一種具有動態(tài)電壓控制的單級pfc反激式led驅(qū)動電源的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電子技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，更具體地，涉及一種具有動態(tài)電壓控制的單級PFC反激式LED驅(qū)動電源，包括EMI濾波電路、橋式整流電路、單級PFC反激式功率校正電路、PFC控制及PWM輸出電路、動態(tài)電壓控制電路及恒流驅(qū)動電路。該EMI濾波電路與市電輸入端相連，恒流驅(qū)動電路與LED產(chǎn)品相連；經(jīng)過橋式整流的半波直流信號通過功率校正電路減少電流諧波、提高功率因數(shù)；直流輸出信號通過恒流驅(qū)動電路驅(qū)動LED燈組工作，并通過動態(tài)電壓控制電路調(diào)節(jié)恒流驅(qū)動電路輸出電壓減少電路功率損耗提高電源工作效率。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、功率因數(shù)高、能對LED正向電壓溫度補償?shù)葍?yōu)點，可以達到節(jié)省能源，提高LED燈組壽命的效果。
【專利說明】—種具有動態(tài)電壓控制的單級PFC反激式LED驅(qū)動電源

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，更具體地，涉及一種結(jié)構(gòu)簡單、高功率因數(shù)，具有動態(tài)電壓控制的單級PFC反激式LED驅(qū)動電源。

【背景技術(shù)】
[0002]LED，發(fā)光二極管，為一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)換為光能的半導(dǎo)體組件，具有體積小、耗電量低、使用壽命長、環(huán)保耐用等優(yōu)點，廣泛用于照明燈具、顯示屏、交通訊號燈等領(lǐng)域。由于LED是特性敏感的半導(dǎo)體器件，又具有負溫度特性，因此在應(yīng)用過程中需要對其進行穩(wěn)態(tài)驅(qū)動，從而需要專用LED驅(qū)動電源。
[0003]傳統(tǒng)的開關(guān)電源將輸入市電整流之后經(jīng)過大容量的電解電容濾波后供給開關(guān)控制芯片，這使得輸入電流為一個尖脈沖。它含有極高的諧波分量，電能浪費嚴重，電路的功率因素很低，并且作為一個諧波電流源，干擾電網(wǎng)線電壓，產(chǎn)生向四周輻射和沿導(dǎo)線傳播的電磁干擾。近年來隨著LED照明技術(shù)的日益成熟，LED驅(qū)動電源成為研究的熱點，同時越來越多的國家和組織出臺了一系列的政策法規(guī)來規(guī)范開關(guān)電源市場，例如美國能源部發(fā)布的“能源之星”固態(tài)照明文件規(guī)定:任何功率等級的LED驅(qū)動電源必須具備功率因數(shù)校正(PFC)功能。
[0004]有源功率因數(shù)校正(APFC)技術(shù)采用有源器件實現(xiàn)PFC，由于工作在高頻開關(guān)狀態(tài)，實現(xiàn)了小體積、重量輕、高效率和高PF等優(yōu)點。APFC—般分為有源兩級PFC和有源單級PFC。單級PFC反激式電源是目前的研究的熱點，具有成本低、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、易于實現(xiàn)多路輸出等優(yōu)點，但是效率不高、溫升較高、EMI較強、工頻紋波較大，使這些電源無法達到對LED燈具的高效率和長壽命的保障。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，高功率因數(shù)的具有動態(tài)電壓控制的單級PFC反激式LED驅(qū)動電源。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案:一種具有動態(tài)電壓控制的單級PFC反激式LED驅(qū)動電源，如圖1所示，由輸入整流濾波模塊、單級PFC反激式功率變換模塊和動態(tài)電壓控制模塊三部分構(gòu)成。
