CN218416197U - 负载功率检测控制电路和电源转换电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种负载功率检测控制电路和电源转换电路，其技术方案要点是负载功率检测控制电路，包括用于连接反激转换模块与PFC升压模块的开关模块、用于与反激转动模块连接的触发模块；所述触发模块与开关模块连接，所述触发模块包括用于控制开关模块的第一开关管、用于滤波和触发第一开关管的电容模组、第一电阻、第二电阻；另一要点是电源转换电路，包括上述负载功率检测控制电路；本方案可实现简化PFC升压模块的辅助电路的结构，使辅助电路调整方便快捷，从而可多次调整PFC升压模块的开启负载值，同时降低生产成本。

Description

负载功率检测控制电路和电源转换电路

技术领域

本实用新型涉及LED驱动控制领域，尤其涉及一种负载功率检测控制电路和电源转换电路。

背景技术

随着时代发展，智能调光调色LED灯具的大量应中，当LED产品工作在轻载或半载状态的时候，PFC电路不能开启工作时，电路不能进行功率因数矫正，电能的利用率降低，为有效提高电能的利用率、减少线路的损失、减轻电网的负担、扩大产品竞争力，目前的常见做法是在PFC升压电路上布置一个用于调控PFC升压模块的辅助电路，辅助电路调节PFC升压模块的开启负载值后，PFC升压模块正常工作，但现有的辅助电路复杂，无法通过调整辅助电路，再次更换不同的FPC开启负载值，而且使用较多元器件，生产成本较高。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在提供一种负载功率检测控制电路和电源转换电路，实现简化PFC升压模块的辅助电路的结构，使辅助电路调整方便快捷，从而可多次调整PFC升压模块的开启负载值，同时降低生产成本。

为了实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案：

负载功率检测控制电路，包括用于连接反激转换模块与PFC升压模块的开关模块、用于与反激转动模块连接的触发模块；所述触发模块与开关模块连接，所述触发模块包括用于控制开关模块的第一开关管、用于滤波和触发第一开关管的电容模组、第一电阻、第二电阻；所述第一电阻的电压输出端、电容模组、第二电阻、第一开关管的基极依次连接，所述第一电阻的电压输入端用于反激转换模块连接；所述第一开关管的集电极与开关模块连接，所述第一开关管的发射极接地。

进一步设置，所述电容模组包括电容、与电容并联的第三电阻；所述电容的两端分别与第一电阻的电压输出端、第二电阻的电压输入端连接。

进一步设置，所述电容模组还包括二极管；所述二极管的正极与第一电阻的电压输出端连接，所述二极管的负极与电容的一端连接。

进一步设置，所述触发模块还包括第四电阻；所述第四电阻的电压输入端与第二电阻的电压输出端连接，所述第四电阻的电压输出端与第一开关管的发射极连接。

进一步设置，所述开关模块包括第二开关管；所述第二开关管的基极与触发模块连接，所述第二开关管的发射极用于与反激转换模块连接，所述第二开关管的集电极用于与PFC升压模块连接。

进一步设置，所述开关模块还包括第五电阻；所述第五电阻的电压输出端与第二开关管的发射极连接，所述第五电阻的电压输入端用于与反激转换模块连接。

进一步设置，所述开关模块还包括第六电阻；所述第六电阻的电压输入端与第五电阻的电压输出端连接，所述第六电阻的电压输出端与第二开关管的基极连接。

进一步设置，所述开关模块还包括第七电阻；所述第七电阻的电压输出端与第一开关管的集电极连接，所述第七电阻的电压输入端与第二开关管的基极连接。

进一步设置，所述开关模块还包括第八电阻；所述第八电阻的电压输入端与第二开关管的集电极连接，所述第八电阻的电压输出端用于与PFC升压模块连接。

电源转换电路，包括PWM脉宽调制模块、PFC升压模块、反激转换模块；所述反激转换模块、PWM脉宽调制模块、PFC升压模块依次连接，包括如上任一所述的负载功率检测控制电路，所述反激转换模块、第一电阻、电容模组、第二电阻、第一开关管的基极依次连接，所述PWM脉宽调制模块、开关模块、PFC升压模块依次连接，所述第一开关管的集电极与开关模块连接，所述第一开关管的发射极接地。

