CN209001824U - Led照明电源的无源功率因数校正电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种LED照明电源的无源功率因数校正电路，包括EMI滤波单元、桥式整流单元、LED驱动单元以及无源功率因数校正单元，无源功率因数校正单元包括第一电容、电感、第一二极管、第二二极管以及填谷式子单元，电感两端并联有第一二极管；桥式整流单元的正极输出端分别连接第一电容的第一端、电感的第一端以及第一二极管的负极，桥式整流单元的负极输出端分别连接第一电容的第二端以及第二二极管的负极；填谷式子单元连接在电感的第二端以及第二二极管的正极之间；LED驱动单元的正极输入端分别连接填谷式子单元的第一端、电感的第二端以及第一二极管的正极，LED驱动单元的负极输入端分别连接填谷式子单元的第二端以及第二二极管的正极。

Description

LED照明电源的无源功率因数校正电路

技术领域

本实用新型涉及交流-直流转换过程中的功率校正技术领域，更具体地说，涉及一种LED照明电源的无源功率因数校正电路。

背景技术

目前，在电力电子设备、电子仪器以及家电产品中，将220V的交流电网电源进行整流得到直流电源，是一种应用极为广泛且最为基础的交流-直流(AC-DC)变换方案。在通常情况下，这种AC-DC变换由全桥整流电路实现，后接一个大的滤波电容，以得到波形较为平直的直流电压源。当输入交流电压的电位较低时，负载所需的电能由蓄能电容提供，交流电压源本身并不提供电流；当输入交流电压的电位较高时，交流电压源直接向储能电容充电。

因此，尽管输入的交流电压是正弦波，但是输入的交流电流却呈脉冲状，波形畸变严重。这些脉冲状的输入电流中含有大量的谐波，如果大量的电流谐波分量倒流入电网，则一方面会使电网中的谐波噪声水平提高，造成电网的谐波“污染”，另一方面会产生“二次效应”，即电流流过线路阻抗形成谐波电压降，反过来使得电网电压(原正弦波)也发生畸变。这些效应严重时会造成电路故障，损坏变电设备。

由此可见，在电力电子装置内部设置无源或者有源的功率因数校正电路，是非常有必要的。因此，如何设计出具有低成本、高稳定性的功率因数校正电路，达到降低驱动电源总谐波失真，提高驱动电源的功率因数，是目前亟需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型实施例要解决的技术问题在于，提供一种低成本、高稳定性的LED照明电源的无源功率因数校正电路及电子设备，实现降低驱动电源总谐波失真，提高驱动电源的功率因数的目的。

本实用新型实施例解决上述技术问题的技术方案是，提供一种LED照明电源的无源功率因数校正电路，包括EMI滤波单元、桥式整流单元以及LED驱动单元，还包括无源功率因数校正单元，所述EMI滤波单元的输入端连接到交流电源输出端，所述EMI滤波单元的输出端连接到所述桥式整流单元的输入端，所述无源功率因数校正单元连接在所述桥式整流单元与所述LED驱动单元之间；其中：

所述无源功率因数校正单元包括第一电容、电感、第一二极管、第二二极管以及填谷式子单元，所述电感两端并联有所述第一二极管；所述桥式整流单元的正极输出端分别连接所述第一电容的第一端、所述电感的第一端以及所述第一二极管的负极，所述桥式整流单元的负极输出端分别连接所述第一电容的第二端以及所述第二二极管的负极；所述填谷式子单元连接在所述电感的第二端以及所述第二二极管的正极之间；

所述LED驱动单元的正极输入端分别连接所述填谷式子单元的第一端、所述电感的第二端以及所述第一二极管的正极，所述LED驱动单元的负极输入端分别连接所述填谷式子单元的第二端以及第二二极管的正极。

优选地，所述填谷式子单元为二级填谷式滤波子单元。

优选地，所述二级填谷式滤波子单元包括第三二极管、第四二极管、第五二极管、第二电容以及第三电容；所述电感的第二端分别连接所述第二电容的正极以及第五二极管的负极，所述第四二极管的正极分别连接所述第二电容的负极以及第三二极管的负极，所述第四二极管的负极分别连接所述第三电容的正极以及第五二极管的正极，所述第二二极管的正极分别连接所述第三电容的负极以及第三二极管的正极；所述第二电容的正极以及第五二极管的负极分别连接所述LED驱动单元的正极输入端，所述第三电容的负极以及第三二极管的正极分别连接所述LED驱动单元的负极输入端。

