CN219812275U

CN219812275U - 一种谐波电流改善型驱动电路

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Publication number: CN219812275U
Application number: CN202321232112.0U
Authority: CN
Inventors: 王万里; 刘文亮; 张磊
Original assignee: Jiangyin Wonder Electronic Co ltd
Current assignee: Jiangyin Wonder Electronic Co ltd
Priority date: 2023-05-19
Filing date: 2023-05-19
Publication date: 2023-10-10
Anticipated expiration: 2033-05-19

Abstract

本实用新型公开了一种谐波电流改善型驱动电路，包括依次连接的输入整流模块、谐波改善模块、驱动控制模块和输出模块；谐波改善模块的输入端和输入整流模块的直流输出端电连接；谐波改善模块包括电容C1、C2、电解电容EC1、EC2、电阻R2、二极管D3、D4、D5和电感L1。该谐波改善型驱动电路在输入的交流电经整流之后通过D3、R2对EC1、EC2进行串联充电滤波，利用串入的电阻R2形成阻性负载，纠正了相位偏差，从而改善了谐波电流，使得输入电流满足谐波标准；并且该电路还具有可移植性强、电路简单成本低的优点。

Description

一种谐波电流改善型驱动电路

技术领域

本实用新型涉及灯具驱动电源技术领域，尤其是一种谐波电流改善型驱动电路。

背景技术

谐波电流就是将非正弦周期性电流函数按傅立叶级数展开时，其频率为原周期电流频率整数倍的各正弦分量的统称。频率等于原周期电流频率k倍的谐波电流称为k次谐波电流，k大于1的各谐波电流也统称为高次谐波电流。高次谐波的干扰是当前电力系统中影响电能质量的一大“公害”，谐波还会降低电网的传输效率，增加电力资源的损耗。

灯具产品的谐波标准IEC61000-3-2:2018已经颁布并实行，其规定了C类5W-25W新型照明设备的谐波电流纳入考核，符合以下要求之一：

1)谐波电流不得超过标准中D类设备限值表1第2列的功率相关限值。

2)以基波电流百分比表示的3次谐波电流不得超过86％，5次谐波电流不得超过61％。此外，输入电流的波形应确保其在60°前或60°时达到5％电流限值，在65°前或65°时具有峰值，并且在90°前不低于5％电流限值，参考基本电源电压的任何过零。

3)总谐波失真(THD)不得超过70％，以基波电流百分比表示的3次谐波电流不得超过35％，5次谐波电流不得超过25％，7次谐波电流不得超过30％，9、11次谐波电流不得超过20％，2次谐波电流不得超过5％。

对于额定功率为5至25W的照明设备，需要一个驱动电源为其提供工作电压，对于目前使用的驱动电源而言，通常情况下输入电流的波形在60°之前或60°时无法达到5％的电流阈值，在65°之前或65°时低于峰值，并且在90°之前小于5％的电流阈值，即现有的驱动电源大都无法满足谐波标准。

因此，需要设计一种能够改善谐波电流的驱动电路以满足最新的谐波标准。

实用新型内容

本申请针对上述问题及技术需求，提出了一种谐波电流改善型驱动电路，本实用新型的技术方案如下：

一种谐波电流改善型驱动电路，包括依次连接的输入整流模块、谐波改善模块、驱动控制模块和输出模块；谐波改善模块的输入端和输入整流模块的直流输出端电连接；谐波改善模块包括电容C1、C2、电解电容EC1、EC2、电阻R2、二极管D3、D4、D5和电感L1；电容C1的一端、电感L1的一端均和输入整流模块的直流输出端电连接；电感L1的另一端、电解电容EC1的正极、二极管D4的负极均和电容C2的一端电连接；电解电容EC1的负极、二极管D3的正极均和二极管D5的负极电连接；电阻R2的一端和二极管D3的负极电连接；电阻R2的另一端、二极管D4的正极均和电解电容EC2的正极电连接；电容C1的另一端、二极管D5的正极、电解电容EC2的负极和电容C2的另一端均经电容CY1接地。

其进一步的技术方案为，谐波改善模块还包括瞬态抑制二极管D7，瞬态抑制二极管D7和电阻R2并联，瞬态抑制二极管D7的一端和二极管D3的负极电连接，瞬态抑制二极管D7的另一端和电解电容EC2的正极电连接。

