CN213152434U

CN213152434U - 一种高功率大电流输出的驱动电源电路

Info

Publication number: CN213152434U
Application number: CN202022486872.7U
Authority: CN
Inventors: 程厚明; 涂兴强
Original assignee: Letaron Electronic Co ltd
Current assignee: Guangdong Qingzhou Photoelectric Technology Co ltd
Priority date: 2020-11-02
Filing date: 2020-11-02
Publication date: 2021-05-07
Anticipated expiration: 2030-11-02

Abstract

本实用新型公开了一种高功率大电流输出的驱动电源电路，市电经EMI电路、整流滤波电路输出直流脉冲电压，直流脉冲电压经PFC升压电路校正功率因数后输出升压后的直流电压，直流电压从第一变压器以及第二变压器的输出，变压电路的输出通过输出同步整流电路向负载输出负载工作电压，PWM脉宽调制电路通过开关管控制变压电路的主原边回路的通断，变压电路的次原边回路向PWM脉宽调制电路提供启动电压；恒流恒压环路通过对输出同步整流电路中的负载回路进行电流及电压采集并通过信号反馈电路反馈至PWM脉宽调制电路，PWM脉宽调制电路根据反馈控制变压电路、输出同步整流电路的输出。本实用新型的电路简单，性能可靠，适用性广。超低安全低电压，更安全。

Description

一种高功率大电流输出的驱动电源电路

技术领域

本实用新型涉及驱动电源电路技术领域，特别是一种高功率大电流输出的驱动电源电路。

背景技术

目前的LED驱动电路，当其驱动电路出现输出过载的现象时，缺少保护电路，驱动电路依然保持电压输出，容易造成电路的安全隐患。特别对于高功率大电流的驱动电源，其安全性以及稳定性要求更加高，目前传统的驱动电源无法应对该要求。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种高功率大电流输出的驱动电源电路。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种高功率大电流输出的驱动电源电路，包括交流电接口、EMI电路、整流滤波电路、PFC升压电路、PWM脉宽调制电路、变压电路、输出同步整流电路、信号反馈电路和恒流恒压环路；变压电路包括第一变压器和第二变压器，该第一变压器和第二变压器并联；市电经EMI电路、整流滤波电路输出直流脉冲电压VIN+，直流脉冲电压VIN+经PFC升压电路校正功率因数后输出升压后的直流电压HV，直流电压HV从第一变压器以及第二变压器的输出，变压电路的输出通过输出同步整流电路向负载输出负载工作电压，PWM脉宽调制电路通过开关管Q4控制变压电路的主原边回路的通断，变压电路的次原边回路向PWM脉宽调制电路提供启动电压；恒流恒压环路通过对输出同步整流电路中的负载回路进行电流及电压采集并通过信号反馈电路反馈至PWM脉宽调制电路，PWM脉宽调制电路根据反馈控制变压电路、输出同步整流电路的输出。

上述技术方案中，所述恒流恒压环路包括控制芯片U5，该控制芯片U5的电流采集端口和电压采集端口分别与输出同步整流电路电连接，该控制芯片U5的反馈端与所述的信号反馈电路的输入端电连接。

上述技术方案中，所述输出同步整流电路包括同步整流芯片U4和开关管Q5，开关管Q5的控制端与同步整流芯片U4的控制输出端电连接，开关管Q5的输入端与第一变压器和第二变压器的共同输出端电连接。

上述技术方案中，所述输出同步整流电路还包括若干极性电容以及共模电感LF5。

上述技术方案中，在所述EMI电路中提供有一连接端VSTART与所述PWM脉宽调制电路的控制芯片U2的启动端电连接。

上述技术方案中，所述PFC升压电路包括PFC芯片U1、电感T1和开关管Q1，所述电感T1的一路输入端与直流脉冲电压VIN+电连接，另一路输入端与PFC芯片U1的输出端电连接，直流脉冲电压VIN+与PFC芯片U1的输入端电连接，开关管Q1的控制端与PFC芯片U1的控制输出端电连接，开关管Q1的输出端与PFC芯片U1的控制端电连接；电感T1的输出端一路接地，另一路串联二极管D2、磁珠FB后输出所述直流电压HV；PWM脉宽调制电路向PFC芯片U1提供启动电压PFC VCC，该PFC芯片U1根据启动电压PFC VCC并通过开关管Q3的导通以调节PFC芯片U1的动态响应。

