[发明专利]无电解电容LED电源的功率变换方法及其应用电路

说明书

技术领域

本发明涉及LED照明技术领域，尤其是一种低功率、高功率因素的无电解电容的功率变换方法以及使用该方法的LED电源驱动电路。

背景技术

LED光源具有绿色环保、高效节能、超长寿命等优点。目前，我国正在实施碳排放的减排计划，推广应用节能降耗产品，LED光源正是照明领域实现这一计划的重要方面。大力发展和推广高效、节能的LED照明器具，节约商业及民用照明用电，减少碳排放、环境污染及光污染，建立一个优质高效、经济舒适、安全可靠、有益环境的照明系统，这就需要一个稳定、可靠、高效，高功率因数的LED驱动电源。现有LED路灯的驱动电源往往不能满足LED光源低功率、高功率因素的要求，驱动电源的使用寿命与LED光源的使用寿命差距较大，其驱动性能并不理想。因此设计高可靠性的LED电源，充分满足LED工作所需的驱动要求，最大限度发挥LED的性能，减少故障的发生成为必然趋势。

发明内容

针对以上现有LED驱动电源的不足，本发明的目的是提供一种低功率、高功率因素，无电解电容的功率变换方法以及使用该方法的LED电源电路。

本发明的目的是通过采用以下技术方案来实现的：

无电解电容LED电源的功率变换方法，所述无电解电容LED电源利用输入电流波形跟随电压波形的变化而变化，使总谐波失真减少，提高LED电源的功率因数。

作为本发明的优选技术方案，所述输入电流波形跟随输入电压的波形接近正弦波，并与输入的电网电压保持同相，从而校正所述LED电源的功率因数，减少总谐波失真。本发明完全不需要电解电容，就能达到功率变换的目的。

无电解电容LED电源的驱动电路，所述电路包括AC输入端、EMI滤波单元、整流单元、电压变换单元、输出整流滤波单元、输出供给LED单元和脉宽控制单元，所述AC输入端依次与EMI滤波单元、整流单元、电压变换单元、输出整流滤波单元、输出供给LED单元连接，所述输出供给LED单元分别经电流控制单元、电压控制单元与脉宽控制单元连接；

所述整流单元经线上电压电流检测单元与脉宽控制单元连接；

所述脉宽控制单元经功率开关单元与电压变换单元连接。

本发明的有益效果是：相对于现有技术，本发明利用交流线路电流追踪电压波形的瞬时变化，并使电流和电压保持同相位，使LED驱动电源系统呈纯电阻性(线路电流波形校正技术)。本发明使LED电源保持低功率、高功率因数，并使总谐波失真小；本发明无电解电容，显著提高了LED电源的使用寿命。

附图说明

下面结合附图与具体实施例对本发明作进一步说明：

图1是本发明的原理方框图；

图2是本发明的主电路结构示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示，无电解电容LED电源的功率变换方法，所述LED电源利用输入电流波形跟随电压波形的变化而变化，针对LED低功率隔离电源的要求，使总谐波失真减少，提高LED电源的功率因数。本实施例中，所述输入电流波形跟随输入电压的波形接近正弦波，并与输入的电网电压保持同相，从而校正所述LED电源的功率因数，减少总谐波失真。本发明完全不需要电解电容，就能达到功率变换的目的。

无电解电容LED电源的驱动电路，所述电路包括AC输入端、EMI滤波单元、整流单元、电压变换单元、输出整流滤波单元、输出供给LED单元和脉宽控制单元，所述AC输入端依次与EMI滤波单元、整流单元、电压变换单元、输出整流滤波单元、输出供给LED单元连接，所述输出供给LED单元分别经电流控制单元、电压控制单元与脉宽控制单元连接；所述整流单元经线上电压电流检测单元与脉宽控制单元连接；所述脉宽控制单元经功率开关单元与电压变换单元连接。

如图1和图2所示，当接通AC线路后，由于电容C2、C3容值仅为0.1-0.22F，只用作高频旁路，桥式整流输出为100Hz的正弦半波脉动电压(VR)，通过电阻R4、R5的电流对电容C6充电，当C6上的电压升至IC(U1)的启动门限以上时，接通IC电源电压(VDD)，IC开始工作，并驱动PFC开关Q1动作，一旦PFC变换器进入正常运行状态，电感器T1的次级绕组则感生高频脉冲信号，经二极管D2整流和电容C6滤波，为IC提供工作电压和电流，桥式整流后AC输入电压经R1、R2与R3组成的电阻分压器分压，作为乘法器的一个输入。变换器的DC输出电压，通过光耦反馈到IC(U1)误差放大器的反相输入端，并与误差放大器同相输入端上的参考电压VREF比较，产生一个DC误差电压VEAO，也输入到乘法器。乘法器的输出VMO是两个输入(VM1和VM2)的结果，作为IC(U1)电流感测比较器的参考。

当IC驱动Q1导通时，二极管D4截止，流过T1的电流从0沿斜坡线性增加，并全部通过Q1和地回复。一旦T1中的电流在开关周期内达到峰值，Q1上的驱动PWM脉冲变为零电平，Q1截止，变压器T1中的储能使D5导通，通过T1的电流沿向下的斜坡下降。IC(U1)产生一个新的输出脉冲驱动Q1再次导通，开始下一个开关周期。Q1源极串联电阻R13用作感测流过Q1的电流。只要R13上的感测电压超过电流传感比较器的触发门限电平，开关Q1则截止。当AC线路电压从零按正弦规律变化时，乘法器输出VMO为比较器建立的门限强迫通过T1的峰值电流跟踪AC电压的轨迹。在各开关周期内T1电感峰值电流形成的包迹波，正比于AC输入电压的瞬时变化，呈正弦波波形。在两个开关周期之间，有一个电流为零的点，但没有死区时间，从而使AC电流通过桥式整流二极管连续流动(二极管的导通角几乎等于180度)，整流平均电流即为AC输入电流(为电感峰值电流的1/2)，呈正弦波波形，且与AC线路电压趋于同相位，因而线路功率因数几乎为1(通常为0.98-0.995)，从而使LED电源达到低功率、高功率因数的目的。