無橋式整流無直流偏磁buck倍電流拓撲的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于LED燈恒流電源技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及無橋式整流無直流偏磁BUCK倍電流拓撲。
技術(shù)背景
[0002]傳統(tǒng)BUCK拓撲，是DC/DC變換常用方法之一，適用于輸入直流高壓小電流電源，轉(zhuǎn)換為低壓大電流電源輸出。由于傳統(tǒng)采用橋式整流和高壓電解電容，功率因數(shù)PF較低，可靠性較低；存在貯能電感直流偏磁的問題；不容易實現(xiàn)大功率產(chǎn)品往輕、薄、短、小發(fā)展以符合市場經(jīng)濟提升性價比要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:提供一種取消橋式整流和高壓電解電容，以實現(xiàn)全固態(tài)電路、智能控制、高功率因數(shù)、恒流精度高、可靠性高、電路簡潔、成本低的無橋式整流無直流偏磁BUCK倍電流拓撲。
[0004]本發(fā)明采用如下技術(shù)解決上述技術(shù)問題:
[0005]無橋式整流無直流偏磁BUCK倍電流拓撲，包括單片機MCUl啟動供電回路、單片機MCU2啟動供電回路、交流電源供電回路、單片機MCUl的自供電電路、單片機MCU2的自供電電路、反向串聯(lián)BUCK電路和輸出電路；
[0006]單片機MCUl啟動供電回路:單片機MCUl未啟動前的交流電源正半波，電流從交流電源的電源端?L流出，依次流經(jīng)熔斷保險絲F、啟動電阻Rjl、穩(wěn)壓二極管DZl的負極和正極、電力電子變壓器TR的初級繞組NI I的同名端和異名端、電力電子變壓器TR的初級繞組N12的同名端和異名端、二極管D2，回到交流電源的電源端?N ;單片機MCUl的電源端VCCl經(jīng)降壓電阻RVl連接在該回路的啟動電阻Rjl和穩(wěn)壓二極管DZl的負極之間以獲取單片機MCUl的工作電壓；穩(wěn)壓二極管DZl的負極連接高電壓小電流電力電子開關(guān)Sll的柵極，正極連接單片機MCUl的接地端GND1，穩(wěn)定電壓為15伏，使高電壓小電流電力電子開關(guān)Sll的柵極對單片機MCUl的接地端GNDl箝位15伏穩(wěn)壓；
[0007]單片機MCU2啟動供電回路:單片機MCU2未啟動前的交流電源正半波，電流從交流電源的電源端?N流出，依次流經(jīng)啟動電阻Rj2、穩(wěn)壓二極管DZ2的負極和正極、電力電子變壓器TR的初級繞組N12的異名端和同名端、電力電子變壓器TR的初級繞組Nll的異名端和同名端、二極管D1、熔斷保險絲F，回到交流電源的電源端?L ;單片機MCU2的電源端VCC2經(jīng)降壓電阻RV2連接在該回路的啟動電阻Rj2和穩(wěn)壓二極管DZ2的負極之間以獲取工作電壓；穩(wěn)壓二極管DZ2的負極連接高電壓小電流電力電子開關(guān)S22的柵極，正極連接單片機MCU2的接地端GND2，穩(wěn)定電壓為15伏，使高電壓小電流電力電子開關(guān)S22的柵極對單片機MCU2的接地端GND2箝位15伏穩(wěn)壓；
[0008]交流電源供電回路:包括正半波閉合回路和負半波閉合回路；
[0009]正半波閉合回路受控于單片機MCUl在交流電源正半波時導通，電流從交流電源的電源端?L流出，依次流經(jīng)熔斷保險絲F、高電壓小電流電力電子開關(guān)SI 1、低電壓大電流電力電子開關(guān)S1、取樣電阻rsl、電力電子變壓器TR的初級繞組Nll的同名端和異名端、電力電子變壓器TR的初級繞組N12的同名端和異名端、二極管D2，回到交流電源的電源端?N ;單片機MCUl的電流取樣端CSl對取樣電阻rsl進行電流取樣，輸出端OUTl連接低電壓大電流電力電子開關(guān)SI的柵極，單片機MCUl根據(jù)電流取樣值以正弦波脈寬調(diào)制程序控制輸出端OUTl的輸出以驅(qū)動低電壓大電流電力電子開關(guān)SI的通斷，高電壓小電流電力電子開關(guān)Sll的源極驅(qū)動受控于低電壓大電流電力電子開關(guān)SI ;
