高PF、低THD、非隔离LED灯驱动电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种高PF、低THD、非隔离LED灯驱动电路，它包括MOS管Q1、电感L1、电容C1和芯片，交流电输入连接MOS管Q1的源极，MOS管Q1的栅极接收芯片的信号驱动，MOS管Q1的源极连接电感L1的一端；电感L1的另一端一方面连接电容C1后接地，另一方面接恒流输出；恒流输出反馈芯片PWM控制；本方案应用在于在降压型(BUCK)方案架构的基础上，在芯片内加入控制电路，从而大大降低谐波失真，以满足相关法规要求。本方案电路简单：可以实现恒流精度≤3％，系统效率>94％，体积更小，灯管使用寿命更长，方案成本低，可靠性高，适合大规模应用。

High PF, low THD, non isolated LED driving circuit

【技术实现步骤摘要】
高PF、低THD、非隔离LED灯驱动电路
本技术涉及到室内照明LED灯的驱动电源领域，具体是一种高功率因数、很低的总谐波失真的非隔离LED灯驱动电路。
技术介绍
近年来，随着科学技术的发展，各种非线性和时变性电子装置如逆变器、整流器及开关电源等大规模使用，使得电力系统中，谐波成分显著增加，其负面效应日益显现。“谐波污染”已成为影响电能质量的主要因数之一，因此进行谐波治理也成为现代电力生产发展的迫切要求。随着开关电源类电子产品的应用普及，国际电工委员会制定了IEC61000-3-2、欧盟制定了EN60555-2和我国制定了GB17625.1-2003等法规，对用电设备的电压、电流波形失真作出了具体限制和规定。目前这些法规也适用于LED灯具及LED驱动电源。对于输入有功功率大于25W的LED照明灯具，谐波电流不应超过下面表格设备限值。所以，我们所设计的LED驱动电源要对谐波(THD)要加以限制，以符合法规要求。目前市场上所销售的高PF，低THD的LED灯驱动电源，大概有以下几种方案：1)隔离方案单级PFC，结合图1，实现高PF，低THD，但是系统复杂，相对于非隔离方案，成本要高很多；2)非隔离升降压高PF方案，结合图2，相对于降压方案系统复杂一些，关键器件如输出整流管，开关管和变压器选型相对于降压型要规格需求要高一些；3)输入功率<25W的降压型方案，结合图3，系统简单，成本较低，但对于输入功率>25W的情况，对谐波有限制，谐波无法满足法规要求。
技术实现思路
本方案技术主要针对市场上高PF，低THD方案系统复杂，体积较大，成本高的情况，做些改进优化，推出系统简单，体积小，成本低的方案。一种高PF、低THD、非隔离LED灯驱动电路，它包括MOS管Q1、电感L1、电容C1和芯片，驱动电路的具体连接结构为：交流电输入连接MOS管Q1的源极，MOS管Q1的栅极接收芯片的信号驱动，MOS管Q1的源极连接电感L1的一端；电感L1的另一端一方面连接电容C1后接地，另一方面接恒流输出；恒流输出反馈芯片PWM控制；所述芯片内置THD补偿电路，包括PFC控制电压输入电路、PFC控制电路、逻辑和保护控制电路、驱动电路和PFC控制反馈电路；其中：PFC控制电压输入电路包括第一比较器、电流转换电压电路、斜波补偿电路；电流转换电压电路接收电流取样并连接至第一比较器的反相输入端，内部基准电压连接第一比较器的正相输入端，斜波补偿电路连接第一比较器的输出端，第一比较器的输出端还连接PFC控制电路的输入端；PFC控制电路的输出端连接逻辑和保护控制电路，逻辑和保护控制电路的输出端连接驱动电路的输入端；驱动电路的输出端分别输出开关次数和Ton时间；所述PFC控制反馈电路包括第二比较器，第二比较器的反相输入端接收输入电流过零点取样检测，第二比较器的正相输入端接收降低的阈值电压，第二比较器的输出端连接逻辑和保护控制电路进行反馈控制。它还包括二极管D1，二极管D1的阴极接在MOS管Q1的源极，二极管D1的阳极接地。本技术的有益效果方案新型应用在于在降压型(BUCK)方案架构的基础上，在芯片内加入控制电路，从而大大降低谐波失真，以满足相关法规要求。本方案采用降压型方案实现高PF，低THD的LED灯驱动电路，系统方案简单：可以实现恒流精度≤3％，系统效率>94％，体积更小，灯管使用寿命更长，方案成本低，可靠性高，适合大规模应用。附图说明图1为
技术介绍
中单级PFC隔离方案电路原理框图。图2为
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中升降压方案原理框图。图3为
技术介绍
