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双保护的PFC恒流驱动电源电路及控制专利与流程

来源:未知 编辑:晚一步 时间:2018-07-29

本发明涉及一种LED电源电路,特别是一种双保护的PFC恒流驱动电源电路及控制方法。



背景技术:

LED灯是一块电致发光的半导体材料芯片,用银胶或白胶固化到支架上,然后用银线或金线连接芯片和电路板,四周用环氧树脂密封,起到保护内部芯线的作用,最后安装外壳,所以 LED 灯的抗震性能好。 LED的内在特征决定了它是最理想的光源去代替传统的光源,它有着广泛的用途。LED灯具有以下优点:体积小;耗电量低,LED耗电相当低,一般来说LED的工作电压是2-3.6V。工作电流是0.02-0.03A。这就是说:它消耗的电能不超过0.1W;使用寿命长,在恰当的电流和电压下,LED的使用寿命可达10万小时;高亮度、低热量, LED使用冷发光技术,发热量比普通照明灯具低很多;环保,LED是由无毒的材料作成,不像荧光灯含水银会造成污染,同时LED也可以回收再利用坚固耐用,因此被广泛地应用,在现有技术中为了使发光二极管(LED、Light Emitting Diode)或者发光二极管组成的灯串组能稳定可靠地工作,通常都会采用两级PFC驱动电源电路,以保证其高功率因素、输入电流谐波含量低,以及可对DC/DC转换器进行优化设计等特点,但是目前的PFC驱动电源电路结构相对复杂,且一旦驱动芯片或者输出反馈芯片出现故障就无法保证正常的工作,因此如何保证整个电路无论如何都需要处于安全的状态尤为重要。



技术实现要素:

本发明的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供一种结构简单、实现双向保护的一种双保护的PFC恒流驱动电源电路及控制方法。

为了实现上述目的,本发明所设计的一种双保护的PFC恒流驱动电源电路,包括交流输入整流滤波单元、PFC功率因数校正单元、高频变压器T1、输出滤波单元以及输出单元,所述PFC功率因数校正单元通过一PFC功率因素调节芯片U1与外围电路连接并通过一场效应管Q1与高频变压器T1连接,所述输出滤波单元的输出通过第四电感L4与输出单元连接,输出滤波单元中的输出端通过一恒流输出采样单元与PFC功率因数校正单元连接,一旦输出过流时立即将信号发送给PFC功率因数校正单元最终控制输出电流处于恒流状态,所述输出单元通过二级保护电路将输出信号反馈给PFC功率因素调节芯片U1的供电端控制输出电流稳定,所述二级保护电路包括线性光耦U4、第十六A电阻R16A、第十六B电阻R16B、第十六C电阻R16C、第十六D电阻R16D和第三三极管Q3,其中,所述的第十六D电阻R16D的一端连接输出单元的正极Vo+,第十六D电阻R16D的另一端连接线性光耦U4的发光二极管正极端,线性光耦U4的发光二极管负极端连接输出单元的负极Vo-,线性光耦U4的输出两个端之间连接有第一一一电容C111,第一一一电容C111的一端连接第三三极管Q3的基极,第一一一电容C111的另一端接地,第三三极管Q3的集电极通过第十六B电阻R16B连接PFC功率因素调节芯片U1的VCC端,第三三极管Q3的集电极与基极之间连接第十六A电阻R16A,第三三极管Q3的发射极接地,第三三极管Q3的基极与地之间连接第十六C电阻R16C。

进一步,为了使电路更加稳定,恒流效果更好,所述PFC功率因素调节芯片U1与外围电路的具体电路连接结构如下:

