中一路连接电阻R13A和电阻R13B，另外一路连接到电阻R8和电阻R9上，R13A和电阻13B串联后连接到二极管D14的负极；灯管的一组灯丝引脚上；,电阻R8和电阻R9串联后分三路分别连接到电阻R10的一脚、电容C13的一脚及稳压管ZD2的负极上；电阻R10的另外一只脚连接到芯片的PC脚，电容C13的另外一只脚连接到电源地；稳压管ZD2的另外一只脚正极连接到电源地；电阻R10的与PC脚相连的脚还与电阻R11及电容C14分别相连；电阻R11的另外一只脚连接到电源地；电容C14的另外一只脚连接到电源地；电容C7和电容C11连接处与二极管D14的负极相连，形成第一回路，电容C7和电容C11连接处与灯管的一组灯丝相连，形成第二回路，第一回路和第二回路并联后共同输出，然后连接到电阻R6的一脚上；电阻R6的另外一脚与电阻R7串联，电阻R7的另外一只脚再连接到芯片的VCC脚上，对芯片进行提供启动电流供电，二极管D14的正极与这组灯丝的另外一只脚并联后与电容C6一脚相连，电容C6的另外一只脚与二极管D13和二极管D10的正极及灯管的另外一组灯丝相连，二极管D13和二极管D10的负极与这组灯丝的另外一只脚并联后与变压器T1一脚相连，变压器T1的另外一只脚分别连接到若干个支路上：第一个支路通过串联D15连接到芯片的Vs脚上；第二个支路连接到三极管Q1的发射极上；第三个支路连接到三极管Q2的集电极上；第四个支路连接到电容C3上，电容C3的另外一只脚通过串联D11连接到芯片的VB脚上；变压器T1还有一只脚连接到电容C5上，电容C5的另外一只脚连接到两个支路上，分别是二极管D1的正极与稳压管Z D1的负极上；二极管D1的负极再连接到两个支路上：第一个支路是连接到电容C15上，电容C15的另外一只脚连接到电源地；D1的负极的另外一个支路连接到电阻R4上，电阻R4的另外一只脚连接到电阻R5上，电阻R5的另外一只脚连接到芯片的SW脚上。后级拓扑电路实现目的在于对电解上的总线电压与负载灯管进行检测，通过控制芯片的预热频率与预热时间，来实现高可靠性的振荡输出，使整灯输出性能避免了市面上常见的大功率灯的缺陷(这类线路普遍采用磁环或MOS管驱动，受磁性材料的容差限制，整灯输出性能波动性大，性能不稳定)，特备是此线路具有低压自动升频率等功能，则能更好的使灯在低压状态下更可靠的工作。

后级拓扑电路实现原理：C8，C9上的电解电压经启动电阻R13A、R13B，灯管一组灯丝、R6，R7到芯片AT6159的VCC脚供启动电压，此启动电压给内部的振荡电路提供电源使之工作，当振荡电路达到芯片外部3脚预设的振荡频率时，芯片电路在VS脚输出此预设的高频方波波形进行扫频，同时HO/LO脚输出时序方波使两个MOS管之一开始导通，则使整灯槽路形成交替回路具备起振条件(分别从电源---C7--灯管灯丝---大电感T1---MOS管Q2--地，另外一个回路是电解电源--Q1--T1--灯管另外一组灯丝--C11)，从而使灯电容与T1大电感形成谐振产生瞬间高压使灯管击穿，从而形成振荡回路，同时，C5取样交流高压后通过ZD1稳压，D1整流，C15滤波后给芯片连续供电，使振荡回路得以连续保持。

