WO2018045696A1 - 开关电源及电视机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种开关电源及电视机，其中该开关电源包括恒流开关电路、第一单级PFC电路、第一变压器、恒流反馈电路、恒压开关电路、第二单级PFC电路、及第二变压器；恒流反馈电路对第一变压器输出的电流进行采样，并将采样电流反馈至第一单级PFC电路；第一单级PFC电路，并根据采样电流输出开关信号，驱动恒流开关电路导通或关断，控制负载电流恒定；第二单级PFC电路，输出开关信号，驱动恒压开关电路导通或关断; 第二单级PFC电路，对第二变压器输出电压进行采样得到采样电压，并根据采样电压，调节开关信号的占空比以调节输出至主板的电压，控制主板电压恒定。本发明技术方案提高电源转换效率、稳定性、降低成本。

Description

开关电源及电视机
技术领域
本发明涉及电源技术领域，特别涉及一种开关电源及应用该开关电源的电视机。
背景技术
当负载功率需求大于75W时，因国家标准要求功率因素需大于0.9，传统的电视机电源架构如图1所示，电源需先进行功率因素校正后，再进行DC-DC的转换，使得恒压输出电源输出的24V需经过BOOST升压后给背光灯条供电，这会使得电源转换效率低，且增加了恒流板的成本及PFC电路的成本。同时这种电源架构恒流恒压交替输出，使得恒压和恒流的动态负载时容易受到干扰。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种开关电源，旨在提高电源转换效率、提高恒压恒流输出的稳定性、降低电源成本。
为实现上述目的，本发明提出了一种开关电源，包括恒流开关电路、第一单级PFC电路、第一变压器、恒流反馈电路；所述开关电源还包括恒压开关电路、第二单级PFC电路、及第二变压器； 其中，
所述恒流反馈电路对第一变压器输出的电流进行采样，并将采样电流反馈至第一单级PFC电路；
所述第一单级PFC电路，并根据采样电流输出开关信号，驱动恒流开关电路导通或关断，控制负载电流恒定；
所述第二单级PFC电路，输出开关信号，驱动恒压开关电路导通或关断; 所述第二单级PFC电路，对所述第二变压器输出电压进行采样得到采样电压，并根据所述采样电压，调节开关信号的占空比以调节输出至主板的电压，控制负载电压恒定。
优选地，所述开关电源还包括恒流开关、及恒流控制电路，其中，所述负载为LED灯条，
所述恒流开关，根据主板输出的PWM亮度信号调节LED灯条的亮度；
所述恒流控制电路，根据主板输出的使能信号，控制LED灯条点亮或熄灭。
优选地，所述恒流控制电路在还在LED灯条工作时，控制流过各个LED灯条中流过电流相同。
优选地，所述恒流开关电路的输入端接入直流电，所述恒流开关电路的输出端与所述第一变压器的输出端连接；所述第一变压器的采样端与所述第一单级PFC电路的零电流检测端连接；所述第一变压器的输出端与所述LED灯条的输入端连接，所述LED灯条的输出端与所述恒流开关的输入端连接，所述恒流开关的受控端连接至主板，所述恒流开关的输出端与所述恒流控制电路的输入端连接；所述恒流控制电路的输出端与所述恒流反馈电路的输入端连接，所述恒流控制电路的受控端接收主板输入的使能信号；所述恒流反馈电路的输出端与所述第一单级PFC电路的反馈端连接；
所述恒压开关电路的输入端接入直流电，所述恒压开关电路的输出端与所述第二变压器的输入端连接，所述第二变压器的采样端与所述第二单级PFC电路的零电流检测端连接；所述第二变压器的输出端与所述主板电连接。
优选地，在所述恒流反馈电路检测到LED灯条停止工作时，恒流反馈电路关断所述第一单级PFC电路。
优选地，所述开关电源还包括DC-DC转换电路，所述DC-DC转换电路的输入端与所述第二变压器的输出端连接，所述DC-DC转换电路的输出端与主板电连接。
优选地，所述恒流控制电路包括启动电路、恒流基准源电路、及多个镜像恒流电路；所述启动电路的输入端与所述主板连接，接收使能信号；所述启动电路的输出端与所述恒流基准源电路的受控端连接，所述恒流基准源电路的输入端与一LED灯条的输出端连接；镜像恒流电路的受控端均与所述恒流基准源电路的输出端连接，镜像恒流电路输入端分别与其它LED灯条的输出端连接。
优选地，所述启动电路包括第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第四三极管、第五三极管；
第十一电阻的第一端连接至直流电源，第十一电阻的第二端与第四三极管的发射极连接，第四三极管的集电极与恒流基准源电路的受控端连接，第四三极管的基极经第十二电阻与第五三极管的集电极连接，第五三极管的发射极接地，第五三极管的基极经第十三电阻与主板连接，以接收主板的使能信号。