优选地，所述二级填谷式滤波子单元包括电阻，所述第四二极管的负极经由所述电阻分别连接到所述第三电容的正极以及第五二极管的正极。

优选地，所述第二电容及第三电容的电容值相等。

优选地，所述填谷式子单元为三级填谷式滤波子单元。

本实用新型实施例的LED照明电源的无源功率因数校正电路及电子设备具有以下有益效果：通过在无源功率因数校正单元中设置第一电容、电感、第一二极管、第二二极管以及填谷式子单元等低成本的元器件和简单的电路结构，不仅使LED照明电源的无源功率因数校正电路制造成本低廉、稳定可靠，而且提高了LED照明电源的无源功率因数校正电路的功率因数。

附图说明

图1是本实用新型第一实施例提供的LED照明电源的无源功率因数校正电路的示意图；

图2是本实用新型第二实施例提供的LED照明电源的无源功率因数校正电路的示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，为本实用新型LED照明电源的无源功率因数校正电路第一实施例的电路示意图。LED照明电源的无源功率因数校正电路包括EMI滤波单元11、桥式整流单元12以及LED驱动单元13，无源功率因数校正单元14，所述EMI滤波单元11的输入端连接到交流电源输出端，所述EMI滤波单元11的输出端连接到所述桥式整流单元12的输入端，所述无源功率因数校正单元14连接在所述桥式整流单元12与所述LED驱动单元13之间，其中：

所述无源功率因数校正单元14包括第一电容C1、电感L、第一二极管D1、第二二极管D2以及填谷式子单元141，所述电感L两端并联有所述第一二极管D1。所述桥式整流单元12的正极输出端分别连接所述第一电容C1的第一端、所述电感L的第一端以及所述第一二极管D1的负极，所述桥式整流单元12的负极输出端分别连接所述第一电容C1的第二端以及所述第二二极管D2的负极；所述填谷式子单元141连接在所述电感L的第二端以及所述第二二极管D2的正极之间。所述LED驱动单元13的正极输入端分别连接所述填谷式子单元141的第一端(A)、所述电感L的第二端以及所述第一二极管D1的正极，所述LED驱动单元13的负极输入端分别连接所述填谷式子单元141的第二端(B)以及第二二极管D2的正极。

具体地，无源功率因数校正单元14连接在桥式整流单元和LED驱动单元之间，使LED照明电源的输入功率因数大于0.95以上，输入电流各次谐波符合国家标准GB17625.1和欧盟IEC61000-3-2标准的要求，电源效率达到90％以上，电磁干扰达到国家标准GB17743与欧盟CISPR15和CISPR22标准的要求，以及美洲美国FCC标准要求，负载LED大功率工作时无频闪，驱动电路稳定可靠。通过在无源功率因数校正单元中设置第一电容、电感、第一二极管、第二二极管以及填谷式子单元等低成本的元器件和简单的电路结构，电路简单，成本低廉。

如图2所示，为本实用新型LED照明电源的无源功率因数校正电路第二实施例的电路示意图。LED照明电源的无源功率因数校正电路包括EMI滤波单元21、桥式整流单元22以及LED驱动单元23，以及无源功率因数校正单元24，其中，所述无源功率因数校正单元24包括二级填谷式滤波子单元241。

其中，所述二级填谷式滤波子单元241包括第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、第二电容C2以及第三电容C3；所述电感L的第二端分别连接所述第二电容C2的正极以及第五二极管D5的负极，所述第四二极管D4的正极分别连接所述第二电容C2的负极以及第三二极管D3的负极，所述第四二极管D4的负极分别连接所述第三电容C3的正极以及第五二极管D5的正极，所述第二二极管D2的正极分别连接所述第三电容C3的负极以及第三二极管D3的正极；所述第二电容C2的正极以及第五二极管D5的负极分别连接所述LED驱动单元23的正极输入端，所述第三电容C3的负极以及第三二极管D3的正极分别连接所述LED驱动单元23的负极输入端。

