专利名称：电源电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电源电路，尤其一种大功率照明发光二极管(LED，Light Emitting Diode)电源电路。
背景技术：
随着电子技术的不断发展，大功率LED的发光效率不断提高，现阶段已经达到或 超过了节能灯的发光效率。而且大功率LED具有亮度高，显色性好，不易发热，驱动电压低， 寿命超长的显著特点。LED半导体照明具有绿色，环保，耐用的特点，成为取代传统灯源的首 选照明器件。LED是低电压，大电流发光器件，不能直接连接在交流电网上使用，必须要有驱动 电路，而且由于LED是电流型器件，必须采用恒流驱动，不然就容易烧毁LED。由于传统灯 源比如螺口，卡口灯泡以及一些射灯，本身体积就比较小，LED照明要取代这些传统灯源， 对LED驱动器的要求就很高，需要体积小，适应输入电压范围宽，输出电流恒定，效率高，发 热小，还有安全性高，防电磁干扰，以及长寿命的要求。现有的交流输入大功率LED电源电 路由于种种限制，只能做到上述驱动器要求的一部分或几部分，不能完全达到要求，限制了 LED半导体照明的推广。
实用新型内容为了克服现有技术LED电源电路适应体积大、输入电压范围窄、输出电流不稳定 的问题，有必要提供一种结构简单、输入电压范围宽、输出电流稳定的电源电路。一种电源电路，其包括一输入电路、一变压器、一输出电路和一开关控制电路。该 变压器包括一初级绕组、一次级绕组和一辅助绕组，该开关控制电路包括开关元件和反馈 电路。该输入电路包括一瞬态电压抑制电路，在该开关控制电路控制下，外界交流电经过该 输入电路、该变压器和该输出电路后输出为稳定的直流电压，该反馈电路接收该辅助绕组 的感应电压而产生反馈控制信号，该控制信号控制该开关元件导通和截止。相较于现有技术，该电源电路具有如下优点本实用新型电源电路采用宽工作电 压开关控制电路芯片，能够在85 264V交流市电输入范围内使用，基本包括了世界范围内 的所有交流市电范围，其可以在全球任意地点使用，适用范围大大超过了现有的传统白炽 灯以及节能灯；本实用新型电源电路输入端有一瞬态电压抑制电路，该瞬态电压抑制电路 能够抑制因雷击或其他因素导致电网中出现非正常的浪涌电压、尖峰电压等瞬态高电压， 保护其后的其他电路正常工作，使本实用新型电源电路的寿命大大超过同类型的其他电 路，其具有较长的寿命及较高的可靠性；本实用新型电源电路为恒定电流输出，其采用的初 级反馈电流调节技术，无需次级LED电流采样及光电耦合器反馈电路，节省了驱动器的器 件数目及复杂程度，减小了体积，提高了效率以及可靠性；本实用新型电路的拓扑结构为隔 离型反激(Flyback)电路，优化的变压器以及没有光电耦合器的限制，可以使初级-次级的 隔离电压高达4000VAC以上，使得当用户即使在雷击情况下触碰次级的LED或其金属散热器也没有被电击的人身危害，具有极高的安全性；本实用新型电源电路输入端接有一电阻 /保险丝功能合一的电阻型保险丝。在正常使用时作为电阻，可以减轻开关电源时冲击电流 对电网的影响，在该电源电路内部出现短路的现象能够快速熔断，避免了起火或其他安全 性问题。