优选地，所述恒流基准源电路包括第十四电阻、第二电压基准芯片、第六三极管；第二电压基准芯片的输入端与第四三极管的集电极连接，第二电压基准芯片的输出端接地，第二电压基准芯片的参考端与镜像恒流电路的受控端连接，且第二电压基准芯片的参考端还与第六三极管的基极连接，第六三极管的基极同时还与第四三极管的集电极连接，第六三极管的集电极与LED灯条的输出端连接，第六三极管的发射极经第十四电阻接地。
所述镜像恒流电路包括第十五电阻、第七三极管；第七三极管的集电极与另一LED灯条的输出端连接，第七三极管的发射极经第十五电阻接地。
优选地，该开关电源还包括过压调整电路，其中过压调整电路的数量与LED灯条的数量对应；每一过压调整电路的输入端与对应地恒流开关的输出端连接，过压调整电路的输出端均与恒流反馈电路的调整端连接。
优选地，所述开关电源还包括第一次级整流滤波电路及第二次级整流滤波电路；所述第一次级整流滤波电路，对第一变压器输出的脉动直流电进行整流滤波；所述第二次级整流滤波电路，对第二变压器输出的脉动直流电进行整流滤波。
本发明还提出了一种电视机，包括LED灯条、主板、及如上所述的开关电源，所述开关电源分别所述LED灯条及所述主板电连接，所述主板还与所述LED灯条电连接。
优选地，所述开关电源还包括恒流开关、及恒流控制电路，其中，所述负载为LED灯条，
所述恒流开关，根据主板输出的PWM亮度信号调节LED灯条的亮度；
所述恒流控制电路，根据主板输出的使能信号，控制LED灯条点亮或熄灭。
优选地，所述恒流控制电路在还在LED灯条工作时，控制流过各个LED灯条中流过电流相同。
优选地，所述恒流开关电路的输入端接入直流电，所述恒流开关电路的输出端与所述第一变压器的输出端连接；所述第一变压器的采样端与所述第一单级PFC电路的零电流检测端连接；所述第一变压器的输出端与所述LED灯条的输入端连接，所述LED灯条的输出端与所述恒流开关的输入端连接，所述恒流开关的受控端连接至主板，所述恒流开关的输出端与所述恒流控制电路的输入端连接；所述恒流控制电路的输出端与所述恒流反馈电路的输入端连接，所述恒流控制电路的受控端接收主板输入的使能信号；所述恒流反馈电路的输出端与所述第一单级PFC电路的反馈端连接；
所述恒压开关电路的输入端接入直流电，所述恒压开关电路的输出端与所述第二变压器的输入端连接，所述第二变压器的采样端与所述第二单级PFC电路的零电流检测端连接；所述第二变压器的输出端与所述主板电连接。
优选地，在所述恒流反馈电路检测到LED灯条停止工作时，恒流反馈电路关断所述第一单级PFC电路。
优选地，所述开关电源还包括DC-DC转换电路，所述DC-DC转换电路的输入端与所述第二变压器的输出端连接，所述DC-DC转换电路的输出端与主板电连接。
本发明技术方案通过设置恒流开关电路、第一单级PFC电路、第一变压器、恒流反馈电路、恒压开关电路、第二单级PFC电路、及第二变压器，形成了一种开关电源。本发明采用单级PFC式输出，无需二次升压转换。即通过第一单级PFC电路控制第一变压器工作，直接进行AC-DC的转换，输出恒流源，省去了高压电解电容，提高了电源功率因素，降低了系统成；同时，恒流开关电路、第一单级PFC电路、第一变压器、及恒流反馈电路组成了恒流输出电路，而恒压开关电路、第二单级PFC电路、及第二变压器则组成了恒压输出电路。如此，开关电源输出的恒压源和恒流源各自控制，使得恒压和恒流输出在动态负载时互不干扰，且恒压源不受LED灯本身电气参数偏差的交叉影响，提高了系统的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为传统的电视机电源架构；
图2为本发明开关电源一实施例的功能模块图；
图3为本发明开关电源进一步实施例的功能模块图；
图4为本发明开关电源一实施例的结构示意图。
附图标号说明：
标号 名称 标号 名称
1 恒流开关电路 T1 第一变压器
2 第一单级PFC电路 T2 第二变压器
3 恒流控制电路 R1~R25 第一电阻至第二十五电阻
31 启动电路 D1~D6 第一二极管至第六二极管
32 恒流基准源电路 C1~C7 第一电容至第七电容
33 镜像恒流电路 Q1~Q8 第一三极管至第八三极管
4 恒流反馈电路 U1 第一控制芯片
5 恒压开关电路 U2 第一光耦U2
6 第二单级PFC电路 U3 第二光耦
7 第一次级整流滤波电路 U4 第二控制芯片
8 第二次级整流滤波电路 K1 第一MOS管
9 DC-DC转换电路 K2 第二MOS管
10 EMI滤波电路 M 恒流开关
11 前级整流滤波电路 M1 第一恒流开关
WZ1 第一电压基准芯片 M2 第二恒流开关
WZ2 第二电压基准芯片 VCC1 第一直流源
Z1 第一稳压管 VDD 第二直流源
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种开关电源。
参照图2及图3，在本发明实施例中，该开关电源包括恒流开关电路1、第一单级PFC电路2、第一变压器T1、恒流反馈电路4；所述开关电源还包括恒压开关电路5、第二单级PFC电路6、及第二变压器T2。
