CN111083838A

CN111083838A - 一种升压跟随控制电路及led驱动电源

Info

Publication number: CN111083838A
Application number: CN201911293409.6A
Authority: CN
Inventors: 王宗友; 汤波兵; 邹超洋
Original assignee: Shenzhen Sosen Electronics Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Sosen Electronics Co Ltd
Priority date: 2019-12-16
Filing date: 2019-12-16
Publication date: 2020-04-28

Abstract

本发明涉及一种升压跟随控制电路及LED驱动电源。该升压跟随控制电路中EMI滤波电路用于对输入的交流电进行滤波，整流电路将滤波后的交流电转化为直流电；升压控制电路用于采集整流电路输出的直流电的第一电压信号，并将处理后的第二电压信号发送至升压反馈电路；升压反馈电路用于采集PFC升压电路输出的BUCK电压，升压反馈电路处理第二电压信号和BUCK电压并将处理得到的第三电压信号发送至PFC控制电路；PFC控制电路根据第三电压信号控制PFC升压电路输出的BUCK电压。本发明能使升压后的BUCK电压跟随输入电压在一定范围内变化，解决全球LED驱动电源对于全电压范围(90‑305Vac)功率因数和THD的指标要求，同时又降低设计风险，提高产品的可靠性和寿命。

Description

一种升压跟随控制电路及LED驱动电源

技术领域

本发明涉及LED驱动电源领域，更具体地说，涉及一种升压跟随控制电路及LED驱动电源。

背景技术

随着全球化的深入，LED驱动电源要求满足全球输入电压90-305Vac，宽输入电压范围存在电源在最大输入电压段PF值和THD降低，在最小输入电压段转化效率低，器件温度高，直接影响产品的性能和可靠性。

现有PFC电路以采用BOOST拓扑结构来实现的居多，经BOOST拓扑结构进行升压后的BUCK电压均为一个固定值，要满足最大输入电压305Vac功率因数值，升压后的BUCK电压要达到440Vdc(305*1.414+10＝441)以上，由于成本和空间的压力BUCK电解电容选择450V的，达到设计极限值电解电容很容易损坏。同时在最小电压输入90Vac输入时，由于升压的电压太高，在电压变换时对实现变换的功率开关器件应力更大以及PFC电感存储的能量要求更大，从而给电源整体的设计成本和空间增加，影响电源的整体寿命。所以现有PFC电路不能满足现有需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种升压跟随控制电路及LED驱动电源。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种升压跟随控制电路，包括EMI滤波电路、整流电路、PFC升压电路、升压控制电路、升压反馈电路、PFC控制电路；

所述EMI滤波电路的输入端连接交流供电端，所述EMI滤波电路的输出端连接所述整流电路的输入端，所述整流电路的输出端连接所述PFC升压电路的输入端，所述PFC升压电路的输出端输出BUCK电压；所述升压控制电路的输入端连接所述整流电路的输出端，所述升压控制电路的输出端连接所述升压反馈电路的第一输入端，所述PFC升压电路的输出端连接所述升压反馈电路的第二输入端，所述升压反馈电路的输出端连接所述PFC控制电路，所述PFC控制电路的输出端连接所述PFC升压电路；

所述EMI滤波电路用于对输入的交流电进行滤波，所述整流电路将滤波后的交流电转化为直流电；所述升压控制电路用于采集所述整流电路输出的直流电的第一电压信号，并将处理后的第二电压信号发送至所述升压反馈电路；所述升压反馈电路用于采集所述PFC升压电路输出的BUCK电压，所述升压反馈电路处理所述第二电压信号和所述BUCK电压并将处理得到的第三电压信号发送至所述PFC控制电路；所述PFC控制电路根据所述第三电压信号控制所述PFC升压电路输出的BUCK电压。

进一步，在本发明所述的升压跟随控制电路中，所述升压控制电路包括分压电路、三极管Q9、电容C2，电阻R8；

所述分压电路的输入端连接所述整流电路的输出端，所述分压电路的第一输出端接地，所述分压电路的第二输出端连接所述三极管Q9的基极，所述三极管Q9的基极通过所述电容C2接地，所述三极管Q9的发射极通过所述电阻R8接地，所述三极管Q9的集电极连接所述升压反馈电路的第一输入端。

