专利名称：无电解电容开关电源的制作方法
技术领域：
本实用新型属于开关电源技术领域，具体是无电解电容开关电源。
背景技术：
1、LED照明的优点非常明显(1)节省能源同样的照度，能节省60%以上的电能，特别对于大功率照明的场 合，如城市街灯、隧道灯等，用120W的LED灯，能达到250W以上的普通钠灯的亮度。(2)环保，无有害物质。(3)寿命长，连续使用在工作条件合适的情况下可达到50000小时以上，最长可达 100000小时以上，10年以上的正常使用寿命，而一般照明产品只有2-3年使用寿命。2、LED照明的主要问题(l)LED照明需要提供恒定的直流电流，因为电流波动过大会大幅降低LED的寿 命，这就要求供电的电源有比较稳定及较高精度的电流控制。(2)LED照明需要由长寿命、大功率的开关电源供电。虽然目前市面上LED产品很 多，但绝大多数室外照明用的LED灯电源的寿命只能达到2年左右，与LED的正常使用寿命 不匹配。其根本原因为A、大功率开关电源要达到较高的稳压/恒流精度，需要较大容量的电解电容(初 级与次级)，若用其他类别的电容很难达到大的容量；即使能达到同样的容量，其体积也是 巨大无比，成本极其昂贵。B、开关电源在功率较大情况下连续工作温升较高，加之LED本身的散热也会传递 热量给开关电源，在夏天室外使用时，电解电容会因为其电解液的逐渐蒸发而失效，一般的 电解电容在85C时使用寿命仅2000-3000小时。(3)、LED照明用电源一般都要求有功率系数调整电路，加上之后需要的恒压电路 以及恒流电路，电路成本很高，并且寿命有限，所以严重制约了大功率LED照明行业的发展。现有技术中，一般通过加大电解电容的设计余量延长寿命。因为电解液的蒸发使 电解电容失去功能是迟早的事，所以，通过理论计算的方法估计出来的寿命与实际往往有 很大差异。而且随着电解液的量减少，即使系统能工作，也会影响整体性能，导致LED寿命 降低甚至损坏。
发明内容为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提出一种新的用于LED照明等 较大功率的电源，具体技术方案如下一种无电解电容开关电源，包括初级侧电路和次级侧电路，两侧电路由变压线圈 T1隔离；初级侧电路包括交直流变换电路Vg、储能电感L1、隔直电容Cla和开关管，所述Vg 输出的电流经过Ll、Cla和T1的初级侧依次串联构成的回路，所述开关管Q1的输入和输出端分别连在L1的后端和T1的后端；所述Q1的控制端连接开关管控制电路；所述次级侧电 路是恒流控制电路。所述恒流控制电路包括隔直电容Clb、储能电感L2和负载电阻R ；所述T1的次级 侧电流经过Clb、L2和R依次串联连接构成的回路；所述R的两端即为开关电源的“ + ”和 “_”输出极；所述L2的输入端和输出端与开关电源的“_”输出极之间分别连接有二极管D1 和隔直电容C2 ；所述D1的阳极连接开关电源的“_”输出极。所述开关管控制电路是以功率因子调整芯片PFC为主控芯片的电路，该主控芯片 接收开关电源的“+”和“-”输出极的电压以及初级侧的电流参数，以此来控制Q1的开关占 空比。所述主控芯片还接收来自外部控制信号。所述Cla、Clb和C2是薄膜电容(与普通电容相比，薄膜电容的容量较小)。所述 L1和L2共用同一个铁芯。本实用新型的原理说明1、一种拓扑结构，用于LED照明的较大功率电源上，这种拓扑结构的特点是利用 功率系数调整电路作为主要的控制，再加上恒流控制电路。2、电路的拓扑结构隔离 CUK 电路(Isolated CUK Converter)(1)该拓扑结构利用LI、L2电感储能替代电容储能，因此可以用很小容量的电容 Cla、Clb、C2，电容的功能主要是起防止电流震荡的作用。例如，一个150W的街灯用开关电源初级电容一般为100UF/450V，次级电容一般为 两个680uF/63V(48V输出)。而本新型设计的Cla、Clb仅为luF/630V，普通薄膜电容即能 满足要求。(2)由于电感本身的特点是通直流，阻交流，在某一恒定负载下，该结构输入，输出 纹波非常小。(3)这种结构用于LED照明是一种理想方案，因为LED照明本身就是一种恒定负 载，不希望有大的波动，LED调光也是一种缓慢变化，没有频繁瞬间突变的负载。(4)这种结构利用PFC(功率因子调整芯片)作为主控芯片，既实现了功率因子调 整。又实现了稳定负载的供电，是一种完美的结合。由于是连续模式(CCM)这种电路能最 大限度的提供稳定的电流给LED照明负载，大大提高了 LED的寿命及驱动效率。(5)该电流抗干扰能力强EMC性能好(6)该电路由于对于变动负载调整能力差，对于一般应用的稳压电源应用不适合， 所以极少应用。本技术方案的优点包括A、电流稳定性非常好，纹波极小，控制精度高，大大延长LED的寿命。B、无需大容量的电解电容储存能量，而是采用电感储能，所以可以用普通的小容 量的薄膜电容，使电源在高温情况下使用寿命大大增加，可达10年以上的寿命，完全满足 LED照明的需求。C、该设计利用功率因素校正电路(PFC)作为控制核心，使电源不需额外增加成本 即可达到高性能电源的要求，并且抗干扰能力极强。D、本技术方案是LED照明行业开关电源设计的一种突破，对于该行业是一种革命 性的推动，解决了困扰该行业许多年的头痛问题。
