一種分段式功率因數(shù)校正電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種分段式功率因數(shù)校正電路，包括整流橋、n組發(fā)光二極管串，以及n個恒流控制單元；每組發(fā)光二極管串中包含至少兩個發(fā)光二極管，從第2組至第n組發(fā)光二極管串的陽極均連接到其上一組發(fā)光二極管串的陰極，形成一個由第1組到第n組發(fā)光二極管串依順序連接形成的串聯(lián)電路；整流橋的兩個輸入端接交流電壓，整流橋的輸出正端連接第1組發(fā)光二極管串的陽極，每組發(fā)光二極管串的陰極均耦合一對應(yīng)的恒流控制單元；恒流控制單元根據(jù)交流電壓的大小控制相應(yīng)發(fā)光二極管串陰極的連接狀態(tài)。本實用新型可以分段式啟動相應(yīng)的數(shù)量的發(fā)光二極管串，有效提高了電路的可靠性和功率因數(shù)，減少諧波失真對電網(wǎng)造成的污染。
【專利說明】—種分段式功率因數(shù)校正電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及LED驅(qū)動電路，尤其涉及一種分段式功率因數(shù)校正電路。
【背景技術(shù)】
[0002]LED因功耗低、壽命長等特點，在越來越廣闊的領(lǐng)域中得到應(yīng)用，尤其在照明領(lǐng)域中已經(jīng)逐漸替代白熾燈成為主流產(chǎn)品。
[0003]其中，LED供電電源產(chǎn)生的諧波污染已受到廣泛關(guān)注，相關(guān)國際組織或政府機(jī)構(gòu)已經(jīng)對總諧波失真(THD)有了明確的要求，如國際電工委員會制定的IEC61000-3-2、歐盟制定的EN60555-2、及國家標(biāo)準(zhǔn)GB17625.1-2003等法規(guī)都對諧波失真都做出了明確限定。傳統(tǒng)的普通橋式整流線路的電源因電源總諧波失真大，對電網(wǎng)產(chǎn)生了很大的污染而不再適宜用于照明領(lǐng)域，而具有功率因數(shù)校正的有源功率因數(shù)校正(APFC)線路的電源其線路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、材料成本高、不便于維護(hù)、以及開發(fā)過程中還要面臨較難處理的電磁兼容問題，提高了LED燈具成本，降低了燈具可靠性，造成較大的資源浪費。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型針對LED燈功率因數(shù)低的問題，提供一種線路簡單、小體積、低成本、低電磁輻射、低諧波失真、高可靠性的分段式功率因數(shù)校正電路。
[0005]為解決上述問題，本實用新型采用以下技術(shù)方案:
[0006]一種分段式功率因數(shù)校正電路，包括整流橋、η組發(fā)光二極管串，以及η個恒流控制單元；每組發(fā)光二極管串中包含至少兩個發(fā)光二極管，從第2組至第η組發(fā)光二極管串的陽極均連接到其上一組發(fā)光二極管串的陰極，形成一個由第I組到第η組發(fā)光二極管串依順序連接形成的串聯(lián)電路；所述整流橋的兩個輸入端接交流電壓，所述整流橋的輸出正端連接第I組發(fā)光二極管串的陽極，每組發(fā)光二極管串的陰極均耦合一對應(yīng)的恒流控制單元;
[0007]所述恒流控制單元的檢測端連接所述整流橋的輸出正端，所述恒流控制單元的輸入端連接相應(yīng)的發(fā)光二極管串的陰極，所述恒流控制單元的輸出端接地。