相比现有技术，本实用新型的方案具有以下优点：

1.在本实用新型涉及的负载功率检测控制电路和电源转换电路中，通过设定第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻的参数控制PFC升压模块开启的比例值，使PFC升压模块在轻载时就能开启工作，同时又保证在空载时PFC升压模块不工作，降低了空载功耗，实现简化PFC升压模块的辅助电路的结构，使辅助电路调整方便快捷，从而可多次调整PFC升压模块的开启负载值，同时降低生产成本。

2.在本实用新型涉及的负载功率检测控制电路和电源转换电路中，常规带PFC控制电路的IC需要负载达50％时PFC才能正常工作，负载小于50％时PFC不工作，此时功率因数和谐波都不符合要求，大量谐波对电网造成过大的影响，加重电网负担。控制电路根据实际情况调节PFC升压模块的开启负载值，调节范围在5％-80％内，以满足应用不同轻载的需求，使PFC升压模块在轻载时也能开启，防止负载小于50％时PFC不工作，同时满足功率因数和谐波的使用要求，避免大量谐波对电网造成过大的影响，减少电网负担。

3.在本实用新型涉及的负载功率检测控制电路和电源转换电路中，负载功率检测控制电路和电源转换电路中，使用没有PFC开关控制功能的IC也能达到空载关闭PFC，带载开启PFC工作，且实现轻载即可开启PFC。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型的一种实施例中的负载功率检测控制电路的结构连接示意图；

图2为本实用新型的一种实施例中的电源转换电路的结构连接示意图；

图3为本实用新型的一种实施例中的电源转换电路的电路图；

图4为本实用新型的一种实施例中的反激转换模块的电路图；

图5为本实用新型的一种实施例中的PWM脉宽调制模块的电路图；

图6为本实用新型的一种实施例中的PFC升压模块的电路图；

图7为本实用新型的一种实施例中的滤波模块的电路图；

图8为本实用新型的一种实施例中的整流模块的电路图；

图9为本实用新型的一种实施例中的信号反馈模块的电路图。

附图标记：1、开关模块；2、触发模块；3、反激转换模块；4、信号反馈模块；5、PWM脉宽调制模块；6、PFC升压模块；7、滤波模块；8、整流模块。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。

如图1-2所示，本实用新型提供了一种负载功率检测控制电路，包括用于连接反激转换模块3与PFC升压模块6的开关模块1、用于与反激转动模块连接的触发模块2；所述触发模块2与开关模块1连接，所述触发模块2包括用于控制开关模块1的第一开关管Q3、用于滤波和触发第一开关管Q3的电容模块、第一电阻R22、第二电阻R58；所述第一电阻R22的电压输出端、电容模块、第二电阻R58、第一开关管Q3的基极依次连接，所述第一电阻R22的电压输入端用于反激转换模块3连接；所述第一开关管Q3的集电极与开关模块1连接，所述第一开关管Q3的发射极接地。

在一些实施例中，所述电容模块包括电容C12、与电容C12并联的第三电阻R54；所述电容C12的两端分别与第一电阻R22的电压输出端、第二电阻R58的电压输入端连接。

在一些实施例中，所述电容模块还包括二极管D8；所述二极管D8的正极与第一电阻R22的电压输出端连接，所述二极管D8的负极与电容C12的一端连接。

二极管D8与电容C12在电路中共同起到整流滤波的效果。

在一些实施例中，所述触发模块2还包括第四电阻R28；所述第四电阻R28的电压输入端与第二电阻R58的电压输出端连接，所述第四电阻R28的电压输出端与第一开关管Q3的发射极连接。

