CN219145667U - 同步整流电路、驱动电源及led灯具 - Google Patents

Abstract

本申请公开了同步整流电路、驱动电源及LED灯具。该电路包括：处理芯片，包括供电端以及驱动端，供电端用于与电源端连接，驱动端用于与负载连接，以对电源端的输出电压与输出电流进行整流；变压器，包括初级绕组与次级绕组，初级绕组用于连接在负载的负极与接地端之间；续流模块，包括续流晶体管，续流晶体管连接在次级绕组的一端与处理芯片的供电端之间，续流晶体管的控制端与次级绕组的另一端连接；以及整流开关，连接在初级绕组与接地端之间，整流开关包括PWM信号端。本申请中的续流晶体管能够以更小的内阻特性降低电路的内部损耗及发热量，提高同步整流电路的电源效率。

Description

同步整流电路、驱动电源及LED灯具

技术领域

本申请涉及灯具控制领域，特别涉及一种同步整流电路、驱动电源及LED灯具。

背景技术

随着技术的发展，灯具发展出多种不同的LED驱动电源，例如常见的有BUCK降压型的DC-DC驱动电源，通过处理芯片实现恒压或恒流驱动输出。

通常在BUCK降压型的DC-DC驱动电源中，会在LED驱动电源的驱动端设置有感性元件，如电感等，通过感性元件进行降压。并且，BUCK降压型的DC-DC驱动电源中可以采用由开关MOS管构成的整流开关实现同步整流。但因整流开关的开关特性，在开关控制过程中BUCK降压型的DC-DC驱动电源因电容与电感的存在会导致反向电压的产生。此时，现有技术中会通过加入续流二极管来消除反向电压并进行续流的动作。

如图1所示，该电路中包括一驱动电源与负载的电路结构，其中包括一电感，电感连接在负载与接地端之间，该电路结构还包括续流二极管，续流二极管的一端与电感的一端连接，另一端连接至处理芯片的供电端，以实现同步整流电路的续流。但若该续流二极管应用于大功率DC-DC驱动电源时，在大功率应用中续流二极管的正向压降普遍大于1V，耗散功率随着电流加大而加大，导致同步整流电路的功耗较高，电源的驱动效率变低。且大功率应用时续流二极管温度过高，需要大面积散热。从而导致了LED驱动电路的驱动效率难以提高。

实用新型内容

本申请提供了一种同步整流电路、驱动电源及LED灯具，该电路可以降低同步整流电路的内部损耗，进而提升驱动电源及LED灯具的电源效率。

本申请中的一种同步整流电路，所述同步整流电路的一端用于与电源端连接，另一端用于与负载连接，所述电路包括：

处理芯片，包括供电端以及驱动端，所述供电端用于与所述电源端连接，所述驱动端用于与所述负载连接，以对电源端的输出电压与输出电流进行整流；

变压器，包括初级绕组与次级绕组，所述初级绕组用于连接在所述负载的负极与接地端之间；

续流模块，包括续流晶体管，所述续流晶体管连接在所述次级绕组的一端与处理芯片的供电端之间，所述续流晶体管的控制端与所述次级绕组的另一端连接；以及

整流开关，连接在所述初级绕组与所述接地端之间，所述整流开关包括PWM信号端；

其中，所述整流开关通过PWM信号端的信号控制进行开关切换，所述续流模块经变压器产生的感应电流控制所述续流晶体管的开闭，以实现续流控制。

可选的，所述续流晶体管为续流MOS管，所述续流MOS管。

可选的，所述续流MOS管的栅极与所述次级绕组的一端连接，所述续流MOS管的源极与所述次级绕组的另一端连接，所述续流MOS管的漏极与所述处理芯片的供电端连接。

可选的，所述续流模块还包括泄流单元，所述泄流单元连接在续流MOS管的栅极与所述次级绕组之间。

可选的，所述泄流单元包括第一电阻及泄流二极管，所述泄流二极管的正极与所述续流MOS管的栅极连接，所述泄流二极管的负极与所述次级绕组的一端连接，所述第一电阻与所述泄流二极管并联。

可选的，所述续流MOS管的栅极与漏极之间连接有第二电阻。

可选的，所述续流MOS管的内阻小于等于0.5欧姆。

可选的，所述驱动端的功率大于等于30W。

可选的，所述整流开关为开关MOS管。

本申请还公开了一种LED灯具，所述LED灯具包括：

电源端；

负载，包括多个LED灯珠；以及

同步整流电路，连接在所述电源端与负载之间；

其中，所述同步整流电路为如上任意一项所述的同步整流电路。

由上可知，本申请中的同步整流电路、驱动电源及LED灯具，利用包含续流晶体管的续流模块与变压器的配合，通过整流开关的控制，使得续流模块可在同步整流电路中实现续流功能；该续流晶体管能够以更小的内阻特性降低电路的内部损耗及发热量，提高同步整流电路的电源效率。

