[实用新型]低功率高功率因数电源

说明书

技术领域                                                

本实用新型属于LED照明领域，涉及一种低功率高功率因数电源。

背景技术

LED具有绿色环保、高效节能、超长寿命等优点，实现这一计划的重要步骤就是要发展和推广高效、节能照明器具，节约商业及民用照明用电，减少环境及光污染，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。而现有LED路灯驱动电源的驱动性能并不是很理想，因此设计高可靠性的电源，充分满足LED工作所需的驱动要求，最大限度的发挥LED的性能，减少故障的发生，势在必行。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是如何克服现有LED驱动电源的缺陷，提供一种低功率高功率因数电源。

为解决上述技术问题，本低功率高功率因数电源包括AC输入端、EMI滤波单元、整流单元、电压变换单元、输出整流滤波和DC输出端，AC输入端、EMI滤波单元、整流单元、电压变换单元、输出整流滤波和DC输出端依次电连接，其特征在于：其还包括电压取样单元、电流取样单元、功率因数校正开关Q1和功率因数校正芯片，电压取样单元、电流取样单元设置在DC输出端，所获取的取样电流、取样电压经运算放大器放大后，通过光耦合器反馈到功率因数校正芯片，由功率因数校正芯片控制功率因数校正开关Q1，进行功率因数较正。

如此设计，本实用新型可以在整流单元后的电流追踪AC输入端电压波形瞬时变化，并使整流后的电流和输入电压波形保持同相位，功率因数接近于1，类似电阻电路。

作为优化，其还包括电解电容C3，电解电容C3负极接地，一方面整流单元的电流输出端通过电阻R5、R6和R7与电解电容C3正极相连，形成启动供电单元，另一方面电压变换单元T1的次极线圈通电级R16和二极管D1与电解电容C3正极相连，形成工作供电单元。

当接通AC线路后，桥式整流输出为100Hz的正弦半波脉动电压（VR），通过电阻R5、R6、R7的电流对电容C3充电，当C3上的电压升至IC（U1）的启动门限以上时，接通IC电源电压（VCC），IC开始工作；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D1整流和电容C3滤波，为IC提供工作电压和电流。如此设计，正常工作时，为IC供电的线路电阻小，电耗低。

本实用新型低功率高功率因数电源具有功率因数高、电耗低、适应范围宽的优点，在85V～264V宽的AC输入电压范围内，可以始终保持较高的功率因数，总谐波失真小，广泛适用于各种LED设备，特别适用于各种LED照明灯具。

附图说明

下面结合附图对本低功率高功率因数电源作进一步说明：

图1是本低功率高功率因数电源的电路示意图；

图2是本低功率高功率因数电源的电路方框图。

具体实施方式

实施方式一：如图1、2所示，本低功率高功率因数电源，包括AC输入端、EMI滤波单元、整流单元、电压变换单元、输出整流滤波和DC输出端，AC输入端、EMI滤波单元、整流单元、电压变换单元、输出整流滤波和DC输出端依次电连接，其特征在于：其还包括电压取样单元、电流取样单元、功率因数校正开关Q1和功率因数校正芯片，电压取样单元、电流取样单元设置在DC输出端上，所获取的取样电流、取样电压经运算放大器放大后，通过光耦合器反馈到功率因数校正芯片，由功率因数校正芯片控制功率因数校正开关Q1，进行功率因数较正。

如图1所示：本低功率高功率因数电源还包括电解电容C3，电解电容C3负极接地，一方面整流单元的电流输出端通过电阻R5、R6和R7与电解电容C3正极相连，形成启动供电单元，另一方面电压变换单元T1的次极线圈通电级R16和二极管D1与电解电容C3正极相连，形成工作供电单元。 

如图2所示：低功率高功率因数电源稳态工作原理如下：

当接通AC线路后，由于电容C1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R5、R6、R7的电流对电容C3充电，当C3上的电压升至IC（U1）的启动门限以上时，接通IC电源电压（VCC），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D1整流和电容C3滤波，为IC提供工作电压和电流，桥式整流后AC输入电压经R2、R3、R4与R14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，电流，经输出取样，通过运放U3比较放大，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D9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D9导通，通过T1的电流沿向下的斜坡下降。直到降为零，变压器的次级绕组产生一个突变电势被IC（U1）的零电流检测器接收，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。IC(U1)的电流检测逻辑电路同时受零电流检测器和电流传感比较器的控制，可确保在同一时刻IC只输出一种状态的驱动信号。Q1源极串联电阻R11用作感测流过Q1的电流。只要R11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），达到实现低功率高功率因数的目的，使总谐波失真小。