所述恒流反馈电路4对第一变压器T1输出的电流进行采样，并将采样电流反馈至第一单级PFC电路2；所述第一单级PFC电路2，并根据采样电流输出开关信号，驱动恒流开关电路1导通或关断，控制负载电流恒定。
其中，恒流开关电路1，将输入的直流电转换成脉动直流电后输出至第一变压器T1。所述第一变压器T1，将输入的脉动直流电进行电压转换后输出至负载。
所述第二单级PFC电路6，输出开关信号，驱动恒压开关电路5导通或关断; 所述第二单级PFC电路6，还对所述第二变压器T2输出电压进行采样得到采样电压，并根据所述采样电压，调节所述开关信号的占空比以调节输出至主板的电压，控制负载电压恒定。
其中，所述恒压开关电路5，将输入的直流电转换成脉动直流电后输出至第二变压器T2；所述第二变压器T2，将输入的脉动直流电进行电压转换后输出至主板。
本实施例中，该开关电源应用与电视机中，其中第一变压器给电视机中的LED灯条供电，第二变压器给电视机中主板供电。
需要说明的是，本实施例中，该开关电源还包括EMI滤波电路10及前级整流滤波电路11。外部电源输出的交流电经EMI滤波电路10滤除电磁骚扰后，再输入至前级整流滤波电路，经前级整流滤波电路11整流滤波后输出至第一变压器T1。
第一单级PFC电路2包括控制芯片及相应的外围电路，本实施例中，该控制芯片采用ST半导体的HVLED001A芯片，在待机轻载时，可自动控制电源开关频率转入跳周期的工作方式，提高待机轻载效率，无需待机变压器，节省成本。所述恒流开关M可以采用MOS管、IGBT管、可控硅等，本实施例中采用MOS管实现。
本发明技术方案通过设置恒流开关电路1、第一单级PFC电路2、第一变压器T1、恒流反馈电路4，形成了一种开关电源。本发明采用单级PFC式输出，无需二次升压转换。即通过第一单级PFC电路2控制第一变压器T1工作，直接进行AC-DC的转换，输出恒流源，省去了高压电解电容，提高了电源功率因素，降低了系统成本；同时，恒流开关电路1、第一单级PFC电路2、第一变压器T1、及恒流反馈电路4组成了恒流输出电路，而恒压开关电路5、第二单级PFC电路6、及第二变压器T2则组成了恒压输出电路。如此，开关电源输出的恒压源和恒流源各自控制，使得恒压和恒流输出在动态负载时互不干扰，且恒压源不受LED灯本身电气参数偏差的交叉影响，提高了系统的稳定性。
所述开关电源还包括恒流开关M、及恒流控制电路3。所述恒流开关M，根据主板输出的PWM亮度信号调节LED灯条的亮度。所述恒流控制电路3，根据主板输出的使能信号，控制LED灯条点亮或熄灭。
本实施例中，LED灯条的数量为多个，在LED灯条工作时，所述恒流控制电路在还在LED灯条工作时，控制流过各个LED灯条中流过电流相同，使得LED发光显示一致性增强。
具体地，所述恒流开关电路1的输入端接入直流电，所述恒流开关电路1的输出端与所述第一变压器T1的输出端连接；所述第一变压器T1的采样端与所述第一单级PFC电路2的零电流检测端连接；所述第一变压器T1的输出端与所述LED灯条的输入端连接，所述LED灯条的输出端与所述恒流开关M的输入端连接，所述恒流开关M的受控端连接至主板，所述恒流开关M的输出端与所述恒流控制电路3的输入端连接；所述恒流控制电路3的输出端与所述恒流反馈电路4的输入端连接，所述恒流控制电路3的受控端接收主板输入的使能信号；所述恒流反馈电路4的输出端与所述第一单级PFC电路2的反馈端连接。
所述恒压开关电路5的输入端接入直流电，所述恒压开关电路5的输出端与所述第二变压器T2的输入端连接，所述第二变压器T2的采样端与所述第二单级PFC电路6的零电流检测端连接；所述第二变压器T2的输出端与所述主板电连接。
本实施例中，第一单级PFC电路2和第二单级PFC电路6的零电流检测端还分别与第一变压器T1和第二变压器T2的辅助绕组连接，以检测电流或电压的过零点，从而控制对应的开关管在过零点时导通或关断，以减少损耗，提高电能使用效率。
进一步，所述第一单级PFC电路2，根据所述光耦U2的反馈电平，调节开关信号的占空比以调节输出至LED灯条的电流；所述第二单级PFC电路6，所述对所述第二变压器T2输出电压进行采样得到采样电压，并根据所述采样电压，调节开关信号的占空比以调节输出至主板的电压。
需要说明的是，当LED灯条电压比第一变压器T1输出的电压小时，通过恒流反馈电路4控制第一单级PFC电路2，调整第一单级PFC电路2的工作频率或占空比，进一步控制恒流开关电路1，使反激变压器输出的电压变小，使得第一变压器T1输出的电压和LED灯条工作电压相匹配，进而可降低恒流控制电路3的温升。解决了在量产中相同屏体LED灯的电压偏差较大造成的输出电压差异大问题。
第一单级PFC电路2还通过第一变压器T1的辅助绕组使辅助绕组的电压恒定，进而使第一变压器T1输出的电压限制在规定范围内。
恒压开关电路5在第二单级PFC电流的控制下，进一步控制第二变压器T2，经过整流滤波后使得输出稳定的恒压源。其恒压反馈环路为原边反馈，即通过第二变压器T2的辅助绕组使辅助绕组的电压恒定，进而使第二变压器T2输出的电压恒定。