附图说明

图1为本申请现有技术提供的同步整流电路的电路结构示意图。

图2为本申请实施例提供的同步整流电路的功能结构示意图。

图3为本申请实施例提供的同步整流电路的应用电路结构示意图。

图4为本申请实施例提供的驱动电源的结构示意图。

图5为本申请实施例提供的LED灯具的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的较佳实施例进行详细阐述，以使本申请的优点和特征更易被本领域技术人员理解，从而对本申请的保护范围作出更为清楚的界定。

请参照图式，其中相同的组件符号代表相同的组件，本申请的原理是以实施在一适当的运算环境中来举例说明。以下的说明是基于所例示的本申请具体实施例，其不应被视为限制本申请未在此详述的其它具体实施例。

在一实施例中，同步整流电路的一端用于与电源端连接，另一端用于与负载连接。该同步整流电路用于对电源的输出进行整流，从而提高电源的输出可靠性。

其中电源端可以连接外接的电源适配器，也可以与电路中集成的电源整流模块进行连接，从而获取电源电压及电流。该负载，可以包括不同的用电器或电子元件，例如电机、控制器、LED灯珠等需要使用经整流后的电源的负载。当然，该电源端所连接的电源方式及负载的具体类型，均可以根据实际情况而定。

请参阅图2，图中示出了本申请实施例提供的同步整流电路的功能结构。

如图2所示，该同步整流电路可以包括处理芯片1、变压器T1、续流模块2以及整流开关3。

其中，处理芯片1包括供电端以及驱动端，该供电端用于与电源端10连接，该驱动端用于与负载20连接，以对电源端10的输出电压与输出电流进行整流。该处理芯片1可以采用本领域常用到的处理芯片1，只要能够实现整流功能即可，例如应用于LED驱动领域的处理芯片1等。可以理解的是，不同的处理芯片1不影响本申请的功能实现，本申请对其具体型号不限。该电源端可以包括电源正极端P+与电源负极端P-。

变压器T1，包括初级绕组与次级绕组，该初级绕组用于连接在负载20的负极与接地端GND之间。该变压器T1的初级绕组形成同步整流电路内的电感。该初级绕组与次级绕组之间的绕组可以是相同或不同，可根据实际情况而定。

该续流模块2，包括续流晶体管21，该续流晶体管21连接在次级绕组的一端与处理芯片1的供电端之间，该续流晶体管21的控制端与次级绕组的另一端连接。该初级绕组的电压变化可以使得次级绕组产生反向电压，从而实现对与次级绕组连接的续流模块2中的续流晶体管21进行开关控制。处理芯片1的输出端经初级绕组的电压与电流通过次级绕组及续流晶体管21的传递，从而实现同步整流电路中的续流功能。

在一实施例中，该续流晶体管21可以采用续流MOS管，该MOS管可以是采用N-MOS或P-MOS等，具体的规格不限。通过续流MOS管，可以提高续流响应效率及减小耗损。其中，为了进一步提高其电源效率及降低损耗，该续流MOS管的内阻小于等于0.5欧姆，例如可以采用0.4欧姆、0.2欧姆甚至0.1欧姆内阻的续流MOS管，从而进一步减小同步整流电路的损耗，较小的内阻还可以降低该续流MOS管的发热量，从而降低针对同步整流电路的散热成本。

该整流开关3，连接在初级绕组与接地端GND之间，该整流开关3包括PWM信号端，该整流开关3通过与PWM信号端连接，使得PWM信号端所输出的PWM信号可以控制该整流开关3的开闭，从而实现电路的同步整流功能。该整流开关3可以采用开关MOS管实现开关功能，当然，该开关MOS管的具体规格可以根据实际电路应用情况而定，如采用N-MOS或P-MOS，何种内阻规格等。

工作过程中，整流开关3通过PWM信号端的信号控制实现开闭切换，从而实现同步整流。与此同时，该整流开关3的开闭切换，使得变压器T1的初级绕组产生电压变化，从而使得变压器T1的次级绕组感应出与初级绕组相对的反向电压，进而驱动该续流模块进行续流动作。

具体的，若续流晶体管Q1为续流MOS管时，当整流开关Q2导通时，变压器T1初级绕组导通，变压器T1的次级绕组感应出反偏电压使续流晶体管Q1关闭。当整流开关Q2关闭时，变压器T1的初级绕组的电感电流不能突变，续流晶体管Q1的体二极管导通，变压器T1的次级绕组会感应出正偏电压使续流晶体管Q1饱和导通，续流电流由续流晶体管Q1的源极流向漏极，以对处理芯片续流。续流晶体管Q1饱和导通后，续流晶体管Q1的导通耗散功率与其导通内阻和电流相关，根据P＝I*I*R(功率＝电流的平方乘以电阻)，采用低内阻的MOS管，功率越大时优势越明显。

