CN211018643U - 一种半桥串联谐振无频闪的电源电路、pcb板及电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种半桥串联谐振无频闪的电源电路、PCB板及电源，设置有输入端和输出端，包括依次连接的前级整流滤波电路、PFC升压电路、串联谐振电路和后级整流滤波电路，所述输入端与前级整流滤波电路连接，所述输出端与后级整流滤波电路连接，所述PFC升压电路由PFC调节芯片IC1和变压器T1连接而成；通过上述设置，PFC升压电路为串联谐振电路提供恒定电压，可使谐波一直处于小于20％的状态，且该电压不会随负载改变；而串联谐振电路，使电流和电压呈正弦波状，实现软开关，减少开关损耗，提高电源工作效率；从而大大提高了电源的可支持输出范围和工作效率。

Description

一种半桥串联谐振无频闪的电源电路、PCB板及电源

技术领域

本实用新型涉及电源技术领域，特别涉及一种电源电路。

背景技术

半导体照明作为21世纪的新型光源，具有节能、环保、寿命长、易维护等优点， LED逐步取代白炽灯、荧光灯等传统照明，由于LED本身的特性，需要恒流源为其供电。 LCC半桥谐振电源常用于恒压输出场合，但传统LLC存在以下缺陷：当输出范围太宽，会丢失谐振点，此时谐波会超出认证的要求小于20％，还有泵电路的电解电压会升高；传统LLC一般只能到60％-100％负载，不能支持宽输出范围。

可见，现有技术还有待改进和提高。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种半桥串联谐振无频闪的电源电路、PCB板及电源，旨在提高电源的可支持输出范围和工作效率。

为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：

一种半桥串联谐振无频闪的电源电路，设置有输入端和输出端，包括依次连接的前级整流滤波电路、PFC升压电路、串联谐振电路和后级整流滤波电路，所述输入端与前级整流滤波电路连接，所述输出端与后级整流滤波电路连接；所述PFC升压电路由PFC调节芯片IC1和变压器T1连接而成。

所述的半桥串联谐振无频闪的电源电路，其中，所述串联谐振电路包括驱动控制单元、驱动变压单元、半桥单元和半桥串联谐振腔；所述PFC升压电路分别与驱动控制单元、半桥单元连接，所述驱动变压单元分别与驱动控制单元、半桥单元连接，所述半桥单元通过半桥串联谐振腔与后级整流滤波电路连接；所述驱动控制单元用于通过驱动变压单元控制半桥单元的导通或断开。

所述的半桥串联谐振无频闪的电源电路，其中，所述半桥串联谐振腔由电感L3和电容C13串联而成。

所述的半桥串联谐振无频闪的电源电路，其中，所述半桥单元包括三极管Q1、三极管Q2，所述驱动变压单元设置为驱动变压器T2；所述三极管Q1的集电极与PFC升压电路连接，其基极通过电阻R11与驱动变压器T2的1脚连接，其发射极与驱动变压器T2的2 脚连接且与基极之间并联电容C10；所述三极管Q2的集电极与三极管Q1的发射极连接，其基极与驱动变压器T2的8脚连接，其发射极通过电阻R12与驱动变压器T2的7脚连接且与基极之间并联有电容C11；所述驱动变压器T2的4脚与三极管Q1的发射极连接，其3 脚与半桥串联谐振腔连接，其5脚、6脚均与驱动控制单元连接。

所述的半桥串联谐振无频闪的电源电路，其中，所述半桥单元还包括二极管D3、二极管D4；所述二极管D3的负极与所述三极管Q1的集电极连接，其正极与所述驱动变压器 T2的3脚连接；所述二极管D4的负极与所述驱动变压器T2的3脚连接，其正极与所述三极管Q2的发射极连接。

所述的半桥串联谐振无频闪的电源电路，其中，所述前级整流滤波电路包括前级EMI滤波单元和前级桥式整流单元；所述输入端依次通过前级EMI滤波单元、前级桥式整流单元与所述PFC升压电路连接。

所述的半桥串联谐振无频闪的电源电路，其中，所述后级整流滤波电路包括后级桥式整流单元和后级EMI滤波单元；所述串联谐振电路依次通过后级桥式整流单元、后级EMI 滤波单元与所述输出端连接。