上述技术方案中，所述PFC芯片U1的MULT引脚与开关管Q2的控制端电连接，开关管Q2的输入端与启动电压PFC VCC电连接，开关管Q2串联上拉电阻后与开关管Q3的控制端电连接，开关管Q3的输入端与PFC芯片U1的INV引脚电连接，PFC芯片U1的COMP 引脚串联电阻R4、电容C7后与INV引脚电连接。

上述技术方案中，所述信号反馈电路包括光耦发射端U3A和光耦接收端U3B，光耦发射端U3A由输出同步整流电路供电且与恒流恒压环路的输出端电连接，光耦接收端U3B与PWM脉宽调制电路的反馈端电连接。

本实用新型的有益效果是：

1．电路简单，性能可靠，适用性广。

2．超低安全低电压，更安全。

3．利用变压器并联方式分流输出解决大电流输出的电路方案，并联变压器T2,T3同时分担散热，提高电路可靠性能。

4．具有低温升，优秀的EMI，动态响应好，无频闪，输出电压精度高，线性调整率和负载调整率好，热态输出稳定的特点。

附图说明

图1是本实用新型的整体电路原理示意图。

图2是本实用新型EMI电路的电路原理示意图。

图3是本实用新型整流滤波电路的电路原理示意图。

图4是本实用新型PFC升压电路的电路原理示意图。

图5是本实用新型PWM脉宽调制电路的电路原理示意图。

图6是本实用新型变压电路的电路原理示意图。

图7是本实用新型输出同步整流电路的电路原理示意图。

图8是本实用新型恒流恒压环路的电路原理示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请提供的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本申请公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本申请揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本申请公开的内容不充分。

在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。

除非另作定义，本申请所涉及的技术术语或者科学术语应当为本申请所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请所涉及的“一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量限制，可表示单数或复数。本申请所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；例如包含了一系列步骤或模块（单元）的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可以还包括没有列出的步骤或单元，或可以还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本申请所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。本申请所涉及的“多个”是指大于或者等于两个。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。本申请所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序。

如图1-8所示，一种高功率大电流输出的驱动电源电路，包括交流电接口、EMI电路1、整流滤波电路2、PFC升压电路3、PWM脉宽调制电路4、变压电路5、输出同步整流电路6、信号反馈电路和恒流恒压环路7；变压电路包括第一变压器和第二变压器，该第一变压器和第二变压器并联；市电经EMI电路、整流滤波电路输出直流脉冲电压VIN+，直流脉冲电压VIN+经PFC升压电路校正功率因数后输出升压后的直流电压HV，直流电压HV从第一变压器以及第二变压器的输出，变压电路的输出通过输出同步整流电路向负载输出负载工作电压，PWM脉宽调制电路通过开关管Q4控制变压电路的主原边回路的通断，变压电路的次原边回路向PWM脉宽调制电路提供启动电压；恒流恒压环路通过对输出同步整流电路中的负载回路进行电流及电压采集并通过信号反馈电路反馈至PWM脉宽调制电路，PWM脉宽调制电路根据反馈控制变压电路、输出同步整流电路的输出。

具体的，EMI电路用于滤除外界电网的高频脉冲对电源的干扰，同时也起到减少开关电源本身对外界的电磁干扰。EMI电路包括串联的保险丝F1、并联的压敏电阻VR1、并联的电容C3、串联的共模电感LF1、共模电感LF2和共模电感LF3、并联的电阻R8和电阻R9、串联的共模电感LF4，电阻R8并联有电阻R27，电阻R9并联有电阻R53，电阻R8与电阻R9之间的节点作为连接端VSTSRT。在所述EMI电路中提供有一连接端VSTART与所述PWM脉宽调制电路的控制芯片U2的启动端电连接。

具体的，整流滤波电路用于将交流电源降压、整流、滤波为合适的直流电压。整流滤波电路包括由二极管D11、D13、D14、D15组成的桥式整流电路、电感L1、电容C10和电容C11，桥式整流电路输出端串联电感L1后输出直流脉冲电压VIN+，电感L1的输入端串联电容C10后接地，电感L1的输出端串联电容C11后接地。