进一步，在本发明所述的升压跟随控制电路中，所述分压电路包括电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、稳压二极管ZD1；

所述电阻R4的第一端连接所述整流电路的输出端，所述电阻R4的第二端通过所述电阻R6连接所述电阻R7的第一端，所述电阻R7的第二端连接所述稳压二极管ZD1的负极，所述稳压二极管ZD1的正极通过所述电阻R5接地；所述三极管Q9的基极连接所述稳压二极管ZD1的正极；

所述电阻R4、所述电阻R5、所述电阻R6和所述电阻R7进行串联分压，所述整流电路的输出端的第一电压信号随所述交流供电端的电压变化而变化，从而所述电阻R5上的电压跟随所述交流供电端的电压变化而变化，实现对所述交流供电端的电压变化的同步侦测，所述三极管Q9根据所述电阻R5上的电压调整导通状态。

进一步，在本发明所述的升压跟随控制电路中，所述升压反馈电路包括电阻R2、电阻R9、电阻R10、电阻R24、电容C1；

所述电阻R2的第一端连接所述PFC升压电路的输出端，所述电阻R2的第二端通过所述电阻R9连接所述电阻R10的第一端，所述电阻R10的第二端连接所述三极管Q9的集电极；所述电阻R10的第二端通过所述电阻R24接地，所述电阻R10的第二端通过所述电容C1接地；

所述三极管Q9的电阻RQ9与所述电阻R24并联后再与所述电阻R2、所述电阻R9、所述电阻R10进行串联分压，所述电阻RQ9与所述电阻R24并联后所分电压输入至所述PFC控制电路。

进一步，在本发明所述的升压跟随控制电路中，所述PFC控制电路为PFC控制芯片，所述PFC控制芯片为NCL2801芯片；

所述PFC控制芯片的引脚1连接所述电阻R10的第二端；所述电阻RQ9与所述电阻R24并联后所分电压输入至所述PFC控制芯片的引脚1，所述PFC控制芯片根据接收电压控制所述PFC升压电路输出的BUCK电压。

进一步，在本发明所述的升压跟随控制电路中，所述PFC升压电路包括低通滤波器LF2、MOS管Q1、二极管D1、电解电容CE1；

所述MOS管Q1的栅极连接所述PFC控制芯片的引脚7，所述MOS管Q1的源极接地，所述MOS管Q1的漏极连接所述二极管D1的正极，所述二极管D1的负极输出所述BUCK电压，所述二极管D1的负极通过所述电解电容CE1接地；所述二极管D1的正极连接所述低通滤波器LF2的输出端，所述低通滤波器LF2的输入端连接所述整流电路的输出端。

进一步，在本发明所述的升压跟随控制电路中，所述PFC升压电路还包括电容CBB1、电阻R1；

所述MOS管Q1的源极通过所述电阻R1接地，所述低通滤波器LF2的输入端通过所述电容CBB1接地。

进一步，在本发明所述的升压跟随控制电路中，所述EMI滤波电路包括低通滤波器LF1、电容CX1；

所述低通滤波器LF1的第一输入端和第二输入端分别连接交流供电端的L极和N极，所述电容CX1的两端分别连接所述低通滤波器LF1的第一输出端和第二输出端；所述低通滤波器LF1的第一输出端和第二输出端连接所述整流电路的输入端。

进一步，在本发明所述的升压跟随控制电路中，所述整流电路为二极管整流电路。

另外，本发明还提供一种LED驱动电源，包括如上述的升压跟随控制电路。

实施本发明的一种升压跟随控制电路及LED驱动电源，具有以下有益效果：本发明能使升压后的BUCK电压跟随输入电压在一定范围内变化，解决全球LED驱动电源对于全电压范围(90-305Vac)功率因数和THD的指标要求，同时又降低设计风险，提高产品的可靠性和寿命。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是一实施例提供的一种升压跟随控制电路的结构示意图；