所述的半桥串联谐振无频闪的电源电路，其中，还包括取样电路，所述取样电路包括电阻R17，电阻R17的一端与后级桥式整流单元连接，其另一端接地。

一种PCB板，所述PCB板上印刷有如上所述的半桥串联谐振无频闪的电源电路，所述前级整流滤波电路、PFC升压电路、串联谐振电路和后级整流滤波电路之间为铜箔连接关系。

一种电源，包括电路板，所述电路板上设置有如上所述的半桥串联谐振无频闪的电源电路。

有益效果：

本实用新型提供了一种半桥串联谐振无频闪的电源电路、PCB板及电源，相比现有技术，通过设置PFC升压电路和串联谐振电路，PFC升压电路用于升压和功率因数校正，为串联谐振电路提供恒定电压，可使谐波一直处于小于20％的状态，且该电压不会随负载改变；而串联谐振电路，使电流和电压呈正弦波状，实现软开关，减少开关损耗，提高电源工作效率；从而大大提高了电源的可支持输出范围和工作效率。

附图说明

图1为本实用新型一种半桥串联谐振无频闪的电源电路的结构示意图。

图2为本实用新型所述串联谐振电路的结构示意图。

图3为本实用新型一种半桥串联谐振无频闪的电源电路的前半部分原理图。

图4为本实用新型一种半桥串联谐振无频闪的电源电路的后半部分原理图。

主要元件符号说明：10-输入端、20-输出端、30-前级整流滤波电路、31-前级EMI滤波单元、32-前级桥式整流单元、40-PFC升压电路、50-串联谐振电路、51-驱动控制单元、52-驱动变压单元、53-半桥单元、54-半桥串联谐振腔、60-后级整流滤波电路、61-后级桥式整流单元、62-后级EMI滤波单元、70-取样电路。

具体实施方式

本实用新型提供一种半桥串联谐振无频闪的电源电路、PCB板及电源，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型的保护范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参阅图1，本实用新型提供一种半桥串联谐振无频闪的电源电路，设置有输入端10和输出端20，包括依次连接的前级整流滤波电路30、PFC升压电路40、串联谐振电路 50和后级整流滤波电路60，所述输入端10与前级整流滤波电路30连接，所述输出端20与后级整流滤波电路60连接；所述PFC升压电路40由PFC调节芯片IC1和变压器T1连接而成。

请参阅图3，作为一种优选，所述输入端10包括火线L和零线N，火线L上串联有熔断器FU，从而保护电路；所述输出端20包括端子OUT。

在实际应用当中，交流电经过前级整流滤波后进入PFC升压电路40升压和功率因数校正；然后经过串联谐振电路50，使电流和电压呈正弦波状，实现软开关，减少开关损耗，提高电源工作效率；最后，后级整流滤波电路60对串联谐振电路50的输出电压进行整流滤波后输出恒定电流。在上述过程中，通过PFC升压电路40为串联谐振电路50提供恒定电压，可使谐波一直处于小于20％的状态，且该电压不会随负载改变，因此大大提高了电源的可支持输出范围。

请参阅图3，作为一种优选，所述PFC调节芯片IC1的型号优选为SY58873U，具有可高功率因数和抗电磁干扰的优点；在本实施例中，其具体连接方式请参照图3。作为一种优选，所述变压器T1的型号优选为EE13，EE13为芯式变压器，其磁芯用引线接地。

请参阅图2，在某些实施方式中，所述串联谐振电路50包括驱动控制单元51、驱动变压单元52、半桥单元53和半桥串联谐振腔54；所述PFC升压电路40分别与驱动控制单元51、半桥单元53连接，所述驱动变压单元52分别与驱动控制单元51、半桥单元53连接，所述半桥单元53通过半桥串联谐振腔54与后级整流滤波电路60连接。通过上述设置，所述驱动控制单元51用于通过驱动变压单元52控制半桥单元53的导通或断开，所述半桥串联谐振腔54用于对半桥单元53的电流电压进行谐振。

请参阅图4，具体地，在本实施例中，所述驱动控制单元51由驱动芯片IC2连接而成，所述驱动芯片IC2的型号优选为RED2511，该驱动芯片IC2用于驱动LED产品，具有无频闪、低波纹的优点；在本实施例中，其具体连接方式请参照图4。