其进一步的技术方案为，谐波改善模块还包括电阻R2-1，电阻R2-1与电阻R2并联；电阻R2-1的一端和二极管D3的负极电连接；电阻R2-1的另一端和电解电容EC2的正极电连接。

其进一步的技术方案为，谐波改善模块还包括电阻R1，电阻R1和电感L1并联；电阻R1的一端和输入整流模块的直流输出端电连接，电阻R1的另一端和电容C2的一端电连接。

其进一步的技术方案为，输入整流模块包括输入接口CON1、保险丝F1、压敏电阻VAR1和整流桥BD1；输入接口CON1包括火线端L和零线端N；保险丝F1的一端电连接火线端L，保险丝F1的另一端电连接压敏电阻VAR1的一端，压敏电阻VAR1的另一端电连接零线端N，整流桥BD1的输入端两极分别连接保险丝F1的另一端和零线端N；整流桥BD1的直流输出正极为输入整流模块的直流输出端，整流桥BD1的直流输出负极经电容CY1接地。

其进一步的技术方案为，驱动控制模块包括驱动芯片U1、变压器T1、三极管Q1、二极管D1、D2、电容C3、C5、C7、C8和电阻R3～R9、R12、R13；三极管Q1的集电极和二极管D2的正极均和变压器T1的第一初级绕组T1A的同名端电连接；二极管D2的负极与电阻R3的一端电连接；电阻R4的一端、电容C3的一端均和电阻R3的另一端电连接；三极管Q1的基极、电阻R5的一端均和驱动芯片U1的BD端电连接；电阻R5的另一端与电阻R6的一端电连接；电阻R6的另一端、电阻R4的另一端、电容C3的另一端均和变压器T1的第一初级绕组T1A的非同名端电连接；三极管Q1的发射极与驱动芯片U1的ED端电连接；二极管D1的正极、电容C8的一端、电阻R7的一端均和变压器T1的第二初级绕组T1B的同名端电连接；变压器T1的第二初级绕组T1B的非同名端接地；二极管D1的负极、电容C8的另一端均和电阻R9的一端电连接；电阻R9的另一端、电容C5的一端、电容C7的一端均和驱动芯片U1的VCC端电连接；电阻R7的另一端、电阻R8的一端均和驱动芯片U1的FB端电连接；电容C5的另一端、电容C7的另一端、电阻R8的另一端均接地；电阻R12的一端和驱动芯片U1的CS端电连接；电阻R12的另一端和电阻R13的一端电连接；电阻R13的另一端、驱动芯片U1的GND端均接地。

其进一步的技术方案为，驱动控制模块还包括电阻R3-1、R13-1；电阻R3-1和电阻R3并联，电阻R3-1的一端与二极管D2的负极电连接，电阻R3-1的另一端与电容C3的一端电连接；电阻R13-1和电阻R13并联，电阻R13-1的一端与电阻R12的另一端电连接，电阻R13-1的另一端接地。

其进一步的技术方案为，输出模块包括二极管D6、电容C6、电解电容EC3、共模电感LF1、电阻R10、R11和输出接口CON2；二极管D6的正极、电阻R10的一端均和变压器T1的次级绕组的同名端电连接；电阻R10的另一端和电容C6的一端电连接；电容C6的另一端、二极管D6的负极、电解电容EC3的正极均和共模电感LF1第一线圈的一端电连接；共模电感LF1第一线圈的另一端、电阻R11的一端均和输出接口CON2的输出端2电连接；电解电容EC3的负极、共模电感LF1第二线圈的一端和变压器T1的次级绕组的非同名端均接地；共模电感LF1第二线圈的另一端、电阻R11的另一端均和输出接口CON2的输出端1电连接。

本实用新型的有益技术效果是：

本实用新型公开的谐波电流改善型驱动电路在输入的交流电经整流之后通过谐波改善模块的D3、R2对电解电容EC1、EC2进行串联充电滤波，利用串入的电阻R2形成阻性负载，纠正了相位偏差；并通过电感L1和电容C1、C2进一步拉长电解电容EC1、EC2的充电时间，减少电解电容EC1、EC2的放电时间，从而改善了谐波电流，使得输入电流满足IEC61000-3-2:2018的谐波标准。进一步的，该电路使用电解电容滤波，能够去除工频纹波，避免后端模块受工频纹波干扰；且该电路还具有可移植性强、电路简单成本低的优点。