第四电阻R28为第一开关管Q3的下拉电阻，第四电阻R28使第一开关管Q3的基极、发射极之间电容加速放电，加快三极管截止；同时，赋予三极管基极一个已知逻辑状态，防止控制输入端悬空或高阻态时对三极管工作状态的不确定。

在实际应用中，通过设定第一电阻R22、第二电阻R58、第三电阻R54、第四电阻R28的参数控制PFC升压模块6开启的比例值，使PFC升压模块6在轻载时就能开启工作，同时又保证在空载时PFC升压模块6不工作，降低了空载功耗，实现简化PFC升压模块6的辅助电路的结构，使辅助电路调整方便快捷，从而可多次调整PFC升压模块6的开启负载值，同时降低生产成本。

开关模块1的具体结构为，所述开关模块1包括第二开关管Q2；所述第二开关管Q2的基极与触发模块2连接，所述第二开关管Q2的发射极用于与反激转换模块3连接，所述第二开关管Q2的集电极用于与PFC升压模块6连接。

在一些实施例中，所述开关模块1还包括第五电阻R52；所述第五电阻R52的电压输出端与第二开关管Q2的发射极连接，所述第四电阻R28的电压输入端用于与反激转换模块3连接。

在一些实施例中，所述开关模块1还包括第六电阻R57；所述第六电阻R57的电压输入端与第五电阻R52的电压输出端连接，所述第六电阻R57的电压输出端与第二开关管Q2的基极连接。

第六电阻R57为第二开关管Q2的上拉电阻，第六电阻R57使第二开关管Q2的基极、集电极之间电容加速放电，加快三极管截止；同时，赋予三极管基极一个已知逻辑状态，防止控制输入端悬空或高阻态时对三极管工作状态的不确定。

在一些实施例中，所述开关模块1还包括第七电阻R53；所述第七电阻R53的电压输出端与第一开关管Q3的集电极连接，所述第七电阻R53的电压输入端与第二开关管Q2的基极连接。

在一些实施例中，所述开关模块1还包括第八电阻R56；所述第八电阻R56的电压输入端与第二开关管Q2的集电极连接，所述第八电阻R56的电压输出端用于与PFC升压模块6连接。

在实际应用中，第五电阻R52、第六电阻R57、第七电阻R53、第八电阻R56分别选择合适的参数使第一开关管Q3、第二开关管Q2处于正常工作电流范围内，提高电路运作的稳定性和可靠性。

在本实施例中，第一开关管Q3、第二开关管Q2均为三极管，除了三极管外还可使用MOS管进行替换，本实施例对此不作过多限制。

其工作原理为，DEM端连接变压器T2辅助绕组，经第一电阻R22第二电阻R58串联分压后，再经二极管D8、电容C12整流滤波后变成直流电平信号，经第三电阻R54和第四电阻R28配成合适的电平控制驱动第一开关管Q3的基极，当负载功率变大，电容C12的电压跟随升高，达到第一开关管Q3的导通阀值电压时，第一开关管Q3导通，经过第七电阻R53连接控制第二开关管Q2的基极导通，第二开关管Q2导通后反激转换模块3从VCC电源端供电，经由经第五电阻R52、第二开关管Q2、第八电阻R56后，通过PFC VCC端输出至PFC升压模块6上，给PFC升压模块6供电，PFC升压模块6正常供电后开始工作，进行升压和功率因数校正，电流波形跟随输入电压正弦化从而减小了电流失真和大量的高次谐波，功率因数将大幅提升。

如图1-9所示，本实用新型还提供了一种电源转换电路，包括PWM脉宽调制模块5、PFC升压模块6、反激转换模块3；所述反激转换模块3、PWM脉宽调制模块5、PFC升压模块6依次连接，包括如上任一所述的负载功率检测控制电路，所述反激转换模块3、第一电阻R22、电容模块、第二电阻R58、第一开关管Q3的基极依次连接，所述PWM脉宽调制模块5、开关模块1、PFC升压模块6依次连接，所述第一开关管Q3的集电极与开关模块1连接，所述第一开关管Q3的发射极接地。