[0010]負半波閉合回路受控于單片機MCU2在交流電源負半波時導通，電流從交流電源的電源端?N流出，依次流經(jīng)高電壓小電流電力電子開關(guān)S22、低電壓大電流電力電子開關(guān)S2、取樣電阻rs2、電力電子變壓器TR的初級繞組N12的異名端和同名端、電力電子變壓器TR的初級繞組Nll的異名端和同名端、二極管D1、熔斷保險絲F，回到交流電源的電源端?L ;單片機MCU2的電流取樣端CS2對取樣電阻rs2進行電流取樣，輸出端0UT2連接低電壓大電流電力電子開關(guān)S2的柵極，單片機MCU2根據(jù)電流取樣值以正弦波脈寬調(diào)制程序控制輸出端0UT2的輸出以驅(qū)動低電壓大電流電力電子開關(guān)S2的通斷，高電壓小電流電力電子開關(guān)S22的源極驅(qū)動受控于低電壓大電流電力電子開關(guān)S2 ;
[0011]單片機MCUl的自供電電路:電力電子變壓器TR的次級繞組NVl的同名端同時連接二極管DVl的正極和單片機MCUl的接地端GND1，異名端經(jīng)電容CVil同時連接二極管DVl的負極和二極管DVil的正極；二極管DVil的負極和單片機MCUl的接地端GNDl之間并聯(lián)電容CVl和穩(wěn)壓二極管DZl ;單片機M⑶I的電源端VCCl和接地端GNDl之間并聯(lián)電容CVOl和穩(wěn)壓二極管DZOl ;單片機MCUl的電源端VCCl還經(jīng)降壓電阻RVl連接二極管DVil的負極；
[0012]單片機MCU2的自供電電路:電力電子變壓器TR的次級繞組NV2的異名端同時連接二極管DV2的正極和單片機MCU2的接地端GND2，同名端經(jīng)電容CVi2同時連接二極管DV2的負極和二極管DVi2的正極；二極管DVi2的負極和單片機MCU2的接地端GND2之間并聯(lián)電容CV2和穩(wěn)壓二極管DZ2 ;單片機MCU2的電源端VCC2和接地端GND2之間并聯(lián)電容CV02和穩(wěn)壓二極管DZ02 ;單片機MCU2的電源端VCC2還經(jīng)降壓電阻RV2連接二極管DVi2的負極；
[0013]反向串聯(lián)BUCK電路:二極管DKl的負極連接電力電子變壓器TR的初級繞組Nll的同名端，正極連接二極管DK2的正極，二極管DK2的負極連接電力電子變壓器TR的初級繞組N12的異名端；
[0014]輸出電路:該BUCK倍電流拓撲的輸出端的正極由電力電子變壓器TR的初級繞組Nll和初級繞組N12的公共端引出，負極由二極管DK2的正極引出，輸出端經(jīng)濾波電路為LED燈供電。
[0015]所述低電壓大電流電力電子開關(guān)SI和低電壓大電流電力電子開關(guān)S2均米用20A、20V、20毫歐姆的MOSFET管，高電壓小電流電力電子開關(guān)Sll和高電壓小電流電力電子開關(guān)S22 均采用 10A、400V 的 MOSFET 管。
[0016]所述交流電源的電源端?L，經(jīng)熔斷保險絲F、安規(guī)電容Cx連接交流電源的電源端?N，安規(guī)電容Cx并聯(lián)壓敏電阻RV。
[0017]本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0018]1、采用單片機作為弱電控制核心，實現(xiàn)了智能控制，實現(xiàn)高頻BUCK的PMW逐個脈沖精準恒電流的PWM控制，恒流精度高，功率因數(shù)PF高。
[0019]2、本發(fā)明的BUCK倍電流拓撲取消橋式整流和高壓電解電容，實現(xiàn)了全固態(tài)電路，功率因數(shù)高，接近I ;可靠性高，可靠性5萬小時壽命的電源適配長壽命LED燈；電路簡潔，成本低，更容易實現(xiàn)大功率產(chǎn)品輕、薄、短、小，符合市場經(jīng)濟提升性價比要求。
[0020]3、采用兩路BUCK反向串聯(lián)的辦法，使BUCK貯能電感直流偏磁互相抵銷，解決了傳統(tǒng)BUCK拓撲貯能電感直流偏磁的老問題。