图2是一实施例提供的一种升压跟随控制电路的电路图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

实施例

参考图1，本实施例的升压跟随控制电路包括EMI滤波电路10、整流电路20、PFC升压电路30、升压控制电路40、升压反馈电路50、PFC控制电路60，其中EMI滤波电路10的输入端连接交流供电端，EMI滤波电路10的输出端连接整流电路20的输入端，整流电路20的输出端连接PFC升压电路30的输入端，PFC升压电路30的输出端输出BUCK电压；升压控制电路40的输入端连接整流电路20的输出端，升压控制电路40的输出端连接升压反馈电路50的第一输入端，PFC升压电路30的输出端连接升压反馈电路50的第二输入端，升压反馈电路50的输出端连接PFC控制电路60，PFC控制电路60的输出端连接PFC升压电路30；

EMI滤波电路10用于对输入的交流电进行滤波，整流电路20将滤波后的交流电转化为直流电；升压控制电路40用于采集整流电路20输出的直流电的第一电压信号，并将处理后的第二电压信号发送至升压反馈电路50；升压反馈电路50用于采集PFC升压电路30输出的BUCK电压，升压反馈电路50处理第二电压信号和BUCK电压并将处理得到的第三电压信号发送至PFC控制电路60；PFC控制电路60根据第三电压信号控制PFC升压电路30输出的BUCK电压。

本实施例能使升压后的BUCK电压跟随输入电压在一定范围内变化，解决全球LED驱动电源对于全电压范围功率因数和THD的指标要求，同时又降低设计风险，提高产品的可靠性和寿命。

实施例

参考图2，在上一实施例的基础上，本实施例的升压跟随控制电路中升压控制电路40包括分压电路、三极管Q9、电容C2，电阻R8，分压电路的输入端连接整流电路20的输出端，分压电路的第一输出端接地，分压电路的第二输出端连接三极管Q9的基极，三极管Q9的基极通过电容C2接地，三极管Q9的发射极通过电阻R8接地，三极管Q9的集电极连接升压反馈电路50的第一输入端。

本实施例的升压跟随控制电路中分压电路包括电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、稳压二极管ZD1，电阻R4的第一端连接整流电路20的输出端，电阻R4的第二端通过电阻R6连接电阻R7的第一端，电阻R7的第二端连接稳压二极管ZD1的负极，稳压二极管ZD1的正极通过电阻R5接地；三极管Q9的基极连接稳压二极管ZD1的正极。电阻R4、电阻R5、电阻R6和电阻R7进行串联分压，整流电路20的输出端的第一电压信号随交流供电端的电压变化而变化，从而电阻R5上的电压跟随交流供电端的电压变化而变化，实现对交流供电端的电压变化的同步侦测，三极管Q9根据电阻R5上的电压调整导通状态。

本实施例的升压跟随控制电路中升压反馈电路50包括电阻R2、电阻R9、电阻R10、电阻R24、电容C1，电阻R2的第一端连接PFC升压电路30的输出端，电阻R2的第二端通过电阻R9连接电阻R10的第一端，电阻R10的第二端连接三极管Q9的集电极；电阻R10的第二端通过电阻R24接地，电阻R10的第二端通过电容C1接地。三极管Q9的电阻RQ9与电阻R24并联后再与电阻R2、电阻R9、电阻R10进行串联分压，电阻RQ9与电阻R24并联后所分电压输入至PFC控制电路60。

本实施例的升压跟随控制电路中PFC控制电路60为PFC控制芯片，PFC控制芯片为NCL2801芯片。PFC控制芯片的引脚1连接电阻R10的第二端；电阻RQ9与电阻R24并联后所分电压输入至PFC控制芯片的引脚1，PFC控制芯片根据接收电压控制PFC升压电路30输出的BUCK电压。

本实施例的升压跟随控制电路中PFC升压电路30包括低通滤波器LF2、MOS管Q1、二极管D1、电解电容CE1，MOS管Q1的栅极连接PFC控制芯片的引脚7，MOS管Q1的源极接地，MOS管Q1的漏极连接二极管D1的正极，二极管D1的负极输出BUCK电压，二极管D1的负极通过电解电容CE1接地；二极管D1的正极连接低通滤波器LF2的输出端，低通滤波器LF2的输入端连接整流电路20的输出端。