所述反激转换模块3包括变压模组和同步整流模组；变压模组的电压输出端与同步整流模组的输入端连接。

如图4所示，输出同步整流模组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。输出同步整流电路包括开关管Q5、极性电容C28、C29、C30、电容C27、共模电感LF3，共模电感LF3的输入端并联电阻R51并串联电阻R63作为同步整流芯片U4的输出电压取样点VD，共模电感LF3的输出点并联有电容C21共模电感LF3的输出端作为输出同步整流电路的输出端。开关管Q5的输入端发射极与输出端集电极之间并联有串联电容C27和电阻R42。开关管Q5的输入端发射机与变压器T2的输出端电连接，开关管Q5的输出端的集电极作为输出同步整流电路的输出端，同步整流芯片U4以开关管Q5的输入端发射极以及输出端集电极作为取样点进行输出整流。同步整流芯片U4由变压器T2的次副边串联二极管D5提供启动电压。

如图6所示，所述PFC升压模块6的输入端还用于与供电源连接，所述PFC升压模块6的输出端与所述反激转换模块3的输入端连接，所述反激转换模块3的输出端用于输出所述用电器所需的供电电压，所述PWM脉宽调制模块5还分别与所述PFC升压模块6、所述反激转换模块3连接，以检测反激转换模块3的输入电流，根据所述反激转换模块3的输入电流控制所述PFC升压模块6的输出电压。

上述的PWM脉宽调制模块5中，控制芯片U2驱动第二开关单元，即控制第二开关单元开通和关断。如图5所示，控制芯片U2的5-4引脚用于驱动开关元件Q4，控制开关元件Q4开通和关断。当开关元件Q4开通时，输入电压HV对变压器T2和变压器T2的第一初级绕组进行充电。当开关元件Q2关断时，变压器T2的第一初级绕通过变压器T2的次级绕组放电，并对电容C14进行充电，同时变压器T1放电，经二极管D1叠加在变压器T2的第一初级绕组再次放电，并对电容C14再次进行充电，因此，电容C14的两端会得到稳定的电压，根据反激电路的原理，可以在变压器T2的次级绕组得到稳定的电压输出，也就是说，通过变压器T1反复充放电的过程，可以实现上述LED驱动电源的高功率因数。

第一开关单元包括开关元件Q1和二极管D1、D2；开关元件Q1的第二端连接二极管D2的阳极，开关元件Q1的第一端连接控制芯片U1，开关元件Q1的第一端分别连接电阻R12和电阻R60的一端，电阻R60的另一端与二极管D1的阳极连接，二极管D1的阴极与电阻R12的另一端连接，且均连接控制芯片U1的第7引脚上，开关元件Q1的第三端还通过电阻R16连接控制芯片U1。

第二开关单元包括开关元件Q4和二极管D7；开关元件Q4的第二端连接变压器T2的第一初级绕组的第二端，开关元件Q4的第一端连接控制芯片U2，开关元件Q4的第一端分别连接二极管D7的阳极和第四电阻R32的一端，二极管D7的阴极和电阻R32的另一端均连接电阻R33的一端，电阻R33的另一端连接控制芯片U1，开关元件Q4的第三端还通过第六电阻R36连接控制芯片U2。

在上述实施例中，二极管D1与电阻R12组成的并联电路连接在开关元件Q1的第三端，可以提高开关元件Q1的关断速度，开关元件Q4的第三端分别连接的二极管D7和电阻R32，与二极管D1与电阻R12所起作用相同。

在一些实施例中，如图5和图6所示，开关元件Q1和开关元件Q4可以为MOS管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属—氧化物—半导体场效应晶体管)，开关元件Q1和开关元件Q4的第一端为MOS管的栅极G，开关元件Q1和开关元件Q4的第二端为MOS管的漏极D，开关元件Q1和开关元件Q4的第三端为MOS管的源极S。

