[發明專利]高功率因數無頻閃的LED驅動電路

有效

• 申請號: 201410048087.X
• 申請日: 2014-02-12
• 公開（公告）號: CN103763841A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 楊全;邊彬;陳暢
• 申請（專利權）人: 蘇州智浦芯聯電子科技有限公司
• 主分類號: H05B37/02
• 分類號: H05B37/02
• 代理公司: 江蘇永衡昭輝律師事務所 32250
• 代理人: 王劍

技術領域

本發明涉及一種LED驅動電路，特別是涉及一種高功率因數無頻閃的LED驅動電路。

背景技術

開關電源用于驅動LED發光二極管時，為使得LED發光二極管亮度保持恒定，要求LED驅動電源具有恒流輸出的功能。另外，對于接入交流電網的LED發光二極管燈泡的功率因數也有一定的要求，因為如果功率因數達不到要求，則會對電網造成一定程度的污染。IEC國際電工委員會對照明燈具提出了明確的諧波要求，即IEC61000-3-2標準；美國能源之星標準規定，對于功率大于5W的LED發光二極管燈泡要求功率因數不低于0.7；歐洲標準規定，對于大于25W的LED發光二極管燈泡要求功率因數高于0.9。從實際應用的情況看，對功率因數的要求大都高于上述標準的規定。

現有的能同時滿足高功率因數和寬交流輸入電壓范圍恒流輸出功能的最簡單驅動電源是基于降壓式結構的功率因數校正（PFC，Power?Factor?Correction）電路，上述電路能同時實現輸入電流的功率因數校正和輸出電流的恒定的功能。圖1為經典的降壓式功率因素校正電路的拓撲結構，其由整流橋101，電容102，開關管106，二極管107，電感108，電容109，等效負載110組成。其中所述整流橋101輸入端為交流輸入端，所述整流橋106的輸出端與所述電容102兩端相連，所述二極管107的N結與所述電容102正端相連，所述二極管107的P結與所述開關管106的一端相連，所述開關管106的另一端接地，所述電感108一端與所述二極管107的P結相連，另一端與所述電容109一端相連嗎，所述電容109另一端與所述二極管107的N結相連，所述等效負載110與所述電容109并聯。

圖1所示的電路工作時，假設電容102兩端電壓是V1，等效負載110兩端電壓是V2，所述開關管106開通時，所述電壓V1通過所述電感108把能量傳遞給所述電容109和等效負載110，同時儲存一部分能量在所述電感108中，假設開通時間T1；所述開關管106關斷時，儲存在所述電感108中的能量，通過所述二極管107釋放給所述電容109和等效負載110，假設關斷時間T2。在上述情況下，所述輸出電壓V2與輸入電壓V1的關系為：???????????????????????????????????????????????，其中D為所述開關管106的占空比，?。

圖1示出了經典的降壓式功率因素校正電路的拓撲結構，其在實際應用中還需要加入功率因數校正恒流驅動芯片以及該驅動芯片的外部輔助元件才能正常工作，而圖2便為基于圖1所示的降壓式結構的實際實現電路。圖2所示的電路由整流橋201，電容202，二極管207，電感208，電容209，LED負載211，電阻211，電阻212，電阻213，電阻214，電容215，二極管216，控制芯片217，開關MOS管218，電阻219，電容220，輔助繞組221組成。其中控制芯片217是一款專用的功率因數校正恒流驅動芯片，其以SY5814芯片為代表。

圖3為圖2所示電路工作時的時序圖。為了提高功率因數，提高輸入電流的導通角，所述電容202的容量會很小。另外，因為圖2所示電路是基于圖1的降壓式結構，只有所述電容202兩端電壓V3大于輸出端所述電容209兩端的所述電壓V4時，才能完成輸入到輸出的電壓轉換和能量傳輸。也就是說，如圖3所示，在一個工頻周期0~T5內，只有在T1~T2，T3~T4內，所述控制芯片217才有開關動作，所述控制芯片217恒定開通時間，再根據楞次定律，那么輸入電流會跟隨輸入電壓的變化，輸入電流包絡近似正弦化(見圖3中I1波形)，進而提高了功率因數。?那么在0~T1?T2~T3?T4~T5內，所述電容202兩端電壓V3小于輸出端所述電容209兩端的電壓V4時，圖2所示的降壓式變換器，無法完成電壓轉換，并沒有能量傳遞。輸出電流I2是靠所述輸出電容209存儲的能量維持，必然會有較大的紋波電壓(見圖3中V4波形)，負載為LED負載時，流過LED負載的電流將會有較大的紋波電流(見圖3中I2波形)，會產生頻閃現象。

輸出電流紋波的周期性變化會引起LED亮度的變化。雖然人眼不易察覺這種100Hz的亮度的變化，但是長時間在這種照明環境中，人眼會有強烈的疲勞感。另外，在視頻照明應用場所，視頻畫面亮度會有閃爍現象。雖然可以通過增加輸出電容來解決上述缺陷，但是這樣會顯著增加電路整體的成本和電源的體積。比如，如果把輸出紋波電流降低90%，那么輸出電容容量就要至少增加10倍，輸出電容的體積也至少增加10倍。這在實際應用中，采用增加輸出電容容量的方法是不現實的。