图1是本实用新型电源电路一较佳实施方式的电路结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1，其是本实用新型电源电路的电路结构示意图。该电源电路100包括 二电源输入端101、102、一瞬态电压抑制电路119、一整流电路10、一滤波电路20、一变压器 30、一输出电路40、二电源输出端103、104以及一开关控制电路50。该整流电路10为经典桥式整流电路，其包括第一、第二输入端11、12和第一、第二 输出端13、14。其中，该第一输入端11藉由一保险丝RFl与一电源输入端101相连接，该第 二输入端12直接连接至另一电源输入端102。该保险丝RFl为电阻型保险丝，当后级线路 出现故障而导致短路的时候，保险丝RFl迅速熔断，起到保护电网及避免后级电路元件可 能出现的过热燃烧等安全问题。该瞬态电压抑制电路119连接于该第一、第二输入端11、12之间，其用于抑制电网 中瞬态的过高电压，如浪涌电压，尖峰电压等非正常电压，保护其后的其他电路正常工作， 大大增加了驱动器的寿命。该瞬态电压抑制电路119可以是瞬态电压抑制器(TVS)和压敏 电阻(Varistor)的一种或多种，抑或其他形式的电路，只要能够满足抑制电网输入电路中 的瞬态非正常高电压即可。该变压器30包括一初级绕组Ni、一次级绕组N2和一辅助绕组N3。其中该初级绕 组附包括第一、第二输入端附1、附2。该次级绕组N2包括第一、第二输出端N21、N22。该 辅助绕组N3包括第一、第二输出端N31、N32。该初级绕组附有3层，层间没有胶带，这样 可以减少漏电感，增大结电容，大大减小由于漏电感产生的尖峰电压。该滤波电路20包括一第一电感Li、一第二电感L2、一第一电阻R1、一第二电阻 R2、一第一电容Cl和一第二电容C2。其中，该第一电感Ll与该第一电阻Rl并联在该整流 电路10的第一输出端13和该初级绕组m的第一输入端Nll之间；该第二电感L2与该第 二电阻R2并联在该整流电路10的第二输出端14和地之间；该第一电容Cl连接在该整流 电路10 二输出端103、104之间；该第一电容C2连接在该初级绕组m的第一输入端Nll与 地之间。该第一电感Ll、该第二电感L2、该第一电阻Rl、该第二电阻R2和该第一电容Cl组 成电磁干扰(EMI)滤波电路，主要是过滤后级开关管快速开关di/dt而引起的差模干扰信 号。该第二电容C2主要用于过滤直流电成分中的少量交流成分及不稳定成分。该输出电路40包括一滤波电容C6、一整流二极管D1、一高频耦合电容C8以及一 假负载R10。该滤波电容C6及该整流二极管Dl组成整流滤波电路连接在该次级绕组N2的 二输出端N21、N22之间，其用于整流并滤波输出电流，从而得到稳定直流电。该高频耦合电容C8和该假负载RlO并联在该二电源输出端103、104之间。该高频 耦合电容C8用于过滤掉输出的高频噪声，另一方面，在该二电源输出端103、104有ESD (静电放电)信号加入的时候，该高频耦合电容C8可以吸收掉该ESD信号，提高驱动的抗干扰 能力。该假负载RlO可以为一电阻，用于防止驱动空载时可能引起的工作不稳定。该开关控制电路50包括一开关集成电路U1、一第三电阻R3、一第四电阻R4、一第 五电阻R5、一第六电阻R6、一第七电阻R7、一二极管D2、一第三电容C3以及一第四电容C4。 该开关集成电路Ul采用用美国Powerlntegrations公司的LNK605DG型号芯片，该芯片内 置700V高压MOSFET (金属氧化物场效应晶体管)，具有一漏极D、一源极S、一第一工作控制 端FP及一第二工作控制端BP。该第一工作控制端FB通过该第五电阻R5连接到该辅助绕 组N3的第一输出端N31 ；该第二工作控制端BP顺次通过该第四电阻R4、该二极管D2、该第 三电阻R3连接到该辅助绕组N3的第一输出端N31 ；该第六、第七电阻R6、R7并联连接在该 第一工作控制端FB与地之间；该第三电容C3连接在该二极管D2的负极与地之间。该电源电路100的工作原理描述如下初始状态时，该开关集成电路Ul关断，该电源电路100内部无电流和电压。当接 通电源时，由该二电源输入端101、102输入交流电进入该整流电路10，经过该桥式整流电 路10整流形成直流电。