开关电源装置与照明设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型的实施例关于开关电源领域，尤其涉及一种用于驱动负载的开关电源
目.ο
【背景技术】
[0002]目前，开关电源用于将输入功率转化为提供给负载的输出功率，其被广泛地用在各个供电应用中。开关电源通常包括以下类型:降压型(Buck)、升压型(Boost)以及降压-升压型(Buck-Boost)。
[0003]对于开关电源而言，其输入功率大于25W时的谐波要求要远远比输入功率小于25W时的严格。Buck-Boost型开关电源比Buck型开关电源具有更好的谐波特性。因此，当输入功率大于25W时，经常采用Buck-Boost型开关电源，以符合谐波标准。然而，相较于降压型开关电源方案，Buck-Boost型开关电源往往成本较高。Buck性开关电源虽然低成本，但是很难满足谐波标准。对于Buck型开关电源，当输入电压Vin (t) >输出电压Vo时，电流流过输入端，而当输入电压Vin (t)〈输出电压Vo时，输入电流等于0。在此零电流周期称为零流区时间。显然，零流区时间随着输入电压Vin和输出电压Vo的变化而变化，并且对输入电流谐波具有很大的影响，特别是5次、7次和9次谐波。
[0004]根据国际电工委员会(IEC)标准，功率因数应该大于0.9。但是当输入电压十分大的时候，例如，AC 277V时，由于电磁干扰(EMI)滤波器的影响，很难达到满足要求的功率因数。恒定的导通时间控制加闭环是Buck性开关电源方案的通常的控制方法。该方法具有好的功率因数以及低谐波失真。然而当输入功率大于25W时，其仍然不能满足IEC标准，即单次谐波分量超过标准并且在高输入电压时具有低的功率因数。
[0005]因此，亟需一种成本低、谐波特性好以及高功率因数的buck型开关电源。
【实用新型内容】
[0006]至少针对以上问题，本实用新型的实施例旨在通过引入输入电压波形，进而使输入电流波形发生相应的改变，从而使输入电流的各次谐波含量发生改变，进而提升开关电源的谐波特性以及功率因数。本实用新型的【具体实施方式】针对于基于1C(集成电路)芯片的开关电源。
[0007]根据本实用新型的一方面，提出了一种开关电源装置，其包括:输入级和输出级；功率开关，其耦接在所述输入级与所述输出级之间，用于将从所述输入级接收的输入功率信号传向所述输出级；开关驱动单元，其耦接至所述功率开关以控制所述功率开关的开关操作，其中所述开关驱动单元被集成在集成电路芯片中；以及谐波补偿单元，其耦接在所述输入级与所述开关驱动单元之间，用于根据所述输入功率信号来生成占空比调节信号，并且将所述占空比调节信号传送至所述开关驱动单元。
[0008]该方面的优点在于，输入功率信号的波形被考虑以控制开关驱动单元，使得输出能够响应于输入功率信号，从而改进开关电源的谐波特性。
[0009]根据本实用新型的一个实施例，所述开关驱动单元包括用于接收所述占空比调节信号的功率开关状态检测端，其中所述开关驱动单元根据所述占空比调节信号来确定所述功率开关在每个开关周期内的占空比。
[0010]根据本实用新型的一个实施例，所述谐波补偿单元包括:第一电容器，其耦接在所述功率开关状态检测端与接地之间，以向所述功率开关状态检测端提供所述占空比调节信号；第一充电线路，其耦接在所述输入级与接地之间，以用于使用所述输入功率信号对所述第一电容器进行充电。
[0011]本实施例采用RC电路采集输入电压波形后，提供给1C芯片的控制管脚，以较低成本获得了较好的性能。第一电容器也能够过滤输入级由于开关驱动单元导致的高频开关分量，获得响应于输入功率的低频波形。
[0012]根据本实用新型的一个实施例，所述开关电源装置还包括:积分补偿单元，其包括耦接在所述功率开关状态检测端与所述第一电容器之间的第二电容器，并被所述功率开关状态检测端的输出电流所充电。
[0013]目前普遍的1C控制芯片都是用电流源和电容器的积分补偿来获得控制输出电流的参考信号。本实用新型的该实施方式将谐波补偿单元与积分补偿单元组合，从而将输入功率信号的谐波信息引入1C控制芯片的控制中，电路连接比较简明。
[0014]根据本实用新型的一个实施例，所述开关电源装置还包括:自适应补偿单元，其耦接至所述谐波补偿单元，用于根据所述输入功率信号来对所述第一电容器上的电压进行调整，以增大所述谐波补偿单元适用的电压范围。
[0015]该实施例的优点在于，在开关电源装置的实际使用中，在输入电压升高超过一定程度时，谐波补偿单元的第一电容器上并不需要相应比例的升高电压即可获得所需的性能，因此本实用新型的这个实施方式额外增加了一个自适应补偿单元，在电压较高时对第一电容器上的电压进行调整。
[0016]根据本实用新型的以上实施例的一个具体实现，所述自适应补偿单元还包括:稳压管，其与所述第一电容器并联连接，用于限制所述第一电容器所能够获得的最大电压信号。
[0017]发明人发现，在输入电压较高时，第一电容器上一个相对固定的电压就足够获得较好的谐波特性，因此使用一个稳压管来提供这个相对固定电压，成本较低。
[0018]根据本实用新型的以上实施例的另一个具体实现，所述自适应补偿单元包括:开关元件，其将所述第一电容器耦接至地；电阻器，其耦接在所述第一电容器与所述开关元件之间；第一检测线路，其耦接在所述输入级与接地之间，并具有一抽头耦接到所述开关元件的控制端，以根据由所述输入级提供的电压来控制所述开关元件的导电性，以调节所述第一电容器上的电压。
[0019]该具体实现使用开关管，来在输入电压较高时调节第一电容器上的电压。
[0020]根据本实用新型的一个实施例，所述第一检测线路还包括:第三电容器，其耦接至所述第一检测线路，并对所述第一检测线路上的电压进行平滑，被平滑后的电压抽头耦接到所述开关元件的控制端。
[0021 ] 该实施方式中的第三电容器能够对第一检测电路上的电压进行平滑滤波，过滤其中的尚频开关频率。
[0022]根据本实用新型的一个实施例，所述输出级包括:主电感器，其耦接至所述功率开关的输出端；其中，所述开关驱动单元包括电流检测端，所述电流检测端耦接至所述主电感器，用于检测所述主电感器中的电流值，所述开关驱动单元基于所检测得的所述主电感器中的电流值来调整所述功率开关的开关操作。
[0023]根据本实用新型的另一方面，还提出了一种照明设备，其包括:如上所述的任一种开关电源装置；照明单元，其耦接至所述开关电源装置，且从所述开关电源装置获得功率输入信号。
[0024]根据本实用新型的一个实施例，所述照明单元包括LED装置
[0025]通过本实用新型实施例的技术方案，可以对开关电源装置的输入电流的波形进行补偿，进而消除谐波的不利影响，并且提升了功率因数。另外，该本实用新型的开关电源技术方案结构简单，采用了较少的元件，因此具有便于生产和成本较低的优点。
【附图说明】
[0026]通过参考下列附图所给出的本实用新型的【具体实施方式】的描述之后，将更好地理解本实用新型，并且本实用新型的其他目的、细节、特点和优点将变得更加显而易见。在附图中:
[0027]图1为依据本实用新型一个方面的开关电源装置的方框图；
[0028]图2为依据本实用新型的实施