进一步地，所述开关电源还包括第一次级整流滤波电路7及第二次级整流滤波电路8；所述第一次级整流滤波电路7，对第一变压器T1输出的脉动直流电进行整流滤波；所述第二次级整流滤波电路8，对第二变压器T2输出的脉动直流电进行整流滤波。
为进一步地提高开关电源的效率，在所述恒流反馈电路4检测到LED灯条熄灭时，即检测到LED灯条不工作时，恒流反馈电路4关断所述第一单级PFC电路2，从而降低了第一单级PFC电路2的损耗。
当负载对纹波要求较高时，可以在输出增加DC-DC转换电路，使输出的电压低频纹波较小。因此该开关电源还包括DC-DC转换电路9，所述DC-DC转换电路9的输入端与所述第二次级整流滤波电路8的输出端连接，所述DC-DC转换电路9的输出端与主板电连接。
当开关电源驱动的LED灯条为多组时，易于理解的是，对应地所述开关电源包括多个恒流开关M，多个恒流开关M的输入端和输出端分别串联于LED灯条的输出端及恒流控制电路3的输入端之间，多个恒流开关M的受控端则接收主板输出的PWM亮度信号。
其中，上述恒流控制电路3包括启动电路31、恒流基准源电路32、及多个镜像恒流电路33；所述启动电路31的输入端与所述主板连接，接收使能信号；所述启动电路31的输出端与所述恒流基准源电路32的受控端连接，所述恒流基准源电路32的输入端与一LED灯条的输出端连接；镜像恒流电路33的受控端均与所述恒流基准源电路32的输出端连接，镜像恒流电路33输入端分别与剩下的LED灯条的输出端连接。
需要说明的是，主板发出的使能信号包括开启信号和关断信号。在启动电路31接收到开启信号时，启动电路31输出高电平，恒流基准源电路32开启，恒流基准源电路32为后级各个镜像恒流电路33提供电流基准，后级各个镜像恒流电路33复制恒流基准源电路32中电流，使得各个镜像恒流电路33的电流与恒流基准源电路32的电流相等，从而各LED灯条发光亮度不出现偏移。
进一步地，该开关电源还包括过压调整电路（未标示），其中过压调整电路的数量与LED灯条的数量对应。每一过压调整电路的输入端与对应地恒流开关M的输出端连接，过压调整电路的输出端均与恒流反馈电路4的调整端连接。过压调整电路用于检测到变压器输出电压超过LED灯条电压时，通过恒流反馈电路4控制第一单级PFC电路2，调整第一MOS管的开关频率，减小变压器输出至LED灯条的电压。
本发明的恒流方式采用串联恒流基准源电路32控制，使得流过LED灯条的电流恒定，当纹波较大时，恒流基准源电路32可自动调整分压降低电流纹波，当LED灯条压差差异大时，LED灯条压差过大，通过过压调整，控制原边的第一单级PFC电路2，进而使输出电压降低，使得恒流源两端的电压降低。
参照图3，现结合开关电源的具体电路图对本发明作进一步说明：
第一变压器T1包括初级绕组、次级绕组及辅助绕组，其中辅助绕组设置于变压器的初级；
所述第一单级PFC电路2包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一控制芯片U1；所述恒流开关电路1包括第一MOS管K1及第四电阻R4；所述第一控制芯片U1包括过压保护端HVSU、电源端VCC、驱动端GATE、接地端GND、过流检测端CS、过零检测端ZCD、反馈端FB、及控制端CTRL；
其中，第一电阻R1的第一端与前级整流滤波电路11的输出端连接，第一电阻R1的第二端与第一控制芯片U1的过压保护端连接；所述第一变压器T1的辅助绕组的第一端与所述第二电阻R2的第一端连接，所述第二电阻R2的第二端与所述第三电阻R3的第一端连接，所述第三电阻R3的第二端接地，所述第一变压器T1的辅助绕组的第二端接地，第一控制芯片U1的过零检测端与第三电阻R3的第一端连接；所述第一变压器T1的初级线圈的第一端与前级整流滤波电路的输出端连接，所述第一变压器T1的初级线圈的第二端与第一MOS管K1的漏极连接，第一MOS管K1的源极经第四电阻R4接地，第一MOS管K1的门极与第一控制芯片U1的驱动端连接，第一控制芯片U1的过流检测端与第一MOS管K1的源极连接，第一MOS端的接地端接地。
所述第一次级整流滤波电路7包括第一二极管D1及第一电容C1；第一二极管D1的阳极与次级绕组的第一端连接，第一二极管D1的阴极与LED灯条的第一端连接，次级绕组的第二端接地；第一电容C1的第一端与第一二极管D1的阴极连接，第一电容C1的第二端接地。
所述恒流反馈电路4包括第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第一光耦U2、第二光耦U3、第一电压基准芯片WZ1、第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3、第二电容C2、第一直流源VCC1及第二直流源VDD；本实施例中，第一直流源VCC1由第二变压器T2输出的电压提供。需要说明的是，光耦设有发光器的一侧为控制侧。设有受光器的一侧则为执行侧。