该直流电经过该滤波电路20中的该EMI滤波电路及第二电容C2 的滤波后，消除差模干扰信号以及少量交流成分和不稳定成分后，形成稳定平滑的直流电。 该直流电经过该变压器30的初级绕组m后送入该开关集成电路Ul的漏极D，在漏极内部 有一高压恒流源为该第二工作控制端BP端的第三电容C3充电。随该第三电容C3两端的 电压上升到6V以上后，开关集成电路Ul的工作电压建立并开通内部的M0SFET，此时初级绕 组m内电流线性增加并将能量存储于变压器30的初级绕组m中，当电流上升到该开关集 成电路Ul的限流点以后，该MOSFET关断。该MOSFET关断以后，存储于该变压器30中的能量传递到变压器30的次级绕组 N2和辅助绕组N3。该次级绕组N2中的能量通过该输出端路40为负载供电。其中该滤波 电容C6及该整流二极管D6组成的高频整流滤波电路对输出电流、电压进行滤波。该高频 耦合电容C8用于过滤掉输出的高频噪声，另一方面，在二电流输出端103、104有ESD信号 加入的时候，该高频耦合电容C8可以吸收掉该ESD信号，提高驱动的抗干扰能力。该假负 载RlO用于防止驱动空载时可能引起的工作不稳定。由于该辅助绕组N3相位同该次级绕 组一样，该M0SFET(开关集成电路Ul)关断期间，其第一、第二输出端N31、N32之间为正电 压。该正电压经过该第三电阻R3、该二极管D2、该第四电阻R4和该第四电容C4组成的整 流滤波限流电路后，输出至该开关集成电路Ul的第一工作控制端BP，这样可以利用辅助绕 组N3中储存的能量为该开关集成电路Ul重新供电，并可以降低该开关集成电路Ul自供电 的损耗。同时该第五、第六、第七电阻R5、R6、R7组成的电阻分压网络取样该变压器30的辅 助绕组N3的电压，为该开关集成电路Ul设置提供参考，同时设置负载的恒流值。该开关电路100具有如下优点一，本实用新型开关电路100采用宽工作电压集成电源控制芯片，即开关集成电 路Ul，能够在85 264V交流市电输入范围内使用，基本包括了世界范围内的所有交流市电 范围，其可以在全球任意地点使用，输入电压适用范围大大超过了现有的传统白炽灯以及 节能灯。二，本实用新型电源电路100输入端有一瞬态电压抑制电路119，该瞬态电压抑制
5电路119能够抑制因雷击或其他因素导致电网中出现非正常的浪涌电压、尖峰电压等瞬态 高电压，保护其后的其他电路正常工作，使本实用新型电源电路100的寿命大大超过同类 型的其他电路，其具有较长的寿命及较高的可靠性。三，本实用新型电源电路100为恒定电流输出，其采用的初级反馈电流调节技术， 无需次级LED电流采样及光电耦合器反馈电路，节省了驱动器的器件数目及复杂程度，减 小了体积，提高了效率以及可靠性。输出电压/电流初级反馈电路由第五、第六、第七电阻 R5、R6、R7构成，保证恒流稳压输出，并有输出短路以及LED开路保护功能。四，本实用新型电路100的拓扑结构为隔离型反激(Flyback)电路，优化的变压器 以及没有光电耦合器的限制，可以使初级-次级的隔离电压高达4000VAC以上，使得当用户 即使在雷击情况下触碰次级的LED或其金属散热器也没有被电击的人身危害，具有极高的 安全性。五，本实用新型电源电路100输入端接有一电阻/保险丝功能合一的电阻型保险 丝RF1。在正常使用时作为电阻，可以减轻开关电源时冲击电流对电网的影响，在该电源电 路100内部出现短路故障时能够快速熔断，避免了起火或其他安全性问题。六，本实用新型电源电路100由该第一电容Cl、该第一、第二电感Li、L2、第一、第 二电阻Rl，R2构成防电磁干扰EMI滤波电路，符合欧洲EN55015标准，不会对人体以及其他 用电设备造成危害，亦不会受外界的电磁干扰而影响本电路工作。