專利名稱：一種led高效恒流驅(qū)動(dòng)電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種LED驅(qū)動(dòng)電源，尤其是涉及ー種LED高效恒流驅(qū)動(dòng)電源。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體照明(LED照明)，是國(guó)家鼓勵(lì)和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)的照明方式，以節(jié)能和高壽命為顯著優(yōu)勢(shì)，而LED照明的驅(qū)動(dòng)電源，是LED照明燈具的心臟 。LED驅(qū)動(dòng)電源的性能直接影響LED照明燈具的性能。目前輸入輸出隔離的LED恒流驅(qū)動(dòng)電源，主要是用單級(jí)APFC的技術(shù)方案，即，通過(guò)ー個(gè)PFC控制芯片，同時(shí)實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正和輸出恒流的雙重作用。如圖I所示，為一市場(chǎng)上常見(jiàn)的LED恒流驅(qū)動(dòng)電源電路原理圖，這種驅(qū)動(dòng)電源包括安全防護(hù)電路、EMI濾波電路、整流電路、控制電路、功率傳輸電路、輸出整流濾波電路、輸出采樣及基準(zhǔn)電路、信號(hào)反饋電路及環(huán)路補(bǔ)償電路。50Hz的220VAC的交流市電經(jīng)過(guò)濾波整流后，成為了具有IOOHz紋波的直流電，然后通過(guò)功率傳輸電路將電能從初級(jí)傳遞到次級(jí)，輸出整流濾波電路將功率傳輸電路傳遞來(lái)的電能，由高頻交流電整流濾波為直流電。輸出采樣及基準(zhǔn)電路實(shí)現(xiàn)次級(jí)電流的采樣，通過(guò)電阻R28把直流電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為直流電壓信號(hào)，再通過(guò)運(yùn)算放大器U2把該直流電壓信號(hào)與基準(zhǔn)電壓作比較，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)恒流的功能。信號(hào)反饋電路把次級(jí)的控制信號(hào)通過(guò)光耦U3傳遞到初級(jí)。PFC集成電路Ul實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)電源的PFC(PFC，及功率因數(shù)校正)、自動(dòng)控制和MOSFET Ql的驅(qū)動(dòng)功能。在電能的使用過(guò)程中，為了有效降低電源對(duì)電網(wǎng)的諧波污染，電源需要主動(dòng)功率因數(shù)校正(即，PFC)電路，這樣功率因數(shù)(即PF值)就可以接近1，一般達(dá)O. 95以上(沒(méi)有PFC電路的電源功率因數(shù)一般只有O. 5左右)，就可以有效降低開(kāi)關(guān)電源對(duì)電網(wǎng)的諧波污染。圖I所示電路的環(huán)路補(bǔ)償細(xì)節(jié)見(jiàn)圖2和圖3，，該方案中環(huán)路補(bǔ)償由R7，R8，C3，R30, C4，C14這六個(gè)元件實(shí)現(xiàn)。其中，R8，C3 一起實(shí)現(xiàn)ー個(gè)零點(diǎn)FZl補(bǔ)償，R7實(shí)現(xiàn)ー個(gè)極點(diǎn)FPl補(bǔ)償。R30，C14實(shí)現(xiàn)ー個(gè)零點(diǎn)FZ2補(bǔ)償，R30，C4實(shí)現(xiàn)ー個(gè)極點(diǎn)FP2補(bǔ)償。即，這六個(gè)元件一起實(shí)現(xiàn)了雙零點(diǎn)(FZ1，F(xiàn)Z2)雙極點(diǎn)(FP1，F(xiàn)P2)補(bǔ)償。這種補(bǔ)償方案所用元器件較多，導(dǎo)致很多缺點(diǎn)1、環(huán)路補(bǔ)償電路復(fù)雜；2、増加了調(diào)試難度；3、増加了元件成本；4、降低了驅(qū)動(dòng)電源的可靠性。