第五电阻R5的第一端与第一二极管D1的阴极连接，第五电阻R5的第二端与第一光耦U2的控制侧输入端连接，第一光耦U2的控制侧输出端与第一电压基准芯片WZ1的输入端连接，第一电压基准芯片WZ1的输出端接地，第一电压基准芯片WZ1的参考端与恒流开关M的输出端连接；第一光耦U2执行侧输入端接地，第一光耦U2执行侧输出端与第一控制芯片U1的反馈端连接。
第六电阻R6的第一端与第一直流源VCC1连接，第六电阻R6的第二端与第一三极管Q1的集电极连接，第一三极管Q1的发射极经第七电阻R7接地，第一三极管Q1的基极与第二三极管Q2的基极连接；第八电阻R8的第一端与第一直流源VCC1连接，第八电阻R8的第二端与第二三极管Q2的集电极连接，第二三极管Q2的发射极经第二电容C2接地；第九电阻R9的第一端与第一直流源VCC1连接，第九电阻R9的第二端与第二光耦U3的执行输入端连接，第二光耦U3的执行输出端与第二三极管Q2的基极连接；第二光耦U3的控制侧输入端经第十电阻R10与第二直流源VDD连接，第二光耦U3的控制侧输出端与第三三极管Q3的集电极连接，第三三极管Q3的发射极接地，第三三极管Q3的基极与主板电连接，以接收主板输出的开机信号和关机信号。
本实施例中，以两路LED灯条为例进行说明，则恒流开关M包括第一恒流开关M1及第二恒流开关M2；第一恒流开关M1的输入端与一LED灯条的输出端连接，第一恒流开关M1的输出端与恒流基准源电路32的输入端连接，第二恒流开关M2的输入端与另一LED灯条的输出端连接，第二恒流开关M2的输出端与恒流基准源电路32的输入端连接，第一恒流开关M1的受控端及第二恒流开关M2的受控端均与主板电连接，以接收主板输出的PWM亮度信号。
所述启动电路31包括第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第四三极管Q4、第五三极管Q5；
第十一电阻R11的第一端连接至12V直流电源，第十一电阻R11的第二端与第四三极管Q4的发射极连接，第四三极管Q4的集电极与恒流基准源电路32的受控端连接，第四三极管Q4的基极经第十二电阻R12与第五三极管Q5的集电极连接，第五三极管Q5的发射极接地，第五三极管Q5的基极经第十三电阻R13与主板连接，以接收主板的使能信号EN。
所述恒流基准源电路32包括第十四电阻R14、第二电压基准芯片WZ2、第六三极管Q6；第二电压基准芯片WZ2的输入端与第四三极管Q4的集电极连接，第二电压基准芯片WZ2的输出端接地，第二电压基准芯片WZ2的参考端与镜像恒流电路33的受控端连接，且第二电压基准芯片WZ2的参考端还与第六三极管Q6的基极连接，第六三极管Q6的基极同时还与第四三极管Q4的集电极连接，第六三极管Q6的集电极与第一恒流开关M1的输出端连接，第六三极管Q6的发射极经第十四电阻R14接地。
所述镜像恒流电路33包括第十五电阻R15、第七三极管Q7；第七三极管Q7的集电极与第二恒流开关M2的输出端连接，第七三极管Q7的发射极经第十五电阻R15接地。
所述第二单级PFC电路6包括第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第二十电阻R20、第三电容C3、第二二极管D2、第三二极管D3、第八三极管Q8、第一稳压管Z1、第四电容C4、及第二控制芯片U4；所述第二变压器T2包括初级绕组、次级绕组、及辅助绕组，其中辅助绕组设置于变压器的初级；所述第二控制芯片U4包括过压保护端HVSU、电源端VCC、驱动端GATE、接地端GND、过流检测端CS、过零检测端ZCD、及控制端CTRL。
第十六电阻R16的第一端与第二二极管D2的阴极连接，第二二极管D2的阳极与第二变压器T2辅助绕组的第一端连接，辅助绕组的第二端接地，第十六电阻R16的第二端与第八三极管Q8的集电极连接，第八三极管Q8的发射极与第三二极管D3的阳极连接，第三二极管D3的阴极与第二控制芯片U4的电源端连接，第四电容C4的第一端与第三二极管D3的阴极连接，第四电容C4的第二端接地；第八三极管Q8的基极经第十七电阻R17与第二二极管D2的阴极连接；第三电容C3的第一端与第二二极管D2的阴极连接，第三电容C3的第二端接地；第一稳压管Z1的阳极与第八三极管Q8的基极连接，第一稳压管Z1的阴极接地，第十八电阻R18的第一端与第八三极管Q8的基极连接，第十八电阻R18的第二端接地；第二控制芯片U4的过压保护端与第一电阻R1的第二端连接，第二控制芯片U4的接地端接地；第十九电阻R19的第一端与第二二极管D2的阳极连接，第十九电阻R19的第二端经第二十电阻R20接地；第二控制芯片U4的过零检测端与第十九电阻R19的第二端连接。