[0008]為了更清晰的闡述本實用新型的優(yōu)勢，下列以η=3為參照電路:假設(shè)與第I組發(fā)光二極管串的陰極對應(yīng)連接的恒流控制單元為第一恒流控制單元，與第2組發(fā)光二極管串的陰極對應(yīng)連接的恒流控制單元為第二恒流控制單元，與第3組發(fā)光二極管串的陰極對應(yīng)連接的恒流控制單元為第三恒流控制單元；
[0009]當(dāng)整流橋的輸出正端的電壓小于額定電壓的1/3時，電流經(jīng)第I組發(fā)光二極管串和第二恒流控制單元后接地，即僅第I組發(fā)光二極管串導(dǎo)通工作；當(dāng)整流橋的輸出正端的電壓處于額定電壓的1/3和2/3之間時，電流經(jīng)第I組發(fā)光二極管串、第2組發(fā)光二極管串和第二恒流控制單元后接地，此時第I組發(fā)光二極管串、第2組發(fā)光二極管串導(dǎo)通工作；當(dāng)整流橋的輸出正端的電壓大于額定電壓的2/3時，3組發(fā)光二極管串均導(dǎo)通工作；
[0010]如上所述，本實用新型可以分段式啟動相應(yīng)的組數(shù)的發(fā)光二極管串，有效提高了電路的可靠性和功率因數(shù)，減少諧波失真對電網(wǎng)造成的污染。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本實用新型的分段式功率因數(shù)校正電路的電路框圖；
[0012]圖2是本實用新型在一較優(yōu)實施例中的電路連接圖。
【具體實施方式】
[0013]為了使本實用新型所要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0014]如圖1、2所示，本實用新型分段式功率因數(shù)校正電路包括整流橋、η組發(fā)光二極管串，以及η個恒流控制單元；每組發(fā)光二極管串中包含至少兩個發(fā)光二極管，且每組發(fā)光二極管串中的發(fā)光二極管數(shù)量相同，從第I組到第η組發(fā)光二極管串依順序串聯(lián)，即從第2組至第η組發(fā)光二極管串的陽極均連接到其上一組發(fā)光二極管串的陰極(如，第2組發(fā)光二極管串的陽極連接第I組發(fā)光二極管串的陰極、第3組發(fā)光二極管串的陽極連接第2組發(fā)光
二極管串的陰極.....第η組發(fā)光二極管串的陽極連接第η-1組發(fā)光二極管串的陰極)，形
成一個由第I組到第η組發(fā)光二極管串依順序串聯(lián)形成的串聯(lián)電路；整流橋的兩個輸入端接交流電壓，整流橋的輸出正端連接所述第I組發(fā)光二極管串的陽極，整流橋輸出負(fù)端接地；其中，從第I組到第η組發(fā)光二極管串的陰極均分別耦合一對應(yīng)的恒流控制單元；可以理解，η組發(fā)光二級管串從第I組到第η組依順序串聯(lián)而成，第I組到第η組的發(fā)光二極管串的陰極和序號從I到η的恒流控制單元成一一對應(yīng)的關(guān)系，即第m組發(fā)光二極管串的陰極連接序號為m的恒流控制單元,I < m < η。
[0015]恒流控制單元包括檢測端、輸入端和輸出端；其中，恒流控制單元的檢測端連接整流橋的輸出正端，恒流控制單元的輸入端連接相應(yīng)的發(fā)光二極管串的陰極，恒流控制單元的輸出端接地。
[0016]以序號為m的恒流控制單元為例，該恒流控制單元的檢測端和整流橋的輸出正端連接，該恒流控制單元的輸入端和第m組發(fā)光二極管串的陰極連接，該恒流控制單元的輸出端接地。
[0017]具體實施時:
[0018]恒流控制單元包括第一、第二分壓電阻和放大器、開關(guān)管；第一分壓電阻和第二分壓電阻連接，第一分壓電阻的另一端接(或做為)恒流控制單元的檢測端，第二分壓電阻的另一端接地，放大器的同相輸入端接參考電壓，放大器的反相輸入端接在第一分壓電阻和第二分壓電阻之間的連接點上，放大器的輸出端和開關(guān)管的第一端連接，開關(guān)管的第二端接(或做為)恒流控制單元的輸入端，和相應(yīng)的發(fā)光二極管串陰極連接，開關(guān)管的第三端接(或做為)恒流控制單元的輸出端。進(jìn)一步的，開關(guān)管的第三端通過限流電阻接地，防止電流過大對LED造成損壞。在實際電路應(yīng)用中，開關(guān)管可采用NMOS晶體管，開關(guān)管的第一端為柵極，開關(guān)管的第二端為漏極，開關(guān)管的第三端為源極，當(dāng)然，也可以采用其他壓控電子元件代替。
[0019]在一較優(yōu)實施例中，η個恒流控制單元和地之間還連接有一欠壓鎖定單元，該電壓鎖定單元包括第三分壓電阻、第四分壓電阻、比較器和欠壓開關(guān)管；第三分壓電阻和第四分壓電阻連接，第三分壓電阻的另一端連接整流橋的輸出正端，第四分壓電阻的另一端接地，比較器的同相輸入端接在第三電阻和第四電阻之間的連接點上，比較器的反相輸入端接基準(zhǔn)電壓，比較器的輸出端和欠壓開關(guān)管的第一端連接，欠壓開關(guān)管的第二端連接η個恒流控制單元的輸出端，欠壓開關(guān)管的第三端接地。該優(yōu)化原理如下:當(dāng)整流橋的輸出正端的電壓為一個不足以啟動單組發(fā)光二極管串的時候，假設(shè)該電壓的臨界值為Vmin，當(dāng)整流橋的輸出正端的電壓< Vmin時，比較器的同相輸入端電壓低于基準(zhǔn)電壓，比較器的輸出端輸出低電平至欠壓開關(guān)管的第一端，欠壓開關(guān)管截止，使電路處于開路狀態(tài)，以保護(hù)LED在低電壓狀態(tài)下的安全。在具體應(yīng)用中，欠壓開關(guān)管可采用NMOS晶體管，欠壓開關(guān)管的第一端為柵極，欠壓開關(guān)管的第二端為漏極，欠壓開關(guān)管的第三端為源極，當(dāng)然，也可以采用其他壓控電子元件代替。
[0020]為使本實用新型更易理解，下面以n=3 (即含3組發(fā)光二極管串，并且每組發(fā)光二極管串的發(fā)光二極管數(shù)量均設(shè)為20個)的分段式功率因數(shù)校正電路的具體電路連接為例，并通過該例對電路原理作出分析:
[0021]如圖2所示，可以了解，在該連接圖中，發(fā)光二極管串1、發(fā)光二極管串2和發(fā)光二極管串3依順序串聯(lián)；其中，第I組發(fā)光二極管串I的陰極連接第2組發(fā)光二極管串2的陽極并對應(yīng)連接恒流控制單元la，第2組發(fā)光二極管串2的陰極連接第3組發(fā)光二極管串3的陽極并對應(yīng)連接恒流控制單元2b，第3組發(fā)光二極管串3的陰極對應(yīng)連接恒流控制單元3c0
[0022]整流橋I由4個二極管構(gòu)成，其具體連接方式在此不做贅述；該整流橋I的兩個輸入端接交流電壓，該整流橋的輸出正端連接第I組發(fā)光二極管串I的陽極。第I組發(fā)光二極管串I的陰極對應(yīng)連接恒流控制單元la，該恒流控制單元Ia包括NMOS晶體管VT1、限流電阻R1、分壓電阻R4、分壓電阻R5、電阻R6、放大器Al、二極管Dl和電容Cl,分壓電阻R4和分壓電阻R5串聯(lián)在整流橋的輸出正端和NMOS晶體管VT4的漏極之間，分壓電阻R4和分壓電阻R5的連接點和放大器Al的反相輸入端連接，放大器Al的同相輸入端接參考電壓Vref，放大器Al的輸出端串電阻R6后和NMOS晶體管VTl的柵極連接，該NMOS晶體管VTl的源極分別與二極管Dl的陽極連接及限流電阻Rl的一端連接，二極管Dl的陰極接放大器Al的反相輸入端，限流電阻Rl的另一端接NMOS晶體管VT4的漏極；第2組發(fā)光二極管串2的陰極對應(yīng)連接恒流控