專利名稱：電源電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電源電路，尤其一種大功率照明發(fā)光二極管(LED，Light Emitting Diode)電源電路。
背景技術(shù)：
隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，大功率LED的發(fā)光效率不斷提高，現(xiàn)階段已經(jīng)達(dá)到或 超過(guò)了節(jié)能燈的發(fā)光效率。而且大功率LED具有亮度高，顯色性好，不易發(fā)熱，驅(qū)動(dòng)電壓低， 壽命超長(zhǎng)的顯著特點(diǎn)。LED半導(dǎo)體照明具有綠色，環(huán)保，耐用的特點(diǎn)，成為取代傳統(tǒng)燈源的首 選照明器件。LED是低電壓，大電流發(fā)光器件，不能直接連接在交流電網(wǎng)上使用，必須要有驅(qū)動(dòng) 電路，而且由于LED是電流型器件，必須采用恒流驅(qū)動(dòng)，不然就容易燒毀LED。由于傳統(tǒng)燈 源比如螺口，卡口燈泡以及一些射燈，本身體積就比較小，LED照明要取代這些傳統(tǒng)燈源， 對(duì)LED驅(qū)動(dòng)器的要求就很高，需要體積小，適應(yīng)輸入電壓范圍寬，輸出電流恒定，效率高，發(fā) 熱小，還有安全性高，防電磁干擾，以及長(zhǎng)壽命的要求?，F(xiàn)有的交流輸入大功率LED電源電 路由于種種限制，只能做到上述驅(qū)動(dòng)器要求的一部分或幾部分，不能完全達(dá)到要求，限制了 LED半導(dǎo)體照明的推廣。

實(shí)用新型內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)LED電源電路適應(yīng)體積大、輸入電壓范圍窄、輸出電流不穩(wěn)定 的問(wèn)題，有必要提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輸入電壓范圍寬、輸出電流穩(wěn)定的電源電路。一種電源電路，其包括一輸入電路、一變壓器、一輸出電路和一開(kāi)關(guān)控制電路。該 變壓器包括一初級(jí)繞組、一次級(jí)繞組和一輔助繞組，該開(kāi)關(guān)控制電路包括開(kāi)關(guān)元件和反饋 電路。在該開(kāi)關(guān)控制電路控制下，外界交流電經(jīng)過(guò)該輸入電路、該變壓器和該輸出電路后輸 出為穩(wěn)定的直流電壓，該反饋電路接收該輔助繞組的感應(yīng)電壓而產(chǎn)生反饋控制信號(hào)，該控 制信號(hào)控制該開(kāi)關(guān)元件導(dǎo)通和截止。相較于現(xiàn)有技術(shù)，該電源電路具有如下優(yōu)點(diǎn)采用寬工作電壓開(kāi)關(guān)控制電路芯片， 能夠在85 交流市電輸入范圍內(nèi)使用，基本包括了世界范圍內(nèi)的所有交流市電范圍， 其可以在全球任意地點(diǎn)使用，適用范圍大大超過(guò)了現(xiàn)有的傳統(tǒng)白熾燈以及節(jié)能燈；本實(shí)用 新型電源電路為恒定電流輸出，其采用的初級(jí)反饋電流調(diào)節(jié)技術(shù)，無(wú)需次級(jí)LED電流采樣 及光電耦合器反饋電路，節(jié)省了驅(qū)動(dòng)器的器件數(shù)目及復(fù)雜程度，減小了體積，提高了效率以 及可靠性；本實(shí)用新型電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為隔離型反激(Flykick)電路，優(yōu)化的變壓器以及 沒(méi)有光電耦合器的限制，可以使初級(jí)-次級(jí)的隔離電壓高達(dá)4000VAC以上，使得當(dāng)用戶即使 在雷擊情況下觸碰次級(jí)的LED或其金屬散熱器也沒(méi)有被電擊的人身危害，具有極高的安全 性；本實(shí)用新型電源電路輸入端接有一電阻/保險(xiǎn)絲功能合一的電阻型保險(xiǎn)絲。在正常使 用時(shí)作為電阻，可以減輕開(kāi)關(guān)電源時(shí)沖擊電流對(duì)電網(wǎng)的影響，在該電源電路內(nèi)部出現(xiàn)短路 的現(xiàn)象。