附图说明

图1是本实用新型的谐波电流改善型驱动电路图。

图中标记：

M1：输入整流模块；M2：谐波改善模块；M3：驱动控制模块；M4：输出模块。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。

在一个实施例中，提供了一种谐波电流改善型驱动电路，如图1所示，主要包括依次连接的输入整流模块M1、谐波改善模块M2、驱动控制模块M3和输出模块M4；谐波改善模块M2的输入端和输入整流模块M1的直流输出端电连接。谐波改善模块M2包括电容C1、C2、电解电容EC1、EC2、电阻R2、二极管D3、D4、D5和电感L1；电容C1的一端、电感L1的一端均和输入整流模块的直流输出端电连接；电感L1的另一端、电解电容EC1的正极、二极管D4的负极均和电容C2的一端电连接；电解电容EC1的负极、二极管D3的正极均和二极管D5的负极电连接；电阻R2的一端和二极管D3的负极电连接；电阻R2的另一端、二极管D4的正极均和电解电容EC2的正极电连接；电容C1的另一端、二极管D5的正极、电解电容EC2的负极和电容C2的另一端均经电容CY1接地。

具体的，由于谐波电流产生的原因是整流后的滤波电容为容性负载，从而造成交流电的输入电压与输入电流存在相位偏差，相位偏差越大谐波电流也越大。基于此，本实施例中谐波改善模块M2对于谐波电流的改善原理如下：

第一，在滤波电容充电过程中改善谐波电流：输入的交流电在经输入整流模块M1整流之后传输到谐波改善模块M2，谐波改善模块M2通过二极管D3和电阻R2对电解电容EC1、EC2进行串联充电滤波，通过串入的电阻R2形成阻性负载，从而纠正了电压与电流的相位偏差。其中，串入的电阻R2阻值越大，谐波电流将越小。

可选的，谐波改善模块M2还包括电阻R2-1，电阻R2-1与电阻R2并联；电阻R2-1的一端和二极管D3的负极电连接；电阻R2-1的另一端和电解电容EC2的正极电连接。增加与R2并联的电阻R2-1可以避免因电阻R2损坏而影响谐波电流的改善效果。其中，R2与R2-1的并联阻值越大，谐波电流将越小。

第二，在滤波电容放电过程中改善谐波电流：因串联的二极管D5和电解电容EC1与串联的二极管D4和电解电容EC2组成并联电路，在D5、EC1与D4、EC2上两端的电压为原充电电压的一半；当输入电压瞬时值高于1/2线电压(即电解电容EC1正极端电压)时，谐波改善模块M2后端的负载R_L(即驱动控制模块M3和输出模块M4)直接消耗的为交流输入端的能量，在输入电压瞬时值低于1/2线电压时，电解电容EC1通过二极管D5、以及电解电容EC2通过二极管D4并联给谐波改善模块M2后端的负载R_L放电。由于负载R_L减少了使用电解电容EC1、EC2的能量，因此有利于减少谐波电流的产生。

在谐波改善模块M2中对谐波调节起关键作用的元件包括电感L1、电阻R2和电容C1、C2，其中C1、C2主要用于调节逐流电路产生的谐波分量，从而能够与电感L1和电阻R2一起配合进一步的拉长电解电容EC1、EC2的充电时间，减小电解电容EC1、EC2的放电时间，改善输入电流的谐波特性。

可选的，谐波改善模块M2还包括瞬态抑制二极管D7，瞬态抑制二极管D7和电阻R2并联，瞬态抑制二极管D7的一端和二极管D3的负极电连接，瞬态抑制二极管D7的另一端和电解电容EC2的正极电连接。

瞬态抑制二极管D7主要用于防止电阻R2在开关瞬间产生高压脉冲，从而保护后端电路。

可选的，谐波改善模块M2还包括电阻R1，电阻R1和电感L1并联；电阻R1的一端和输入整流模块的直流输出端电连接，电阻R1的另一端和电容C2的一端电连接。

在一个实施例中，输入整流模块M1包括输入接口CON1、保险丝F1、压敏电阻VAR1和整流桥BD1；输入接口CON1包括火线端L和零线端N；保险丝F1的一端电连接火线端L，保险丝F1的另一端电连接压敏电阻VAR1的一端，压敏电阻VAR1的另一端电连接零线端N，整流桥BD1的输入端两极分别连接保险丝F1的另一端和零线端N；整流桥BD1的直流输出正极为输入整流模块M1的直流输出端，整流桥BD1的直流输出负极经电容CY1接地。