如图5所示，上述PWM脉宽调制电路包括电阻RT2、R7、R20、R24～R26、R32、R34～R36，电容C13、C15、C22～C24、C32，二极管D3、D4、D7、D13、D15等元器件；控制芯片U2的第4引脚接地，第2引脚通过电容C24接地且通过电阻R35连接光耦合器的输出端U3B的一端，光耦合器的输出端U3B的另一端接地；控制芯片U2的第1引脚通过电阻R26和二极管D15连接二极管D4的阴极，二极管D3的阴极依次通过电容C13接地，电容C13的非接地端连接二极管D4的阳极，二极管D4的阴极通过并联的电容C15接地，且连接控制芯片U2的第6引脚；控制芯片U2的第3引脚通过并联的电阻R20、二极管D13、电容C23接地。

其中，控制芯片U2的第2引脚通过光耦合器的输出端U3B获得信号反馈模块4通过光耦合器反馈的信号，控制芯片U2可以根据该反馈的信号调整输出的PWM控制信号。

在一些实施例中，开关元件Q1和开关元件Q4还可以为三极管，开关元件Q1和开关元件Q4的第一端为三极管的集电极，开关元件Q1和开关元件Q4的第二端为三极管的发射极，开关元件Q1和开关元件Q4的第三端为三极管的基极。

在具体操作中，还可采用其他现有技术中的开关元件应用在本技术方案中。

还包括信号反馈模块4，信号反馈模块4连接反激转换模块3的电压输出端，信号反馈模块4用于通过光耦合器向PWM脉宽调制电路进行信号反馈。

如图9所示，信号反馈模块4包括光耦合器的输入端U3A，PWM脉宽调制模块5包括光耦合器的输出端U3B；光耦合器的输入端U3A连接反激转换模块3的电压输出端，光耦合器的输出端U3B连接控制芯片U2。实际应用过程中，光耦合器的输入端U3A和光耦合器的输出端U3B是一体的。其中，光耦合器(optical coupler，英文缩写为OC)亦称光电隔离器或光电耦合器，简称光耦。它是以光为媒介来传输电信号的器件，通常把发光器(红外线发光二极管LED)与受光器(光敏半导体管)封装在同一管壳内。当光耦合器的输入端加电信号时发光器发出光线，受光器接受光线之后就产生光电流，从输出端流出，从而实现了“电—光—电”转换。

信号反馈模块4包括电阻R43～R47、电容C31、三端稳压器U6以及光耦合器的输出端U3B等，电压输出端一方面通过电阻R45连接电容C31的一端和电阻R44的一端，电容C31的另一端通过电阻R47连接三端稳压器U6的2脚，三端稳压器U3的2脚还连接输入端U3A，三端稳压器U6的3脚接地，三端稳压器U3的1脚通过电阻R47接地，同时通过电阻R45连接电压输出端。

还包括整流模块8；所述整流模块8用于对输入的交流电压整流为直流电压，所述直流电压用于驱动所述电源转换电路工作；

所述整流模块8的输出端与所述电源转换电路的输入端连接，即与反激转换模块3的输入端连接；

所述电源转换电路用于对所述直流电压进行转换，所述电源转换电路的输出端输出LED灯所需的供电电压。

还包括滤波模块7；所述滤波模块7用于滤除供电源输入的原始电压的电磁干扰，向所述整流模块8输入所述交流电压。

整流模块8的具体结构为，所述整流模块8包括整流桥；所述整流桥的第一输入端与所述滤波模块7的第一输出端连接，所述整流桥的第二输入端与所述滤波模块7的第二输出端连接，所述整流桥的输出端与所述电源转换电路的输入端连接。

在一些实施例中，如图7所示，电源转换电路还可以包括滤波模块7，滤波模块7用于滤除供电源输入的原始电压的电磁干扰，向整流模块8输入交流电压，整流模块8则根据输入的该交流电压，整流后输出直流电压。通常，前述的供电源可以来自市电，滤波模块7的输入端可以与市电的供电端口相连接。滤波模块7可以采用现有的EMI(ElectromagneticInterference，电磁干扰)滤波电路。