[0021]4、實現(xiàn)倍電流向負載LED供電。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明無橋式整流無直流偏磁BUCK倍電流拓撲的電路原理示意圖。
【具體實施方式】
[0023]下面對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細說明，但不構(gòu)成對本發(fā)明保護范圍的限制。
[0024]如圖1所示，交流電源電源端?L，經(jīng)熔斷保險絲F，到安規(guī)電容CX，回到交流電源?N，安規(guī)電容CX并聯(lián)壓敏電阻RV，這是常規(guī)電路。
[0025]單片機MCUl和單片機MCU2為弱電控制核心，采用單面PCB電路版，兩片PCB電路版組合為完整電路板，比雙面PCB電路版成本低，并有利于插拔式快速檢修。
[0026]單片機MCUl啟動供電回路:單片機MCUl未啟動前的交流電源正半波10毫秒，電流從交流電源的電源端?L流出，依次流經(jīng)熔斷保險絲F、啟動電阻Rjl、15伏穩(wěn)壓二極管DZl的負極和正極、電力電子變壓器TR的初級繞組Nll的同名端和異名端、電力電子變壓器TR的初級繞組N12的同名端和異名端、二極管D2，回到交流電源的電源端?N;高電壓小電流電力電子開關(guān)Sll的柵極取得正偏電壓+15V;單片機MCUl的電源端VCCl經(jīng)降壓電阻RVl連接在該回路的啟動電阻Rjl和穩(wěn)壓二極管DZl的負極之間以獲取單片機MCUl的工作電壓；啟動電阻Rjl電阻為1ΜΩ，穩(wěn)壓二極管DZl的負極連接高電壓小電流電力電子開關(guān)Sll的柵極，正極連接單片機MCUl的接地端GNDl，使高電壓小電流電力電子開關(guān)Sll的柵極對單片機MCUl的接地端GNDl箝位15伏穩(wěn)壓；
[0027]單片機MCU2啟動供電回路:單片機MCU2未啟動前的交流電源正半波，電流從交流電源的電源端?N流出，依次流經(jīng)1ΜΩ的啟動電阻Rj2、15伏穩(wěn)壓二極管DZ2的負極和正極、電力電子變壓器TR的初級繞組N12的異名端和同名端、電力電子變壓器TR的初級繞組Nll的異名端和同名端、二極管D1、熔斷保險絲F，回到交流電源的電源端?L ;高電壓小電流電力電子開關(guān)S22的柵極取得正偏電壓+15V ;單片機MCU2的電源端VCC2經(jīng)降壓電阻RV2連接在該回路的啟動電阻Rj2和穩(wěn)壓二極管DZ2的負極之間以獲取單片機MCU2的工作電壓；穩(wěn)壓二極管DZ2的負極連接高電壓小電流電力電子開關(guān)S22的柵極，正極連接單片機MCU2的接地端GND2，使高電壓小電流電力電子開關(guān)S22的柵極對單片機MCU2的接地端GND2箝位15伏穩(wěn)壓；
[0028]交流電源供電回路:包括正半波閉合回路和負半波閉合回路；
[0029]正半波閉合回路受控于單片機MCUl在交流電源正半波時導通，電流從交流電源的電源端?L流出，依次流經(jīng)熔斷保險絲F、高電壓小電流電力電子開關(guān)SI 1、低電壓大電流電力電子開關(guān)S1、取樣電阻rsl、電力電子變壓器TR的初級繞組Nll的同名端和異名端、電力電子變壓器TR的初級繞組N12的同名端和異名端、二極管D2，回到交流電源的電源端?N ;在交流電源正半波10毫秒時間段，單片機MCUl的電流取樣端CSl對取樣電阻rsl進行電流取樣，輸出端OUTl連接低電壓大電流電力電子開關(guān)SI的柵極，單片機MCUl根據(jù)電流取樣值以正弦波脈寬調(diào)制程序控制輸出端OUTl的輸出以驅(qū)動低電壓大電流電力電子開關(guān)SI的通斷，實施單周期恒流控制，精確調(diào)控BUCK每一個脈沖占空比實現(xiàn)恒流，并在受指令每個脈沖電流截止，到初級繞組Nll電感經(jīng)二極管DKl續(xù)流電流過零，才發(fā)出下一個脈沖導通占空比指令，實現(xiàn)電力電子開關(guān)運行在“真正的谷底開關(guān)”工作狀況，降低開關(guān)損耗，亦降低溫升。由于穩(wěn)壓二極管DZl箝位穩(wěn)定電壓，高電壓小電流電力電子開關(guān)Sll