具体的，输入的交流电通过整流桥BD1转换为直流电输出；保险丝F1对整个驱动电路起到过电流保护作用；压敏电阻VAR1起到限压保护的作用。

在一个实施例中，驱动控制模块包括驱动芯片U1、变压器T1、三极管Q1、二极管D1、D2、电容C3、C5、C7、C8和电阻R3～R9、R12、R13；三极管Q1的集电极和二极管D2的正极均和变压器T1的第一初级绕组T1A的同名端电连接；二极管D2的负极与电阻R3的一端电连接；电阻R4的一端、电容C3的一端均和电阻R3的另一端电连接；三极管Q1的基极、电阻R5的一端均和驱动芯片U1的BD端电连接；电阻R5的另一端与电阻R6的一端电连接；电阻R6的另一端、电阻R4的另一端、电容C3的另一端均和变压器T1的第一初级绕组T1A的非同名端电连接；三极管Q1的发射极与驱动芯片U1的ED端电连接；二极管D1的正极、电容C8的一端、电阻R7的一端均和变压器T1的第二初级绕组T1B的同名端电连接；变压器T1的第二初级绕组T1B的非同名端接地；二极管D1的负极、电容C8的另一端均和电阻R9的一端电连接；电阻R9的另一端、电容C5的一端、电容C7的一端均和驱动芯片U1的VCC端电连接；电阻R7的另一端、电阻R8的一端均和驱动芯片U1的FB端电连接；电容C5的另一端、电容C7的另一端、电阻R8的另一端均接地；电阻R12的一端和驱动芯片U1的CS端电连接；电阻R12的另一端和电阻R13的一端电连接；电阻R13的另一端、驱动芯片U1的GND端均接地。

可选的，驱动控制模块还包括电阻R3-1、R13-1；电阻R3-1和电阻R3并联，电阻R3-1的一端与二极管D2的负极电连接，电阻R3-1的另一端与电容C3的一端电连接；电阻R13-1和电阻R13并联，电阻R13-1的一端与电阻R12的另一端电连接，电阻R13-1的另一端接地。

具体的，该驱动控制模块M3主要是通过驱动芯片U1和三极管Q1完成能量的传递功能，并通过变压器T1和其它电子元件附加了电压调节、频率调节等辅助功能。

在一个实施例中，输出模块包括二极管D6、电容C6、电解电容EC3、共模电感LF1、电阻R10、R11和输出接口CON2；二极管D6的正极、电阻R10的一端均和变压器T1的次级绕组的同名端电连接；电阻R10的另一端和电容C6的一端电连接；电容C6的另一端、二极管D6的负极、电解电容EC3的正极均和共模电感LF1第一线圈的一端电连接；共模电感LF1第一线圈的另一端、电阻R11的一端均和输出接口CON2的输出端2电连接；电解电容EC3的负极、共模电感LF1第二线圈的一端和变压器T1的次级绕组的非同名端均接地；共模电感LF1第二线圈的另一端、电阻R11的另一端均和输出接口CON2的输出端1电连接。

具体的，该输出模块M4是整个驱动电路的输出极，在输出接口输出直流电的同时，也完成了整流滤波、调节EMC等功能。

以上所述的仅是本申请的优选实施方式，本实用新型不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种谐波电流改善型驱动电路，其特征在于，所述驱动电路包括依次连接的输入整流模块、谐波改善模块、驱动控制模块和输出模块；所述谐波改善模块的输入端和所述输入整流模块的直流输出端电连接；所述谐波改善模块包括电容C1、C2、电解电容EC1、EC2、电阻R2、二极管D3、D4、D5和电感L1；所述电容C1的一端、电感L1的一端均和所述输入整流模块的直流输出端电连接；所述电感L1的另一端、电解电容EC1的正极、二极管D4的负极均和电容C2的一端电连接；所述电解电容EC1的负极、二极管D3的正极均和所述二极管D5的负极电连接；所述电阻R2的一端和所述二极管D3的负极电连接；所述电阻R2的另一端、二极管D4的正极均和所述电解电容EC2的正极电连接；所述电容C1的另一端、二极管D5的正极、电解电容EC2的负极和电容C2的另一端均经电容CY1接地。

