一种大功率无电解电容低纹波LED电源制造技术

本发明专利技术公开了一种大功率无电解电容低纹波LED电源，包括EMI滤波电路、功率因数校正电路、原边电流检测电路、DC‑DC电路、环路补偿电路和多阶输出电路，原边电流检测电路连接功率因数校正电路并用于控制功率因数校正电路的通断，DC‑DC电路包括磁集成变压器；本发明专利技术通过采用集成原边绕组、原边辅助绕组、副边AC绕组和副边DC绕组的磁集成变压器，构成了以独特磁集成变压器绕组实现的磁集成技术和反馈补偿技术，配合环路补偿电路的设计，使本发明专利技术能够输出低纹波并具有良好的动态稳定性，提高本发明专利技术整体性能，通过原边电流检测电路实现降低待机功耗的目的，并利用原边辅助绕组作为原边电流检测电路检测电流源的电路布置方式，实现简化电路，降低成本的目的。

A High Power Low ripple LED Power Supply without Electrolytic Capacitor

The invention discloses a high-power low ripple LED power supply without electrolytic capacitance, which includes EMI filter circuit, power factor correction circuit, primary current detection circuit, DC_DC circuit, loop compensation circuit and multi-order output circuit. The primary current detection circuit connects power factor correction circuit and is used to control the on-off of power factor correction circuit. The DC_DC circuit includes magnetic integrated transformer. The magnetic integrated transformer which integrates primary winding, primary auxiliary winding, secondary AC winding and secondary DC winding constitutes the magnetic integrated technology and feedback compensation technology realized by unique magnetic integrated transformer winding. With the design of loop compensation circuit, the invention can output low ripple and has good dynamic stability, and improves the overall performance of the invention. The purpose of reducing standby power consumption is realized through the current detection circuit of the primary side. The auxiliary winding of the primary side is used as the circuit arrangement of the current detection circuit of the primary side. The purpose of simplifying the circuit and reducing the cost is realized.