圖1是本實(shí)用新型電源電路一較佳實(shí)施方式的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖1，其是本實(shí)用新型電源電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖。該電源電路100包括二 電源輸入端101、102、一整流電路10、一濾波電路20、一變壓器30、一輸出電路40、二電源輸 出端103、104以及一開(kāi)關(guān)控制電路50。該整流電路10為經(jīng)典橋式整流電路，其包括第一、第二輸入端11、12和第一、第二 輸出端13、14。其中，該第一輸入端11藉由一保險(xiǎn)絲RFl與一電源輸入端101相連接，該第 二輸入端12直接連接至另一電源輸入端102。該保險(xiǎn)絲RFl為電阻型保險(xiǎn)絲，當(dāng)后級(jí)線路 出現(xiàn)故障而導(dǎo)致短路的時(shí)候，保險(xiǎn)絲RFl迅速熔斷，起到保護(hù)電網(wǎng)及避免后級(jí)電路元件可 能出現(xiàn)的過(guò)熱燃燒等安全問(wèn)題。該變壓器30包括一初級(jí)繞組Ni、一次級(jí)繞組N2和一輔助繞組N3。其中該初級(jí)繞 組附包括第一、第二輸入端附1、附2。該次級(jí)繞組N2包括第一、第二輸出端N21、N22。該 輔助繞組N3包括第一、第二輸出端N31、N32。該初級(jí)繞組附有3層，層間沒(méi)有膠帶，這樣 可以減少漏電感，增大結(jié)電容，大大減小由于漏電感產(chǎn)生的尖峰電壓。該濾波電路20包括一第一電感Ll、一第二電感L2、一第一電阻Rl、一第二電阻 R2、一第一電容Cl和一第二電容C2。其中，該第一電感Ll與該第一電阻Rl并聯(lián)在該整流 電路10的第一輸出端13和該初級(jí)繞組m的第一輸入端Nll之間；該第二電感L2與該第 二電阻R2并聯(lián)在該整流電路10的第二輸出端14和地之間；該第一電容Cl連接在該整流 電路10 二輸出端103、104之間；該第一電容C2連接在該初級(jí)繞組m的第一輸入端Nll與 地之間。該第一電感Ll、該第二電感L2、該第一電阻Rl、該第二電阻R2和該第一電容Cl組 成電磁干擾(EMI)濾波電路，主要是過(guò)濾后級(jí)開(kāi)關(guān)管快速開(kāi)關(guān)di/dt而引起的差模干擾信 號(hào)。該第二電容C2主要用于過(guò)濾直流電成分中的少量交流成分及不穩(wěn)定成分。該輸出電路40包括一濾波電容C6、一整流二極管D1、一高頻耦合電容C8以及一 假負(fù)載R10。該濾波電容C6及該整流二極管Dl組成整流濾波電路連接在該次級(jí)繞組N2的 二輸出端N21、N22之間，其用于整流并濾波輸出電流，從而得到穩(wěn)定直流電。該高頻耦合電容C8和該假負(fù)載RlO并聯(lián)在該二電源輸出端103、104之間。該高頻 耦合電容C8用于過(guò)濾掉輸出的高頻噪聲，另一方面，在該二電源輸出端103、104有ESD (靜 電放電)信號(hào)加入的時(shí)候，該高頻耦合電容C8可以吸收掉該ESD信號(hào)，提高驅(qū)動(dòng)的抗干擾 能力。該假負(fù)載RlO可以為一電阻，用于防止驅(qū)動(dòng)空載時(shí)可能引起的工作不穩(wěn)定。該開(kāi)關(guān)控制電路50包括一開(kāi)關(guān)集成電路U1、一第三電阻R3、一第四電阻R4、一第 五電阻R5、一第六電阻R6、一第七電阻R7、一二極管D2、一第三電容C3以及一第四電容C4。 