CN210579351U - 基于反激式变换器的无电解电容无频闪led驱动电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了基于反激式变换器的无电解电容无频闪LED驱动电源，包括一个输入滤波电路、一个桥式整流电路、一个PFC变换器、一个双向变换器、一个输出电流纹波抑制电路；通过特殊的电路设计，使本电源达到寿命长、体积小、效率高、不含电解电容，并能有效避免因电流纹波过大而引起的LED输出光频闪现象的发生。

Description

基于反激式变换器的无电解电容无频闪LED驱动电源

技术领域

本实用新型涉及一种LED驱动电源设计方法，属于驱动电源领域，更具体地说涉及一种基于反激式变换器的无电解电容无频闪LED 驱动电源。

背景技术

传统为了将LED接入市电，需要一个AC转DC的转换电路，即， LED驱动电源电路。驱动电源是LED照明的能量之源，其输出电流与 LED照明的亮度、光效等光学性能指标存在密切的联系。在交流输入情况下，传统的LED驱动电源一般由适配器和驱动器两部分组成。这种两级驱动方式，一级是用于功率因数校正，一级是用于调节输出电流，但在适配器电路中往往需要用到电解电容来作为能量存储部件，而额定工作条件下的电解电容的寿命一般只有几千小时，这与LED照明的理论寿命(数万小时，甚至十万小时)相差甚远，因此电解电容成为影响LED驱动电源寿命的最主要因素之一。同时，电解电容体积较大，对驱动电源的功率密度也存在较大的影响，因此，需要研究开发无电解电容LED驱动电源。由于不含电解电容，驱动电流中定含有两倍工频的交流分量。由于，LED的响应速度非常快，输入电流的波动在几个纳秒内就可反映到其光输出波动上。这种效应达到一定的程度，就会使观察者对环境的视觉感知发生变化，这种感知变化即频闪，它往往是不希望发生的，甚至是有害的。因此，我们需要对现有的电源驱动设计方案进行改进。

发明内容

本实用新型的目的是为了克服上述现有技术的缺点，提供一种基于反激式变换器的无电解电容无频闪LED驱动电源，解决传统LED驱动电源存在的驱动电源寿命短、体积大，两级式驱动电源效率低，LED 负载电流纹波过大引起输出光的频闪等问题，选用反激式变换器，使其工作在电流断续模式，只需保持开关管的占空比恒定，则可以实现功率因数校正。在输出端，并联一个双向变换电路和输出电流纹波抑制电路，在给LED负载进行供电的同时还可以消除LED驱动电流中的两倍工频的交流分量。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于反激式变换器的无电解电容无频闪LED驱动电源，包括一个输入滤波电路、一个桥式整流电路、一个PFC变换器、一个双向变换器、一个输出电流纹波抑制电路；其中输入滤波电路由第1电感L_f和第1电容C_f串联而成，交流AC接输入滤波电路二端，桥式整流电路由4个二极管按常规电路连接而成，桥式整流电路的输入端连接于第1电容 C_f的二端，其输出端连接PFC变换器输入端，其中：二极管Dr₂与二极管Dr₃异名端接第1电容C_f的负极性端，PFC变换器的第一输出线圈N₂的相端依次连接第5二极管VD₁、第2电容C_O后接入第一输出线圈N₂的地端，第一输出线圈N₂的地端与第二输出线圈N₃的地端共同接第2电容C_O的负极性端；第5二极管VD₁、第2电容C_O、第1电阻 R₁的共端连接第2电感L_O后输出端为驱动电源的正极输出端LED₊；

PFC变换器的第二输出线圈N₃的相端依次连接第6二极管VD₂、第3电容C_b后接入第二输出线圈N₃的地端，第二输出线圈N₃的地端接地；第3电容C_b二端并联双向变换器，所述双向变换器由第二场效应管Q₂、第3电感L_b、第7二极管V_b组成，其中第二场效应管Q2漏极接第3电容Cb与第6二极管VD2的共端，第7二极管V_b的另一端接第二输出线圈N3的地端；第二场效应管Q₂源极接第3电感L_b与第 7二极管V_b的共端；第3电感L_b的另一端接入第5二极管VD₁、第2电容C_O、第1电阻R₁、第2电感L_O的共端；

输出电流纹波抑制电路由第1纹波电流抑制芯片MT7636及其外围电路组成；第1纹波电流抑制芯片MT7636的管脚1与第1电阻电阻 R₁和第4电容C₁的共端相连；第1纹波电流抑制芯片MT7636的管脚 3接第5电容C₂；第三场效应管Q₃的栅极接第1纹波电流抑制芯片MT7636的管脚4，第三场效应管Q₃的源极接第3电阻R_CS，第三场效应管Q₃的漏极接第2电阻R₂后接第1纹波电流抑制芯片MT7636的管脚6；第1纹波电流抑制芯片MT7636的管脚5接第3电阻R_CS后与第 4电容C₁、第5电容C₂的共端接入第1纹波电流抑制芯片MT7636的管脚2；第三场效应管Q₃的漏极与第2电阻R₂的共端作为驱动电源的负极输出端LED_-；第三场效应管Q₃的源极接第1纹波电流抑制芯片 MT7636的管脚5与第3电阻R_CS的共端。