本实施例中的芯片为AT6158芯片。

本实施例中的芯片4脚SW脚的外围电阻具有微调芯片启动预热时间的功能，则能有效避免灯管硬开启；芯片5脚的外围线路如果进行协调匹配，则能较好的设定芯片的预热电流作用，则能在灯管启动时具有更好的预热效果，有效避免灯管黑头、早期失效等各种问题，延长灯管的寿命；芯片的输出电流能力大，能很好地拖动大功率产品，较常规的后级采用磁环振荡线路电流波动小，元件可靠性高，寿命稳定与可靠，综合维护成本低；匹配此后级拓扑后，整灯的负载输出方面工作稳定性高，适合宽波段的负载电流的波动，对灯管的适用性很好，降低了对灯管方面的要求，降低了这方面的成本；匹配此后级拓扑电路后，整灯性能得以很好的提升，输出性能优异，能实现较高的光效、损耗等方面的性能指标；芯片5脚外围线路匹配后可以实现主要的高低压升频功能，当直流电源电压过低时，常规线路因为灯管管压逐渐升高，则灯管灯丝电流逐渐增大，灯管管流逐渐降低，则整灯效率逐渐变小，通过槽路的总电流会逐渐增加，则会使关键槽路回路的元器件电流也同步增高，温度增大，最终会使整灯关键元器件可靠性降低，影响产品的寿命。而此线路，在低压下，直流电源电压经R8，9降压后反馈到5脚的电压也同步降低，则达到芯片内部的额定频率设定电压阀值下会开启辅助频率微调功能，则自动调高芯片本身的振荡频率，则相对于整灯的容性频率，芯片频率即起到往容性方向调整的目的，则等效于整灯往感性方面频率调低的目的，从而避开了整灯回路的此时容性状态，使整灯槽路电流限定在一定的范围内，从而使关键元件的电流与温升也限定在一定的范围，提高了产品的可靠性。

此电路应用到127v 105w HPF机种中后，经过3个月严格的调试与一系列测试验证后，得出输出性能测试结果如下：

1、额定电压/频率：127V/50Hz；

2、输入电压范围：130～280V；

3、功率因数：≥0.98；

4、总谐波含量：≤15％；

5、工作频率：≥42KHz；

6、光效：2700K/6500K分别为：67/65Lm/W；高于欧洲能效A级标准；

7、工作环境温度：-10℃～50℃；

8、显色指数：2700K/6500K≥80；

9、色容差：＜5；

10、60％光通量爬升时间：单灯<60秒

11、光通维持率：2000小时平均≥85％；6000小时平均≥70％；

12、寿命长，寿命中值能达10000小时，满足市场对寿命的重要要求；

13、开关性能好，启动时间<1秒开关中值≥30000次；

14、结构简单，生产效率高；

15、符合RoHS要求，汞含量：<5mg。

16、性价比性能突出，很好的解决了目前老机种存在的整灯成本与生产成本较高的问题，替代性优秀，适合大面积推广。

本实施例中的电路，具有特殊的负载开路下启动保护功能与正常工作下的灯丝开路维持工作性能与整流态异常保护三合一功能：

正常工作下的灯丝开路维持工作性能：D13，D10是并联在灯管一个绕组上的，当T1与灯管相连的负载线路开路或此端灯丝绕组开路时，负载回路经过D13，D10，C6形成回路，使振荡进行维持；当灯管左边灯丝绕组断开时，振荡回路电流可以通过D14进行电流维持；而C10的作用是在此负载开路异常工作状态下，能提高此工作状态下整灯电路工作的稳定性与可靠性，因为此异常状态下，流过灯管内部的灯管电流降低，但通过D10，13的电流会增加，所以通过C10的分流作用会增大，从而降低灯丝电流对C6的冲击，且使负载对灯管的输出特性基本不变；而正常工作状态下，因为灯丝电流本身并不大，且C10不接在T1的一端与电源地之间，所以通过C10的分流并不大，从而实现正常工作状态下的灯丝或负载开路时的正常工作性能，能保证线路的工作状态稳定性；C10的另外一个作用是因为不直接与T1的一脚相连，所以任何一个灯丝绕组脱开时，T1不会与C10谐振，从而避免另外T1，C10回路起振造成整灯回路另外起振。此整体线路，通过调试后，能可靠保证电路的负载开路状态下总体性能保持不变，而在整流态状态下，还具有另外的异常保护功能。

启动状态下的负载开路保护：当灯管左边的绕组开路时，虽然D14二极管与灯管灯丝并联，但D14是负极与R13B串联的，所以当左边灯丝绕组开路时，电源电压无法通过D14流给R6电阻，从而无法流经R7给芯片供电，从而无法启动电路与实现启动保护；灯管右边的灯丝绕组开路时，同理，也是D10，D13的负极与T1的一只脚串联的，所以也无法通过此灯丝绕组给R6供电，则也无法实现整灯启动。