該開(kāi)關(guān)集成電路Ul采用用美國(guó)PoweHntegrations公司的LNK605DG型號(hào)芯片，該芯片內(nèi) 置700V高壓MOSFET (金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管)，具有一漏極D、一源極S、一第一工作控制 端FP及一第二工作控制端BP。該第一工作控制端FB通過(guò)該第五電阻R5連接到該輔助繞 組N3的第一輸出端N31 ；該第二工作控制端BP順次通過(guò)該第四電阻R4、該二極管D2、該第 三電阻R3連接到該輔助繞組N3的第一輸出端N31 ；該第六、第七電阻R6、R7并聯(lián)連接在該第一工作控制端FB與地之間；該第三電容C3連接在該二極管D2的負(fù)極與地之間。該電源電路100的工作原理描述如下初始狀態(tài)時(shí)，該開(kāi)關(guān)集成電路Ul關(guān)斷，該電源電路100內(nèi)部無(wú)電流和電壓。當(dāng)接 通電源時(shí)，由該二電源輸入端101、102輸入交流電進(jìn)入該整流電路10，經(jīng)過(guò)該橋式整流電 路10整流形成直流電。該直流電經(jīng)過(guò)該濾波電路20中的該EMI濾波電路及第二電容C2 的濾波后，消除差模干擾信號(hào)以及少量交流成分和不穩(wěn)定成分后，形成穩(wěn)定平滑的直流電。 該直流電經(jīng)過(guò)該變壓器30的初級(jí)繞組m后送入該開(kāi)關(guān)集成電路Ul的漏極D，在漏極內(nèi)部 有一高壓恒流源為該第二工作控制端BP端的第三電容C3充電。隨該第三電容C3兩端的 電壓上升到6V以上后，開(kāi)關(guān)集成電路Ul的工作電壓建立并開(kāi)通內(nèi)部的M0SFET，此時(shí)初級(jí)繞 組m內(nèi)電流線性增加并將能量存儲(chǔ)于變壓器30的初級(jí)繞組m中，當(dāng)電流上升到該開(kāi)關(guān)集 成電路Ul的限流點(diǎn)以后，該MOSFET關(guān)斷。該MOSFET關(guān)斷以后，存儲(chǔ)于該變壓器30中的能量傳遞到變壓器30的次級(jí)繞組 N2和輔助繞組N3。該次級(jí)繞組N2中的能量通過(guò)該輸出端路40為負(fù)載供電。其中該濾波 電容C6及該整流二極管D6組成的高頻整流濾波電路對(duì)輸出電流、電壓進(jìn)行濾波。該高頻 耦合電容C8用于過(guò)濾掉輸出的高頻噪聲，另一方面，在二電流輸出端103、104有ESD信號(hào) 加入的時(shí)候，該高頻耦合電容C8可以吸收掉該ESD信號(hào)，提高驅(qū)動(dòng)的抗干擾能力。該假負(fù) 載RlO用于防止驅(qū)動(dòng)空載時(shí)可能引起的工作不穩(wěn)定。由于該輔助繞組N3相位同該次級(jí)繞 組一樣，該M0SFET(開(kāi)關(guān)集成電路Ul)關(guān)斷期間，其第一、第二輸出端N31、N32之間為正電 壓。該正電壓經(jīng)過(guò)該第三電阻R3、該二極管D2、該第四電阻R4和該第四電容C4組成的整 流濾波限流電路后，輸出至該開(kāi)關(guān)集成電路Ul的第一工作控制端BP，這樣可以利用輔助繞 組N3中儲(chǔ)存的能量為該開(kāi)關(guān)集成電路Ul重新供電，并可以降低該開(kāi)關(guān)集成電路Ul自供電 的損耗。同時(shí)該第五、第六、第七電阻R5、R6、R7組成的電阻分壓網(wǎng)絡(luò)取樣該變壓器30的輔 助繞組N3的電壓，為該開(kāi)關(guān)集成電路Ul設(shè)置提供參考，同時(shí)設(shè)置負(fù)載的恒流值。