专利名称：一种高功率因数开关电源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于LED驱动的开关电源，具体是指一种交流变换为交流或直流的高功率因数开关电源。
背景技术：
目前，市场上已有各种不同类型的高功率因数开关电源，有先采用非隔离的功率因数校正电路，后端再接功率转换开关电路组成的两级变换式高功率因数开关电源，但此类电源采用两级变换，增加了开关电源的成本。也有采用单开关变换的高功率因数开关电源，但此类开关电源由于输入电压，电 流均是正弦形式，在开关电源的直流输出端有很高幅值的低频纹波，在许多要求高的场合则无法满足用电器具对电源的要求，如在LED照明驱动的领域，会造成LED灯具的频闪，严重损伤人的眼睛。上述论述内容目的在于向读者介绍可能与下面将被描述和/或主张的本实用新型的各个方面相关的技术的各个方面，相信该论述内容有助于为读者提供背景信息，以有利于更好地理解本实用新型的各个方面，因此，应了解是以这个角度来阅读这些论述，而不是承认现有技术。
实用新型内容本实用新型的目的在于避免现有技术中的不足而提供一种低成本、高功率因数、低输出直流纹波的高功率因数开关电源。本实用新型的目的通过以下技术方案实现提供一种高功率因数开关电源，所述开关电源的交流输入端串联有保险丝电阻Fl进行过流保护，同时并联有氧化锌压敏电阻VRl进行浪涌电压吸收，然后接入桥式整流电路ZL，再串联接入电感LI的一端，电感LI的另一端连接两个二极管D1，D2的阳极，其中一个二极管Dl的阴极接电容Cl滤波后，再连接变压器Tl初级绕组的一端，另一个二极管D2的阴极接开关管Ql和变压器Tl初级绕组的另一端，开关管的驱动由控制集成电路ICl或分立器件组成的自激振荡电路控制输出能满足输出要求的占空比信号作开关驱动信号，电感LI、二极管D1、D2组成功率因数校正的线路部分，变压器Tl的副边绕组和输出整流滤波电路组成开关电源的直流输出部分。其中，所述控制集成电路ICl为采用他激或自激式控制的PWM或PFM的驱动方式的集成电路，所述开关管Ql为晶体管或功率场效应管或IGBT。其中，所述开关电源包括功率高频变换电路，功率高频变换电路的拓扑结构为反激、正激、桥式变换电路。一种高功率因数开关电源，所述开关电源的交流输入端串联有保险丝电阻Fl进行过流保护，同时并联有氧化锌压敏电阻VRl进行浪涌电压吸收，然后接入桥式整流电路ZL，再串联接入变压器T2初级绕组的一端，变压器初级绕组的另一端接一个二极管D2的阳极，二极管D2的阴极接变压器Tl初级绕组的一端和开关管Q1，变压器T2的次级绕组的一端接二极管Dl的阴极，另一端接地，二极管Dl的阳极接滤波电容Cl和变压器Tl的初级绕组的一端，开关管Ql的驱动由控制集成电路ICl或分立器件组成的自激振荡电路控制输出能满足输出要求的占空比信号作开关驱动信号，变压器T2、二极管D1、D2组成功率因数校正的线路部分，变压器Tl的副边绕组和输出整流滤波电路组成开关电源的直流输出部分。一种高功率因数开关电源，所述开关电源的交流输入端串联有保险丝电阻Fl进行过流保护，同时并联有氧化锌压敏电阻VRl进行浪涌电压吸收，然后接入桥式整流电路ZL，再串联接入变压器T2初级绕组的一端，变压器初级绕组的另一端接一个二极管D2的阳极，二极管D2的阴极接变压器Tl初级绕组的一端和开关管Q1，变压器T2的次级绕组一端接二极管Dl的阴极，二极管Dl的阳极接地，变压器T2的次级绕组的另一端接滤波电容Cl和变压器Tl的初级绕组的一端，开关管的驱动由控制集成电路ICl或分立器件组成的自激振荡电路控制输出能满足输出要求的占空比信号作开关驱动信号，变压器T2、二极管D1、D2组成功率因数校正的线路部分，变压器Tl的副边绕组和输出整流滤波电路组成开关电源的直流输出部分。本实用新型的有益效果I、实现了高功率因数开关电源的低成本，在原先的开关电源的基础上只增加一个电感和两个二极管便达到高功率因数开关电源的要求。2、减小了高压滤波电容的纹波电流，延长电解电容的使用寿命。3、实现了高功率因数开关电源的直流输出端有很低幅值的纹波和良好的动态特性。4、能实现在各种不同的开关电源拓扑电路中改善开关电源的功率因数。
