專利名稱：一種led高效恒流驅(qū)動電源的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種LED驅(qū)動電源，尤其是涉及ー種LED高效恒流驅(qū)動電源。
背景技術：
半導體照明(LED照明)，是國家鼓勵和未來發(fā)展趨勢的照明方式，以節(jié)能和高壽命為顯著優(yōu)勢，而LED照明的驅(qū)動電源，是LED照明燈具的心臟 。LED驅(qū)動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)動電源，主要是用單級APFC的技術方案，即，通過ー個PFC控制芯片，同時實現(xiàn)功率因數(shù)校正和輸出恒流的雙重作用。如圖I所示，為一市場上常見的LED恒流驅(qū)動電源電路原理圖，這種驅(qū)動電源包括安全防護電路、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、輸出采樣及基準電路、信號反饋電路及環(huán)路補償電路。50Hz的220VAC的交流市電經(jīng)過濾波整流后，成為了具有IOOHz紋波的直流電，然后通過功率傳輸電路將電能從初級傳遞到次級，輸出整流濾波電路將功率傳輸電路傳遞來的電能，由高頻交流電整流濾波為直流電。輸出采樣及基準電路實現(xiàn)次級電流的采樣，通過電阻R28把直流電流信號轉(zhuǎn)化為直流電壓信號，再通過運算放大器U2把該直流電壓信號與基準電壓作比較，實現(xiàn)自動恒流的功能。信號反饋電路把次級的控制信號通過光耦U3傳遞到初級。PFC集成電路Ul實現(xiàn)開關電源的PFC(PFC，及功率因數(shù)校正)、自動控制和MOSFET Ql的驅(qū)動功能。在電能的使用過程中，為了有效降低電源對電網(wǎng)的諧波污染，電源需要主動功率因數(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O. 95以上(沒有PFC電路的電源功率因數(shù)一般只有O. 5左右)，就可以有效降低開關電源對電網(wǎng)的諧波污染。圖I所示電路的環(huán)路補償細節(jié)見圖2和圖3，，該方案中環(huán)路補償由R7，R8，C3，R30, C4，C14這六個元件實現(xiàn)。其中，R8，C3 一起實現(xiàn)ー個零點FZl補償，R7實現(xiàn)ー個極點FPl補償。R30，C14實現(xiàn)ー個零點FZ2補償，R30，C4實現(xiàn)ー個極點FP2補償。即，這六個元件一起實現(xiàn)了雙零點(FZ1，F(xiàn)Z2)雙極點(FP1，F(xiàn)P2)補償。這種補償方案所用元器件較多，導致很多缺點1、環(huán)路補償電路復雜；2、増加了調(diào)試難度；3、増加了元件成本；4、降低了驅(qū)動電源的可靠性。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在干針對現(xiàn)有技術存在的問題，提供ー種具有所用元件器少，大大簡化環(huán)路補償電路，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)動電源。本實用新型的目的通過以下技術方案來實現(xiàn)ー種LED高效恒流驅(qū)動電源，包括控制電路、信號反饋電路、輸出采樣及基準電路以及環(huán)路補償電路，所述的控制電路包括初級PFC功率因數(shù)校正集成電路，所述的輸出采樣及基準電路包括運算放大器，其特征在于，所述的環(huán)路補償電路包括初級環(huán)路補償電路和次級環(huán)路補償電路，初級環(huán)路補償電路由跨接在初級PFC功率因數(shù)校正集成電路的反饋輸入引腳和運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。所述的次級環(huán)路補償電路由跨接在運算放大器的輸出引腳和恒流電壓基準引腳之間的電容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)有技術相比，本實用新型具有以下優(yōu)點I、所用元件器少，大大筒化環(huán)路補償電路，但本實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)同樣可以達到大于O. 95的水平，電源恒流精度同樣可以達到±3%的水平，開關電源性能穩(wěn)定； 2、元件器的減少，大大降低了電源調(diào)試難度，傳統(tǒng)的方案需要對多個元件器進行調(diào)試，而采用本實用新型的技術方案，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)指標和恒流指標良好，且穩(wěn)定工作；3、元器件的減少直接使得整個電源裝置的成本大大降低；4、元器件減少的另ー個優(yōu)點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、本技術方案適用于所有單級APFC LED恒流驅(qū)動方案，實用范圍寬，比如既可以用于開發(fā)5W的小功率LED驅(qū)動電源，也可以用于50W的LED的驅(qū)動電源，很有實用價值。