进一步，所述PFC变换器输入端依次由第一线圈N₁、起开关作用的第一场效应管Q₁连接而成，第一场效应管Q₁的漏极接第一线圈N₁后端，第一场效应管Q₁的源极接二极管Dr₃与二极管Dr₄的共端；第一场效应管Q₁的栅极和第二场效应管Q₂的栅极分别接不同的驱动信号。

进一步，所述桥式整流电路由4个二极管Dr₁、Dr₂、Dr₃、Dr₄组成一个桥式整流电路，二极管Dr₁的阳极与二极管Dr₄的阴极相连接，二极管Dr₁的阴极与二极管Dr₂的阴极相连接，二极管Dr₃的阳极与二极管Dr₄的阳极相连接，二极管Dr₃的阴极与二极管Dr₂的阳极相连接。

更进一步，所述电路中所涉及的所有电容均为非电解电容。

综上所述，本实用新型的一种基于反激式变换器的无电解电容无频闪LED驱动电源寿命长、体积小，驱动电源效率高，能有效抑制LED负载电流纹波所引起的输出光的频闪。本产品能弥补现有产品的不足，定能产生较好的经济效益。

附图说明

图1是基于反激式变换器的无电解电容LED驱动电源电路图。

具体实施方式

实施例1

本实施例1所描述的一种基于反激式变换器的无电解电容无频闪LED驱动电源，如图1所示，包括一个输入滤波电路、一个桥式整流电路、一个PFC变换器、一个双向变换器、一个输出电流纹波抑制电路；其中输入滤波电路由第1电感L_f和第1电容C_f串联而成，交流AC接输入滤波电路二端，桥式整流电路由4个二极管按常规电路连接而成，桥式整流电路的输入端连接于第1电容C_f的二端，其输出端连接PFC变换器输入端，其中：二极管Dr₂与二极管Dr₃异名端接第1电容C_f的负极性端，PFC变换器的第一输出线圈N₂的相端依次连接第5二极管VD₁、第2电容C_O后接入第一输出线圈N₂的地端，第一输出线圈N₂的地端与第二输出线圈N₃的地端共同接第2电容C_O的负极性端；第5二极管VD₁、第2电容C_O、第1电阻R₁的共端连接第2 电感L_O后输出端为驱动电源的正极输出端LED₊；

PFC变换器的第二输出线圈N₃的相端依次连接第6二极管VD₂、第3电容C_b后接入第二输出线圈N₃的地端，第二输出线圈N₃的地端接地；第3电容C_b二端并联双向变换器，所述双向变换器由第二场效应管Q₂、第3电感L_b、第7二极管V_b组成，其中第二场效应管Q2漏极接第3电容Cb与第6二极管VD2的共端，第7二极管V_b的另一端接第二输出线圈N3的地端；第二场效应管Q₂源极接第3电感L_b与第 7二极管V_b的共端；第3电感L_b的另一端接入第5二极管VD₁、第2电容C_O、第1电阻R₁、第2电感L_O的共端；

输出电流纹波抑制电路由第1纹波电流抑制芯片MT7636及其外围电路组成；第1纹波电流抑制芯片MT7636的管脚1与第1电阻电阻 R₁和第4电容C₁的共端相连；第1纹波电流抑制芯片MT7636的管脚 3接第5电容C₂；第三场效应管Q₃的栅极接第1纹波电流抑制芯片MT7636的管脚4，第三场效应管Q₃的源极接第3电阻R_CS，第三场效应管Q₃的漏极接第2电阻R₂后接第1纹波电流抑制芯片MT7636的管脚6；第1纹波电流抑制芯片MT7636的管脚5接第3电阻R_CS后与第 4电容C₁、第5电容C₂的共端接入第1纹波电流抑制芯片MT7636的管脚2；第三场效应管Q₃的漏极与第2电阻R₂的共端作为驱动电源的负极输出端LED_-；第三场效应管Q₃的源极接第1纹波电流抑制芯片 MT7636的管脚5与第3电阻R_CS的共端。

所述PFC变换器输入端依次由第一线圈N₁、起开关作用的第一场效应管Q₁连接而成，第一场效应管Q₁的漏极接第一线圈N₁后端，第一场效应管Q₁的源极接二极管Dr₃与二极管Dr₄的共端；第一场效应管Q₁的栅极和第二场效应管Q₂的栅极分别接不同的驱动信号。

所述桥式整流电路由4个二极管Dr₁、Dr₂、Dr₃、Dr₄组成一个桥式整流电路，二极管Dr₁的阳极与二极管Dr₄的阴极相连接，二极管 Dr₁的阴极与二极管Dr₂的阴极相连接，二极管Dr₃的阳极与二极管Dr₄的阳极相连接，二极管Dr₃的阴极与二极管Dr₂的阳极相连接。