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在干針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提供ー種具有所用元件器少，大大簡(jiǎn)化環(huán)路補(bǔ)償電路，降低了電源調(diào)試難度，降低了電源裝置的成本，增加電源的可靠性的LED高效恒流驅(qū)動(dòng)電源。本實(shí)用新型的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)ー種LED高效恒流驅(qū)動(dòng)電源，包括控制電路、信號(hào)反饋電路、輸出采樣及基準(zhǔn)電路以及環(huán)路補(bǔ)償電路，所述的控制電路包括初級(jí)PFC功率因數(shù)校正集成電路，所述的輸出采樣及基準(zhǔn)電路包括運(yùn)算放大器，其特征在于，所述的環(huán)路補(bǔ)償電路包括初級(jí)環(huán)路補(bǔ)償電路和次級(jí)環(huán)路補(bǔ)償電路，初級(jí)環(huán)路補(bǔ)償電路由跨接在初級(jí)PFC功率因數(shù)校正集成電路的反饋輸入引腳和運(yùn)放輸出引腳之間的電阻R7組成。所述的電阻R7的阻值為500 Ω 5K Ω。所述的次級(jí)環(huán)路補(bǔ)償電路由跨接在運(yùn)算放大器的輸出引腳和恒流電壓基準(zhǔn)引腳之間的電容C4組成。所述的電容C4的電容值為O. 5 μ F 3 μ F。所述的電容C4的電容值優(yōu)選為I μ F。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)I、所用元件器少，大大筒化環(huán)路補(bǔ)償電路，但本實(shí)用新型的電源功率因數(shù)卻絲毫不亞于現(xiàn)有的恒流電源，功率因數(shù)同樣可以達(dá)到大于O. 95的水平，電源恒流精度同樣可以達(dá)到±3%的水平，開(kāi)關(guān)電源性能穩(wěn)定； 2、元件器的減少，大大降低了電源調(diào)試難度，傳統(tǒng)的方案需要對(duì)多個(gè)元件器進(jìn)行調(diào)試，而采用本實(shí)用新型的技術(shù)方案，只需先確定電容C4的值(電容值一般采用I μ F)，然后調(diào)試R7 (該電阻值在500 Ω 5k Ω之間)，即可讓電源的功率因數(shù)指標(biāo)和恒流指標(biāo)良好，且穩(wěn)定工作；3、元器件的減少直接使得整個(gè)電源裝置的成本大大降低；4、元器件減少的另ー個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是可以降低電源內(nèi)部元器件出現(xiàn)故障的概率，從而增加電源的可靠性；5、本技術(shù)方案適用于所有單級(jí)APFC LED恒流驅(qū)動(dòng)方案，實(shí)用范圍寬，比如既可以用于開(kāi)發(fā)5W的小功率LED驅(qū)動(dòng)電源，也可以用于50W的LED的驅(qū)動(dòng)電源，很有實(shí)用價(jià)值。

圖I為市場(chǎng)上常見(jiàn)的LED恒流驅(qū)動(dòng)電源的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖I中的LED恒流驅(qū)動(dòng)電源的初級(jí)補(bǔ)償電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖I中的LED恒流驅(qū)動(dòng)電源的次級(jí)補(bǔ)償電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實(shí)用新型的初級(jí)補(bǔ)償電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本實(shí)用新型的次級(jí)補(bǔ)償電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為將本實(shí)用新型使用在圖I所示的LED恒流驅(qū)動(dòng)電源上的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例ー種LED高效恒流驅(qū)動(dòng)電源目前輸入輸出隔離的LED恒流驅(qū)動(dòng)電源，為了降低驅(qū)動(dòng)電源對(duì)電網(wǎng)的諧波污染，都會(huì)采用功率校正電路。