圖I為市場上常見的LED恒流驅(qū)動電源的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖I中的LED恒流驅(qū)動電源的初級補償電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖I中的LED恒流驅(qū)動電源的次級補償電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實用新型的初級補償電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本實用新型的次級補償電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為將本實用新型使用在圖I所示的LED恒流驅(qū)動電源上的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細說明。實施例ー種LED高效恒流驅(qū)動電源目前輸入輸出隔離的LED恒流驅(qū)動電源，為了降低驅(qū)動電源對電網(wǎng)的諧波污染，都會采用功率校正電路。為了驅(qū)動電源能長期穩(wěn)定可靠的工作，初級和次級都必須加上環(huán)路補償電路，傳統(tǒng)的單級APFC恒流驅(qū)動電源的環(huán)路補償電路如圖2和圖3所示，該方案中環(huán)路補償由R7，R8，C3，R30, C4，C14這六個元件實現(xiàn)。其中，R8，C3 一起實現(xiàn)ー個零點FZl補償，R7實現(xiàn)ー個極點FPl補償。R30，C14實現(xiàn)ー個零點FZ2補償，R30，C4實現(xiàn)ー個極點FP2補償。即，這六個元件一起實現(xiàn)了雙零點(FZ1，F(xiàn)Z2)雙極點(FPI, FP2)補償。這種補償方案所用元器件較多，因此會造成很多缺點。為了降低驅(qū)動電源的成本，減少電源所用元器件，提高驅(qū)動電源的可靠性，在經(jīng)過思考及多次試驗的后發(fā)現(xiàn)當50Hz的220VAC的交流市電經(jīng)過恒流驅(qū)動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)動電源對電網(wǎng)的諧波污染，需要主動功率因數(shù)校正(即，PFC)電路來讓功率因數(shù)(即PF值)接近I。這樣，電源初級MOSFET高頻開關產(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，當整流后的電壓值大時，初級電流值就必須大，這樣功率因數(shù)才能接近I，才能有效降低諧波電流值，有效降低開關電源諧波對電網(wǎng)的諧波污染。開關電源初級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PFC補償元件可以在Ul的INV腳和E-O腳之間只用一個阻值比較小的R7實現(xiàn)，該電阻阻值一般在500Ω 5kQ之間。而次級，為了保證高恒流精度，運算放大器U2必須快速有效的采樣和跟蹤次級的高頻脈動電流，該高頻脈動電源的頻率和初級MOSFET的開關頻率一致，該頻率由輸出功率和變壓器Tl初級感量一起決定，一般在50kHz 200kHz。因為頻率較高，所以運放在OUTA腳和INA-腳之間的補償元件C4只要容值比較大，就可以讓U2實現(xiàn)快速有效的采樣和跟蹤次級的高頻脈動電流的需求，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。這樣改進后，電源功率因數(shù)同樣可以達到大于O. 95的水平，電源恒流精度同樣可以達到±3%的水 平，開關電源性能穩(wěn)定。即，改進后，電源各指標，絲毫不亞于改進前的典型方案。該改進方案，已經(jīng)通過小批量生產(chǎn)驗證?；谝陨侠碚摪l(fā)現(xiàn)，本實用新型是在現(xiàn)有的環(huán)路補償電路上做的改進，ー種LED高效恒流驅(qū)動電源，包括安全防護電路、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、信號反饋電路、輸出采樣及基準電路以及環(huán)路補償電路。安全防護電路連接到市電，當電源發(fā)生故障時，可避免電源溫度過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電路電路，實現(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和次級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，實現(xiàn)開關電源的PFC(PFC，即功率因數(shù)校正)、自動控制和MOSFET Ql的驅(qū)動功能，控制電路包括初級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的交流電壓整流濾波為直流電壓；輸出采樣及基準電路，實現(xiàn)次級電流的采樣，并把直流電流信號轉(zhuǎn)化為直流電壓信號，再通過運算放大器把該直流電壓信號與恒流基準電壓作比較，實現(xiàn)恒流的功能；信號反饋電路連接在輸出采樣及基準電路和控制電路之間，把次級的控制信號傳遞到初級。