【技术实现步骤摘要】
一种大功率无电解电容低纹波LED电源
本专利技术涉及LED电源
，尤其涉及一种大功率无电解电容低纹波LED电源。
技术介绍
众所周知，LED灯珠的寿命高达10万小时，而常规的驱动器由于含有寿命只有数千小时的电解电容，造成驱动器与LED灯珠的寿命不匹配；除此之外，由于电解电容在低温下的特性，使得在严寒地区和冷库里使用受到限制。目前，尽管已有不少针对无电解电容LED驱动器研究成果，但其针对对象多为低功率无电解电容，其中，多数研究均尚未达到工程应用要求，且存在线路复杂、成本高、EMI高等诸多问题。目前，也有采用耦合电感消除交流纹波的方法介绍，但对磁集成的具体实现、对漏感的处理及由此带来的系统稳定性问题，尚未有突破性发现。同时，针对无电解电容中所包含PFC电路(功率因数校正电路)的降低空载待机功耗，使PFC电路处于待机状态的问题，现有技术中采用的方法多包括两种：1、通过检测磁集成变压器副边绕组的输出电压、输出功率和开关频率来判断是否空载，例如某公司的一颗PFCIC,其工作原理是：当其满足空载条件时，输出光耦信号，使PFC电路待机；2、使用检测付边负载电流的方法，控制PFC电路ON或OFF。但是，上述两种监测方法均存在电路复杂和成本高等诸多问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种大功率无电解电容低纹波LED电源，能够有效提高大功率无电解电容的环境适应能力和使用寿命，且输出纹波低、动态稳定性好、电磁干扰低，同时还兼具成本低和线路简单的优点，有效提高整个电源的稳定性、可靠性和安全性。本专利技术采用的技术方案为：一种大功率无电解电容低纹波LED电源，其特征在于：包括EMI滤波电路、功率因数校正电路、原边电流检测电路、DC-DC电路、环路补偿电路和多阶输出电路，EMI滤波电路、功率因数校正电路、DC-DC电路和多阶输出电路依次连接，原边电流检测电路连接功率因数校正电路并用于控制功率因数校正电路的通断，环路补偿电路连接多阶输出电路并反馈控制多阶输出电路的输出电压；所述DC-DC电路包括磁集成变压器、MOS管M3和PWM控制器；磁集成变压器包括原边绕组、原边辅助绕组、副边AC绕组和副边DC绕组，原边绕组与副边AC绕组采用三明治绕制方式，副边AC绕组和副边DC绕组采用分槽绕制方式，副边AC绕组匝数少于副边DC绕组，且副边AC绕组与副边DC绕组满足公式K表示副边AC绕组与副边DC绕组的耦合系数，LAC表示副边AC绕组的开路电感，LDC表示副边DC绕组的开路电感；磁集成变压器原边绕组串联在功率因数校正电路电压输出端与MOS管M3的D极之间，MOS管M3的G极连接PWM控制器控制输出端，MOS管M3的S极连接PWM控制器第一输入端，PWM控制器反馈输入端连接环路补偿电路输出端；磁集成变压器原边辅助绕组两端分别串联电阻R8和电阻R11后构成分压电路，分压电路与原边电流检测电路相接；磁集成变压器副边AC绕组和副边DC绕组分别串联在多阶输出电路中；所述环路补偿电路采用多阶补偿网络，环路补偿电路包括三阶补偿电路、光耦U1和超前网络；光耦U1原边正极通过一阶超前网络连接辅助电源输出端，辅助电源输出端连接PWM驱动器进电端，光耦U1原边负极通过三阶补偿网络连接电源电压输出端，光耦U1付边集电极通过超前网络连接PWM控制器，光耦U1付边发射极接地；所述EMI滤波电路、功率因数校正电路、原边电流检测电路、DC-DC电路、环路补偿电路和多阶输出电路中所采用电容均为无电解电容。进一步地，所述光耦原边负极连接有过压保护电路。进一步地，所述多阶输出电路包括直流支路、交流支路和阻尼支路；直流支路由负载电阻R0、电感L1、漏感Ldclk、副边DC绕组和二极管D2依次串联而成，负载电阻两端并联有输出滤波电容Cout；交流支路并联在二极管D2两端并由交流通道电容Cac、漏感Laclk和副边AC绕组依次串联构成；阻尼支路并联在电感L1两端并由阻尼电阻Rdamp和阻尼电感Ldamp串联而成。进一步地，所述阻尼支路两端并联有外接电感L，L＝n*Ldamp，10≤n≤20。进一步地，所述三阶补偿电路包括第一支路、第二支路、第三支路和RC支路，第一支路、第二支路和第三支路依次并联后串联RC支路；第一支路串联有运算放大器U2，运算放大器U2的同相输入端连接有基准电源VREF；第二支路串联有电容C7；第三支路串联有电阻R19和电容C6；RC支路包括电阻R21、电容C5和电阻R3，电阻R3并联在电阻R21和电容C5串联所构成的支路两端。进一步地，所述一阶超前网络包括电阻R15、电容C4和电阻R16，电阻R16并联在电阻R15和电容C4串联所构成的支路两端。进一步地，所述磁集成变压器集成了原边绕组、副边AC绕组和副边DC绕组，原边绕组与副边AC绕组同槽绕制，副边DC绕组与副边AC绕组分槽绕制。进一步地，所述磁集成变压器用于绕组绕制的磁芯包括第一磁芯臂、第二磁芯臂和第三磁芯臂，原边绕组和副边AC绕组绕制在第一磁芯臂上，副边DC绕组绕制再第二磁芯臂上，第三臂设有用于产生DC绕组漏感的开槽。本专利技术具有以下有益效果：(1)通过采用集成原边绕组、原边辅助绕组、副边AC绕组和副边DC绕组的磁集成变压器，构成了以独特磁集成变压器绕组实现的磁集成技术和反馈补偿技术，同时，配合环路补偿电路中多阶补偿网络的设计，使本专利技术能够输出低纹波并具有良好的动态稳定性，提高本专利技术整体性能；(2)通过采用原边电流检测电路控制功率因数校正电路的通断，实现降低待机功耗的目的，通过将原边绕组与AC绕组呈三明治绕法，有效减小输出漏感，进而减小开关损耗；利用原边辅助绕组作为原边电流检测电路检测电流源的电路布置方式，实现简化电路，降低成本的目的；(3)通过采用无电解电容，能够延长本专利技术的使用寿命并降低污染物产生，同时，有效降低成本；(4)通过在阻尼支路两端并联外接电感，进一步增强环路稳定性，进而提高多阶输出电路稳定性。附图说明图1为本专利技术的电路原理图；图2为图1中环路补偿电路的图；图3为具体实施方式中磁集成变压器的第一种绕制方式；图4为具体实施方式中磁集成变压器的第二种绕制方式；图5为具体实施方式中的样机动态响应结果。附图标记说明：101、EMI滤波电路；102、功率因数校正电路；103、DC-DC电路；104、原边电流检测电路；105、磁集成变压器；106、副边DC绕组；107、副边AC绕组；201、环路补偿电路；202、三阶补偿网络；203、超前网络。具体实施方式为了更好地理解本专利技术，下面结合附图对本专利技术的技术方案做进一步说明。如图1所示，本专利技术包括EMI滤波电路101、功率因数校正电路102、原边电流检测电路104、DC-DC电路103、环路补偿电路201和多阶输出电路，EMI滤波电路101、功率因数校正电路102、DC-DC电路103和多阶输出电路依次连接，原边电流检测电路104连接功率因数校正电路102并用于控制功率因数校正电路102的通断，环路补偿电路201连接多阶输出电路并反馈控制多阶输出电路的输出电压。功率因数校正电路102采用临界导通模式PFC电路，并具有turnon/off功能，功率因数校正电路102的控制信号采用原边检测副边电流的方法控制PFC电路的开通与关断。DC-DC电路103包括磁集成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大功率无电解电容低纹波LED电源，其特征在于：包括EMI滤波电路、功率因数校正电路、原边电流检测电路、DC‑DC电路、环路补偿电路和多阶输出电路，EMI滤波电路、功率因数校正电路、DC‑DC电路和多阶输出电路依次连接，原边电流检测电路连接功率因数校正电路并用于控制功率因数校正电路的通断，环路补偿电路连接多阶输出电路并反馈控制多阶输出电路的输出电压；所述DC‑DC电路包括磁集成变压器、MOS管M3和PWM控制器；磁集成变压器包括原边绕组、原边辅助绕组、副边AC绕组和副边DC绕组，原边绕组与副边AC绕组采用三明治绕制方式，副边AC绕组和副边DC绕组采用分槽绕制方式，副边AC绕组匝数少于副边DC绕组，且副边AC绕组与副边DC绕组满足公式