利用附图对本实用新型作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本实用新型的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。图I为高功率因数开关电源电路图。图2为采用反激功率高频变换电路的开关电源电路图。图3为采用正激功率高频变换电路的开关电源电路图。图4为采用桥式功率高频变换电路的开关电源电路图。图5为高功率因数开关电源用变压器元件的一种实施例的电路图。图6为高功率因数开关电源用变压器元件的另一种实施例的电路图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细的描述，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。本实用新型的核心在于提供一种高功率因数开关电源，其包括输入整流电路，经电感LI，二极管Dl，D2，电容Cl组成的功率因数校正电路(APFC)后，接反激，正激，桥式高频开关变换器，进行功率能量的变换。如图I所示，本实用新型所述的一种高功率因数开关电源，电源的交流输入端串联有保险丝电阻Fl进行过流保护，同时并联有氧化锌压敏电阻VRl进行浪涌电压吸收，然后接入桥式整流电路ZL，再串联入电感LI，电感LI的一端接有两个二极管Dl，D2的阳极，其中二极管Dl的阴极接滤波高压电容Cl和变压器Tl初级绕组的一端，二极管D2的阴极接变压器初级绕组的另一端和开关管的一端。开关管可以是三极管，MOS场效应管或IGBT(绝缘栅双极型晶体管)器件。开关管的驱动可有控制集成电路或自激振荡电路根据输出电压的状态而产生的占空比变化的驱动信号驱动。 变压器副边输出电路由变压器副边绕组，整流输出二极管和滤波电容组成。当开关管Ql导通时，二极管Dl截止，D2导通，电感LI和变压器原边线圈均由电流流过，此时电感LI中的电流递增，其规律为
\VgSamt\xDTs|￡| = Lr_!_。
」LI式中jf\%电感LI中的电流；为输入正弦电压；DTs为高频开关管开关工作时的导通时间；LI为电感LI的电感量。变压器原边绕组的励磁电流递增，其规律为
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Lm式中为变压器原边励磁电感中的电流；DTs为高频开关管开关工作时的导通时间；Lm为变压器原边励磁电感的电感量；Vcl为电容Cl两端的电压。当开关管Ql关闭时，二极管Dl导通，D2截止，电感LI中的电流通过二极管Dl对电容Cl充电，电感LI中的电流线性减少。而变压器励磁电感中的电流针对不同的拓扑作不同的变化。对反激而言，励磁电流转到变压器副边输出，提供负载能量。而对正激而言，励磁电流在去磁电路中流动。由于电容器Cl的电感量很大，在稳态工作时，电容器Cl两端的电压几乎恒定不变，因而在稳态工作时，开关管的DTs即导通时间几乎没有变化。而固定的开关管的导通时间，使得电感LI中的电流和电压波形一致，呈正弦波变化规律，高频开关电源的功率因数得到提闻。高功率因数开关电源的控制电路ICl可采用通用的PWM控制集成电路，也可采用通用的PFM控制集成电路，更可采用自激振荡的控制方式。图2是高功率因数开关电源的反激拓扑电路的应用。电源的交流输入端串联有保险丝电阻Fl进行过流保护，同时并联有氧化锌压敏电阻VRl进行浪涌电压吸收，然后接入桥式整流电路ZL，再串联入电感LI，电感LI的一端接有两个二极管D1，D2的阳极，其中二极管Dl的阴极接滤波高压电容Cl和变压器Tl初级绕组的一端，二极管D2的阴极接变压器初级绕组的另一端和开关管的一端。开关管可以是三极管，MOS场效应管或IGBT器件。开关管的驱动可有控制集成电路或自激振荡电路根据输出电压的状态而产生的占空比变化的驱动信号驱动。变压器副边输出电路由变压器副边绕组，整流输出二极管D3和滤波电容C2组成。当开关管Ql导通时，二极管Dl截止，D2导通，电感LI和变压器原边线圈均由电流流过，此时电感LI中电流递增，其变化规律为
权利要求1.一种高功率因数开关电源，其特征在于，所述开关电源的交流输入端串联有保险丝电阻(Fl)进行过流保护，同时并联有氧化锌压敏电阻(VRl)进行浪涌电压吸收，然后接入桥式整流电路(ZL)，再串联接入电感(LI)的一端，电感(LI)的另一端连接两个二极管(D1、D2)的阳极，其中一个二极管(Dl)的阴极接电容(Cl)滤波后，再连接变压器(Tl)初级绕组的一端，另一个二极管(D2)的阴极接开关管(Ql)和变压器(Tl)初级绕组的另一端，开关管的驱动由控制集成电路(ICl)或分立器件组成的自激振荡电路控制输出能满足输出要求的占空比信号作开关驱动信号，电感(LI)、二极管(D1、D2)组成功率因数校正的线路部分，变压器(Tl)的副边绕组和输出整流滤波电路组成开关电源的直流输出部分。