所述PFC功率因素调节芯片U1是型号为L6562,且PFC功率因素调节芯片U1的GD脚通过第十七电阻R17连接场效应管Q1的G脚,场效应管Q1的S脚通过第二十电阻R20接地,PFC功率因素调节芯片U1的GS端通过第十九电阻R19连接场效应管Q1的S脚,场效应管Q1的S脚与第十九电阻R19的公共端与场效应管Q1的G脚之间连接有第十八电阻R18,PFC功率因素调节芯片U1的GS端与地之间连接有第十七电容C17,所述第十七电容C17与第十九电阻R19的公共端通过第五十电阻R50连接输入整流滤波单元1的输出正极端E,第十七电阻R17上并联有正极连接场效应管Q1的第十四二极管D14,PFC功率因素调节芯片U1的ZCD端与地之间连接有第十六电容C16,PFC功率因素调节芯片U1的ZCD端通过第十六电阻R16连接高频变压器T1的6脚,场效应管Q1的D脚连接高频变压器T1的3脚,PFC功率因素调节芯片U1的COMP脚与PFC功率因素调节芯片U1的INV之间连接有串联的第十三电容C13和第八电阻R8,且第十三电容C13和第八电阻R8上并联有第十四电容C14,PFC功率因素调节芯片U1的INV脚与地之间串联有第九电阻R9和第十电阻R10,在第十电阻R10上并联有第十八电容C18,第十电阻R10与第九电阻R9的公共端连接恒流输出采样单元5的反馈端,PFC功率因素调节芯片U1的MULT脚通过串联的第三电阻R3和第四电阻R4连接输入整流滤波单元的输出正极端E,PFC功率因素调节芯片U1的INV脚通过串联的第四二极管D4、第十二电阻R12接地,第四二极管D4、第十二电阻R12的公共端通过串联的第十一电阻R11和第二二极管D2连接高频变压器T1的6脚,且第二二极管D2的正极连接高频变压器T1的6脚,第二二极管D2的负极还通过第十三电阻R13连接第二NPN三极管Q2的集电极,第二NPN三极管Q2的发射极通过串联的第三二极管D3以及第三电容C3接地,第二NPN三极管Q2的基极通过第一稳压二极管ZD1接地,第二NPN三极管Q2的发射极与地之间连接有第二电容C2,第二NPN三极管Q2的发射极与第二NPN三极管Q2的基极连接有第十四电阻R14,场效应管Q1的D脚与输入整流滤波单元的输出正极端E之间串联有第一二极管D1和第十五电容C15,第十五电容C15上并联有由两组分别用两个电阻并联后再串联的支路,高频变压器T1的1脚与输入整流滤波单元1的输出正极端E连接,PFC功率因素调节芯片U1的MULT脚与地之间连接有由第五电阻R5、第十一电容C11、第二稳压管ZD4并联构成的电路,第三二极管D3以及第三电容C3的公共端接供电电压VCC1,PFC功率因素调节芯片U1的8脚接供电电压VCC1。

进一步,所述恒流输出采样单元5包括型号为TSM103的双反馈运输放大器U5、线性光耦U2及外围电路,所述双反馈运输放大器U5的1脚连接第十二共阳开关二极管D12的一个负极端,第十二共阳开关二极管D12的另一个负极端通过第四十五电阻R45连接双反馈运输放大器U5的7脚,第十二共阳开关二极管D12的正极端连接线性光耦U2的发光二极管负极,线性光耦U2的的发光二极管正极连接供电电压VCC2,线性光耦U2的三极管集电极连接供电电压VCC1,线性光耦U2的三极管发射极连接第十电阻R10和第九电阻R9的公共端,所述双反馈运输放大器U5的2脚与双反馈运输放大器U5的1脚之间串联有第三四电阻R34和第二十五电容C25,所述双反馈运输放大器U5的2脚与输出滤波单元中的滤波输出正极端之间连接有分压电路,所述分压电路包括串联在输出滤波单元中的输出端与地之间的第三十一电阻R31和第三十三电阻R33以及并联在第三十三电阻R33上的第三十二电阻R32构成,所述双反馈运输放大器U5的2脚分压获得第三十三电阻R33上的电压,双反馈运输放大器U5的3脚与供电电压VCC2之间串联有第四十六电阻R46,双反馈运输放大器U5的5脚与双反馈运输放大器U5的3脚之间串联有第三十九电阻R39和第二十四电阻R24,第三十九电阻R39和第二十四电阻R24的公共端与地之间连接有第三十八电阻R38,双反馈运输放大器U5的6脚与输出滤波单元3中的滤波输出负极端之间连接有第四十一电阻R41,双反馈运输放大器U5的6脚与双反馈运输放大器U5的7脚之间串联有第二十六电容C26和第四十电阻R40,双反馈运输放大器U5的8脚接供电电压VCC2,双反馈运输放大器U5的3脚与双反馈运输放大器U5的4脚之间连接有第二十八电容C28。

