專利名稱：高功率因數(shù)的ap3970p的led驅(qū)動(dòng)電源電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于AP3970P芯片的應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種高功率因數(shù)的AP3970P的LED驅(qū)動(dòng)電源電路。
背景技術(shù)：
LED驅(qū)動(dòng)電源是LED燈的關(guān)鍵組成部分，LED (Light Emitting Diode)發(fā)光二極管。LED的特點(diǎn)非常明顯，壽命長(zhǎng)、光效高、低輻射與低功耗。但LED燈不僅只有LED，還必須有驅(qū)動(dòng)電路；LED對(duì)驅(qū)動(dòng)電源的要求近乎于苛刻，這是由LED的特性決定的，這增加了驅(qū)動(dòng)電路開發(fā)的難度；由于驅(qū)動(dòng)電源的問(wèn)題，LED燈的優(yōu)點(diǎn)會(huì)大打折扣；所以說(shuō)LED燈的性能在某種意義上說(shuō)取決于驅(qū)動(dòng)電路。研究高效率、低成本、高可靠性的驅(qū)動(dòng)電源成為L(zhǎng)ED燈推廣、普及的關(guān)鍵。發(fā)改環(huán)資[2013] 188通知，六部委制定的《半導(dǎo)體照明節(jié)能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃》主要任務(wù)專欄2新材料、裝備和關(guān)鍵技術(shù)中，就把研制高效、高可靠、低成本的LED驅(qū)動(dòng)電源開發(fā)列為關(guān)鍵技術(shù)。LED燈是一個(gè)新型燈具，廣闊的市場(chǎng)、LED燈的產(chǎn)業(yè)鏈驅(qū)動(dòng)著驅(qū)動(dòng)電源廠家如雨后春筍般出現(xiàn)，由于低功率LED燈的I規(guī)范不清，所以現(xiàn)在市場(chǎng)上低功率驅(qū)動(dòng)電源良莠不齊，差距很大。主要問(wèn)題是驅(qū)動(dòng)電源的可靠性、壽命、穩(wěn)定性以及在整個(gè)LED燈中的成本比重。驅(qū)動(dòng)電源電路是電子技術(shù)的綜合應(yīng)用，LED是2 3V的低電壓驅(qū)動(dòng)，不能直接連接220V交流電，必須要設(shè)計(jì)復(fù)雜的變換電路，而且不同用途的LED，要配備不同的電源適配器，設(shè)計(jì)一款好的驅(qū)動(dòng)電源必須綜合考慮很多因素，因?yàn)轵?qū)動(dòng)電源在整個(gè)LED燈中的作用就好比人的心臟一樣。目前，LED燈驅(qū)動(dòng)電源方案多數(shù)以某一廠家控制芯片為核心，配以外圍件路；驅(qū)動(dòng)方式通行的有兩種:其一是一個(gè)恒壓源供多個(gè)恒流源，每個(gè)恒流源單獨(dú)給每路LED供電。這種方式，組合靈活，一路LED故障，不影響其它LED工作，但成本會(huì)略高一些。另一種是直接恒流供電，LED串 聯(lián)或并聯(lián)運(yùn)行。它的優(yōu)點(diǎn)是成本低一點(diǎn)，但靈活性差，還需要解決某個(gè)LED故障，不影響其它LED運(yùn)行的問(wèn)題。這兩種形式，在一段時(shí)間內(nèi)會(huì)并行。多路恒流輸出供電方式，在成本和性能方面會(huì)較好，是以后的主流方向。LED燈驅(qū)動(dòng)電源是LED產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展的保證，LED驅(qū)動(dòng)電源的品質(zhì)直接制約著LED產(chǎn)品的可靠性，驅(qū)動(dòng)電源是LED燈具最薄弱的環(huán)節(jié)，嚴(yán)重滯后LED燈珠發(fā)展，因此在LED產(chǎn)業(yè)鏈逐步完善的今天，LED驅(qū)動(dòng)電源的成熟至關(guān)重要。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高功率因數(shù)的AP3970P的LED驅(qū)動(dòng)電源電路。