2.根据权利要求I所述的一种高功率因数开关电源，其特征在于所述控制集成电路(ICl)为采用他激或自激式控制的PWM或PFM的驱动方式的集成电路，所述开关管(Ql)为晶体管或功率场效应管或IGBT。
3.根据权利要求I或2所述的一种高功率因数开关电源，其特征在于所述开关电源 包括功率高频变换电路，功率高频变换电路的拓扑结构为反激、正激、桥式变换电路。
4.一种高功率因数开关电源，其特征在于所述开关电源的交流输入端串联有保险丝电阻(Fl)进行过流保护，同时并联有氧化锌压敏电阻(VRl)进行浪涌电压吸收，然后接入桥式整流电路(ZL)，再串联接入变压器(T2)初级绕组的一端，变压器(T2)初级绕组的另一端接一个二极管(D2)的阳极，二极管(D2)的阴极接变压器(Tl)初级绕组的一端和开关管(Q1)，变压器(T2)的次级绕组的一端接二极管(Dl)的阴极，另一端接地，二极管(Dl)的阳极接滤波电容(Cl)和变压器(Tl)的初级绕组的一端，开关管(Ql)的驱动由控制集成电路(ICl)或分立器件组成的自激振荡电路控制输出能满足输出要求的占空比信号作开关驱动信号，变压器(T2)、二极管(D1、D2)组成功率因数校正的线路部分，变压器(Tl)的副边绕组和输出整流滤波电路组成开关电源的直流输出部分。
5.根据权利要求4所述的一种高功率因数开关电源，其特征在于所述控制集成电路(ICl)为采用他激或自激式控制的PWM或PFM的驱动方式的集成电路，所述开关管(Ql)为晶体管或功率场效应管或IGBT。
6.根据权利要求4或5所述的一种高功率因数开关电源，其特征在于所述开关电源包括功率高频变换电路，功率高频变换电路的拓扑结构为反激、正激、桥式变换电路。
7.一种高功率因数开关电源，其特征在于所述开关电源的交流输入端串联有保险丝电阻(Fl)进行过流保护，同时并联有氧化锌压敏电阻(VRl)进行浪涌电压吸收，然后接入桥式整流电路(ZL)，再串联接入变压器(T2)初级绕组的一端，变压器(T2)初级绕组的另一端接一个二极管(D2)的阳极，二极管(D2)的阴极接变压器(Tl)初级绕组的一端和开关管(Q1)，变压器(T2)的次级绕组一端接二极管(Dl)的阴极，二极管(Dl)的阳极接地，变压器(T2)的次级绕组的另一端接滤波电容(Cl)和变压器(Tl)的初级绕组的一端，开关管的驱动由控制集成电路(ICl)或分立器件组成的自激振荡电路控制输出能满足输出要求的占空比信号作开关驱动信号，变压器(T2)、二极管(Dl、D2)组成功率因数校正的线路部分，变压器(Tl)的副边绕组和输出整流滤波电路组成开关电源的直流输出部分。
8.根据权利要求7所述的一种高功率因数开关电源，其特征在于所述控制集成电路(ICl)为采用他激或自激式控制的PWM或PFM的驱动方式的集成电路，所述开关管(Ql)为晶体管或功率场效应管或IGBT。
9.根据权利要求7或8所述的一种高功率因数开关电源，其特征在于所述开关电源包括功率高频变换电路，功率高频变换电路的拓扑结构为反激、正激、桥式变换电路。
专利摘要本实用新型公开了一种高功率因数开关电源。其交流输入端串联有保险丝电阻F1进行过流保护，同时并联有氧化锌压敏电阻VR1进行浪涌电压吸收，然后接入桥式整流电路ZL，再串联接入电感L1的一端，电感L1的另一端连接两个二极管D1，D2的阳极，其中一个二极管D1的阴极接电容C1滤波后，再连接变压器T1初级绕组的一端，另一个二极管D2的阴极接开关管Q1和变压器T1初级绕组的另一端，开关管的驱动由控制集成电路IC1或分立器件组成的自激振荡电路控制输出能满足输出要求的占空比信号作开关驱动信号，变压器T1的副边绕组和输出整流滤波电路组成开关电源的直流输出部分。本实用新型优点是低成本、高功率因数、低输出直流纹波。
文档编号H02M3/315GK202759383SQ20122039033
公开日2013年2月27日 申请日期2012年8月8日 优先权日2012年8月8日
发明者张心益 申请人:张心益