请参阅图4，作为一种优选，所述半桥串联谐振腔54由电感L3和电容C13串联而成。

请参阅图4，具体地，在本实施例中，所述半桥单元53包括三极管Q1、三极管 Q2，所述驱动变压单元52设置为驱动变压器T2，需要说明的是本实施例中的驱动变压器 T2为四绕组变压器，其中的1脚、2脚为同一绕组，3脚、4脚为同一绕组，5脚、6脚为同一绕组，7脚、8脚为同一绕组。所述三极管Q1的集电极与PFC升压电路40连接，其基极通过电阻R11与驱动变压器T2的1脚连接，其发射极与驱动变压器T2的2脚连接且与基极之间并联电容C10；所述三极管Q2的集电极与三极管Q1的发射极连接，其基极与驱动变压器T2的8脚连接，其发射极通过电阻R12与驱动变压器T2的7脚连接且与基极之间并联有电容C11；所述驱动变压器T2的4脚与三极管Q1的发射极连接，其3脚与半桥串联谐振腔54连接，其5脚、6脚均与驱动控制单元51连接。

通过上述设置，使电流和电压呈正弦波状，实现软开关，减少开关损耗，提高电源工作效率；其工作原理如下：当驱动控制单元51通过驱动变压单元52的5脚、6脚输出信号时，三极管Q1、三极管Q2的基极有电压输出并达到阈值，三极管Q1、三极管Q2导通，通过3脚经过绕组从4脚输出电流电压，需要说明的是三极管Q1、三极管Q2可替换为MOS管作为开关谐振元件，仍可达到上述控制效果。在本实施例中，采用三极管作为开关谐振元件，具有损耗功率低、效率高、成本低的优点。

请参阅图4，进一步地，在本实施例中，所述半桥单元53还包括二极管D3、二极管D4；所述二极管D3的负极与所述三极管Q1的集电极连接，其正极与所述驱动变压器T2 的3脚连接；所述二极管D4的负极与所述驱动变压器T2的3脚连接，其正极与所述三极管Q2的发射极连接。通过上述设置，二极管D3、二极管D4作为续流二极管，起到保护三极管的作用，防止电感类元件在开关瞬间产生反向电动势击穿烧毁三极管。

作为一种优选，二极管D3、二极管D4优选为响应速度快的肖特基二极管。

请参阅图3，在某些实施方式中，所述前级整流滤波电路30包括前级EMI滤波单元31和前级桥式整流单元32；所述输入端10依次通过前级EMI滤波单元31、前级桥式整流单元32与所述PFC升压电路40连接。其中，所述前级桥式整流单元32包括桥式整流元件BR1，其用于将交流电转化为直流电，所述前级EMI滤波单元31包括共轭线圈L1，其用于滤去交流电中的电磁干扰。

请参阅图3，具体地，在本实施例中，所述前级整流滤波电路30的具体连接方式如下：所述共轭线圈的3脚与零线N连接；其4脚与火线L连接且通过电容C1与3脚连接；其1脚依次通过电容C2、电阻R1与2脚连接，电阻R1上并联有电感L2；交流地AGND 通过电容C3与电容C2的与电阻R1连接的一端连接，该电源设置为非隔离。所述桥式整流单元BR1的2脚与共轭线圈L1的1脚连接，其4脚与电容C2的与电阻R1连接的一端连接，其1脚与FPC升压电路连接，其3脚与低压低GND连接。

请参阅图4，在某些实施方式中，所述后级整流滤波电路60包括后级桥式整流单元61和后级EMI滤波单元62；所述串联谐振电路50依次通过后级桥式整流单元61、后级 EMI滤波单元62与所述输出端20连接。其中，所述后级桥式整流单元61包括桥式整流元件BR2，其用于将交流电转化为直流电，所述后级EMI滤波单元62包括共轭线圈L4，其用于滤去交流电中的电磁干扰。

请参阅图4，具体地，在本实施例中，所述后级整流滤波电路60的具体连接方式如下：所述桥式整流元件BR2的2脚与串联谐振电路50连接，其4脚与低压地GND连接，其1脚与共轭线圈的1脚连接，其3脚与共轭线圈的3脚连接。所述共轭线圈的1脚与3脚之间并联有电解电容C14、电阻R20，其3脚还通过电容C15连接至接点C，其2脚、4脚均与端子OUT连接。

请参阅图4，进一步地，在某些实施方式中，还包括取样电路70，所述取样电路70包括电阻R17，桥式整流元件BR2的4脚通过电阻R17与低压地GND连接；电阻R17作为取样电阻，便于测试人员进行检测。