所述恒流开关电路1包括第二十一电阻R21、第二MOS管K2；第二变压器T2初级绕组的第一端与前级整流滤波电路的输出端连接，第二MOS管K2的漏极与第二变压器T2初级绕组的第二端连接，第二MOS管K2的源极经第二十一电阻R21接地，第二MOS管K2的门极与第二控制芯片U4的驱动端连接，第二控制芯片U4的过流检测端与第二MOS管K2的源极连接。
所述第二次级整流滤波电路8包括第四二极管D4、第五电容C5，第四二极管D4的阳极与第二变压器T2的次级绕组的第一端连接，次级绕组的第二端接地，第四二极管D4的阴极与DC-DC转换电路9输入端连接，在进行电压变换后输出至主板。
过压调整电路则包括第一过压调整电路（未标示）及第二过压调整电路（未标示），第一过压调整电路包括第二十二电阻R22、第二十三电阻R23、第五二极管D5、及第六电容C6；第二过压调整电路包括第二十四电阻R24、第二十五电阻R25、第六二极管D6及第七电容C7；其中，第五二极管D5的阴极与第一电压基准芯片WZ1的电压参考端连接，第五二极管D5的阳极经第二十三电阻R23与所述第二十四电阻R24的第一端连接，第二十四的电阻的第二端与第一恒流开关M1的输出端连接，第六电容C6的第一端与第二十二电阻R22的第一端连接，第六电容C6的第二端接地。
第六二极管D6的阴极与第一电压基准芯片WZ1的电压参考端连接，第六二极管D6的阳极经第二十五电阻R25与所述第二十六电阻的第一端连接，第二十六的电阻的第二端与第一恒流开关M1的输出端连接，第七电容C7的第一端与第二十四电阻R24的第一端连接，第七电容C7的第二端接地。
继续参照图2，电源经EMI滤波电路10和前级整流滤波电路11处理后分别输送给第一变压器T1和第二变压器T2，无需大电解电容滤波，第一MOS管K1和第二MOS管K2在各自的控制芯片控制下，进一步控制变压器，使得第一变压器T1经第一次级整流滤波电路7处理后输送给LED灯条供电；第二变压器T2经第二次级整流滤波电路8处理后输送给主板供电。上述采用单级PFC控制恒流开关电路1和恒压开关电路5，并进一步分别控制第一变换器和第二变压器T2，使得设计无需高压电解电容，节省了PCB面积和成本。因第一变压器T1输出的恒流源和第二变压器T2输出的恒压源各自控制，使得恒压和恒流输出在动态负载时互不干扰，且恒压不受LED灯偏差的交叉影响，提高了系统的稳定性。
当开机信号为高电平时，第三三极管Q3导通，通过第二光耦U3使第二三极管Q2导通，第一直流源VCC1经第八电阻R8后输出至第一控制芯片U1的电源端，为第一控制芯片U1供电，同时第一三极管Q1导通，经第六电阻R6和第七电阻R7分压取样后接第一控制芯片U1的控制端，使第一控制芯片U1开始工作。此外，当使能信号EN为高电平时，恒流基准源电路32开始工作，第六三极管Q6导通，则LED灯条中有电流通过，为亮的状态。LED灯条的亮暗程度通过主板输出的PWM亮点信号进行调节，具体是通过控制第一恒流开关M1的导通时间，调LED灯条的亮度，当PWM亮度信号的占空比大时，LED灯条灯较亮，当PWM亮度信号占空比小时，LED灯条则较暗。
当使能信号EN为低电平时，恒流基准源电路32停止工作，第六三极管Q6截止，则LED灯条中没有电流通过，为灭的状态。
当主板输出关机信号为低电平时，控制第三三极管Q3关断，通过第二光耦U3使第二三极管Q2关断，为第二控制芯片U4的电源被切断，同时第一三极管Q1关断，第一控制芯片U1的控制端在第七的电阻拉低后停止工作，此时开关电源的恒流输出停止工作，使得待机功耗低。
进一步，恒流控制电路3采用串联恒流基准源控制,由第二电压基准芯片WZ2、第六三极管Q6，第十四电阻R14组成恒流基准源电路32，第二电压基准芯片WZ2为恒流提供基准电压，控制第六三极管Q6，使得第十四电阻R14的两端电压恒定，进而使得流过LED灯条的电流恒定。当第一变压器T1输出电压纹波较大时，因第六三极管Q6工作在放大区，第二电压基准芯片WZ2控制第六三极管Q6可自动调整集电极与发射极的分压，使得电流更精密，降低了电流纹波。当LED灯条电压偏小时，因第一变压器T1输出电压不变，则第六三极管Q6的集电极电压增大，通过由第二十四电阻R24、第七电容C7、第二十五电阻R25、及第六二极管D6组成的第二过压调整电路，通过第一电压基准芯片WZ1来控制流过第一光耦U2的电流，进而控制第一控制芯片U1的工作频率，进而使第一变压器T1输出电压降低，使得第六三极管Q6的集电极与发射极之间的电压降低。
由第七三极管Q7和第十五电阻R15组成的另一镜像恒流电路33，该镜像恒流电路33以恒流基准源电路32为电流镜本体，使得像恒流电路与电流镜本体电流相同，后级可复制任意个相同的恒流源，使得该恒流输出可匹配任意数量通道的LED灯条。
进一步，当开关电源上电后，通过整流滤波后的电压通过第一电阻R1对第一控制芯片U1和第二控制芯片U4的过压保护端进行预启动，使得各自电源端的电压达到开启电压，第一控制芯片U1和第二控制芯片U4开始振荡工作。稳定后，第二变压器T2辅助绕组输出电压经由第八三极管Q8、第三二极管D3、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第一稳压管Z1、第十八电阻R18构成第二控制芯片U4电源的线性稳压电路，为第二控制芯片U4提供稳定的工作电压。