制單元2b，該恒流控制單元2b包括NMOS晶體管VT2、限流電阻R2、分壓電阻R7、分壓電阻R8、電阻R9、放大器A2、二極管D2和電容C2，分壓電阻R7和分壓電阻R8串聯(lián)在整流橋的輸出正端和NMOS晶體管VT4的漏極之間，分壓電阻R7和分壓電阻R8的連接點和放大器A2的反相輸入端連接，放大器A2的同相輸入端接參考電壓Vref，放大器A2的輸出端串電阻R9后和NMOS晶體管VT2的柵極連接，該NMOS晶體管VT2的源極分別與二極管D2的陽極連接及限流電阻R2的一端連接，二極管D2的陰極接放大器A2的反相輸入端，限流電阻R2的另一端接NMOS晶體管VT4的漏極；第3組發(fā)光二極管串3的負(fù)極對應(yīng)連接恒流控制單元3c，該恒流控制單元3c包括NMOS晶體管VT3、限流電阻R3、分壓電阻R10、分壓電阻Rl 1、電阻12、放大器A3、二極管D3和電容C3，分壓電阻RlO和分壓電阻Rl I串聯(lián)在整流橋的輸出正端和NMOS晶體管VT4的漏極之間，分壓電阻RlO和分壓電阻Rll的連接點和放大器A3的反相輸入端連接，放大器A3的同相輸入端接參考電壓Vref，放大器A3的輸出端串電阻R12后和NMOS晶體管VT3的柵極連接，該NMOS晶體管VT3的源極分別與二極管D3的陽極連接及限流電阻R3的一端連接，二極管D3的陰極接放大器A3的反相輸入端，限流電阻R3的另一端接NMOS晶體管VT4的漏極。
[0023]欠壓鎖定單元包括分壓電阻R13、分壓電阻R14、電阻15、二極管D4、NMOS晶體管VT4、比較器A4和一基準(zhǔn)電路，該比較器A4的輸出端通過電阻R15連接NMOS晶體管VT4的柵極，NMOS晶體管VT4的源極接地，比較器A4的同相輸入端分別通過分壓電阻R13連接二極管D4的陰極和通過分壓電阻R14接地，二極管D4的陽極接整流橋的輸出正端，比較器A4的反相輸入端通過一基準(zhǔn)電路獲得基準(zhǔn)電壓Vmin，該基準(zhǔn)電路包括電阻R16、電阻R17和三極晶閘管VS，電阻R16的一端串電阻R17后連接三極晶閘管VS的陰極，電阻R16的另一端連接二極管D4的陰極，三極晶閘管VS的陽極接地，三極晶閘管VS的門極和反相輸入端連接。
[0024]如圖2所示，電路原理如下:
[0025]第一階段，當(dāng)整流橋的輸出正端電壓在額定電壓(220V)范圍的1/3以下時，恒流控制電路I中的放大器Al同相輸入端的參考電壓Vref大于其反相輸入端的電壓，因此其輸出端輸出高電平至NMOS晶體管VTl的柵極，使NMOS晶體管VTl處于導(dǎo)通狀態(tài)。該階段第I組發(fā)光二極管串I處于工作狀態(tài)，第2組發(fā)光二極管串2和第3組發(fā)光二極管串3處于非工作狀態(tài)。
[0026]第二階段，當(dāng)整流橋的輸出正端電壓在額定電壓(220V)范圍的1/3至2/3時，恒流控制電路I中的放大器Al同相輸入端的參考電壓Vref小于其反相輸入端的電壓，因此其輸出端輸出低電平至NMOS晶體管VTl的柵極，使NMOS晶體管VTl處于截止?fàn)顟B(tài)。同理，恒流控制電路2中的NMOS晶體管VT2處于導(dǎo)通狀態(tài)。該階段第I組發(fā)光二極管串I和第2組發(fā)光二極管串2處于工作狀態(tài)，第3組發(fā)光二極管串3處于非工作狀態(tài)。
[0027]第三階段，當(dāng)整流橋的輸出正端電壓大于額定電壓(220V)范圍的2/3時，NMOS晶體管VT1、VT2截止，VT3導(dǎo)通。該階段第I組發(fā)光二極管串1、第2組發(fā)光二極管串2和3組發(fā)光二極管串3均處于工作狀態(tài)。