进一步,为了使电路更加稳定,所述输出滤波单元包括在高频变压器T1的次级输出线圈之间的并联的4个滤波电容E1,在滤波电容E1上并联有第四十三电阻R43,滤波电容E1的正极端与第三十一电阻R31连接, 滤波电容E1的负极端与高频变压器T1的输出端之间并联有三个共阳开关二极管,且3个共阳开关二极管的正极与滤波电容E1的负极端连接,3个共阳开关二极管的负极与高频变压器T1连接,在3个共阳开关二极管上还并联有由两个电阻并联后再与一个电容串联的支路,第三十一电阻R31的另一端连接第四电感L4的一端,滤波电容E1的正极连接第四电感L4另一脚,第四电感L4的两个脚连接输出单元,第三十一电阻R31与第四电感L4的公共端连接第四十一电阻R41。

所述高频变压器T1的3脚、6脚、7脚和与滤波电容E1正极端连接的脚均为同名端。

本发明还公开了一种双保护的PFC恒流驱动电源电路的控制方法,具体包含以下步骤:

S1、首选输出先由恒流输出采样单元实时获取输出滤波单元的输出电流的反馈信号,将反馈信号通过线性隔离光耦输送给PFC功率因数校正单元,PFC功率因数校正单元根据输出电流的变化进行功率因素校正,最终控制输出恒流;

S2、其次实时通过二级保护电路对输出模块进行二级保护,一旦输出短路时,输出为0,此时二级保护电路拉低PFC功率因数校正单元的供电电压,使其不工作以此起到保护作用,防止烧坏元器件。

本发明得到的一种双保护的PFC恒流驱动电源电路及控制方法,先由恒流输出采样单元实时获取输出滤波单元的输出电流的反馈信号,将反馈信号通过线性隔离光耦输送给PFC功率因数校正单元,PFC功率因数校正单元根据输出电流的变化进行功率因素校正,最终控制输出恒流,然后通过二级保护电路对输出模块进行二级保护,一旦输出短路时,输出为0,此时二级保护电路拉低PFC功率因数校正单元的供电电压,使其不工作以此起到保护作用,防止烧坏元器件,最终实现多级保护功能,使得电路更加稳定,同时输出滤波过程中设置各个电容和电感以及开关二极管使得电路稳定,消除波纹对采样信号的影响。

附图说明

图1是本实施例中一种双保护的PFC恒流驱动电源电路的原理框图;

图2是本实施例中一种双保护的PFC恒流驱动电源电路在无PFC功率因数校正单元以及恒流输出采样单元的原理图;

图3是本实施例中PFC功率因数校正单元的原理图;

图4是本实施例中恒流输出采样单元的原理图。

图中:交流输入整流滤波单元1、PFC功率因数校正单元2、输出滤波单元3、输出单元4、恒流输出采样单元5、二级保护电路6、分压电路7。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例:

如图1、图2所示,本发明提供的一种双保护的PFC恒流驱动电源电路,包括交流输入整流滤波单元1、PFC功率因数校正单元2、高频变压器T1、输出滤波单元3以及输出单元4,所述PFC功率因数校正单元2通过一PFC功率因素调节芯片U1与外围电路连接并通过一场效应管Q1与高频变压器T1连接,所述输出滤波单元3的输出通过第四电感L4与输出单元4连接,输出滤波单元3中的输出端通过一恒流输出采样单元5与PFC功率因数校正单元2连接,一旦输出过流时立即将信号发送给PFC功率因数校正单元2最终控制输出电流处于恒流状态,所述输出单元4通过二级保护电路6将输出信号反馈给PFC功率因素调节芯片U1的供电端控制输出电流稳定,所述二级保护电路6包括线性光耦U4、第十六A电阻R16A、第十六B电阻R16B、第十六C电阻R16C、第十六D电阻R16D和第三三极管Q3,其中,所述的第十六D电阻R16D的一端连接输出单元4的正极Vo+,第十六D电阻R16D的另一端连接线性光耦U4的发光二极管正极端,线性光耦U4的发光二极管负极端连接输出单元4的负极Vo-,线性光耦U4的输出两个端之间连接有第一一一电容C111,第一一一电容C111的一端连接第三三极管Q3的基极,第一一一电容C111的另一端接地,第三三极管Q3的集电极通过第十六B电阻R16B连接PFC功率因素调节芯片U1的VCC端,第三三极管Q3的集电极与基极之间连接第十六A电阻R16A,第三三极管Q3的发射极接地,第三三极管Q3的基极与地之间连接第十六C电阻R16C。