同时第一控制芯片U1和第二控制芯片U4的过压保护端通过检测整流滤波后电压的全波电压信号作为参考信号，分别通过电流取样电阻第四电阻R4和第二十一电阻R21检测初级绕组的电流，与参考信号做对比，进而控制第一MOS管K1和第二MOS管K2的工作频率和占空比，当全波电压大时，工作频率高，占空比小；当全波电压小时，工作频率低，占空比大，使得全波电压信号和流过对应变压器初级绕组的电流同相位，最终提高了功率因素，也实现了AC-DC的变换。
进一步如上所述，将给LED灯条供电的恒流源和给主板供电的恒压源分离单独控制，既降低了第一变压器T1、第二变压器T2、第一MOS管K1、及第二MOS管K2的工作温升，也提高了系统独立控制的稳定性。
进一步，当LED灯条电压比第一变压器T1次级绕组输出的电压小时，恒流控制电路3通过第一控制芯片U1的工作频率和占空比变小，进一步控制第一MOS管K1，使第一变压器T1输出的电压变小，使得第一变压器T1输出的电压和LED灯条工作电压匹配，进而可降低恒流控制电路3的温升。解决了在量产中相同屏体LED灯条的电压偏差较大造成的输出电压差异大问题。第五电阻R5作为第一光耦U2的限流电阻， 第四电阻R4对初级绕组中电流取样后接至第一控制芯片U1的过流检测端，当输出功率过大时，在第四电阻R4取样的电压会大于第一控制芯片U1的过流检测端的内部参考电压，使第一控制芯片U1过载保护启动。采样电阻第二电阻R2和第三电阻R3采样变压器的辅助绕组的电压，使辅助绕组的电压限制在安全范围，避免使第一变压器T1输出的电压过大。
进一步，第二MOS管K2在第二单级PFC电路6控制控制下，进一步控制第二变压器T2，经过第四二极管D4整流，并经过第四电容滤波后使得输出稳定的恒压源。其恒压反馈环路为原边反馈，即通过采样电阻第十九电阻R19和第二十电阻R20采样第二变压器T2的辅助绕组的电压，使辅助绕组的电压恒定，进而使输出的电压恒定，当对纹波要求较高时，可以在输出增加DC-DC的转换电路，使输出的电压纹波较小。
需要说明的是，镜像恒流电路33可根据LED灯条的通道数量任意扩展，使得本方案实现了可匹配任意通道数量LED灯条的需求，实现了大尺寸电视电源的低成本，高功率因素设计。
本发明还提出一种电视机，该电视机包括LED灯条、主板和上述开关电源，该开关电源的具体结构参照上述实施例，由于本电视机采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
其中开关电源分别与LED灯条和主板电解，以分别提供恒流源及恒压源。主板还与LED灯条电连接，以控制LED灯条的亮度。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (17)

  1. 一种开关电源，其特征在于，包括恒流开关电路、第一单级PFC电路、第一变压器、恒流反馈电路；所述开关电源还包括恒压开关电路、第二单级PFC电路、及第二变压器；其中，
    所述恒流反馈电路对第一变压器输出的电流进行采样，并将采样电流反馈至第一单级PFC电路；
    所述第一单级PFC电路，根据采样电流输出开关信号，驱动恒流开关电路导通或关断，控制负载电流恒定；
    所述第二单级PFC电路，输出开关信号，驱动恒压开关电路导通或关断; 所述第二单级PFC电路，对所述第二变压器输出电压进行采样得到采样电压，并根据所述采样电压，调节开关信号的占空比以调节输出至主板的电压，控制主板电压恒定。
  2. 如权利要求1所述的开关电源，其特征在于，所述开关电源还包括恒流开关、及恒流控制电路，其中，所述负载为LED灯条，
    所述恒流开关，根据主板输出的PWM亮度信号调节LED灯条的亮度；
    所述恒流控制电路，根据主板输出的使能信号，控制LED灯条点亮或熄灭。
  3. 如权利要求2所述的开关电源，其特征在于，所述恒流控制电路在还在LED灯条工作时，控制流过各个LED灯条中流过电流相同。
  4. 如权利要求1所述的开关电源，其特征在于，所述恒流开关电路的输入端接入直流电，所述恒流开关电路的输出端与所述第一变压器的输出端连接；所述第一变压器的采样端与所述第一单级PFC电路的零电流检测端连接；所述第一变压器的输出端与所述LED灯条的输入端连接，所述LED灯条的输出端与所述恒流开关的输入端连接，所述恒流开关的受控端连接至主板，所述恒流开关的输出端与所述恒流控制电路的输入端连接；所述恒流控制电路的输出端与所述恒流反馈电路的输入端连接，所述恒流控制电路的受控端接收主板输入的使能信号；所述恒流反馈电路的输出端与所述第一单级PFC电路的反馈端连接；