图1是本实用新型的原理拓扑图；图2是本实用新型的实施例电路图。
具体实施方式
以下结合附图与具体实施方式
对本实用新型作进一步说明结合图1，一种无电解电容开关电源，包括初级侧电路和次级侧电路，两侧电路由 变压线圈T1隔离；初级侧电路包括交直流变换电路Vg、储能电感L1、隔直电容Cla和开关 管，所述Vg输出的电流经过Ll、Cla和T1的初级侧依次串联构成的回路，所述开关管Q1的 输入和输出端分别连在L1的后端和T1的后端；所述Q1的控制端连接开关管控制电路；所 述次级侧电路是恒流控制电路。所述恒流控制电路包括隔直电容Clb、储能电感L2和负载电阻R ；所述T1的次级 侧电流经过Clb、L2和R依次串联连接构成的回路；所述R的两端即为开关电源的“ + ”和 “_”输出极；所述L2的输入端和输出端与开关电源的“_”输出极之间分别连接有二极管D1 和隔直电容C2 ；所述D1的阳极连接开关电源的“_”输出极。所述开关管控制电路是以功率因子调整芯片PFC为主控芯片的电路，该主控芯片 接收开关电源的“+”和“-”输出极的电压参数以及初级侧的电流参数，以此来控制Q1的开 关占空比。所述主控芯片还接收来自外部控制信号。所述Cla、Clb和C2是薄膜电容。所述L1和L2共用同一个铁芯。结合图2，本例中，所述PFC选用1CE2PCS01G。上述C2的功能根据需要由C6和C7 并联构成。1CE2PCS01G的电压采集端口 VSENSE通过光电隔离I⑶2来采集输出端的电压 以及来自外部的控制信号(即PWM信号)；电流采集端口 ISENSE采集初级侧的电流信号。 PFC根据这些信号，调整Q1的开关占空比，如果出现短路等现象，直接关闭Q1.。
权利要求一种无电解电容开关电源，包括初级侧电路和次级侧电路，两侧电路由变压线圈T1隔离；其特征是初级侧电路包括交直流变换电路Vg、储能电感L1、隔直电容C1a和开关管，所述Vg输出的电流经过L1、C1a和T1的初级侧依次串联构成的回路，所述开关管Q1的输入和输出端分别连在L1的后端和T1的后端；所述Q1的控制端连接开关管控制电路；所述次级侧电路是恒流控制电路。
2.根据权利要求1所述的开关电源，其特征是所述恒流控制电路包括隔直电容Clb、 储能电感L2和负载电阻R ；所述T1的次级侧电流经过Clb、L2和R依次串联连接构成的回 路；所述R的两端即为开关电源的“ + ”和“_”输出极；所述L2的输入端和输出端与开关电 源的“_”输出极之间分别连接有二极管D1和隔直电容C2 ；所述D1的阳极连接开关电源的 “_”输出极。
3.根据权利要求1或2所述的开关电源，其特征是所述开关管控制电路是以功率因子 调整芯片PFC为主控芯片的电路，该主控芯片接收开关电源的“ + ”和“_”输出极的电压以 及初级侧的电流参数，以此来控制Q1的开关占空比。
4.根据权利要求3所述的开关电源，其特征是所述主控芯片还接收来自外部控制信号。
5.根据权利要求2所述的开关电源，其特征是所述L1和L2共用同一个铁芯。
6.根据权利要求2所述的开关电源，其特征是所述Cla、Clb和C2是小容量的薄膜电容。
专利摘要一种无电解电容开关电源，包括初级侧电路和次级侧电路，两侧电路由变压线圈T1隔离；初级侧电路包括交直流变换电路Vg、储能电感L1、隔直电容C1a和开关管，所述Vg输出的电流经过L1、C1a和T1的初级侧依次串联构成的回路，所述开关管Q1的输入和输出端分别连在L1的后端和T1的后端；所述Q1的控制端连接开关管控制电路；所述次级侧电路是恒流控制电路。本技术方案的优点包括电流稳定性非常好，纹波极小，控制精度高，大大延长LED的寿命。电源不需额外增加成本即可达到高性能电源的要求，并且抗干扰能力极强。是LED照明行业开关电源设计的一种突破，对于该行业是一种革命性的推动。
文档编号H05B37/02GK201608944SQ201020109058
公开日2010年10月13日 申请日期2010年2月5日 优先权日2010年2月5日
发明者哈里森·袁 申请人:企达工业(南京)有限公司