為了驅(qū)動(dòng)電源能長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠的工作，初級(jí)和次級(jí)都必須加上環(huán)路補(bǔ)償電路，傳統(tǒng)的單級(jí)APFC恒流驅(qū)動(dòng)電源的環(huán)路補(bǔ)償電路如圖2和圖3所示，該方案中環(huán)路補(bǔ)償由R7，R8，C3，R30, C4，C14這六個(gè)元件實(shí)現(xiàn)。其中，R8，C3 一起實(shí)現(xiàn)ー個(gè)零點(diǎn)FZl補(bǔ)償，R7實(shí)現(xiàn)ー個(gè)極點(diǎn)FPl補(bǔ)償。R30，C14實(shí)現(xiàn)ー個(gè)零點(diǎn)FZ2補(bǔ)償，R30，C4實(shí)現(xiàn)ー個(gè)極點(diǎn)FP2補(bǔ)償。即，這六個(gè)元件一起實(shí)現(xiàn)了雙零點(diǎn)(FZ1，F(xiàn)Z2)雙極點(diǎn)(FPI, FP2)補(bǔ)償。這種補(bǔ)償方案所用元器件較多，因此會(huì)造成很多缺點(diǎn)。為了降低驅(qū)動(dòng)電源的成本，減少電源所用元器件，提高驅(qū)動(dòng)電源的可靠性，在經(jīng)過(guò)思考及多次試驗(yàn)的后發(fā)現(xiàn)當(dāng)50Hz的220VAC的交流市電經(jīng)過(guò)恒流驅(qū)動(dòng)電源的整流橋整流后，成為了具有IOOHz紋波的直流電。為了降低驅(qū)動(dòng)電源對(duì)電網(wǎng)的諧波污染，需要主動(dòng)功率因數(shù)校正(即，PFC)電路來(lái)讓功率因數(shù)(即PF值)接近I。這樣，電源初級(jí)MOSFET高頻開(kāi)關(guān)產(chǎn)生的交流電流幅值，必須和整流后有IOOHz紋波的直流電電壓值成正比，即，當(dāng)整流后的電壓值大時(shí)，初級(jí)電流值就必須大，這樣功率因數(shù)才能接近I，才能有效降低諧波電流值，有效降低開(kāi)關(guān)電源諧波對(duì)電網(wǎng)的諧波污染。開(kāi)關(guān)電源初級(jí)PFC集成電路要有效采樣和跟蹤這IOOHz的直流電，電源環(huán)路帶寬就必須很窄，因此初級(jí)PFC補(bǔ)償元件可以在Ul的INV腳和E-O腳之間只用一個(gè)阻值比較小的R7實(shí)現(xiàn)，該電阻阻值一般在500Ω 5kQ之間。而次級(jí)，為了保證高恒流精度，運(yùn)算放大器U2必須快速有效的采樣和跟蹤次級(jí)的高頻脈動(dòng)電流，該高頻脈動(dòng)電源的頻率和初級(jí)MOSFET的開(kāi)關(guān)頻率一致，該頻率由輸出功率和變壓器Tl初級(jí)感量一起決定，一般在50kHz 200kHz。因?yàn)轭l率較高，所以運(yùn)放在OUTA腳和INA-腳之間的補(bǔ)償元件C4只要容值比較大，就可以讓U2實(shí)現(xiàn)快速有效的采樣和跟蹤次級(jí)的高頻脈動(dòng)電流的需求，而不再需要R30，C14作輔助之用。C4電容容值一般典型值為I μ F。這樣改進(jìn)后，電源功率因數(shù)同樣可以達(dá)到大于O. 95的水平，電源恒流精度同樣可以達(dá)到±3%的水 平，開(kāi)關(guān)電源性能穩(wěn)定。即，改進(jìn)后，電源各指標(biāo)，絲毫不亞于改進(jìn)前的典型方案。該改進(jìn)方案，已經(jīng)通過(guò)小批量生產(chǎn)驗(yàn)證。基于以上理論發(fā)現(xiàn)，本實(shí)用新型是在現(xiàn)有的環(huán)路補(bǔ)償電路上做的改進(jìn)，ー種LED高效恒流驅(qū)動(dòng)電源，包括安全防護(hù)電路、EMI濾波電路、整流電路、控制電路、功率傳輸電路、輸出整流濾波電路、信號(hào)反饋電路、輸出采樣及基準(zhǔn)電路以及環(huán)路補(bǔ)償電路。