    所述恒压开关电路的输入端接入直流电，所述恒压开关电路的输出端与所述第二变压器的输入端连接，所述第二变压器的采样端与所述第二单级PFC电路的零电流检测端连接；所述第二变压器的输出端与所述主板电连接。
  5. 如权利要求2所述的开关电源，其特征在于，在所述恒流反馈电路检测到LED灯条停止工作时，恒流反馈电路关断所述第一单级PFC电路。
  6. 如权利要求5所述的开关电源，其特征在于，所述开关电源还包括DC-DC转换电路，所述DC-DC转换电路的输入端与所述第二变压器的输出端连接，所述DC-DC转换电路的输出端与主板电连接。
  7. 如权利要求6所述的开关电源，其特征在于，所述恒流控制电路包括启动电路、恒流基准源电路、及多个镜像恒流电路；所述启动电路的输入端与所述主板连接，接收使能信号；所述启动电路的输出端与所述恒流基准源电路的受控端连接，所述恒流基准源电路的输入端与一LED灯条的输出端连接；镜像恒流电路的受控端均与所述恒流基准源电路的输出端连接，镜像恒流电路输入端分别与其它LED灯条的输出端连接。
  8. 如权利要求7所述的开关电源，其特征在于，所述启动电路包括第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第四三极管、第五三极管；
    第十一电阻的第一端连接至直流电源，第十一电阻的第二端与第四三极管的发射极连接，第四三极管的集电极与恒流基准源电路的受控端连接，第四三极管的基极经第十二电阻与第五三极管的集电极连接，第五三极管的发射极接地，第五三极管的基极经第十三电阻与主板连接，以接收主板的使能信号。
  9. 如权利要求8所述的开关电源，其特征在于，所述恒流基准源电路包括第十四电阻、第二电压基准芯片、第六三极管；第二电压基准芯片的输入端与第四三极管的集电极连接，第二电压基准芯片的输出端接地，第二电压基准芯片的参考端与镜像恒流电路的受控端连接，且第二电压基准芯片的参考端还与第六三极管的基极连接，第六三极管的基极同时还与第四三极管的集电极连接，第六三极管的集电极与LED灯条的输出端连接，第六三极管的发射极经第十四电阻接地。
    所述镜像恒流电路包括第十五电阻、第七三极管；第七三极管的集电极与另一LED灯条的输出端连接，第七三极管的发射极经第十五电阻接地。
  10. 如权利要求9所述的开关电源，其特征在于，该开关电源还包括过压调整电路，其中过压调整电路的数量与LED灯条的数量对应；每一过压调整电路的输入端与对应地恒流开关的输出端连接，过压调整电路的输出端均与恒流反馈电路的调整端连接。
  11. 如权利要求1所述的开关电源，其特征在于，所述开关电源还包括第一次级整流滤波电路及第二次级整流滤波电路；所述第一次级整流滤波电路，对第一变压器输出的脉动直流电进行整流滤波；所述第二次级整流滤波电路，对第二变压器输出的脉动直流电进行整流滤波。
  12. 一种电视机，包括LED灯条及主板，其特征在于，所述电视机还包括如权利要求1所述的开关电源；所述开关电源分别所述LED灯条及所述主板电连接，所述主板还与所述LED灯条电连接。
  13. 如权利要求12所述的电视机，其特征在于，所述开关电源还包括恒流开关、及恒流控制电路，其中，所述负载为LED灯条，
    所述恒流开关，根据主板输出的PWM亮度信号调节LED灯条的亮度；
    所述恒流控制电路，根据主板输出的使能信号，控制LED灯条点亮或熄灭。
  14. 如权利要求13所述的电视机，其特征在于，所述恒流控制电路在还在LED灯条工作时，控制流过各个LED灯条中流过电流相同。
  15. 如权利要求12所述的电视机，其特征在于，所述恒流开关电路的输入端接入直流电，所述恒流开关电路的输出端与所述第一变压器的输出端连接；所述第一变压器的采样端与所述第一单级PFC电路的零电流检测端连接；所述第一变压器的输出端与所述LED灯条的输入端连接，所述LED灯条的输出端与所述恒流开关的输入端连接，所述恒流开关的受控端连接至主板，所述恒流开关的输出端与所述恒流控制电路的输入端连接；所述恒流控制电路的输出端与所述恒流反馈电路的输入端连接，所述恒流控制电路的受控端接收主板输入的使能信号；所述恒流反馈电路的输出端与所述第一单级PFC电路的反馈端连接；
    所述恒压开关电路的输入端接入直流电，所述恒压开关电路的输出端与所述第二变压器的输入端连接，所述第二变压器的采样端与所述第二单级PFC电路的零电流检测端连接；所述第二变压器的输出端与所述主板电连接。
  16. 如权利要求13所述的电视机，其特征在于，在所述恒流反馈电路检测到LED灯条停止工作时，恒流反馈电路关断所述第一单级PFC电路。
  17. 如权利要求16所述的电视机，其特征在于，所述开关电源还包括DC-DC转换电路，所述DC-DC转换电路的输入端与所述第二变压器的输出端连接，所述DC-DC转换电路的输出端与主板电连接。
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