【技术特征摘要】
1.一种大功率无电解电容低纹波LED电源，其特征在于：包括EMI滤波电路、功率因数校正电路、原边电流检测电路、DC-DC电路、环路补偿电路和多阶输出电路，EMI滤波电路、功率因数校正电路、DC-DC电路和多阶输出电路依次连接，原边电流检测电路连接功率因数校正电路并用于控制功率因数校正电路的通断，环路补偿电路连接多阶输出电路并反馈控制多阶输出电路的输出电压；所述DC-DC电路包括磁集成变压器、MOS管M3和PWM控制器；磁集成变压器包括原边绕组、原边辅助绕组、副边AC绕组和副边DC绕组，原边绕组与副边AC绕组采用三明治绕制方式，副边AC绕组和副边DC绕组采用分槽绕制方式，副边AC绕组匝数少于副边DC绕组，且副边AC绕组与副边DC绕组满足公式K表示副边AC绕组与副边DC绕组的耦合系数，LAC表示副边AC绕组的开路电感，LDC表示副边DC绕组的开路电感；磁集成变压器原边绕组串联在功率因数校正电路电压输出端与MOS管M3的D极之间，MOS管M3的G极连接PWM控制器控制输出端，MOS管M3的S极连接PWM控制器第一输入端，PWM控制器反馈输入端连接环路补偿电路输出端；磁集成变压器原边辅助绕组两端分别串联电阻R8和电阻R11后构成分压电路，分压电路与原边电流检测电路相接；磁集成变压器副边AC绕组和副边DC绕组分别串联在多阶输出电路中；所述环路补偿电路采用多阶补偿网络，环路补偿电路包括三阶补偿电路、光耦U1和超前网络；光耦U1原边正极通过一阶超前网络连接辅助电源输出端，辅助电源输出端连接PWM驱动器进电端，光耦U1原边负极通过三阶补偿网络连接电源电压输出端，光耦U1付边集电极通过超前网络连接PWM控制器，光耦U1付边发射极接地；所述EMI滤波电路、功率因数校正电路、原边电流检测电路、DC-DC电路、环路补偿电路和多阶输出电路中所采用电容均为无电解电容。2.根据权利要求1所述的大功率无电解电容低纹波LED电源，其特征在于：所述光耦...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘少京，
申请(专利权)人：刘少京，深圳市深港科技合作促进会，
类型：发明
国别省市：广东,44