CN205430699U - 一种带有pfc功能的两级式led驱动电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带有PFC功能的两级式LED驱动电源，由前、后两级电路和控制芯片构成，前级电路为基于BOOST斩波器的PFC电路，后级为准谐振反激式DC/DC变换电路；控制芯片控制主开关管Q2的通断，控制芯片设有八个引脚，引脚1为系统输出，主要为MOSFET开关提供门极驱动；引脚2为电压检测；引脚3为整流输入电压检测；引脚4为外部功率限制和关断控制端；引脚5为接地端；引脚6为一次电流检测端；引脚7为输出外部MOSFET开关管驱动；引脚8为芯片电源端。由于系统采用了两级式结构，大大简化了电路结构，能够实现LED的恒流稳压控制，并具有较高的功率因数。

Description

一种带有PFC功能的两级式LED驱动电源

技术领域

本发明涉及电源技术领域，具体涉及基于电力电子技术的电源设计，主要应用于LED驱动。

背景技术

节约能源、保护环境、发展绿色照明产品是从上世纪九十年代初我国照明产业就一直在积极开展的重点工作。LED因具有节能、寿命长、环保、体积小、控制灵活、响应速度快等优点，以普及到千家万户。然而，传统LED驱动电源的功率因数较低，输入电流具有严重的谐波，导致电能质量较差，对电网形成严重污染，也在一定程度上限制了LED灯的广泛使用。传统的单级式LED驱动电源将PFC校正和DC/DC变换集成在一起，所用的器件少，成本低，但其二次侧需加上大电解电容，以克服纹波和低频电压闪变，输入电流尖峰较大，严重影响LED的使用寿命。传统两级式LED驱动电源将PFC和DC/DC变换器独立设置，虽然相互独立性好，带负载能力强，但所用器件多，可靠性差，效率低，控制电路也比较复杂，导致成本过高，也限制了在低功率场合的应用。有鉴于此，本专利提出一种带有PFC功能的两级式LED驱动电源，旨在解决上述问题，从而加速LED光源的使用。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种新的带有PFC功能的两级式LED驱动电源。

为实现上述目的，本实用新型所采用了下述的技术方案：一种带有PFC功能的两级式LED驱动电源，由前、后两级电路和控制芯片构成，前级电路为基于BOOST斩波器的PFC电路，后级为准谐振反激式DC/DC变换电路；

所述控制芯片控制主开关管Q2的通断，所述控制芯片设有八个引脚，引脚1为系统输出，主要为MOSFET开关提供门极驱动；引脚2为电压检测，主要检测来自辅助绕组的输入信号，从而提供次级电压反馈输出调节；引脚3为整流输入电压检测，用于输入欠压和过压保护，该引脚同时为芯片起动提供电流；引脚4为外部功率限制和关断控制端；引脚5为接地端；引脚6为一次电流检测端；主要用于周期循环峰值电流检测；引脚7为输出外部MOSFET开关管驱动；引脚8为芯片电源端。

优选的，所述的一种带有PFC功能的两级式LED驱动电源中，所述控制芯片采用控制芯片iw3614作为系统的主控元件，控制主开关管的通断。

优选的，所述的一种带有PFC功能的两级式LED驱动电源中，包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第一开关管和第二开关管，所述第四电阻与第五电阻串联，所述第四二极管与第七电阻串联，所述控制芯片的引脚8与第四二极管连接，所述控制芯片的引脚7通过第八电阻与第二开关管连接，所述控制芯片的引脚1分别与第二电阻、第三电阻和第一开关管连接，第一开关管与第一电阻连接。

优选的，所述的一种带有PFC功能的两级式LED驱动电源中，所述前级电路包括PFC校正电路、一整流滤波输出电路、一设于所述PFC校正电路与整流滤波输出电路之间的反馈控制单元，所述PFC校正电路包括一PFC功率校正芯片以及分别与该PFC功率校正芯片连接的反激输出电压电路、PWM升压拓扑结构电路；所述反激输出电压电路包括一去磁时间和谷电压取样电路、一反激输入控制电路；所述反馈控制单元包括一隔离光耦反馈电路、第一、第二运放单元以及用于给所述隔离光耦反馈单元、第一、第二运放单元供电的辅助电源电路；一与所述反馈控制单元相连的PWM恒流拓扑结构单元。

相对于现有技术的有益效果是，采用上述方案，系统采用了两级式结构，PFC和DC/DC变换电路共用一个控制芯片，大大简化了电路结构，能够实现LED的恒流稳压控制，并具有较高的功率因数。

附图说明

图1为本实用新型的电路结构图。

具体实施方式

为了使从事LED驱动电源技术相关领域人员能更好地理解本发明方案，下面给出具体的电路设计步骤。

如图1所示，一种带有PFC功能的两级式LED驱动电源，由前、后两级电路和控制芯片构成，前级电路为基于BOOST斩波器的PFC电路，后级为准谐振反激式DC/DC变换电路；

所述控制芯片控制主开关管Q2的通断，所述控制芯片设有八个引脚，引脚1为系统输出，主要为MOSFET开关提供门极驱动；引脚2为电压检测，主要检测来自辅助绕组的输入信号，从而提供次级电压反馈输出调节；引脚3为整流输入电压检测，用于输入欠压和过压保护，该引脚同时为芯片起动提供电流；引脚4为外部功率限制和关断控制端；引脚5为接地端；引脚6为一次电流检测端；主要用于周期循环峰值电流检测；引脚7为输出外部MOSFET开关管驱动；引脚8为芯片电源端。