[0028]以上所述的本實用新型實施方式，并不構(gòu)成對本實用新型保護(hù)范圍的限定。任何在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種分段式功率因數(shù)校正電路，其特征在于:包括整流橋、η組發(fā)光二極管串，以及η個恒流控制單元；每組發(fā)光二極管串中包含至少兩個發(fā)光二極管，從第2組至第η組發(fā)光二極管串的陽極均連接到其上一組發(fā)光二極管串的陰極，形成一個由第I組到第η組發(fā)光二極管串依順序連接形成的串聯(lián)電路；所述整流橋的兩個輸入端接交流電壓，所述整流橋的輸出正端連接第I組發(fā)光二極管串的陽極，每組發(fā)光二極管串的陰極均耦合一對應(yīng)的恒流控制單兀； 所述恒流控制單元的檢測端連接所述整流橋的輸出正端，所述恒流控制單元的輸入端連接相應(yīng)的發(fā)光二極管串的陰極，所述恒流控制單元的輸出端接地。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分段式功率因數(shù)校正電路，其特征在于，所述恒流控制單元包括第一、第二分壓電阻和放大器、開關(guān)管；所述第一分壓電阻和第二分壓電阻連接，所述第一分壓電阻的另一端接所述恒流控制單元的檢測端，所述第二分壓電阻的另一端接地，所述放大器的同相輸入端接參考電壓，所述放大器的反相輸入端連接在所述第一分壓電阻和第二分壓電阻的連接點上，所述放大器的輸出端接所述開關(guān)管的第一端，所述開關(guān)管的第二端接所述恒流控制單元的輸入端，所述開關(guān)管的第三端接所述恒流控制單元的輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的分段式功率因數(shù)校正電路，其特征在于，所述開關(guān)管的第三端通過限流電阻接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的分段式功率因數(shù)校正電路，其特征在于，所述開關(guān)管為NMOS晶體管，所述開關(guān)管的第一端為柵極，所述開關(guān)管的第二端為漏極，所述開關(guān)管的第三端為源極。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的分段式功率因數(shù)校正電路，其特征在于，η個恒流控制單元和地之間還連接有一欠壓鎖定單元，該電壓鎖定單元包括第三分壓電阻、第四分壓電阻、比較器和欠壓開關(guān)管；所述第三分壓電阻和第四分壓電阻連接，所述第三分壓電阻的另一端連接所述整流橋的輸出正端，所述第四分壓電阻的另一端接地，所述比較器的同相輸入端接在所述第三分壓電阻和第四分壓電阻之間的連接點上，所述比較器的反相輸入端連接基準(zhǔn)電壓，所述比較器的輸出端和所述欠壓開關(guān)管的第一端連接，所述欠壓開關(guān)管的第二端連接η個恒流控制單元的輸出端，所述欠壓開關(guān)管的第三端接地。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的分段式功率因數(shù)校正電路，其特征在于，所述欠壓開關(guān)管為NMOS晶體管，所述欠壓開關(guān)管的第一端為柵極，所述欠壓開關(guān)管的第二端為漏極，所述欠壓開關(guān)管的第三端為源極。
【文檔編號】H05B37/02GK203377779SQ201320433194
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年7月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月19日
【發(fā)明者】吳專紅, 陳彬, 張文, 楊美順 申請人:深圳市瑞旺光電科技有限公司