本实施例的升压跟随控制电路中PFC升压电路30还包括电容CBB1、电阻R1，MOS管Q1的源极通过电阻R1接地，低通滤波器LF2的输入端通过电容CBB1接地。

本实施例的升压跟随控制电路中EMI滤波电路10包括低通滤波器LF1、电容CX1，低通滤波器LF1的第一输入端和第二输入端分别连接交流供电端的L极和N极，电容CX1的两端分别连接低通滤波器LF1的第一输出端和第二输出端；低通滤波器LF1的第一输出端和第二输出端连接整流电路20的输入端。

本实施例的工作原理为：

交流电经低通滤波器LF1滤波后输入整流电路的输入端，经整流后输出直流电。串联电阻R4、电阻R6、电阻R7、稳压管ZD1和电阻R5分压实现对整流电路20输出的直流电压进行侦测，即串联电阻R4、电阻R6、电阻R7、稳压管ZD1和电阻R5分压实现对输入交流电AC的侦测，所以交流AC电压变化时，整流电路20输出的直流电压随之变化，进而电阻R5上的侦测电压也随之变化；作为选择，交流电AC为市电AC。该电阻R5上的侦测电压控制三极管Q9的导通状态，使经过PFC升压电路的BUCK电压与经过整流后的交流市电AC电压在一定范围内呈线性关系，实现BUS电压在一定范围内为呈线性变化的动态值。本实施例中电阻R5上的电压即为侦测电压，当交流市电AC变化时，电阻R5上的侦测电压随之变化，从而使三极管Q9基极电流也随之变化，通过选择设置合理***元件参数，使三极管Q9工作在线性放大状态、截止状态和完全导通状态，三极管Q9在不同工作状态呈现不同的阻抗(设阻抗为RQ9)，三极管Q9与电阻R8串联后再与电阻R24并联，并联后的电阻再和电阻R2、电阻R9、电阻R10串联分压，并将分压电压传输至PFC控制芯片的引脚1，PFC控制芯片控制PFC升压电路输出BUCK电压。

进一步，FPC升压电路输出的BUCK电压可以用公式表示：

VPFC＝VFB*(R2+R9+R10)/{R24*(RQ9+R8)/(R24+RQ9+R8)}

其中，VFB为基准电压，R2、R9、R10、R24、R8为对应电阻的固定值电阻,可以理解，VPFC和RQ9在一定范围内有变化关系。

本实施例的升压跟随控制电路中整流电路20为二极管整流电路，即图中BD1二极管整流电流，该二极管整流电路包括四个二极管。作为选择，也可选用其他整流电路，能够将交流电转化为直流电即可。

本实施例能使升压后的BUCK电压跟随输入电压在一定范围内变化，解决全球LED驱动电源对于全电压范围(90-305Vac)功率因数和THD的指标要求，同时又降低设计风险，提高产品的可靠性和寿命。

实施例

本实施例还提供一种LED驱动电源包括如上述的升压跟随控制电路。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据此实施，并不能限制本发明的保护范围。凡跟本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

Claims

1.一种升压跟随控制电路，其特征在于，包括EMI滤波电路(10)、整流电路(20)、PFC升压电路(30)、升压控制电路(40)、升压反馈电路(50)、PFC控制电路(60)；

所述EMI滤波电路(10)的输入端连接交流供电端，所述EMI滤波电路(10)的输出端连接所述整流电路(20)的输入端，所述整流电路(20)的输出端连接所述PFC升压电路(30)的输入端，所述PFC升压电路(30)的输出端输出BUCK电压；所述升压控制电路(40)的输入端连接所述整流电路(20)的输出端，所述升压控制电路(40)的输出端连接所述升压反馈电路(50)的第一输入端，所述PFC升压电路(30)的输出端连接所述升压反馈电路(50)的第二输入端，所述升压反馈电路(50)的输出端连接所述PFC控制电路(60)，所述PFC控制电路(60)的输出端连接所述PFC升压电路(30)；

所述EMI滤波电路(10)用于对输入的交流电进行滤波，所述整流电路(20)将滤波后的交流电转化为直流电；所述升压控制电路(40)用于采集所述整流电路(20)输出的直流电的第一电压信号，并将处理后的第二电压信号发送至所述升压反馈电路(50)；所述升压反馈电路(50)用于采集所述PFC升压电路(30)输出的BUCK电压，所述升压反馈电路(50)处理所述第二电压信号和所述BUCK电压并将处理得到的第三电压信号发送至所述PFC控制电路(60)；所述PFC控制电路(60)根据所述第三电压信号控制所述PFC升压电路(30)输出的BUCK电压。