安全防護(hù)電路連接到市電，當(dāng)電源發(fā)生故障時(shí)，可避免電源溫度過(guò)高而引起燃燒的事故；EMI濾波電路和整流電路依次與安全防護(hù)電路電路，實(shí)現(xiàn)交流電的濾波整流；功率傳輸電路連接在整流電路與輸出整流濾波電路之間，電能經(jīng)功率傳輸電路的初級(jí)和次級(jí)后傳遞到輸出整流濾波電路；控制電路與功率傳輸電路連接，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)電源的PFC(PFC，即功率因數(shù)校正)、自動(dòng)控制和MOSFET Ql的驅(qū)動(dòng)功能，控制電路包括初級(jí)PFC功率因數(shù)校正集成電路；輸出整流濾波電路，把變壓器傳遞到次級(jí)的交流電壓整流濾波為直流電壓；輸出采樣及基準(zhǔn)電路，實(shí)現(xiàn)次級(jí)電流的采樣，并把直流電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為直流電壓信號(hào)，再通過(guò)運(yùn)算放大器把該直流電壓信號(hào)與恒流基準(zhǔn)電壓作比較，實(shí)現(xiàn)恒流的功能；信號(hào)反饋電路連接在輸出采樣及基準(zhǔn)電路和控制電路之間，把次級(jí)的控制信號(hào)傳遞到初級(jí)。環(huán)路補(bǔ)償電路包括初級(jí)環(huán)路補(bǔ)償電路和次級(jí)環(huán)路補(bǔ)償電路，初級(jí)環(huán)路補(bǔ)償電路由跨接在初級(jí)PFC功率因數(shù)校正集成電路的反饋輸入引腳和運(yùn)放輸出引腳之間的電阻R7組成。電阻R7的阻值可根據(jù)實(shí)際需要在500 Ω飛K Ω之間選擇。次級(jí)環(huán)路補(bǔ)償電路由跨接在運(yùn)算放大器的輸出引腳和恒流電壓基準(zhǔn)引腳之間的電容C4組成。電容C4的電容值可根據(jù)實(shí)際需要在O. 5 μ F 3 μ F之間選擇，通常電容C4的電容值選擇典型值I μ F。如圖6所示，為將本實(shí)用新型應(yīng)用在一現(xiàn)有的LED恒流驅(qū)動(dòng)電源上的結(jié)構(gòu)示意圖。該電源包括安全防護(hù)電路由Fl和RVl組成，當(dāng)輸入電壓過(guò)高吋，壓敏電阻RVl導(dǎo)通，高壓通過(guò)RVl釋放，保護(hù)電源及電源所接負(fù)載。電源發(fā)生故障時(shí)，輸入大電流，F(xiàn)l會(huì)及時(shí)熔斷，可避免電源溫度過(guò)高而引起燃燒的事故；EMI濾波電路R1，R2，CXI, LFl, CX2組成。實(shí)現(xiàn)電磁兼容的傳導(dǎo)干擾抑制功能；[0031]整流電路BR1和Cl組成。實(shí)現(xiàn)交流整流濾波，把50Hz交流電壓整流為直流電壓；控制電路由集成電路Ul, R6, R4, R5, R17, C2, Rll，R12，R13, D2, R29, C6, C8, R23,R14，R22，R24，R18，C13組成，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)電源的PFC (功率因數(shù)校正)，及自動(dòng)控制和MOSFET驅(qū)動(dòng)功能；功率傳輸電路由D1，C11，C12組成，把變壓器傳遞到次級(jí)的電能，把高頻交流電，整流濾波為直流電；輸出整流濾波電路由Dl，Cll, C12組成，把變壓器傳遞到次級(jí)的電能，把高頻交流電，整流濾波為直流電；信號(hào)反饋電路D5，U3，RIO, R20, R21組成，把次級(jí)的控制信號(hào)通過(guò)光耦U3傳遞到初級(jí)；輸出采樣及基準(zhǔn)電路由R31,C9, C7, U2, R32, C15, R28, D6, R19, C5, R15, R16, R9,U4，R26，R25，R27組成，實(shí)現(xiàn)次級(jí)電流的采樣，通過(guò)電阻R28把直流電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為直流電壓信號(hào)，再通過(guò)運(yùn)放U2把該直流電壓信號(hào)與基準(zhǔn)電壓作比較，實(shí)現(xiàn)恒流的功能；環(huán)路補(bǔ)償電路由C4和R7組成，C4的值為I μ F，R7的值為IK Ω，通過(guò)控制電源環(huán)路的零極點(diǎn)，以保證電源環(huán)路有足夠的相位余量和適當(dāng)?shù)膸?