[0007]所述輸入整流濾波模塊由EMI濾波電路和橋式整流電路組成。市電輸入經(jīng)過EMI濾波電路接入驅(qū)動電源，EMI濾波電路用來阻擋驅(qū)動電源通過電力線對電網(wǎng)的電磁干擾，同時阻止電源對驅(qū)動電源內(nèi)部的電磁干擾。EMI輸出電壓經(jīng)過整流橋之后得到一個半正弦波直流電壓信號，為實現(xiàn)高功率因數(shù)，在整流橋之后只使用一個小電容來濾除高頻。
[0008]所述單級PFC反激式功率變化模塊由反激變換器、反饋取樣電路和PFC控制電路組成。反激變換器由反向變壓器和MOSFET管組成，其控制信號由PFC控制電路提供，反激變換器實現(xiàn)對輸入整流濾波電路輸出的半整形直流電壓的功率因數(shù)校正。反饋取樣電路用來采集反激變換器輸出電壓以便接入PFC控制電路。輸出反饋信號和反激變換器的輸入信號經(jīng)過PFC控制電路的誤差放大、模擬乘法器、過零檢測等一系列變換后產(chǎn)生反激變換器需要的PWM控制信號。
[0009]所述動態(tài)電壓控制模塊由恒流驅(qū)動電路和動態(tài)電壓控制電路組成。恒流驅(qū)動電路經(jīng)過MOSFET管、精密基準電阻等完成LED燈組驅(qū)動電流輸出，并接受動態(tài)電壓控制電路的PWM驅(qū)動信號。動態(tài)電壓控制電路根據(jù)檢測到的MOSFET漏極電壓和恒流驅(qū)動輸出電壓經(jīng)過邏輯運算輸出一個基于LED燈組工作狀態(tài)的動態(tài)控制電壓，并反饋到恒流驅(qū)動電路前段對輸出電壓進行調(diào)節(jié)，以補償由于LED燈組工作時的負溫度特性產(chǎn)生的電壓變動，減少LED的發(fā)熱量延長LED使用壽命。
[0010]本發(fā)明單級PFC反激式LED驅(qū)動電源采用基于臨界導(dǎo)通模式的功率因數(shù)校正電路，既實現(xiàn)了功率因數(shù)的校正，又完成降壓和驅(qū)動電源與市電的電氣隔離；同時采用動態(tài)電壓控制技術(shù)通過檢測恒流驅(qū)動電路中的MOSFET管的漏極電壓并產(chǎn)生一個動態(tài)電壓控制信號反饋到恒流驅(qū)動電路前段對輸出電壓進行調(diào)節(jié)以補償LED燈組工作時正向電壓的波動，減少LED的發(fā)熱量延長LED使用壽命。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明電源結(jié)構(gòu)框圖。
[0012]圖2是本發(fā)明電源電路原理圖。

【具體實施方式】
[0013]下面將結(jié)合說明書附圖，對本發(fā)明作進一步說明，以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。
[0014]如圖1所示，一種具有動態(tài)電壓控制的單級PFC反激式LED驅(qū)動電源，由輸入整流濾波模塊、單級PFC反激式功率變換模塊和動態(tài)電壓控制模塊三部分構(gòu)成。所述輸入整流濾波模塊由EMI濾波電路和橋式整理電路組成。所述單級PFC反激式功率變換模塊由反激變換器、反饋取樣電路和PFC控制電路。所述動態(tài)電壓控制模塊有恒流驅(qū)動電路和動態(tài)電壓控制電路組成。
[0015]進一步的，如圖2所示，輸入整流濾波模塊中的EMI濾波電路由電容Cl、共模電感LFl和電容C2組成，其中Rl是Cl的放電電容，C3、C4為安培電容中間節(jié)點連接入地，用于漏電保護和靜電消除。輸入整流濾波模塊中橋式整流電路由二極管Df D4組成，將輸入的交流市電轉(zhuǎn)換成半正弦波直流電壓信號，為實現(xiàn)高功率因數(shù)，用C5濾除整流輸出的高頻信號。