該開(kāi)關(guān)電路100具有如下優(yōu)點(diǎn)一，本實(shí)用新型開(kāi)關(guān)電路100采用寬工作電壓集成電源控制芯片，即開(kāi)關(guān)集成電 路Ul，能夠在85 交流市電輸入范圍內(nèi)使用，基本包括了世界范圍內(nèi)的所有交流市電 范圍，其可以在全球任意地點(diǎn)使用，輸入電壓適用范圍大大超過(guò)了現(xiàn)有的傳統(tǒng)白熾燈以及 節(jié)能燈。二，本實(shí)用新型電源電路100為恒定電流輸出，其采用的初級(jí)反饋電流調(diào)節(jié)技術(shù)， 無(wú)需次級(jí)LED電流采樣及光電耦合器反饋電路，節(jié)省了驅(qū)動(dòng)器的器件數(shù)目及復(fù)雜程度，減 小了體積，提高了效率以及可靠性。輸出電壓/電流初級(jí)反饋電路由第五、第六、第七電阻 R5、R6、R7構(gòu)成，保證恒流穩(wěn)壓輸出，并有輸出短路以及LED開(kāi)路保護(hù)功能。三，本實(shí)用新型電路100的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為隔離型反激(Flyback)電路，優(yōu)化的變壓器 以及沒(méi)有光電耦合器的限制，可以使初級(jí)-次級(jí)的隔離電壓高達(dá)4000VAC以上，使得當(dāng)用戶 即使在雷擊情況下觸碰次級(jí)的LED或其金屬散熱器也沒(méi)有被電擊的人身危害，具有極高的 安全性。四，本實(shí)用新型電源電路100輸入端接有一電阻/保險(xiǎn)絲功能合一的電阻型保險(xiǎn) 絲RF1。在正常使用時(shí)作為電阻，可以減輕開(kāi)關(guān)電源時(shí)沖擊電流對(duì)電網(wǎng)的影響，在該電源電路100內(nèi)部出現(xiàn)短路故障時(shí)能夠快速熔斷，避免了起火或其他安全性問(wèn)題。五，本實(shí)用新型電源電路100由該第一電容Cl、該第一、第二電感Li、L2、第一、第 二電阻Rl，R2構(gòu)成防電磁干擾EMI濾波電路，符合歐洲EN55015標(biāo)準(zhǔn)，不會(huì)對(duì)人體以及其他 用電設(shè)備造成危害，亦不會(huì)受外界的電磁干擾而影響本電路工作。六，該隔離變壓器30采用特別設(shè)計(jì)，其初級(jí)繞組m有3層，層間沒(méi)有膠帶。這樣 可以減少漏電感，增大結(jié)電容，大大減小開(kāi)關(guān)集成電路Ul關(guān)斷時(shí)由于漏電感產(chǎn)生的尖峰電 壓，因此可以省掉一般驅(qū)動(dòng)電路必須采用的緩沖電路。綜上所述，本實(shí)用新型寬電壓交流輸入隔離型LED電源電路100具有體積小，效率 高，適用電壓廣，保護(hù)功能全，可靠性高，安全性好，無(wú)電磁污染的特點(diǎn)，完全達(dá)到照明用大 功率LED的電源電路驅(qū)動(dòng)要求，而且元器件少，電路簡(jiǎn)單，適合大批量生產(chǎn)。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本 實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型 的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種電源電路，其包括一輸入電路、一變壓器、一輸出電路和一開(kāi)關(guān)控制電路，該變 壓器包括一初級(jí)繞組、一輔助繞組和一次級(jí)繞組，該開(kāi)關(guān)控制電路包括開(kāi)關(guān)元件和反饋電 路，其特征在于在該開(kāi)關(guān)控制電路控制下，外界交流電經(jīng)過(guò)該輸入電路、該變壓器和該輸 出電路后輸出為穩(wěn)定的直流電壓，該反饋電路接收該輔助繞組的感應(yīng)電壓而產(chǎn)生反饋控制 信號(hào)，該反饋控制信號(hào)控制該開(kāi)關(guān)元件導(dǎo)通和截止。
