一种单级功率因数校正led精确恒流驱动电路的制作方法
【专利摘要】一种单级功率因数校正LED精确恒流驱动电路，包括无源RC泄放电路、EMI滤波电路、整流滤波电路、有源衰减电路、开关控制电路和直流转换滤波电路，无源RC泄放电路连接EMI滤波电路输入，EMI滤波电路输出连接整流滤波电路输入，整流滤波电路输出连接有源衰竭电路输入，有源衰竭电路输出连接开关控制电路输入，开关控制电路输出连接直流转换滤波电路，本发明效率高，功率因数高，输出电流恒定，THD较低，寿命长，功能完善紧凑，运行安全可靠，使用方便，成本低。
【专利说明】一种单级功率因数校正LED精确恒流驱动电路
【技术领域】
[0001]本发明涉及LED驱动电路【技术领域】，特别涉及一种单级功率因数校正LED精确恒流驱动电路。
【背景技术】
[0002]LED作为一种节能环保的新型光源，具有高亮度、低功耗而且寿命长的优点而被广泛用于各个领域。使用高效LED照明，可以节省大量能源。仅在中国，据政府估计，如果三分之一的照明市场转向使用LED产品，他们每年将会节省I亿度的用电量，并可减少2900万吨的二氧化碳排放量。
[0003]目前的LED驱动电源，往往成本较高、尺寸较大，寿命不够长，输出电流波动较大，THD较闻，效率和功率因数还有待提闻，安全可罪性可进一步提闻。
【发明内容】
[0004]为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种单级功率因数校正LED精确恒流驱动电路，具有高效率，高功率因数，寿命长，功能完善紧凑，运行安全可靠，使用方便，成本低的特点。
[0005]为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为:
[0006]一种单级功率因数校正LED精确恒流驱动电路，包括无源RC泄放电路、EMI滤波电路、整流滤波电路、有源衰减电路、开关控制电路和直流转换滤波电路，无源RC泄放电路连接EMI滤波电路输入，EMI滤波电路输出连接整流滤波电路输入，整流滤波电路输出连接有源衰竭电路输入，有源衰竭电路输出连接开关控制电路输入，开关控制电路输出连接直流转换滤波电路。
[0007]所述的无源RC泄放电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R27、电阻R28、电容Cl，电阻R1、电阻R2串联后再与串联的电阻R27、电阻R28并联，它们的前端连接交流输入L端，后端连接电容Cl前端，电容Cl后端连接差模扼流圈LI前端的一端；EMI滤波电路包括差模扼流圈L1、电阻R3，差模扼流圈LI前端的一端连接交流输入L端，差模扼流圈LI后端的两端连接整流桥BRl的第I脚和第3脚，电阻R3并联在差模扼流圈LI的前端与后端；整流滤波电路包括整流桥BRl、共模扼流圈L2、电容C4、电容C5、电阻R12，电容C4两端连接在整流桥BRl的第2脚和第4脚，共模扼流圈L2前端连接电容C4，后端连接电容C5，电阻R12并联在共模扼流圈L2的前端与后端；有源衰竭电路包括电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电容C2、电容C3、二极管Dl、晶体管Ql、晶体管Q2、稳压管VRl、场效应管Q3，串联的电阻R4、电阻R5、电阻R6连接在整流桥BRl的第2脚和第4脚，串联的电阻R7、电阻R8、电容C2、电阻R9也连接在整流桥BRl的第2脚和第4脚，晶体管Ql的基极连接电阻R6 —端和二极管Dl的阳极，晶体管Ql的集电极连接整流桥BRl的第4脚，晶体管Ql的发射极连接二极管Dl的阴极和晶体管Q2的发射极，晶体管Q2的基极连接电阻R9和电容C2的一端，晶体管Q2的集电极连接整流桥BRl的第4脚，稳压管VRl的阳极连接晶体管Q2的集电极，阴极连接场效应管Q3的栅极，场效应管Q3的源极连接整流桥BRl的第4脚，场效应管Q3的漏极连接电阻Rll和电容C4的一端；开关控制电路包括芯片LYT4327E、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容CIO、电容C11、电容Cl2、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、二极管D7、稳压管VR2、稳压管VR3、晶体管Q4，芯片LYT4327E的D引脚连接二极管D4的阴极，阳极连接变压器Tl初级绕组一端和二极管D3的阳极，二极管D3的阴极连接稳压管VR3的阴极，稳压管VR3的阴极连接变压器Tl初级绕组一端，电容C7连接在稳压管VR3的两端，串联的电阻R14、电阻R15、电阻R16—端连接芯片LYT4327E的V引脚，另一端连接二极管D2的阴极和电阻Rl3 —端，电阻Rl3的另一端连接变压器Tl初级绕组，串联的电容C5和电阻Rl7 —端连接电阻R13，另一端连接芯片LYT4327E的S脚，LYT4327E的R引脚连接电阻R18，LYT4327E的FB引脚连接晶体管Q4的集电极和电阻R20，晶体管Q4的基极连接电阻R23和电容C10，晶体管Q4的发射极连接芯片LYT4327E的S引脚，LYT4327E的BP引脚连接二极管D5的阴极，二极管D5的阳极连接电阻R19 —端，电阻R19另一端连接电阻R20和电容C9 一端，并联的电容C9、电阻R21、电容Cll 一端连接变压器Tl偏置绕组一端和芯片LYT4327E的S引脚，另一端连接电阻R22 —端，电阻R22另一端连接二极管D6的阴极，二极管D6的阳极连接变压器Tl偏置绕组一端和二极管D7的阳极，二极管D7的阴极连接稳压管VR2的阴极，稳压管VR2的阳极连接电阻R24 —端，电阻R24另一端连接场效应管Q4的源极；直流转换滤波电路包括变压器Tl、电阻R25、电阻R26、电容C13、电容C14、电容C15、电容CYl、二极管D8，电阻R25和电容C13串联后再与二极管D8并联，二极管D8的阳极连接变压器Tl初级绕组一端，二极管D8的阳极连接并联的电容C14、电容C15、电阻R26的一端，另一端连接电容CYl —端，电容CYl另一端连接电容C9。
[0008]芯片LYT4327E将PFC功能和次级输出恒流控制电路同时集成到一个开关级中，输出电流调整完全从初级侧实现，因此无需使用次级反馈元件；在初级侧也无需检测外部电流，而是在芯片内部进行，可进一步降低元件成本并提高效率，内部控制器调整功率MOSFET占空比以保持输入电流为正弦交流电，同时确保高功率因数和低谐波电流控制；LYT4327E也可提供各种复杂的保护功能，包括环路开环或输出短路条件下自动重启动；输入过压可提供增强的抗输入故障和浪涌能力，输出过压可保护负载应当断开的电源，精确的迟滞热关断可确保在所有条件下平均PCB温度都处于安全范围内。同时可确保兼容各种调光器和更宽的调光范围。
[0009]本发明具的有益效果在于:本发明效率高，功率因数高，输出电流恒定，THD较低，寿命长，功能完善紧凑，运行安全可靠，使用方便，成本低。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]附图为本发明的电路示意图。
【具体实施方式】
[0011]下面结合说明书附图对本发明进一步说明。
[0012]一种单级功率因数校正LED精确恒流驱动电路，包括无源RC泄放电路、EMI滤波电路、整流滤波电路、有源衰减电路、开关控制电路、直流转换滤波电路，无源RC泄放电路连接EMI滤波电路输入、EMI滤波电路输出连接整流滤波电路输入、整流滤波电路输出连接有源衰竭电路输入、有源衰竭电路输出连接开关控制电路输入、开关控制电路输出连接直流转换滤波电路。
[0013] 参照附图，所述的无源RC泄放电路包括电阻Rl、电阻R2、电阻R27、电阻R28、电容Cl，电阻Rl、电阻R2串联后再与串联的电阻R27、电阻R28并联，它们的前端连接交流输入L端，后端连接电各Cl如端，电各Cl后端连接差I吴扼流圈LI如端的一端；E!MI滤波电路包括差模扼流圈L1、电阻R3，差模扼流圈LI前端的一端连接交流输入L端，差模扼流圈LI后端的两端连接整流桥BRl的第I脚和第3脚，电阻R3并联在差模扼流圈LI的前端与后端；整流滤波电路包括整流桥BRl、共模扼流圈L2、电容C4、电容C5、电阻R12，电容C4两端连接在整流桥BRl的第2脚和第4脚，共模扼流圈L2前端连接电容C4，后端连接电容C5，电阻R12并联在共模扼流圈L2的前端与后端；有源衰竭电路包括电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电容C2、电容C3、二极管Dl、晶体管Ql、晶体管Q2、稳压管VRl、场效应管Q3，串联的电阻R4、电阻R5、电阻R6连接在整流桥BRl的第2脚和第4脚，串联的电阻R7、电阻R8、电容C2、电阻R9也连接在整流桥BRl的第2脚和第4脚，晶体管Ql的基极连接电阻R6 —端和二极管Dl的阳极，晶体管Ql的集电极连接整流桥BRl的第4脚，晶体管Ql的发射极连接二极管Dl的阴极和晶体管Q2的发射极，晶体管Q2的基极连接电阻R9和电容C2的一端，晶体管Q2的集电极连接整流桥BRl的第4脚，稳压管VRl的阳极连接晶体管Q2的集电极，阴极连接场效应管Q3的栅极，场效应管Q3的源极连接整流桥BRl的第4脚，场效应管Q3的漏极连接电阻Rl I和电容C4的一端；开关控制电路包括芯片LYT4327E、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、电容Cl2、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、二极管D7、稳压管VR2、稳压管VR3、晶体管Q4，芯片LYT4327E的D引脚连接二极管D4的阴极，阳极连接变压器Tl初级绕组一端和二极管D3的阳极，二极管D3的阴极连接稳压管VR3的阴极，稳压管VR3的阴极连接变压器Tl初级绕组一端，电容连接在稳压管VR3的两端，串联的电阻R14、电阻R15、电阻R16 —端连接芯片LYT4327E的V引脚，另一端连接二极管D2的阴极和电阻R13 一端，电阻R13的另一端连接变压器Tl初级绕组，串联的电容C5和电阻R17 —端连接电阻R13,另一端连接芯片LYT4327E的S脚，LYT4327E的R引脚连接电阻R18, LYT4327E的FB引脚连接晶体管Q4的集电极和电阻R20，晶体管Q4的基极连接电阻R23和电容C10，晶体管Q4的发射极连接芯片LYT4327E的S引脚，LYT4327E的BP引脚连接二极管D5的阴极，二极管D5的阳极连接电阻R19 —端，电阻R19另一端连接电阻R20和电容C9 一端，并联的电容C9、电阻R21、电容Cll 一端连接变压器Tl偏置绕组一端和芯片LYT4327E的S引脚，另一端连接电阻R22 —端，电阻R22另一端连接二极管D6的阴极，二极管D6的阳极连接变压器Tl偏置绕组一端和二极管D7的阳极，二极管D7的阴极连接稳压管VR2的阴极，稳压管VR2的阳极连接电阻R24 —端，电阻R24另一端连接场效应管Q4的源极；直流转换滤波电路包括变压器Tl、电阻R25、电阻R26、电容C13、电容C14、电容C15、电容CYl、二极管D8，电阻R25和电容C13串联后再与二极管D8并联，二极管D8的阳极连接变压器Tl初级绕组一端，二极管D8的阳极连接并联的电容C14、电容C15、电阻R26的一端，另一端连接电容CYl —端，电容CYl另一端连接电容C9。
[0014]芯片LYT4327E将PFC功能和次级输出恒流控制电路同时集成到一个开关级中。输出电流调整完全从初级侧实现，因此无需使用次级反馈元件。在初级侧也无需检测外部电流，而是在芯片内部进行，可进一步降低元件成本并提高效率，内部控制器调整功率MOSFET占空比以保持输入电流为正弦交流电，同时确保高功率因数和低谐波电流控制。芯片LYT4327E也可提供各种复杂的保护功能，包括环路开环或输出短路条件下自动重启动。输入过压可提供增强的抗输入故障和浪涌能力，输出过压保护负载应当断开的电源，精确的迟滞热关断可确保在所有条件下平均PCB温度都处于安全范围内。同时可确保兼容各种调光器和更宽的调光范围。设计的电路具有较低的THD和精确的恒流输出。
[0015]本发明的工作原理为:
[0016]使用时，可以用低成本的可控硅前沿相控调光器提供输出调光，无源RC泄放电路用来通过EMI电感降低调光期间的浪涌电流，进而降低音频噪声。使用了四个泄放电阻来分割功耗(特别是调光器处在90°导通角时)，以便获得紧凑外形。这样可以使输入电流始终大于可控硅的维持电流，而与驱动器相应的输入电流将在每个AC半周期内增大，防止每个导通角期间的起始阶段出现可控硅的开关振荡。差模扼流圈LI是用来抑制噪声的前端EMI滤波器，电阻R3可在必要时衰减EMI滤波器的谐振。整流桥BRl对交流输入进行全波整流以获得较高的功率因数和低THD。电容C4、电容C5和共模扼流圈L2形成位于桥式整流管后面的电磁干扰滤波器。滤波电容可维持较高的功率因数。该滤波器与芯片LYT4327E的频率调制特性相结合，可使电路满足Class B干扰限值。电阻R12可在必要时衰减滤波器的谐振，从而防止当在系统中测量时EMI频谱中出现峰值。有源裳减电路可以限制可控娃导通时流入电容C3并对其充电的浪涌电流，实现方式是在导通前Ims内将电阻Rll串联。在大约Ims后，场效应管Q3导通并将电阻Rll短路。这样可使电阻Rll的功耗保持在低水平，在限流时可以使用更大的值。电阻R4、电阻R5、电阻R6和电容C3在可控硅导通后提供Ims延迟。晶体管Ql在可控硅不导通时对电容C3进行放电，稳压管VRl将场效应管Q3的栅极电压箝位在15V，电阻RlO用于防止MOSFET发生振荡。当无可控硅连接时，场效应管Q3将保持导通，从而旁通电阻Rll以提高效率。
[0017]芯片LYT4327E的快速反应输入过压检测与二极管D2和电容C6峰值检测电容一起提供箝位功能，用以限制在芯片LYT4327E的功率MOSFET上出现最大电压应力。此外，在差模输入浪涌期间(通过电阻R7、电阻R8和电容C2检测到高dv/dt)，晶体管Q2将关断场效应管Q3，与输入电流(在阻尼电阻Rll中将增大)成正比的电压将从输入端减去。这有助于限制出现在芯片LYT4327E漏极的电压应力。电阻R9从电容C2泄放电荷，并确保晶体管Q2在正常工作期间处于关断状态。变压器Tl初级测一端连接到经整流后的直流总线上，另一端连接到芯片LYT4327E的D引脚。在功率MOSFET的导通时间内，初级绕组中的电流升高，存储的能量随后在功率MOSFET关断时间内传送到输出。为向芯片LYT4327E提供峰值输入电压信息，经整流AC的输入峰值经由二极管D2对电容C6充电。然后电流经过电阻R14、电阻R16和电阻R15，注入芯片LYT4327E的V引脚。电阻R13和电阻R17为电容C6提供放电通路，时间常数远大于经整流AC的放电时间，以防止芯片LYT4327E的V引脚电流被线电压频率所调制，V引脚电流和FB引脚电流在内部用来控制LED平均输出电流。在功率MOSFET导通期间，在电容C5上的电压降到反射输出电压以下时，二极管D4来防止反向电流流经芯片LYT4327E。在瞬态工作期间，二极管D3、稳压管VR3和电容C7将漏极电压箝位到一个安全水平，限制由于漏感会带来影响。二极管D6、电容C9、电容CU、电阻R21和电阻R22构成初级偏置供电，能量来自变压器Tl的偏置绕组。电容C8对芯片LYT4327E的BP引脚进行局部去耦，该引脚是内部控制器的供电引脚。在启动期间，电容CS从芯片内部高压电流源被充电至约6V。此时器件开始开关，器件的供电电流再由偏置供电经过电阻R19提供。二极管D5隔离BP引脚和电容C8，以防止启动时间由于对电容C9和电容Cl I的充电而延长。偏置绕组电压用来间接地反映输出电压的高低，而无需使用次级侧反馈元件。偏置绕组上的电压与输出电压成比例(由偏置绕组与次级绕组之间的匝数比决定)的。变压器Tl的次级由D8整流，由电容C14、电容C15滤波，电阻R25和电容C13用来抑制高频振荡，改善传导及辐射EMI，电容CYl是Y电容，用来消除共模干扰。电阻R20将偏置电压转换为电流，馈入芯片LYT4327E的FB引脚，内部引擎综合FB引脚电流、V引脚电流和内部漏极电流信息，提供精确恒定的输出电流，同时保持较高的输入功率因数和较低的THD。
【权利要求】
1.一种单级功率因数校正LED精确恒流驱动电路，包括无源RC泄放电路，其特征在于:无源RC泄放电路连接EMI滤波电路输入，EMI滤波电路输出连接整流滤波电路输入，整流滤波电路输出连接有源衰竭电路输入，有源衰竭电路输出连接开关控制电路输入，开关控制电路输出连接直流转换滤波电路。