由上可知，本申请中的同步整流电路，利用包含续流晶体管的续流模块与变压器的配合，通过整流开关的控制，使得续流模块可在同步整流电路中实现续流功能；该续流晶体管能够以更小的内阻特性降低电路的内部损耗及发热量，提高同步整流电路的电源效率。

请参阅图3，图中示出了本申请实施例提供的同步整流电路的应用电路结构。

如图3所示，该同步整流电路可以包括处理芯片U1、变压器T1、续流模块2以及整流开关3。

其中，该处理芯片U1包括供电端以及驱动端，该供电端用于与电源端10连接，该驱动端用于与负载连接，以对电源端10的输出电压与输出电流进行整流。该供电端包括供电正极端与供电负极端，以连接产品的电源输出模块或者外部适配器。该驱动端与负载连接。该处理芯片(U1)的CS端与负载的输入端连接，VIN端及VCC端与电源端10连接，该VIN端与CS端之间连接有电阻R6。该负载可以为由多个LED灯珠组成的光源，并通过供电端及处理芯片(U1)为该光源进行驱动供电。该负载还可以与电容C2并联，负载的输入端与处理芯片(U1)的CS端连接，该电路还可以设置有与处理芯片(U1)并联的电容C1。

在一实施例中，该续流MOS管Q1的栅极与次级绕组的一端连接，该续流MOS管Q1的源极与次级绕组的另一端连接，续流MOS管Q1的漏极与处理芯片(U1)的供电端连接。该续流MOS管Q1的栅极受次级绕组的控制，当初级绕组被整流开关3断开时，次级绕组产生反向电压使得续流MOS管Q1导通，从而为处理芯片(U1)及负载提供续流。具体的，该续流MOS管Q1的类型可以是N-MOS，可以理解的，续流MOS管Q1所采用型号及特性可以根据该电路需求而定。

为了提高续流MOS管Q1的响应速度，该续流模块2还包括泄流单元，该泄流单元连接在续流MOS管Q1的栅极与次级绕组之间。当整流开关3导通时，变压器T1的初级绕组导通，次级绕组所产生的反向电压使得续流MOS管Q1关闭。此时，该泄流单元可以将续流MOS管Q1的栅极电压及电流进行消耗泄放，从而便于下一次整流开关3闭合、续流MOS管Q1导通时的快速响应。具体的，该泄流单元包括第一电阻R1及泄流二极管D1，泄流二极管D1的正极与续流MOS管Q1的栅极连接，该泄流二极管D1的负极与次级绕组的一端连接，该第一电阻R1与泄流二极管D1并联。当整流开关3导通时，泄流二极管D1与第一电阻R1对续流MOS管Q1的栅极处的电压及电流进行泄放，从而获得较好的泄放效果，确保续流MOS管Q1的导通响应效率。

该整流开关3可以采用N-MOS，该开关MOS管Q2的栅极通过电阻R4与PWM信号端连接，且通过电阻R5与接地端GND连接，该整流开关3连接在变压器T1的初级绕组与接地端GND之间。该整流开关3可以实现该驱动电源的同步整流。

在其中一种实现方式中，假设改进前的续流二极管的压降为1V，平均整流电流为2.5A，其耗散功率P＝U*I＝1V*2.5A＝2.5W。经本申请同步整流电路的续流模块2改进后，若采用的60V/50A的续流MOS管，其导通内阻为20mΩ，其平均整流电流为2.5A，则其导通损耗P＝I*I*R＝2.5A*2.5A*0.02Ω＝0.125W，远低于改进前的2.5W。改善后，电源损耗变低，电源效率更高，续流元器件的温度降低也有利于提高电源的使用寿命。

通过上述同步整流电路中的续流模块2与变压器T1、整流开关3的配合，实现对同步整流电路的电感元件进行续流，并且，采用续流MOS管Q1作为续流元件，相对于续流二极管可以降低电路的内部损耗及发热量，提高同步整流电路的电源效率及可靠性。

请参阅图4，图中示出了本申请实施例提供的驱动电源的结构。

如图4所示，该驱动电源100包括同步整流电路110，该驱动电源100可以是相较于负载单独设置的电源适配器，也可以是与负载集成一体的电源模块。具体的，该驱动电源100中除了同步整流电路110，还可以包括如电源整流桥、滤波电路、升压/降压电路或者DC-DC电路等形式的功能电路。上述功能电路与同步整流电路110共同构成了本申请所保护的驱动电源100。