[0016]進一步的，如圖2所示，單級PFC反激式功率變換模塊中的反激變換器由變壓器Tl、功率MOSFET管Ql、整流二極管D7、輸入輸出電容及緩存電路組成，為減少變壓器Tl產(chǎn)生的尖峰電壓對功率MOSFET管的損傷由C6、R5、D5組成RDC緩存電路。單級PFC反激式功率變換模塊中反饋取樣電路由光耦U1、三端可調(diào)分流基準源U2和相關(guān)電阻、電容組成，其中Ul完成輸入與輸出信號的電氣隔離，R23和R24的分壓電路完成輸出信號的取樣，Ul的輸出信號經(jīng)過R12接入PFC控制電路。單級PFC反激式功率變換模塊中PFC控制電路中選用ST意法半導(dǎo)體的L6561為率因數(shù)校正電路的主控芯片，由變壓器的輔助繞組N2提供電流過零檢測信號及給L6561提供能量，R14過零檢測限流電阻，R4為電源上電時給L6561提供啟動電壓的限流電阻，R15為MOSFET管Tl的限流驅(qū)動電阻。
[0017]進一步的，如圖2所示，動態(tài)電壓控制模塊選用TI德州儀器的TLC5960芯片為動態(tài)電壓控制和LED恒流驅(qū)動電路主控芯片。其中恒流驅(qū)動電路由LED燈組、功率MOSFET管Q2/Q3和基準精密電阻R24/R25組成，功率MOSFET管的三個引腳分別由連接TLC5960對應(yīng)的Dn、Gn、Sn管腳，RS電阻確定電路中的基準工作的恒流電流量。TLC5960通過獲取的兩路Dn信號，經(jīng)過內(nèi)部誤差放大、邏輯推導(dǎo)等產(chǎn)生一個動態(tài)輸輸出信號，通過HWMn管腳并經(jīng)過橋接電阻R21接入功率校正電路直流輸出端，此動態(tài)電壓信號的接入可對功率校正電路直流產(chǎn)生較小的影響但能顯著減少由于LED發(fā)熱產(chǎn)生的無用功率消耗并提高電源效率。
[0018]盡管已經(jīng)結(jié)合當前認作是一個最為實用和優(yōu)選的實施例來描述了本發(fā)明，但應(yīng)當理解，本發(fā)明不限于所公開的實施例，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.一種具有動態(tài)電壓控制的單級PFC反激式LED驅(qū)動電源，包括輸入整流濾波模塊、單級PFC反激式功率變換模塊和動態(tài)電壓控制電路。
2.如權(quán)利要求1所述的LED驅(qū)動電源，其特征在于:所述輸入整流濾波電路模塊由EMI濾波電路和橋式整理電路組成；所述單級PFC反激式功率變換模塊由反激變換器、反饋取樣電路和PFC控制電路；所述動態(tài)電壓控制模塊由恒流驅(qū)動電路和動態(tài)電壓控制電路組成。
3.如權(quán)利要求1所述的LED驅(qū)動電源，其特征在于:EMI濾波電路與市電輸入端相連，恒流驅(qū)動電路與LED產(chǎn)品相連；反激變換器與橋式整流相連進行半波信號的功率因數(shù)校正，PFC控制電路通過反饋取樣電路獲得功率校正電路輸出電壓的信號并與橋式整流信號進行運算后輸出反激變換器MOSFET管的控制信號；恒流驅(qū)動電路與反激變換器相連向LED燈組提供恒流信號，動態(tài)電壓控制電路通過檢測恒流驅(qū)動MOSFET的漏極電壓進而反饋到恒流驅(qū)動電路前段對輸出電壓進行調(diào)節(jié)并提供恒流驅(qū)動電路MOSFET館開關(guān)信號。
【文檔編號】H05B37/02GK104363679SQ201410630675
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月11日
【發(fā)明者】潘萍 申請人:長沙師范學(xué)院, 潘萍