2.根据权利要求1所述的一种单级功率因数校正LED精确恒流驱动电路，其特征在于:所述的无源RC泄放电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R27、电阻R28和电容Cl，电阻R1、电阻R2串联后再与串联的电阻R27、电阻R28并联，它们的前端连接交流输入L端，后端连接电容Cl前端，电容Cl后端连接差模扼流圈LI前端的一端；EMI滤波电路包括差模扼流圈LI和电阻R3,差模扼流圈LI前端的一端连接交流输入L端,差模扼流圈LI后端的两端连接整流桥BRl的第I脚和第3脚，电阻R3并联在差模扼流圈LI的前端与后端；整流滤波电路包括整流桥BRl、共模扼流圈L2、电容C4、电容C5和电阻R12，电容C4两端连接在整流桥BRl的第2脚和第4脚，共模扼流圈L2前端连接电容C4，后端连接电容C5，电阻R12并联在共模扼流圈L2的前端与后端；有源衰竭电路包括电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻RlO、电阻Rl 1、电容C2、电容C3、二极管D1、晶体管Ql、晶体管Q2、稳压管VRl、场效应管Q3，串联的电阻R4、电阻R5、电阻R6连接在整流桥BRl的第2脚和第4脚，串联的电阻R7、电阻R8、电容C2、电阻R9也连接在整流桥BRl的第2脚和第4脚，晶体管Ql的基极连接电阻R6 —端和二极管Dl的阳极，晶体管Ql的集电极连接整流桥BRl的第4脚，晶体管Ql的发射极连接二极管Dl的阴极和晶体管Q2的发射极，晶体管Q2的基极连接电阻R9和电容C2的一端，晶体管Q2的集电极连接整流桥BRl的第4脚，稳压管VRl的阳极连接晶体管Q2的集电极，阴极连接场效应管Q3的栅极，场效应管Q3的源极连接整流桥BRl的第4脚，场效应管Q3的漏极连接电阻Rll和电容C4的一端；开关控制电路包括芯片LYT4327E、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、电容C12、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、二极管D7、稳压管VR2、稳压管VR3和晶体管Q4，芯片LYT43 27E的D引脚连接二极管D4的阴极，阳极连接变压器Tl初级绕组一端和二极管D3的阳极，二极管D3的阴极连接稳压管VR3的阴极，稳压管VR3的阴极连接变压器Tl初级绕组一端，电容C7连接在稳压管VR3的两端，串联的电阻R14、电阻R15、电阻R16 —端连接芯片LYT4327E的V引脚，另一端连接二极管D2的阴极和电阻R13 —端，电阻Rl3的另一端连接变压器Tl初级绕组，串联的电容C5和电阻Rl7 —端连接电阻R13，另一端连接芯片LYT4327E的S脚，LYT4327E的R引脚连接电阻R18，LYT4327E的FB引脚连接晶体管Q4的集电极和电阻R20，晶体管Q4的基极连接电阻R23和电容C10，晶体管Q4的发射极连接芯片LYT4327E的S引脚，LYT4327E的BP引脚连接二极管D5的阴极，二极管D5的阳极连接电阻R19 —端，电阻R19另一端连接电阻R20和电容C9 一端，并联的电容C9、电阻R21、电容Cll 一端连接变压器Tl偏置绕组一端和芯片LYT4327E的S引脚，另一端连接电阻R22 —端，电阻R22另一端连接二极管D6的阴极，二极管D6的阳极连接变压器Tl偏置绕组一端和二极管D7的阳极，二极管D7的阴极连接稳压管VR2的阴极，稳压管VR2的阳极连接电阻R24 —端，电阻R24另一端连接场效应管Q4的源极；直流转换滤波电路包括变压器Tl、电阻R25、电阻R26、电容C13、电容C14、电容C15、电容CY1、二极管D8，电阻R25和电容C13串联后再与二极管D8并联，二极管D8的阳极连接变压器Tl初级绕组一端，二极管D8的阳极连接并联的电容C14、电容C15、电阻R26的一端，另一端连接电容CYl —端，电容CYl另一 端连接电容C9。
【文档编号】H05B37/02GK104023437SQ201410234237
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年5月29日 优先权日:2014年5月29日
【发明者】蔡红专, 耿清凯 申请人:西京学院