2.如權(quán)利要求1所述的電源電路，其特征在于該輸入電路包括一整流電路和一濾波 電路。
3.如權(quán)利要求2所述的電源電路，其特征在于該整流電路為橋式整流電路。
4.如權(quán)利要求3所述的電源電路，其特征在于該濾波電路包括并聯(lián)的一電磁干擾濾 波電路和一濾波電容，該電磁干擾濾波電路用于過(guò)濾開(kāi)關(guān)控制電路中電流變化而引起的差 模干擾信號(hào)，該濾波電容用于過(guò)濾直流電成分中的少量交流成分及不穩(wěn)定成分。
5.如權(quán)利要求4所述的電源電路，其特征在于該電磁干擾濾波電路包括一第一電感、 一第二電感、一第一電阻、一第二電阻和一第一電容，該第一電感與該第一電阻并聯(lián)在該整 流電路的一輸出端和該初級(jí)繞組之間，該第二電感與該第二電阻并聯(lián)在該整流電路的第二 輸出端和地之間，該第一電容連接在該整流電路的二輸出端之間。
6.如權(quán)利要求1所述的電源電路，其特征在于該輸出電路包括一整流濾波路、一高頻 耦合電容、一假負(fù)載和二電源輸出端，該整流濾波路用于整流并濾波輸出電流，從而得到穩(wěn) 定直流電，該高頻耦合電容和該假負(fù)載并聯(lián)在該二電源輸出端。
7.如權(quán)利要求6所述的電源電路，其特征在于該整流濾波電路包括串聯(lián)在該次級(jí)繞 組兩端的一濾波電容和一整流二極管。
8.如權(quán)利要求1所述的電源電路，其特征在于該開(kāi)關(guān)元件為一開(kāi)關(guān)集成電路，其內(nèi)部 包括一高壓M0SFET、一漏極、一源極、一第一工作控制端及一第二工作控制端。
9.如權(quán)利要求8所述的電源電路，其特征在于該反饋電路包括一第三電阻、一第四電 阻、一第五電阻、一第六電阻、一第七電阻、一第二極管一第三電容以及一第四電容，該第一 工作控制端通過(guò)該第五電阻連接到該輔助繞組的第一輸出端，該第二工作控制端順次通過(guò) 該第四電阻、該第二極管該第三電阻連接到該輔助繞組的第一輸出端，該第六、第七電阻并 聯(lián)連接在該第一工作控制端與地之間，該第三電容連接在該第二極管負(fù)極與地之間。
10.如權(quán)利要求1所述的電源電路，其特征在于該電源電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為隔離型反激 電路，且進(jìn)一步包括串聯(lián)在該輸入電路中的一電阻型保險(xiǎn)絲。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種電源電路。該電源電路包括一輸入電路、一變壓器、一輸出電路和一開(kāi)關(guān)控制電路。該變壓器包括一初級(jí)繞組、一次級(jí)繞組和一輔助繞組。該開(kāi)關(guān)控制電路包括開(kāi)關(guān)元件和反饋電路。在該開(kāi)關(guān)控制電路控制下，外界交流電經(jīng)過(guò)該輸入電路、該變壓器和該輸出電路后輸出為穩(wěn)定的直流電壓，該反饋電路接收該輔助繞組的感應(yīng)電壓而產(chǎn)生反饋控制信號(hào)，該控制信號(hào)控制該開(kāi)關(guān)元件導(dǎo)通和截止。該電源電路具有體積小、效率高、適用電壓范圍廣、可靠性高、安全性高以及電路簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H05B37/02GK201898640SQ20092020439
公開(kāi)日2011年7月13日 申請(qǐng)日期2009年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月8日
發(fā)明者劉極培, 磨志剛, 錢(qián)志強(qiáng), 陳貞兵 申請(qǐng)人:深圳市諾雅諾德電子有限公司