七，该隔离变压器30采用特别设计，其初级绕组m有3层，层间没有胶带。这样 可以减少漏电感，增大结电容，大大减小开关集成电路Ul关断时由于漏电感产生的尖峰电 压，因此可以省掉一般驱动电路必须采用的缓冲电路。综上所述，本实用新型宽电压交流输入隔离型LED电源电路100具有体积小，效率 高，适用电压广，保护功能全，可靠性高，安全性好，无电磁污染的特点，完全达到照明用大 功率LED的电源电路驱动要求，而且元器件少，电路简单，适合大批量生产。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本 实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型 的保护范围之内。
权利要求一种电源电路，其包括一输入电路、一变压器、一输出电路和一开关控制电路，该变压器包括一初级绕组、一辅助绕组和一次级绕组，该开关控制电路包括开关元件和反馈电路，其特征在于该输入电路包括一瞬态电压抑制电路，在该开关控制电路控制下，外界交流电经过该输入电路、该变压器和该输出电路后输出为稳定的直流电压，该反馈电路接收该辅助绕组的感应电压而产生反馈控制信号，该反馈控制信号控制该开关元件导通和截止。
2.如权利要求1所述的电源电路，其特征在于该输入电路还包括一整流电路和一滤 波电路。
3.如权利要求1所述的电源电路，其特征在于该瞬态电压抑制电路为一瞬态电压抑 制器(Transient Voltage Suppressor)和一压敏电阻(Varistor)中的一种或多种，该瞬 态电压抑制电路用于输入该电源电路的瞬态高电压。
4.如权利要求2所述的电源电路，其特征在于该滤波电路包括并联的一电磁干扰滤 波电路和一滤波电容，该电磁干扰滤波电路用于过滤开关控制电路中电流变化而引起的差 模干扰信号，该滤波电容用于过滤直流电成分中的少量交流成分及不稳定成分。
5.如权利要求4所述的电源电路，其特征在于该电磁干扰滤波电路包括一第一电感、 一第二电感、一第一电阻、一第二电阻和一第一电容，该第一电感与该第一电阻并联在该整 流电路的一输出端和该初级绕组之间，该第二电感与该第二电阻并联在该整流电路的第二 输出端和地之间，该第一电容连接在该整流电路的二输出端之间。
6.如权利要求1所述的电源电路，其特征在于该输出电路包括一整流滤波路、一高频 耦合电容、一假负载和二电源输出端，该整流滤波路用于整流并滤波输出电流，从而得到稳 定直流电，该高频耦合电容和该假负载并联在该二电源输出端。
7.如权利要求6所述的电源电路，其特征在于该整流滤波电路包括串联在该次级绕 组两端的一滤波电容和一整流二极管。
8.如权利要求1所述的电源电路，其特征在于该开关元件为一开关集成电路，其内部 包括一高压M0SFET、一漏极、一源极、一第一工作控制端及一第二工作控制端。
专利摘要本实用新型涉及一种电源电路。该电源电路包括一输入电路、一变压器、一输出电路和一开关控制电路。该变压器包括一初级绕组、一次级绕组和一辅助绕组。该开关控制电路包括开关元件和反馈电路。该输入电路包括一瞬态电压抑制电路，在该开关控制电路控制下，外界交流电经过该输入电路、该变压器和该输出电路后输出为稳定的直流电压，该反馈电路接收该辅助绕组的感应电压而产生反馈控制信号，该控制信号控制该开关元件导通和截止。该电源电路具有体积小、效率高、适用电压范围广、可靠性高、安全性高以及电路简单的优点。
文档编号H05B37/00GK201674689SQ201020141779
公开日2010年12月15日 申请日期2010年3月26日 优先权日2010年3月26日
发明者刘极培, 磨志刚, 钱志强, 陈贞兵 申请人:深圳市诺雅诺德电子有限公司