環(huán)路補償電路包括初級環(huán)路補償電路和次級環(huán)路補償電路，初級環(huán)路補償電路由跨接在初級PFC功率因數(shù)校正集成電路的反饋輸入引腳和運放輸出引腳之間的電阻R7組成。電阻R7的阻值可根據(jù)實際需要在500 Ω飛K Ω之間選擇。次級環(huán)路補償電路由跨接在運算放大器的輸出引腳和恒流電壓基準引腳之間的電容C4組成。電容C4的電容值可根據(jù)實際需要在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，為將本實用新型應用在一現(xiàn)有的LED恒流驅(qū)動電源上的結(jié)構(gòu)示意圖。該電源包括安全防護電路由Fl和RVl組成，當輸入電壓過高吋，壓敏電阻RVl導通，高壓通過RVl釋放，保護電源及電源所接負載。電源發(fā)生故障時，輸入大電流，F(xiàn)l會及時熔斷，可避免電源溫度過高而引起燃燒的事故；EMI濾波電路R1，R2，CXI, LFl, CX2組成。實現(xiàn)電磁兼容的傳導干擾抑制功能；[0031]整流電路BR1和Cl組成。實現(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，實現(xiàn)開關電源的PFC (功率因數(shù)校正)，及自動控制和MOSFET驅(qū)動功能；功率傳輸電路由D1，C11，C12組成，把變壓器傳遞到次級的電能，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的電能，把高頻交流電，整流濾波為直流電；信號反饋電路D5，U3，RIO, R20, R21組成，把次級的控制信號通過光耦U3傳遞到初級；輸出采樣及基準電路由R31,C9, C7, U2, R32, C15, R28, D6, R19, C5, R15, R16, R9,U4，R26，R25，R27組成，實現(xiàn)次級電流的采樣，通過電阻R28把直流電流信號轉(zhuǎn)化為直流電壓信號，再通過運放U2把該直流電壓信號與基準電壓作比較，實現(xiàn)恒流的功能；環(huán)路補償電路由C4和R7組成，C4的值為I μ F，R7的值為IK Ω，通過控制電源環(huán)路的零極點，以保證電源環(huán)路有足夠的相位余量和適當?shù)膸?，以保證開關電源穩(wěn)定工作。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，應當指出的是，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權利要求1.ー種LED高效恒流驅(qū)動電源，包括控制電路、信號反饋電路、輸出采樣及基準電路以及環(huán)路補償電路，所述的控制電路包括初級PFC功率因數(shù)校正集成電路，所述的輸出采樣及基準電路包括運算放大器，其特征在于，所述的環(huán)路補償電路包括初級環(huán)路補償電路和次級環(huán)路補償電路，初級環(huán)路補償電路由跨接在初級PFC功率因數(shù)校正集成電路的反饋輸入引腳和運放輸出引腳之間的電阻(R7)組成。
2.根據(jù)權利要求I所述的ー種LED高效恒流驅(qū)動電源，其特征在于，所述的電阻(R7)的阻值為500Ω 5ΚΩ。
3.根據(jù)權利要求I所述的ー種LED高效恒流驅(qū)動電源，其特征在于，所述的次級環(huán)路補償電路由跨接在運算放大器的輸出引腳和恒流電壓基準引腳之間的電容(C4)組成。
4.根據(jù)權利要求I所述的ー種LED高效恒流驅(qū)動電源，其特征在于，所述的電容(C4)的電容值為O. 5yF 3yF。
5.根據(jù)權利要求4所述的ー種LED高效恒流驅(qū)動電源，其特征在于，所述的電容(C4)的電容值優(yōu)選為I μ F。
專利摘要本實用新型提供一種LED高效恒流驅(qū)動電源，包括控制電路、信號反饋電路、輸出采樣及基準電路以及環(huán)路補償電路，所述的控制電路包括初級PFC功率因數(shù)校正集成電路，所述的輸出采樣及基準電路包括運算放大器，所述的環(huán)路補償電路包括初級環(huán)路補償電路和次級環(huán)路補償電路，初級環(huán)路補償電路由跨接在初級PFC功率因數(shù)校正集成電路的反饋輸入引腳和運放輸出引腳之間的電阻R7組成；所述的次級環(huán)路補償電路由跨接在運算放大器的輸出引腳和恒流電壓基準引腳之間的電容C4組成。本實用新型具有所用元件器少，大大簡化環(huán)路補償電路，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。
文檔編號H05B37/02GK202535588SQ20122006982
公開日2012年11月14日 申請日期2012年2月29日 優(yōu)先權日2012年2月29日
發(fā)明者李紹飛, 楊吉生 申請人:成都能元科技有限公司