2.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述谐波改善模块还包括瞬态抑制二极管D7，所述瞬态抑制二极管D7和所述电阻R2并联，所述瞬态抑制二极管D7的一端和所述二极管D3的负极电连接，所述瞬态抑制二极管D7的另一端和所述电解电容EC2的正极电连接。

3.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述谐波改善模块还包括电阻R2-1，所述电阻R2-1与所述电阻R2并联；所述电阻R2-1的一端和所述二极管D3的负极电连接；所述电阻R2-1的另一端和所述电解电容EC2的正极电连接。

4.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述谐波改善模块还包括电阻R1，所述电阻R1和所述电感L1并联；所述电阻R1的一端和所述输入整流模块的直流输出端电连接，所述电阻R1的另一端和电容C2的一端电连接。

5.根据权利要求1-4任一项所述的驱动电路，其特征在于，所述输入整流模块包括输入接口CON1、保险丝F1、压敏电阻VAR1和整流桥BD1；所述输入接口CON1包括火线端L和零线端N；所述保险丝F1的一端电连接所述火线端L，所述保险丝F1的另一端电连接所述压敏电阻VAR1的一端，所述压敏电阻VAR1的另一端电连接所述零线端N，所述整流桥BD1的输入端两极分别连接所述保险丝F1的另一端和所述零线端N；所述整流桥BD1的直流输出正极为所述输入整流模块的直流输出端，所述整流桥BD1的直流输出负极经所述电容CY1接地。

6.根据权利要求1-4任一项所述的驱动电路，其特征在于，所述驱动控制模块包括驱动芯片U1、变压器T1、三极管Q1、二极管D1、D2、电容C3、C5、C7、C8和电阻R3~R9、R12、R13；所述三极管Q1的集电极和所述二极管D2的正极均和所述变压器T1的第一初级绕组T1A的同名端电连接；所述二极管D2的负极与所述电阻R3的一端电连接；所述电阻R4的一端、电容C3的一端均和所述电阻R3的另一端电连接；所述三极管Q1的基极、所述电阻R5的一端均和所述驱动芯片U1的BD端电连接；所述电阻R5的另一端与所述电阻R6的一端电连接；所述电阻R6的另一端、电阻R4的另一端、电容C3的另一端均和所述变压器T1的第一初级绕组T1A的非同名端电连接；所述三极管Q1的发射极与所述驱动芯片U1的ED端电连接；所述二极管D1的正极、电容C8的一端、电阻R7的一端均和所述变压器T1的第二初级绕组T1B的同名端电连接；所述变压器T1的第二初级绕组T1B的非同名端接地；所述二极管D1的负极、电容C8的另一端均和所述电阻R9的一端电连接；所述电阻R9的另一端、电容C5的一端、电容C7的一端均和所述驱动芯片U1的VCC端电连接；所述电阻R7的另一端、电阻R8的一端均和所述驱动芯片U1的FB端电连接；所述电容C5的另一端、电容C7的另一端、电阻R8的另一端均接地；所述电阻R12的一端和所述驱动芯片U1的CS端电连接；所述电阻R12的另一端和所述电阻R13的一端电连接；所述电阻R13的另一端、所述驱动芯片U1的GND端均接地。

7.根据权利要求6所述的驱动电路，其特征在于，所述驱动控制模块还包括电阻R3-1、R13-1；所述电阻R3-1和所述电阻R3并联，所述电阻R3-1的一端与所述二极管D2的负极电连接，所述电阻R3-1的另一端与所述电容C3的一端电连接；所述电阻R13-1和所述电阻R13并联，所述电阻R13-1的一端与所述电阻R12的另一端电连接，所述电阻R13-1的另一端接地。

8.根据权利要求7所述的驱动电路，其特征在于，所述输出模块包括二极管D6、电容C6、电解电容EC3、共模电感LF1、电阻R10、R11和输出接口CON2；所述二极管D6的正极、电阻R10的一端均和所述变压器T1的次级绕组的同名端电连接；所述电阻R10的另一端和所述电容C6的一端电连接；所述电容C6的另一端、二极管D6的负极、电解电容EC3的正极均和共模电感LF1第一线圈的一端电连接；所述共模电感LF1第一线圈的另一端、电阻R11的一端均和所述输出接口CON2的输出端2电连接；所述电解电容EC3的负极、共模电感LF1第二线圈的一端和变压器T1的次级绕组的非同名端均接地；所述共模电感LF1第二线圈的另一端、电阻R11的另一端均和所述输出接口CON2的输出端1电连接。