当然，除此之外该驱动电源100还可以包括如壳体、散热件等物理结构件，该物理结构件可以使得驱动电源100能够正常进行工作，具体的结构形态可以根据需求而定。

上述驱动电源100利用设置有续流模块的同步整流电路110，可以实现更低的内部损耗及发热量，有利于驱动电源100的小型化及成本的降低。更优的，该驱动电源100可以应用在20-30V及以上大中功率的LED灯具中，从而获得相对于传统续流二极管更好的电源效率。

请参阅图5，图中示出了本申请实施例提供的LED灯具的结构。

如图5所示，该LED灯具200结构包括电源端210、负载230及同步整流电路220。

其中，电源端210可以连接外接的电源适配器，也可以与电路中集成的电源整流模块进行连接，从而获取电源电压及电流。该负载230，可以包括不同的用电器或电子元件，例如LED灯珠等需要使用经整流后的电源的负载230。当然，该电源端210所连接的电源方式及负载230的具体类型，均可以根据实际情况而定。

该LED灯具200还可以包括壳体、散热组件、磁吸导轨等本领域常见的硬件结构，其结构形态不限。除此之外也可以包括如蓝牙/WIFI通信模块、红外模块等外接功能模块。

采用了包含如图2-3任意实施例所述的同步整流电路220的LED灯具200，使得利用设置有续流模块的同步整流电路220，可以实现更低的内部损耗及发热量，有利于大中功率LED灯具200的驱动电源的小型化及制造和使用成本的降低，有利于灯具200的推广和销售。

本文所使用的术语“模块”可为在该运算系统上执行的软件或硬件对象。本文所述的不同组件、模块、引擎及服务可为在该运算系统上的实施对象。而本文所述的装置及方法可以以软件的方式进行实施，当然也可在硬件上进行实施，均在本申请保护范围之内。

在本文中提及“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。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

在本申请的描述中，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；可以是直接相连，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申请中的具体含义。

上面结合附图对本申请的实施方式作了详细说明，但是本申请并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请宗旨的前提下作出各种改变。

Claims (10)

1.一种同步整流电路，其特征在于，所述同步整流电路的一端用于与电源端连接，另一端用于与负载连接，所述电路包括：

处理芯片，包括供电端以及驱动端，所述供电端用于与所述电源端连接，所述驱动端用于与所述负载连接，以对电源端的输出电压与输出电流进行整流；

变压器，包括初级绕组与次级绕组，所述初级绕组用于连接在所述负载的负极与接地端之间；

续流模块，包括续流晶体管，所述续流晶体管连接在所述次级绕组的一端与处理芯片的供电端之间，所述续流晶体管的控制端与所述次级绕组的另一端连接；以及

整流开关，连接在所述初级绕组与所述接地端之间，所述整流开关包括PWM信号端；

其中，所述整流开关通过PWM信号端的信号控制进行开关切换，所述续流模块经变压器产生的感应电流控制所述续流晶体管的开闭，以实现续流控制。

2.如权利要求1所述的同步整流电路，其特征在于，所述续流晶体管为续流MOS管，所述续流MOS管。

3.如权利要求2所述的同步整流电路，其特征在于，所述续流MOS管的栅极与所述次级绕组的一端连接，所述续流MOS管的源极与所述次级绕组的另一端连接，所述续流MOS管的漏极与所述处理芯片的供电端连接。

4.如权利要求2所述的同步整流电路，其特征在于，所述续流模块还包括泄流单元，所述泄流单元连接在续流MOS管的栅极与所述次级绕组之间。

5.如权利要求4所述的同步整流电路，其特征在于，所述泄流单元包括第一电阻及泄流二极管，所述泄流二极管的正极与所述续流MOS管的栅极连接，所述泄流二极管的负极与所述次级绕组的一端连接，所述第一电阻与所述泄流二极管并联。

6.如权利要求3所述的同步整流电路，其特征在于，所述续流MOS管的栅极与漏极之间连接有第二电阻。

7.如权利要求2-6任意一项所述的同步整流电路，其特征在于，所述续流MOS管的内阻小于等于0.5欧姆。

8.如权利要求1-6任意一项所述的同步整流电路，其特征在于，所述整流开关为开关MOS管。

9.一种驱动电源，其特征在于，所述驱动电源包括如权利要求1-8任意一项所述的同步整流电路。

10.一种LED灯具，其特征在于，所述LED灯具包括：

电源端；

负载，包括多个LED灯珠；以及

同步整流电路，连接在所述电源端与负载之间；

其中，所述同步整流电路为如权利要求1-8任意一项所述的同步整流电路。

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