滤波电路包括电容C3、滤波电感LF1、压敏电阻VR1、滤波电感LF2，以及二极管D10、D14，电阻R21、R59，构成一个EMI滤波电路。电容C3、滤波电感LF1、压敏电阻VR1、滤波电感LF2依次并联，VSTART端并联有两支路，第一支路上串联有电阻R21、二极管D10，第二支路上串联有电阻R59、二极管D14。

在一些实施例中，如图8所示，整流模块8包括整流桥；整流桥的第一输入端与滤波模块7的第一输出端连接，整流桥的第二输入端与滤波模块7的第二输出端连接，整流桥的输出端与电源转换电路的输入端连接。整流桥的第一输入端和整流桥的第二输入端为交流输入端；整流桥的输出端为直流输出端。

本文未提及的各电路之间的元件的更多连接关系，具体可参见图3至图9进行理解。在上述实施例中，同一电子元件如出现在不同的附图中，其标记是相同的。

以上所述仅是本实用新型的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.负载功率检测控制电路，包括用于连接反激转换模块与PFC升压模块的开关模块、用于与反激转动模块连接的触发模块；所述触发模块与开关模块连接，其特征在于，所述触发模块包括用于控制开关模块的第一开关管、用于滤波和触发第一开关管的电容模组、第一电阻、第二电阻；所述第一电阻的电压输出端、电容模组、第二电阻、第一开关管的基极依次连接，所述第一电阻的电压输入端用于反激转换模块连接；所述第一开关管的集电极与开关模块连接，所述第一开关管的发射极接地。

2.根据权利要求1所述的负载功率检测控制电路，其特征在于，所述电容模组包括电容、与电容并联的第三电阻；所述电容的两端分别与第一电阻的电压输出端、第二电阻的电压输入端连接。

3.根据权利要求2所述的负载功率检测控制电路，其特征在于，所述电容模组还包括二极管；所述二极管的正极与第一电阻的电压输出端连接，所述二极管的负极与电容的一端连接。

4.根据权利要求2所述的负载功率检测控制电路，其特征在于，所述触发模块还包括第四电阻；所述第四电阻的电压输入端与第二电阻的电压输出端连接，所述第四电阻的电压输出端与第一开关管的发射极连接。

5.根据权利要求1所述的负载功率检测控制电路，其特征在于，所述开关模块包括第二开关管；所述第二开关管的基极与触发模块连接，所述第二开关管的发射极用于与反激转换模块连接，所述第二开关管的集电极用于与PFC升压模块连接。

6.根据权利要求5所述的负载功率检测控制电路，其特征在于，所述开关模块还包括第五电阻；所述第五电阻的电压输出端与第二开关管的发射极连接，所述第五电阻的电压输入端用于与反激转换模块连接。

7.根据权利要求6所述的负载功率检测控制电路，其特征在于，所述开关模块还包括第六电阻；所述第六电阻的电压输入端与第五电阻的电压输出端连接，所述第六电阻的电压输出端与第二开关管的基极连接。

8.根据权利要求5所述的负载功率检测控制电路，其特征在于，所述开关模块还包括第七电阻；所述第七电阻的电压输出端与第一开关管的集电极连接，所述第七电阻的电压输入端与第二开关管的基极连接。

9.根据权利要求5所述的负载功率检测控制电路，其特征在于，所述开关模块还包括第八电阻；所述第八电阻的电压输入端与第二开关管的集电极连接，所述第八电阻的电压输出端用于与PFC升压模块连接。

10.电源转换电路，包括PWM脉宽调制模块、PFC升压模块、反激转换模块；所述反激转换模块、PWM脉宽调制模块、PFC升压模块依次连接，其特征在于，包括如权利要求1-9任一所述的负载功率检测控制电路，所述反激转换模块、第一电阻、电容模组、第二电阻、第一开关管的基极依次连接，所述PWM脉宽调制模块、开关模块、PFC升压模块依次连接，所述第一开关管的集电极与开关模块连接，所述第一开关管的发射极接地。

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