进一步,为了使电路更加稳定,恒流效果更好,所述PFC功率因素调节芯片U1与外围电路的具体电路连接结构如下:

如图3所示,所述PFC功率因素调节芯片U1是型号为L6562,且PFC功率因素调节芯片U1的GD脚通过第十七电阻R17连接场效应管Q1的G脚,场效应管Q1的S脚通过第二十电阻R20接地,PFC功率因素调节芯片U1的GS端通过第十九电阻R19连接场效应管Q1的S脚,场效应管Q1的S脚与第十九电阻R19的公共端与场效应管Q1的G脚之间连接有第十八电阻R18,PFC功率因素调节芯片U1的GS端与地之间连接有第十七电容C17,所述第十七电容C17与第十九电阻R19的公共端通过第五十电阻R50连接输入整流滤波单元1的输出正极端E,第十七电阻R17上并联有正极连接场效应管Q1的第十四二极管D14,PFC功率因素调节芯片U1的ZCD端与地之间连接有第十六电容C16,PFC功率因素调节芯片U1的ZCD端通过第十六电阻R16连接高频变压器T1的6脚,场效应管Q1的D脚连接高频变压器T1的3脚,PFC功率因素调节芯片U1的COMP脚与PFC功率因素调节芯片U1的INV之间连接有串联的第十三电容C13和第八电阻R8,且第十三电容C13和第八电阻R8上并联有第十四电容C14,PFC功率因素调节芯片U1的INV脚与地之间串联有第九电阻R9和第十电阻R10,在第十电阻R10上并联有第十八电容C18,第十电阻R10与第九电阻R9的公共端连接恒流输出采样单元5的反馈端,PFC功率因素调节芯片U1的MULT脚通过串联的第三电阻R3和第四电阻R4连接输入整流滤波单元1的输出正极端E,PFC功率因素调节芯片U1的INV脚通过串联的第四二极管D4、第十二电阻R12接地,第四二极管D4、第十二电阻R12的公共端通过串联的第十一电阻R11和第二二极管D2连接高频变压器T1的6脚,且第二二极管D2的正极连接高频变压器T1的6脚,第二二极管D2的负极还通过第十三电阻R13连接第二NPN三极管Q2的集电极,第二NPN三极管Q2的发射极通过串联的第三二极管D3以及第三电容C3接地,第二NPN三极管Q2的基极通过第一稳压二极管ZD1接地,第二NPN三极管Q2的发射极与地之间连接有第二电容C2,第二NPN三极管Q2的发射极与第二NPN三极管Q2的基极连接有第十四电阻R14,场效应管Q1的D脚与输入整流滤波单元1的输出正极端E之间串联有第一二极管D1和第十五电容C15,第十五电容C15上并联有由两组分别用两个电阻并联后再串联的支路,高频变压器T1的1脚与输入整流滤波单元1的输出正极端E连接,PFC功率因素调节芯片U1的MULT脚与地之间连接有由第五电阻R5、第十一电容C11、第二稳压管ZD4并联构成的电路,第三二极管D3以及第三电容C3的公共端接供电电压VCC1,PFC功率因素调节芯片U1的8脚接供电电压VCC1。