所述电路中所涉及的所有电容均为非电解电容。

在交流AC输入端，第1电感L_f和第1电容C_f组成一个LC输入滤波电路，用于滤除交流电源输入电流中的谐波分量。

第3电容C_b是电路中最为主要的储能部件，第2电容C_O虽然也可以储存能量，但与第3电容C_b的储能相比可以几乎可以忽略不计。第2电容C_O与PFC反激变换器第一输出线圈N₂连接，C_b连接PFC 反激变换器第二输出线圈N₃连接。通过第1场效应管Q₁控制PFC反激变换器第一线圈N₁的开断，使其工作在电流断续模式。

电感L_O与LED负载串联，构成一个低通滤波器，以阻止高频分量流过；电容C_o与LED负载并联，构成一个高频回路，为PFC变换器和双向变换器的输出电流i_O1和i_O2中的高频分量提供通路。

为了储存更多的能量，与LED负载或滤波电容C₀比，主要储能电容C_b的端电压需保持更高值。电感L_b与二极管V_b组成双向变换器，受第2场效应管Q₂的控制，以确保电容C_b两端的电压大小，使变换器工作在电流断续模式。一方面，当输入电源功率不足时，能让输出电流快速得到补偿；另一面，当输入电源功率过高时，将能量储存在电容C_b中。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型的结构作任何形式上的限制。凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型的技术方案的范围内。

Claims (4)

1.基于反激式变换器的无电解电容无频闪LED驱动电源，其特征在于：包括一个输入滤波电路、一个桥式整流电路、一个PFC变换器、一个双向变换器、一个输出电流纹波抑制电路；其中输入滤波电路由第1电感L_f和第1电容C_f串联而成，交流AC接输入滤波电路二端，桥式整流电路由4个二极管按整流电路连接而成，桥式整流电路的输入端连接于第1电容C_f的二端，其输出端连接PFC变换器输入端，其中：二极管Dr₂与二极管Dr₃异名端接第1电容C_f的负极性端，PFC变换器的第一输出线圈N₂的相端依次连接第5二极管VD₁、第2电容C_O后接入第一输出线圈N₂的地端，第一输出线圈N₂的地端与第二输出线圈N₃的地端共同接第2电容C_O的负极性端；第5二极管VD₁、第2电容C_O、第1电阻R₁的共端连接第2电感L_O后输出端为驱动电源的正极输出端LED₊；

PFC变换器的第二输出线圈N₃的相端依次连接第6二极管VD₂、第3电容C_b后接入第二输出线圈N₃的地端，第二输出线圈N₃的地端接地；第3电容C_b二端并联双向变换器，所述双向变换器由第二场效应管Q₂、第3电感L_b、第7二极管V_b组成，其中第二场效应管Q2漏极接第3电容Cb与第6二极管VD2的共端，第7二极管V_b的另一端接第二输出线圈N3的地端；第二场效应管Q₂源极接第3电感L_b与第7二极管V_b的共端；第3电感L_b的另一端接入第5二极管VD₁、第2电容C_O、第1电阻R₁、第2电感L_O的共端；

输出电流纹波抑制电路由第1纹波电流抑制芯片MT7636及其外围电路组成；第1纹波电流抑制芯片MT7636的管脚1与第1电阻电阻R₁和第4电容C₁的共端相连；第1纹波电流抑制芯片MT7636的管脚3接第5电容C₂；第三场效应管Q₃的栅极接第1纹波电流抑制芯片MT7636的管脚4，第三场效应管Q₃的源极接第3电阻R_CS，第三场效应管Q₃的漏极接第2电阻R₂后接第1纹波电流抑制芯片MT7636的管脚6；第1纹波电流抑制芯片MT7636的管脚5接第3电阻R_CS后与第4电容C₁、第5电容C₂的共端接入第1纹波电流抑制芯片MT7636的管脚2；第三场效应管Q₃的漏极与第2电阻R₂的共端作为驱动电源的负极输出端LED_-；第三场效应管Q₃的源极接第1纹波电流抑制芯片MT7636的管脚5与第3电阻R_CS的共端。

2.根据权利要求1所述的基于反激式变换器的无电解电容无频闪LED驱动电源，其特征在于，PFC变换器输入端依次由第一线圈N₁、起开关作用的第一场效应管Q₁连接而成，第一场效应管Q₁的漏极接第一线圈N₁后端，第一场效应管Q₁的源极接二极管Dr₃与二极管Dr₄的共端；第一场效应管Q₁的栅极和第二场效应管Q₂的栅极分别接不同的驱动信号。

3.根据权利要求1或2所述的基于反激式变换器的无电解电容无频闪LED驱动电源，其特征在于，所述桥式整流电路由4个二极管Dr₁、Dr₂、Dr₃、Dr₄组成一个桥式整流电路，二极管Dr₁的阳极与二极管Dr₄的阴极相连接，二极管Dr₁的阴极与二极管Dr₂的阴极相连接，二极管Dr₃的阳极与二极管Dr₄的阳极相连接，二极管Dr₃的阴极与二极管Dr₂的阳极相连接。

4.根据权利要求3所述的基于反激式变换器的无电解电容无频闪LED驱动电源，其特征在于，电路中所涉及的所有电容均为非电解电容。

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