态异常保护：当整灯出现整流态时，灯管灯丝上的电子粉已经处于接近耗尽状态，且灯管两端的灯丝上残余量不一致，此时，灯管会处于闪烁状态，所以，当第一个整流态的状态出现时，无论是灯管哪边绕组的外围线路，都无法通过D10，D13，D14给R6供电，从而无法启动整灯振荡，实现保护功能。

上述具体实施方式为本实用新型的优选实施例，并不能对本实用新型进行限定，其他的任何未背离本实用新型的技术方案而所做的改变或其它等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种适用于大功率节能灯的驱动电路，其特征在于：包括前级拓扑电路和后级拓扑电路；其中，前级拓扑电路包括电阻FR1，电阻FR1与二极管D4的正极连接，二极管D4的负极与电容C12及工字电感L1的各一只脚相连，电容C12的另外一只脚连接电源N输入部分；工字电感L1的另外一只脚连接到二极管D2正极与电容C7的一只脚上，二极管D2的负极与电解电容C8的正极与后级拓扑电路连接，电容C7的另外一只脚连接后级拓扑电路连接；电源正弦波交流负向交流电流经电阻FR1输入后进行二极管D5负向整流，二极管D5的正极与电容C4及工字电感L2的各一只脚相连，电容C4的另外一只脚连接电源输N入部分，工字电感L2的另外一只脚连接到二级管D3负极与电容C11的一只脚上，二极管D3的正极与电解电容C9的负极与后级拓扑电路连接，电容C11的另外一只脚连接到后级拓扑电路连接。

2.根据权利要求1所述的适用于大功率节能灯的驱动电路，其特征在于：所述后级拓扑电路包括三极管Q1，经二极管D2的负极与电解电容C8整流滤波后的直流电压一端的正极连接到三极管Q1集电极上，另外一端再分成两路，其中一路连接电阻R13A和电阻R13B，另外一路连接到电阻R8和电阻R9上，R13A和电阻13B串联后连接到二极管D14的负极及灯管的一组灯丝引脚上；电阻R8和电阻R9串联后分三路分别连接到电阻R10的一脚、电容C13的一脚及稳压管ZD2的负极上；电阻R10的另外一只脚连接到芯片的PC脚，电容C13的另外一只脚连接到电源地；稳压管ZD2的另外一只脚正极连接到电源地；电阻R10的与PC脚相连的脚还与电阻R11及电容C14分别相连；电阻R11的另外一只脚连接到电源地；电容C14的另外一只脚连接到电源地；电容C7和电容C11连接处与二极管D14的负极相连，形成第一回路，电容C7和电容C11连接处与灯管的一组灯丝相连，形成第二回路，第一回路和第二回路并联后共同输出，然后连接到电阻R6的一脚上；电阻R6的另外一脚与电阻R7串联，电阻R7的另外一只脚再连接到芯片的VCC脚上，对芯 片进行提供启动电流供电，二极管D14的正极与这组灯丝的另外一只脚并联后与电容C6一脚相连，电容C6的另外一只脚与二极管D13和二极管D10的正极及灯管的另外一组灯丝相连，二极管D13和二极管D10的负极与这组灯丝的另外一只脚并联后与变压器T1一脚相连，变压器T1的另外一只脚分别连接到若干个支路上：第一个支路通过串联D15连接到芯片的Vs脚上；第二个支路连接到三极管Q1的发射极上；第三个支路连接到三极管Q2的集电极上；第四个支路连接到电容C3上，电容C3的另外一只脚通过串联D11连接到芯片的VB脚上；变压器T1还有一只脚连接到电容C5上，电容C5的另外一只脚连接到两个支路上，分别是二极管D1的正极与稳压管Z D1的负极上；二极管D1的负极再连接到两个支路上：第一个支路是连接到电容C15上，电容C15的另外一只脚连接到电源地；D1的负极的另外一个支路连接到电阻R4上，电阻R4的另外一只脚连接到电阻R5上，电阻R5的另外一只脚连接到芯片的SW脚上。

3.根据权利要求2所述的适用于大功率节能灯的驱动电路，其特征在于：所述芯片为AT6158芯片。