，以保證開(kāi)關(guān)電源穩(wěn)定工作。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，應(yīng)當(dāng)指出的是，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.ー種LED高效恒流驅(qū)動(dòng)電源，包括控制電路、信號(hào)反饋電路、輸出采樣及基準(zhǔn)電路以及環(huán)路補(bǔ)償電路，所述的控制電路包括初級(jí)PFC功率因數(shù)校正集成電路，所述的輸出采樣及基準(zhǔn)電路包括運(yùn)算放大器，其特征在于，所述的環(huán)路補(bǔ)償電路包括初級(jí)環(huán)路補(bǔ)償電路和次級(jí)環(huán)路補(bǔ)償電路，初級(jí)環(huán)路補(bǔ)償電路由跨接在初級(jí)PFC功率因數(shù)校正集成電路的反饋輸入引腳和運(yùn)放輸出引腳之間的電阻(R7)組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種LED高效恒流驅(qū)動(dòng)電源，其特征在于，所述的電阻(R7)的阻值為500Ω 5ΚΩ。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種LED高效恒流驅(qū)動(dòng)電源，其特征在于，所述的次級(jí)環(huán)路補(bǔ)償電路由跨接在運(yùn)算放大器的輸出引腳和恒流電壓基準(zhǔn)引腳之間的電容(C4)組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種LED高效恒流驅(qū)動(dòng)電源，其特征在于，所述的電容(C4)的電容值為O. 5yF 3yF。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的ー種LED高效恒流驅(qū)動(dòng)電源，其特征在于，所述的電容(C4)的電容值優(yōu)選為I μ F。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種LED高效恒流驅(qū)動(dòng)電源，包括控制電路、信號(hào)反饋電路、輸出采樣及基準(zhǔn)電路以及環(huán)路補(bǔ)償電路，所述的控制電路包括初級(jí)PFC功率因數(shù)校正集成電路，所述的輸出采樣及基準(zhǔn)電路包括運(yùn)算放大器，所述的環(huán)路補(bǔ)償電路包括初級(jí)環(huán)路補(bǔ)償電路和次級(jí)環(huán)路補(bǔ)償電路，初級(jí)環(huán)路補(bǔ)償電路由跨接在初級(jí)PFC功率因數(shù)校正集成電路的反饋輸入引腳和運(yùn)放輸出引腳之間的電阻R7組成；所述的次級(jí)環(huán)路補(bǔ)償電路由跨接在運(yùn)算放大器的輸出引腳和恒流電壓基準(zhǔn)引腳之間的電容C4組成。本實(shí)用新型具有所用元件器少，大大簡(jiǎn)化環(huán)路補(bǔ)償電路，降低了電源調(diào)試難度，降低了電源裝置的成本，增加電源的可靠性突出優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H05B37/02GK202535588SQ20122006982
公開(kāi)日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年2月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月29日
發(fā)明者李紹飛, 楊吉生 申請(qǐng)人:成都能元科技有限公司