如图4所示,进一步,为了使电路更加稳定,所述恒流输出采样单元5包括型号为TSM103的双反馈运输放大器U5、线性光耦U2及外围电路,所述双反馈运输放大器U5的1脚连接第十二共阳开关二极管D12的一个负极端,第十二共阳开关二极管D12的另一个负极端通过第四十五电阻R45连接双反馈运输放大器U5的7脚,第十二共阳开关二极管D12的正极端连接线性光耦U2的发光二极管负极,线性光耦U2的的发光二极管正极连接供电电压VCC2,线性光耦U2的三极管集电极连接供电电压VCC1,线性光耦U2的三极管发射极连接第十电阻R10和第九电阻R9的公共端,所述双反馈运输放大器U5的2脚与双反馈运输放大器U5的1脚之间串联有第三四电阻R34和第二十五电容C25,所述双反馈运输放大器U5的2脚与输出滤波单元3中的滤波输出正极端之间连接有分压电路7,所述分压电路7包括串联在输出滤波单元3中的输出端与地之间的第三十一电阻R31和第三十三电阻R33以及并联在第三十三电阻R33上的第三十二电阻R32构成,所述双反馈运输放大器U5的2脚分压获得第三十三电阻R33上的电压,双反馈运输放大器U5的3脚与供电电压VCC2之间串联有第四十六电阻R46,双反馈运输放大器U5的5脚与双反馈运输放大器U5的3脚之间串联有第三十九电阻R39和第二十四电阻R24,第三十九电阻R39和第二十四电阻R24的公共端与地之间连接有第三十八电阻R38,双反馈运输放大器U5的6脚与输出滤波单元3中的滤波输出负极端之间连接有第四十一电阻R41,双反馈运输放大器U5的6脚与双反馈运输放大器U5的7脚之间串联有第二十六电容C26和第四十电阻R40,双反馈运输放大器U5的8脚接供电电压VCC2,双反馈运输放大器U5的3脚与双反馈运输放大器U5的4脚之间连接有第二十八电容C28。

进一步,为了使电路更加稳定所述输出滤波单元3包括在高频变压器T1的次级输出线圈之间的并联的4个滤波电容E1,在滤波电容E1上并联有第四十三电阻R43,滤波电容E1的正极端与第三十一电阻R31连接, 滤波电容E1的负极端与高频变压器T1的输出端之间并联有三个共阳开关二极管,且3个共阳开关二极管的正极与滤波电容E1的负极端连接,3个共阳开关二极管的负极与高频变压器T1连接,在3个共阳开关二极管上还并联有由两个电阻并联后再与一个电容串联的支路,第三十一电阻R31的另一端连接第四电感L4的一端,滤波电容E1的正极连接第四电感L4另一脚,第四电感L4的两个脚连接输出单元4,第三十一电阻R31与第四电感L4的公共端连接第四十一电阻R41。

所述高频变压器T1的3脚、6脚、7脚和与滤波电容E1正极端连接的脚均为同名端。

本实施例还公开了一种双保护的PFC恒流驱动电源电路的控制方法,具体包含以下步骤:

S1、首选输出先由恒流输出采样单元5实时获取输出滤波单元3的输出电流的反馈信号,将反馈信号通过线性隔离光耦输送给PFC功率因数校正单元2, PFC功率因数校正单元2根据输出电流的变化进行功率因素校正,最终控制输出恒流;

S2、其次实时通过二级保护电路6对输出模块4进行二级保护,一旦输出短路时,输出为0,此时二级保护电路6拉低PFC功率因数校正单元2的供电电压,使其不工作以此起到保护作用,防止烧坏元器件。

工作原理:首选由恒流输出采样单元实时获取输出滤波单元的输出电流的反馈信号,将反馈信号通过线性隔离光耦输送给PFC功率因数校正单元, PFC功率因数校正单元根据输出电流的变化进行功率因素校正,最终控制输出恒流,然后通过二级保护电路对输出模块进行二级保护,一旦输出短路时,输出为0,此时二级保护电路拉低PFC功率因数校正单元的供电电压,使其不工作以此起到保护作用,防止烧坏元器件,最终实现多级保护功能,使得电路更加稳定,同时输出滤波过程中设置各个电容和电感以及开关二极管使得电路稳定,消除波纹对采样信号的影响。

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