具体的，PFC升压电路用于对整流滤波电路输出的直流脉冲电压VIN+进行功率因数校正升压输出稳定可靠的直流电压HV。所述PFC升压电路包括PFC芯片U1、电感T1和开关管Q1，所述电感T1的一路输入端与直流脉冲电压VIN+电连接，另一路输入端与PFC芯片U1的输出端电连接，直流脉冲电压VIN+与PFC芯片U1的输入端电连接，开关管Q1的控制端与PFC芯片U1的控制输出端电连接，开关管Q1的输出端与PFC芯片U1的控制端电连接；电感T1的输出端一路接地，另一路串联二极管D2、磁珠FB后输出所述直流电压HV；PWM脉宽调制电路向PFC芯片U1提供启动电压PFC VCC，该PFC芯片U1根据启动电压PFC VCC并通过开关管Q3的导通以调节PFC芯片U1的动态响应。直流脉冲电压VIN+串联电阻R2、电阻R3后一路与PFC芯片U1的MULT端电连接，另一路串联电阻R5后接地。开关管Q1的为MOS管，开关管Q1的控制端串联电阻R62、电阻R12后与PFC芯片U1的控制输出端电连接，电阻R12并联有二极管D1，开关管Q1的输出端串联电阻R18后接地。所述PFC芯片U1的MULT引脚与开关管Q2的控制端电连接，开关管Q2的输入端与启动电压PFC VCC电连接，开关管Q2串联上拉电阻后与开关管Q3的控制端电连接，开关管Q3的输入端与PFC芯片U1的INV引脚电连接，PFC芯片U1的COMP 引脚串联电阻R4、电容C7后与INV引脚电连接。

具体的，PWM脉宽调制电路用于根据反馈端收集的反馈信号控制变压电路的输入和输出。PWM脉宽调制电路包括控制芯片U2和开关管Q4，开关管Q4串联电阻R33、R32后与控制芯片U2的控制输出端电连接，电阻R32反向并联有二极管D7，开关管Q2的输出端串联电阻R37后接地，电阻R37并联有两正向串联的二极管D18、D19，开关管Q2的输入端串联磁珠FB1后与第一变压电路的主原边回路电连接。

具体的，变压电路用于将PFC升压电路输出的直流电压HV变压为负载所需工作电压输出。变压电路包括第一变压器T2和第二变压器T3，该第一变压器T2和第二变压器T3并联，第一变压器T2的主原边回路和次原边回路与PWM脉宽调制电路电连接，第二变压器T3的原边回路与第一变压器T2的主原边回路并联连接，第二变压器T3和第一变压器T2的副边与输出同步整流电路的输入端电连接。

具体的，输出同步整流电路用于通态电阻极低的功率MOSFET来取代整流二极管，因此能大大降低整流器的损耗，提高DC/DC变换器的效率，满足低压、大电流整流的需要。所述输出同步整流电路包括同步整流芯片U4和开关管Q5，开关管Q5的控制端与同步整流芯片U4的控制输出端电连接，开关管Q5的输入端与第一变压器和第二变压器的共同输出端电连接。开关管Q5的输入端与输出端之间并联有串联连接的电容C27和电阻R42。同步整流芯片U4对开关管输入端和输出端进行电流电压信号的采集并提供同步整流控制。该输出同步整流电路还包括极性电容C28、C29、C33以及共模电感LF5。输出同步整流电路的输出端为负载工作电压输出端V+、V-。本实施例中可以实现12V/10A的高功率大电流输出。

具体的，恒流恒压环路用于对输出同步整理电路的电流和电压信号进行取样并反馈至PWM脉宽调制电路以便于做出恒流恒压的调节。所述恒流恒压环路包括控制芯片U5，该控制芯片U5的电流采集端口和电压采集端口分别与输出同步整流电路电连接，该控制芯片U5的反馈端与所述的信号反馈电路的输入端电连接。所述输出同步整流电路还包括若干极性电容以及共模电感LF5。控制芯片U5可以采用比较器。

具体的，信号反馈电路用于将反馈信号通过光电隔离的方式可靠地传送至上位机也即PWM脉宽调制电路。所述信号反馈电路包括光耦发射端U3A和光耦接收端U3B，光耦发射端U3A由输出同步整流电路供电且与恒流恒压环路的输出端电连接，光耦接收端U3B与PWM脉宽调制电路的反馈端电连接。