优选的，所述的一种带有PFC功能的两级式LED驱动电源中，所述控制芯片采用控制芯片iw3614作为系统的主控元件，控制主开关管的通断。

优选的，所述的一种带有PFC功能的两级式LED驱动电源中，包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第一开关管和第二开关管，所述第四电阻与第五电阻串联，所述第四二极管与第七电阻串联，所述控制芯片的引脚8与第四二极管连接，所述控制芯片的引脚7通过第八电阻与第二开关管连接，所述控制芯片的引脚1分别与第二电阻、第三电阻和第一开关管连接，第一开关管与第一电阻连接。

优选的，所述的一种带有PFC功能的两级式LED驱动电源中，所述前级电路包括PFC校正电路、一整流滤波输出电路、一设于所述PFC校正电路与整流滤波输出电路之间的反馈控制单元，所述PFC校正电路包括一PFC功率校正芯片以及分别与该PFC功率校正芯片连接的反激输出电压电路、PWM升压拓扑结构电路；所述反激输出电压电路包括一去磁时间和谷电压取样电路、一反激输入控制电路；所述反馈控制单元包括一隔离光耦反馈电路、第一、第二运放单元以及用于给所述隔离光耦反馈单元、第一、第二运放单元供电的辅助电源电路；一与所述反馈控制单元相连的PWM恒流拓扑结构单元。

首先，根据输入电压大小，选取加速起动电路R_st阻值，该电阻将影响开关管Q2的导通时间与周期，从而影响PFC的效果。由于通过该电阻接入芯片的3引脚，内部设定了分压系数为0.0043，以输入电压为230V为例，管脚内阻为R_vin＝2.5kΩ，起动电阻可以选为：

$R_{st}=\frac{R_{vin}}{K_{vin}}-R_{vin}=580k\mathrm{\Ω}$

其次，选择BLEEDER电阻。芯片起动时，会有三个半周期导通时间，约为30ms，初始化调光器状态，选择BLEEDER电阻，可以提供固定的维持电流，同时限制输入电路峰值，根据经验，选择47Ω电阻时，电流小于148mA。

第三，设计PFC的电感，斩波电路导通时间为：

T_on＝4μs-2.2μs/v×V_{in_a}

T＝12.2μs+8.8μs/v×V_{in_a}

调整电感量，可以使斩波器工作于电流连续和饱和状态。以230V为例，一个18-20W的LED电源，电感可以选为3.2mH，功率因数可达90％以上。

第四，设计变压器和选择MOSFET及整流管。变压器设计可以直接根据iw3614的数据页进行选择设计，同时可根据数据页选择整流管和MOSFET。

第五，为了提高系统的抗电磁干扰能力，进行抗电磁干扰EMI设计，在大功率设计情况下，可以采用工字型磁芯线圈，同时进行两级LC滤波器设计。

由于系统采用了两级式结构，PFC和DC/DC变换电路共用一个控制芯片，大大简化了电路结构，能够实现LED的恒流稳压控制，并具有较高的功率因数。

以上内容是结合优选技术方案对本发明所做的详细说明，不能认定发明的具体实施仅限于这些，对于在不脱离本发明思想前提下做出的简单推演及替换，都应当视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种带有PFC功能的两级式LED驱动电源，其特征在于：由前、后两级电路和控制芯片构成，前级电路为基于BOOST斩波器的PFC电路，后级为准谐振反激式DC/DC变换电路；

所述控制芯片控制主开关管Q2的通断，所述控制芯片设有八个引脚，引脚1为系统输出，主要为MOSFET开关提供门极驱动；引脚2为电压检测，主要检测来自辅助绕组的输入信号，从而提供次级电压反馈输出调节；引脚3为整流输入电压检测，用于输入欠压和过压保护，该引脚同时为芯片起动提供电流；引脚4为外部功率限制和关断控制端；引脚5为接地端；引脚6为一次电流检测端；主要用于周期循环峰值电流检测；引脚7为输出外部MOSFET开关管驱动；引脚8为芯片电源端。

2.根据权利要求1所述的一种带有PFC功能的两级式LED驱动电源，其特征在于，所述控制芯片采用控制芯片iw3614作为系统的主控元件，控制主开关管的通断。

3.根据权利要求1所述的一种带有PFC功能的两级式LED驱动电源，其特征在于，包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第一开关管和第二开关管，所述第四电阻与第五电阻串联，所述第四二极管与第七电阻串联，所述控制芯片的引脚8与第四二极管连接，所述控制芯片的引脚7通过第八电阻与第二开关管连接，所述控制芯片的引脚1分别与第二电阻、第三电阻和第一开关管连接，第一开关管与第一电阻连接。

4.根据权利要求1所述的一种带有PFC功能的两级式LED驱动电源，其特征在于，所述前级电路包括PFC校正电路、一整流滤波输出电路、一设于所述PFC校正电路与整流滤波输出电路之间的反馈控制单元，所述PFC校正电路包括一PFC功率校正芯片以及分别与该PFC功率校正芯片连接的反激输出电压电路、PWM升压拓扑结构电路；所述反激输出电压电路包括一去磁时间和谷电压取样电路、一反激输入控制电路；所述反馈控制单元包括一隔离光耦反馈电路、第一、第二运放单元以及用于给所述隔离光耦反馈单元、第一、第二运放单元供电的辅助电源电路；一与所述反馈控制单元相连的PWM恒流拓扑结构单元。