2.根据权利要求1所述的升压跟随控制电路，其特征在于，所述升压控制电路(40)包括分压电路、三极管Q9、电容C2，电阻R8；

所述分压电路的输入端连接所述整流电路(20)的输出端，所述分压电路的第一输出端接地，所述分压电路的第二输出端连接所述三极管Q9的基极，所述三极管Q9的基极通过所述电容C2接地，所述三极管Q9的发射极通过所述电阻R8接地，所述三极管Q9的集电极连接所述升压反馈电路(50)的第一输入端。

3.根据权利要求2所述的升压跟随控制电路，其特征在于，所述分压电路包括电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、稳压二极管ZD1；

所述电阻R4的第一端连接所述整流电路(20)的输出端，所述电阻R4的第二端通过所述电阻R6连接所述电阻R7的第一端，所述电阻R7的第二端连接所述稳压二极管ZD1的负极，所述稳压二极管ZD1的正极通过所述电阻R5接地；所述三极管Q9的基极连接所述稳压二极管ZD1的正极；

所述电阻R4、所述电阻R5、所述电阻R6和所述电阻R7进行串联分压，所述整流电路(20)的输出端的第一电压信号随所述交流供电端的电压变化而变化，从而所述电阻R5上的电压跟随所述交流供电端的电压变化而变化，实现对所述交流供电端的电压变化的同步侦测，所述三极管Q9根据所述电阻R5上的电压调整导通状态。

4.根据权利要求3所述的升压跟随控制电路，其特征在于，所述升压反馈电路(50)包括电阻R2、电阻R9、电阻R10、电阻R24、电容C1；

所述电阻R2的第一端连接所述PFC升压电路(30)的输出端，所述电阻R2的第二端通过所述电阻R9连接所述电阻R10的第一端，所述电阻R10的第二端连接所述三极管Q9的集电极；所述电阻R10的第二端通过所述电阻R24接地，所述电阻R10的第二端通过所述电容C1接地；

所述三极管Q9的电阻RQ9与所述电阻R24并联后再与所述电阻R2、所述电阻R9、所述电阻R10进行串联分压，所述电阻RQ9与所述电阻R24并联后所分电压输入至所述PFC控制电路(60)。

5.根据权利要求4所述的升压跟随控制电路，其特征在于，所述PFC控制电路(60)为PFC控制芯片，所述PFC控制芯片为NCL2801芯片；

所述PFC控制芯片的引脚1连接所述电阻R10的第二端；所述电阻RQ9与所述电阻R24并联后所分电压输入至所述PFC控制芯片的引脚1，所述PFC控制芯片根据接收电压控制所述PFC升压电路(30)输出的BUCK电压。

6.根据权利要求5所述的升压跟随控制电路，其特征在于，所述PFC升压电路(30)包括低通滤波器LF2、MOS管Q1、二极管D1、电解电容CE1；

所述MOS管Q1的栅极连接所述PFC控制芯片的引脚7，所述MOS管Q1的源极接地，所述MOS管Q1的漏极连接所述二极管D1的正极，所述二极管D1的负极输出所述BUCK电压，所述二极管D1的负极通过所述电解电容CE1接地；所述二极管D1的正极连接所述低通滤波器LF2的输出端，所述低通滤波器LF2的输入端连接所述整流电路(20)的输出端。

7.根据权利要求6所述的升压跟随控制电路，其特征在于，所述PFC升压电路(30)还包括电容CBB1、电阻R1；

8.根据权利要求1所述的升压跟随控制电路，其特征在于，所述EMI滤波电路(10)包括低通滤波器LF1、电容CX1；

所述低通滤波器LF1的第一输入端和第二输入端分别连接交流供电端的L极和N极，所述电容CX1的两端分别连接所述低通滤波器LF1的第一输出端和第二输出端；所述低通滤波器LF1的第一输出端和第二输出端连接所述整流电路(20)的输入端。

9.根据权利要求1所述的升压跟随控制电路，其特征在于，所述整流电路(20)为二极管整流电路。

10.一种LED驱动电源，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的升压跟随控制电路。