本实用新型的工作原理：市电经EMI电路、整流滤波电路输出直流脉冲电压VIN+，直流脉冲电压VIN+经PFC升压电路校正功率因数后输出升压后的直流电压HV，直流电压HV从第一变压器以及第二变压器的输出，变压电路的输出通过输出同步整流电路向负载输出负载工作电压，PWM脉宽调制电路通过开关管Q4控制变压电路的主原边回路的通断，变压电路的次原边回路向PWM脉宽调制电路提供启动电压；恒流恒压环路通过对输出同步整流电路中的负载回路进行电流及电压采集并通过信号反馈电路反馈至PWM脉宽调制电路，PWM脉宽调制电路根据反馈控制变压电路、输出同步整流电路的输出。本实用新型通过采用变压器并联方式分流输出解决大电流输出的电路方案，并联变压器T2、T3同时分担散热，提高电路可靠性能。

以上的实施例只是在于说明而不是限制本实用新型，故凡依本实用新型专利申请范围所述的方法所做的等效变化或修饰，均包括于本实用新型专利申请范围内。

Claims

1.一种高功率大电流输出的驱动电源电路，其特征在于：包括交流电接口、EMI电路、整流滤波电路、PFC升压电路、PWM脉宽调制电路、变压电路、输出同步整流电路、信号反馈电路和恒流恒压环路；变压电路包括第一变压器和第二变压器，该第一变压器和第二变压器并联；市电经EMI电路、整流滤波电路输出直流脉冲电压VIN+，直流脉冲电压VIN+经PFC升压电路校正功率因数后输出升压后的直流电压HV，直流电压HV从第一变压器以及第二变压器的输出，变压电路的输出通过输出同步整流电路向负载输出负载工作电压，PWM脉宽调制电路通过开关管Q4控制变压电路的主原边回路的通断，变压电路的次原边回路向PWM脉宽调制电路提供启动电压；恒流恒压环路通过对输出同步整流电路中的负载回路进行电流及电压采集并通过信号反馈电路反馈至PWM脉宽调制电路，PWM脉宽调制电路根据反馈控制变压电路、输出同步整流电路的输出。

2.根据权利要求1所述的一种高功率大电流输出的驱动电源电路，其特征在于：所述恒流恒压环路包括控制芯片U5，该控制芯片U5的电流采集端口和电压采集端口分别与输出同步整流电路电连接，该控制芯片U5的反馈端与所述的信号反馈电路的输入端电连接。

3.根据权利要求1所述的一种高功率大电流输出的驱动电源电路，其特征在于：所述输出同步整流电路包括同步整流芯片U4和开关管Q5，开关管Q5的控制端与同步整流芯片U4的控制输出端电连接，开关管Q5的输入端与第一变压器和第二变压器的共同输出端电连接。

4.根据权利要求3所述的一种高功率大电流输出的驱动电源电路，其特征在于：所述输出同步整流电路还包括若干极性电容以及共模电感LF5。

5.根据权利要求1所述的一种高功率大电流输出的驱动电源电路，其特征在于：在所述EMI电路中提供有一连接端VSTART与所述PWM脉宽调制电路的控制芯片U2的启动端电连接。

6.根据权利要求1所述的一种高功率大电流输出的驱动电源电路，其特征在于：所述PFC升压电路包括PFC芯片U1、电感T1和开关管Q1，所述电感T1的一路输入端与直流脉冲电压VIN+电连接，另一路输入端与PFC芯片U1的输出端电连接，直流脉冲电压VIN+与PFC芯片U1的输入端电连接，开关管Q1的控制端与PFC芯片U1的控制输出端电连接，开关管Q1的输出端与PFC芯片U1的控制端电连接；电感T1的输出端一路接地，另一路串联二极管D2、磁珠FB后输出所述直流电压HV；PWM脉宽调制电路向PFC芯片U1提供启动电压PFC VCC，该PFC芯片U1根据启动电压PFC VCC并通过开关管Q3的导通以调节PFC芯片U1的动态响应。

7.根据权利要求6所述的一种高功率大电流输出的驱动电源电路，其特征在于：所述PFC芯片U1的MULT引脚与开关管Q2的控制端电连接，开关管Q2的输入端与启动电压PFC VCC电连接，开关管Q2串联上拉电阻后与开关管Q3的控制端电连接，开关管Q3的输入端与PFC芯片U1的INV引脚电连接，PFC芯片U1的COMP引脚串联电阻R4、电容C7后与INV引脚电连接。

8.根据权利要求1所述的一种高功率大电流输出的驱动电源电路，其特征在于：所述信号反馈电路包括光耦发射端U3A和光耦接收端U3B，光耦发射端U3A由输出同步整流电路供电且与恒流恒压环路的输出端电连接，光耦接收端U3B与PWM脉宽调制电路的反馈端电连接。