[发明专利]高功率因数无频闪的LED驱动电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种LED驱动电路，特别是涉及一种高功率因数无频闪的LED驱动电路。

背景技术

开关电源用于驱动LED发光二极管时，为使得LED发光二极管亮度保持恒定，要求LED驱动电源具有恒流输出的功能。另外，对于接入交流电网的LED发光二极管灯泡的功率因数也有一定的要求，因为如果功率因数达不到要求，则会对电网造成一定程度的污染。IEC国际电工委员会对照明灯具提出了明确的谐波要求，即IEC61000-3-2标准；美国能源之星标准规定，对于功率大于5W的LED发光二极管灯泡要求功率因数不低于0.7；欧洲标准规定，对于大于25W的LED发光二极管灯泡要求功率因数高于0.9。从实际应用的情况看，对功率因数的要求大都高于上述标准的规定。

现有的能同时满足高功率因数和宽交流输入电压范围恒流输出功能的最简单驱动电源是基于降压式结构的功率因数校正（PFC，Power Factor Correction）电路，上述电路能同时实现输入电流的功率因数校正和输出电流的恒定的功能。图1为经典的降压式功率因素校正电路的拓扑结构，其由整流桥101，电容102，开关管106，二极管107，电感108，电容109，等效负载110组成。其中所述整流桥101输入端为交流输入端，所述整流桥106的输出端与所述电容102两端相连，所述二极管107的N结与所述电容102正端相连，所述二极管107的P结与所述开关管106的一端相连，所述开关管106的另一端接地，所述电感108一端与所述二极管107的P结相连，另一端与所述电容109一端相连吗，所述电容109另一端与所述二极管107的N结相连，所述等效负载110与所述电容109并联。

图1所示的电路工作时，假设电容102两端电压是V1，等效负载110两端电压是V2，所述开关管106开通时，所述电压V1通过所述电感108把能量传递给所述电容109和等效负载110，同时储存一部分能量在所述电感108中，假设开通时间T1；所述开关管106关断时，储存在所述电感108中的能量，通过所述二极管107释放给所述电容109和等效负载110，假设关断时间T2。在上述情况下，所述输出电压V2与输入电压V1的关系为：                                               ，其中D为所述开关管106的占空比， 。

图1示出了经典的降压式功率因素校正电路的拓扑结构，其在实际应用中还需要加入功率因数校正恒流驱动芯片以及该驱动芯片的外部辅助元件才能正常工作，而图2便为基于图1所示的降压式结构的实际实现电路。图2所示的电路由整流桥201，电容202，二极管207，电感208，电容209，LED负载211，电阻211，电阻212，电阻213，电阻214，电容215，二极管216，控制芯片217，开关MOS管218，电阻219，电容220，辅助绕组221组成。其中控制芯片217是一款专用的功率因数校正恒流驱动芯片，其以SY5814芯片为代表。

图3为图2所示电路工作时的时序图。为了提高功率因数，提高输入电流的导通角，所述电容202的容量会很小。另外，因为图2所示电路是基于图1的降压式结构，只有所述电容202两端电压V3大于输出端所述电容209两端的所述电压V4时，才能完成输入到输出的电压转换和能量传输。也就是说，如图3所示，在一个工频周期0~T5内，只有在T1~T2，T3~T4内，所述控制芯片217才有开关动作，所述控制芯片217恒定开通时间，再根据楞次定律，那么输入电流会跟随输入电压的变化，输入电流包络近似正弦化(见图3中I1波形)，进而提高了功率因数。 那么在0~T1 T2~T3 T4~T5内，所述电容202两端电压V3小于输出端所述电容209两端的电压V4时，图2所示的降压式变换器，无法完成电压转换，并没有能量传递。输出电流I2是靠所述输出电容209存储的能量维持，必然会有较大的纹波电压(见图3中V4波形)，负载为LED负载时，流过LED负载的电流将会有较大的纹波电流(见图3中I2波形)，会产生频闪现象。

输出电流纹波的周期性变化会引起LED亮度的变化。虽然人眼不易察觉这种100Hz的亮度的变化，但是长时间在这种照明环境中，人眼会有强烈的疲劳感。另外，在视频照明应用场所，视频画面亮度会有闪烁现象。虽然可以通过增加输出电容来解决上述缺陷，但是这样会显著增加电路整体的成本和电源的体积。比如，如果把输出纹波电流降低90%，那么输出电容容量就要至少增加10倍，输出电容的体积也至少增加10倍。这在实际应用中，采用增加输出电容容量的方法是不现实的。