请参阅图4，作为一种优选，当取样电阻的电阻功率不足时，原取样电阻上可并联多个新的取样电阻，以提高电阻功率。在本实施例中，具体地，所述电阻R17与电阻R18、电阻R19并联连接。

本实用新型还提供了一种PCB板，所述PCB板上印刷有如上所述的半桥串联谐振无频闪的电源电路，所述前级整流滤波电路30、PFC升压电路40、串联谐振电路50和后级整流滤波电路60之间为铜箔连接关系；由于上文对该半桥串联谐振无频闪的电源电路进行了详细的描述，此处不再赘述。

本实用新型还提供了一种电源，包括电路板，所述电路板上设置有如上所述的半桥串联谐振无频闪的电源电路；由于上文对该半桥串联谐振无频闪的电源电路进行了详细的描述，此处不再赘述。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种半桥串联谐振无频闪的电源电路，设置有输入端和输出端，其特征在于，包括依次连接的前级整流滤波电路、PFC升压电路、串联谐振电路和后级整流滤波电路，所述输入端与前级整流滤波电路连接，所述输出端与后级整流滤波电路连接；所述PFC升压电路由PFC调节芯片IC1和变压器T1连接而成。

2.根据权利要求1所述的半桥串联谐振无频闪的电源电路，其特征在于，所述串联谐振电路包括驱动控制单元、驱动变压单元、半桥单元和半桥串联谐振腔；所述PFC升压电路分别与驱动控制单元、半桥单元连接，所述驱动变压单元分别与驱动控制单元、半桥单元连接，所述半桥单元通过半桥串联谐振腔与后级整流滤波电路连接；所述驱动控制单元用于通过驱动变压单元控制半桥单元的导通或断开。

3.根据权利要求2所述的半桥串联谐振无频闪的电源电路，其特征在于，所述半桥串联谐振腔由电感L3和电容C13串联而成。

4.根据权利要求2所述的半桥串联谐振无频闪的电源电路，其特征在于，所述半桥单元包括三极管Q1、三极管Q2，所述驱动变压单元设置为驱动变压器T2；所述三极管Q1的集电极与PFC升压电路连接，其基极通过电阻R11与驱动变压器T2的1脚连接，其发射极与驱动变压器T2的2脚连接且与基极之间并联电容C10；所述三极管Q2的集电极与三极管Q1的发射极连接，其基极与驱动变压器T2的8脚连接，其发射极通过电阻R12与驱动变压器T2的7脚连接且与基极之间并联有电容C11；所述驱动变压器T2的4脚与三极管Q1的发射极连接，其3脚与半桥串联谐振腔连接，其5脚、6脚均与驱动控制单元连接。

5.根据权利要求4所述的半桥串联谐振无频闪的电源电路，其特征在于，所述半桥单元还包括二极管D3、二极管D4；所述二极管D3的负极与所述三极管Q1的集电极连接，其正极与所述驱动变压器T2的3脚连接；所述二极管D4的负极与所述驱动变压器T2的3脚连接，其正极与所述三极管Q2的发射极连接。

6.根据权利要求1所述的半桥串联谐振无频闪的电源电路，其特征在于，所述前级整流滤波电路包括前级EMI滤波单元和前级桥式整流单元；所述输入端依次通过前级EMI滤波单元、前级桥式整流单元与所述PFC升压电路连接。

7.根据权利要求1所述的半桥串联谐振无频闪的电源电路，其特征在于，所述后级整流滤波电路包括后级桥式整流单元和后级EMI滤波单元；所述串联谐振电路依次通过后级桥式整流单元、后级EMI滤波单元与所述输出端连接。

8.根据权利要求7所述的半桥串联谐振无频闪的电源电路，其特征在于，还包括取样电路，所述取样电路包括电阻R17，电阻R17的一端与后级桥式整流单元连接，其另一端接地。

9.一种PCB板，其特征在于，所述PCB板上印刷有如权利要求1-8任一项所述的半桥串联谐振无频闪的电源电路，所述前级整流滤波电路、PFC升压电路、串联谐振电路和后级整流滤波电路之间为铜箔连接关系。

10.一种电源，包括电路板，其特征在于，所述电路板上设置有如权利要求1-8任一项所述的半桥串联谐振无频闪的电源电路。

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