具体地，在LED驱动单元23为LEDLED驱动单元，并且负载为LED照明模块时，在LED照明电源的无源功率因数校正电路工作时，第二电容C2和第三电容C3通过第四二极管D4的变换使其成为串联充电、并联放电的电路结构形式，当第二电容C2和第三电容C3串联充电后采用并联方式放电，可以提供足够大电流的电能供给后面的大功率驱动电路电源工作，并输送给大功率LED照明模块点亮发光。电感L与第一二极管D1并联，可以起到滤波和稳压的作用，为LED照明模块提供具有稳定电压的电能。

优选地，所述二级填谷式滤波子单元241包括电阻，所述第四二极管D4的负极经由所述电阻分别连接到所述第三电容C3的正极以及第五二极管D5的正极。在第四二极管D4上串联电阻，开机时可限制第二电容C2和第三电容C3上的冲击电流。

优选地，所述第二电容C2和第三电容C3的电容值相等，均采用22μF/200V的电解电容器。

需要说明的是，所述填谷式子单元可以为三级填谷式滤波子单元。具体地，当在高电压240V或270V交流电压制式的国家或地区时，可将二级填谷式滤波子单元增加一级变为三级填谷式滤波子单元，填谷式子单元通过二级管的连接变换成为三个电解电容器串联充电，三个电解电容器并联放电，为大功率LED驱动单元的工作提供更大的电流，但并联放电的电压下降为滤波前的脉动电压的1/3电压值，降低了后面电路工作电压，这就提高了LED驱动单元的安全性和可靠性能，为负载(例如LED照明灯具)输出大功率的电能。

需要说明的是，上述的LED照明电源的无源功率因数校正电路完全可以应用于其他电力电子设备和电子仪器中，特别是在野外或者环境条件恶劣，需要使用大功率电子设备情况下，上述的LED照明电源的无源功率因数校正电路的稳定可靠、高功率因数等优势更为明显。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种LED照明电源的无源功率因数校正电路，包括EMI滤波单元、桥式整流单元以及LED驱动单元，其特征在于，还包括无源功率因数校正单元，所述EMI滤波单元的输入端连接到交流电源输出端，所述EMI滤波单元的输出端连接到所述桥式整流单元的输入端，所述无源功率因数校正单元连接在所述桥式整流单元与所述LED驱动单元之间；其中：

所述无源功率因数校正单元包括第一电容、电感、第一二极管、第二二极管以及填谷式子单元，所述电感两端并联有所述第一二极管；所述桥式整流单元的正极输出端分别连接所述第一电容的第一端、所述电感的第一端以及所述第一二极管的负极，所述桥式整流单元的负极输出端分别连接所述第一电容的第二端以及所述第二二极管的负极；所述填谷式子单元连接在所述电感的第二端以及所述第二二极管的正极之间；

所述LED驱动单元的正极输入端分别连接所述填谷式子单元的第一端、所述电感的第二端以及所述第一二极管的正极，所述LED驱动单元的负极输入端分别连接所述填谷式子单元的第二端以及第二二极管的正极。

2.根据权利要求1所述的LED照明电源的无源功率因数校正电路，其特征在于，所述填谷式子单元为二级填谷式滤波子单元。

3.根据权利要求2所述的LED照明电源的无源功率因数校正电路，其特征在于，所述二级填谷式滤波子单元包括第三二极管、第四二极管、第五二极管、第二电容以及第三电容；所述电感的第二端分别连接所述第二电容的正极以及第五二极管的负极，所述第四二极管的正极分别连接所述第二电容的负极以及第三二极管的负极，所述第四二极管的负极分别连接所述第三电容的正极以及第五二极管的正极，所述第二二极管的正极分别连接所述第三电容的负极以及第三二极管的正极；所述第二电容的正极以及第五二极管的负极分别连接所述LED驱动单元的正极输入端，所述第三电容的负极以及第三二极管的正极分别连接所述LED驱动单元的负极输入端。

4.根据权利要求3所述的LED照明电源的无源功率因数校正电路，其特征在于，所述二级填谷式滤波子单元包括电阻，所述第四二极管的负极经由所述电阻分别连接到所述第三电容的正极以及第五二极管的正极。

5.根据权利要求3所述的LED照明电源的无源功率因数校正电路，其特征在于，所述第二电容及第三电容的电容值相等。

6.根据权利要求1所述的LED照明电源的无源功率因数校正电路，其特征在于，所述填谷式子单元为三级填谷式滤波子单元。