中降压方案原理框图。图4为本技术的原理框图。图5为图4的芯片控制中内置THD补偿优化电路框图。具体实施方式下面结合实施例对本技术作进一步说明，但本技术的保护范围不限于此：结合图4，一种高PF、低THD、非隔离LED灯驱动电路，它包括MOS管Q1、电感L1、电容C1、二极管D1和芯片，驱动电路的具体连接结构为：交流电输入连接MOS管Q1的源极，MOS管Q1的基极接收芯片的信号驱动，MOS管Q1的源极连接电感L1的一端，MOS管Q1的源极还连接二极管D1的阴极，二极管D1的阳极接地；电感L1的另一端一方面连接电容C1后接地，另一方面接恒流输出；恒流输出反馈芯片PWM控制；结合图5，所述芯片(优选晶丰的BP2229JS)内置THD补偿电路，包括PFC控制电压输入电路、PFC控制电路、逻辑和保护控制电路、驱动电路和PFC控制反馈电路；其中：PFC控制电压输入电路包括第一比较器、电流转换电压电路、斜波补偿电路；电流转换电压电路接收电流取样并连接至第一比较器的反相输入端，内部基准电压连接第一比较器的正相输入端，斜波补偿电路连接第一比较器的输出端，第一比较器的输出端还连接PFC控制电路的输入端；PFC控制电路的输出端连接逻辑和保护控制电路，逻辑和保护控制电路的输出端连接驱动电路的输入端；驱动电路的输出端分别输出可调整的开关次数和开通时间(Ton)；所述PFC控制反馈电路包括第二比较器，第二比较器的反相输入端接收输入电流过零点取样检测，第二比较器的正相输入端接收降低的阈值电压，第二比较器的输出端连接逻辑和保护控制电路进行反馈控制。实施例中给出了具体的驱动芯片型号，并设计了外围电路，实现了大大降低谐波失真的有益效果。原理分析：对比图1-图4的原理框图，升降压和降压方案明显比单级PFC隔离方案简单，成本低很多。图3所示
技术介绍
中降压方案原理框图，交流整流后经单级PFC功率因数校正电路，功率因数可以提高到0.95以上，可以抑制产生大量的电流谐波失真，但是本身方案架构的原因，只有在输入电压大于输出电压时，才有输入电流，因此输入电流存在死区，输入电流波形理论上已经不是正弦形，即在死区区间THD会很差，无法满足相关法规要求。结合图4，图5针对降压型方案固有的缺陷，做一些改进,使此方案满足低THD要求。见图5芯片内置THD补偿优化电路框图连接关系，了解具体实现低THD方式。1)将输出电流取样信号转化为电压信号，通过框图B内第一比较器与内部基准基准比较结果经过斜波补偿后反馈给框图功能“PFC控制”，再反馈给框图功能“逻辑和保护控制”来控制框图能“驱动”，“驱动”输出，最终达到调制Ton时间(框图C)，以最终实现输入电流紧紧跟随电压波形，从而实现改善输入电流波形的目的；2)输入电流零点检测信号通过框图A内第二比较器与降低的阈值电压比较结果反馈给框图功能“PFC控制”，再反馈给框图功能“逻辑和保护控制”来控制框图能“驱动”，“驱动”输出，最终达到控制开关次数目的，即简单描述为在输入电流过零处附近，降低检测阈值，增强过零检测，增加开关次数，减少电流死区的影响，从而实现降低THD。这些内置THD补偿优化电路可以有效减小谐波失真，可以满足相关法规要求；而且使LED电源外部应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高PF、低THD、非隔离LED灯驱动电路，其特征在于它包括MOS管Q1、电感L1、电容C1和芯片，驱动电路的具体连接结构为：/n交流电输入连接MOS管Q1的漏极，MOS管Q1的栅极接收芯片的信号驱动，MOSQ1的源极连接电感L1的一端；电感L1的另一端一方面连接电容C1后接地，另一方面接恒流输出；恒流输出反馈芯片PWM控制；/n所述芯片内置THD补偿电路，包括PFC控制电压输入电路、PFC控制电路、逻辑和保护控制电路、驱动电路和PFC控制反馈电路；其中：/nPFC控制电压输入电路包括第一比较器、电流转换电压电路、斜波补偿电路；电流转换电压电路接收电流取样并连接至第一比较器的反相输入端，内部基准电压连接第一比较器的正相输入端，斜波补偿电路连接第一比较器的输出端，第一比较器的输出端还连接PFC控制电路的输入端；PFC控制电路的输出端连接逻辑和保护控制电路，逻辑和保护控制电路的输出端连接驱动电路的输入端；驱动电路的输出端分别输出开关次数和Ton时间；/n所述PFC控制反馈电路包括第二比较器，第二比较器的反相输入端接收输入电流过零点取样检测，第二比较器的正相输入端接收降低的阈值电压，第二比较器的输出端连接逻辑和保护控制电路进行反馈控制。/n...

【技术特征摘要】
1.一种高PF、低THD、非隔离LED灯驱动电路，其特征在于它包括MOS管Q1、电感L1、电容C1和芯片，驱动电路的具体连接结构为：
交流电输入连接MOS管Q1的漏极，MOS管Q1的栅极接收芯片的信号驱动，MOSQ1的源极连接电感L1的一端；电感L1的另一端一方面连接电容C1后接地，另一方面接恒流输出；恒流输出反馈芯片PWM控制；
所述芯片内置THD补偿电路，包括PFC控制电压输入电路、PFC控制电路、逻辑和保护控制电路、驱动电路和PFC控制反馈电路；其中：
PFC控制电压输入电路包括第一比较器、电流转换电压电路、斜波补偿电路；电流转换电压电路接收电流取样并连接至第一比较器的反相输入...

【专利技术属性】
技术研发人员：方以锋，王国强，吴萍，
申请(专利权)人：无锡迅驰电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32