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種高功率因數(shù)的AP3970P的LED驅(qū)動(dòng)電源電路，包括交流輸入保護(hù)電路、整流及功率因數(shù)校正電路、開機(jī)供電電路、MOSFET管漏極鉗位保護(hù)電路、驅(qū)動(dòng)電源控制芯片供電電路、高頻變壓器、LED燈驅(qū)動(dòng)電源直流輸出電路及AP3970P恒壓恒流控制電路，交流輸入保護(hù)電路接入外部電網(wǎng)220V電源后輸出給整流及功率因數(shù)校正電路，整流及功率因數(shù)校正電路將輸入的交流經(jīng)橋式整流轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷?，且進(jìn)行功率因數(shù)校正后輸出給開機(jī)供電電路、MOSFET管漏極鉗位保護(hù)電路、驅(qū)動(dòng)電源控制芯片供電電路及高頻變壓器，開機(jī)供電電路及驅(qū)動(dòng)電源控制芯片供電電路的輸出與AP3970P恒壓恒流控制電路連接，為AP3970P恒壓恒流控制電路中的控制芯片AP3970供電，MOSFET管漏極鉗位保護(hù)電路及高頻變壓器的輸出與AP3970P恒壓恒流控制電路連接，為AP3970P恒壓恒流控制電路中的控制芯片AP3970提供內(nèi)部的大功率管保護(hù)，高頻變壓器通過(guò)耦合為L(zhǎng)ED燈驅(qū)動(dòng)電源直流輸出電路提供輸入電能，LED燈驅(qū)動(dòng)電源直流輸出電路提供LED燈驅(qū)動(dòng)電源。而且，所述AP3970P恒壓恒流控制電路包括控制芯片AP3970、電容C2、電阻R5、R6、R7、R8，電容C2連接在控制芯片AP3970腳I與地之間，電阻R7并聯(lián)電阻R8后連接在控制芯片AP3970腳4與地之間，電阻R5串接電阻R6后連接在高頻變壓器的Nfb繞組正極端與地之間，并且電阻R5與電阻R6之間的節(jié)點(diǎn)與控制芯片AP3970的腳2連接，控制芯片AP3970的腳8接地。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:1、本實(shí)用新型AP3970芯片的高功率因數(shù)LED燈驅(qū)動(dòng)電源，功率因數(shù)可達(dá)0.9以上。2、本實(shí)用新型該驅(qū)動(dòng)電源恒壓、恒流輸出:輸出電壓DC=42V，輸出電流350mA。輸出功率可在8 12W之間調(diào)整，主要調(diào)整輸出電壓。3、本實(shí)用新型驅(qū)動(dòng)電源以B⑶公司AP3970為控制芯片，配以經(jīng)過(guò)多重優(yōu)化的外圍電路組成。做到了高功率因數(shù)達(dá)0.9以上、效率達(dá)85 %以上，多重保護(hù)、低成本。
4、本實(shí)用新型線路工作穩(wěn)定，且生產(chǎn)便利，成本低的優(yōu)點(diǎn)。

圖1是本實(shí)用新型的線路原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例做進(jìn)一步詳述:需要強(qiáng)調(diào)的是，本實(shí)用新型實(shí)施例是說(shuō)明性的，而不是限定性的，不能以此實(shí)施例作為對(duì)本實(shí)用新型的限定。一種高功率因數(shù)的AP3970P的LED驅(qū)動(dòng)電源電路，如圖1所示，包括交流輸入保護(hù)電路1、整流及功率因數(shù)校正電路2、開機(jī)供電電路3、M0SFET管漏極鉗位保護(hù)電路4、驅(qū)動(dòng)電源控制芯片供電電路5、高頻變壓器6、LED燈驅(qū)動(dòng)電源直流輸出電路7、AP3970P恒壓恒流控制電路8，交流輸入保護(hù)電路I接入外部電網(wǎng)220V電源后輸出給整流及功率因數(shù)校正電路2，整流及功率因數(shù)校正電路2將輸入的交流經(jīng)橋式整流轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷鳎疫M(jìn)行功率因數(shù)校正后輸出給開機(jī)供電電路3、M0SFET管漏極鉗位保護(hù)電路4、驅(qū)動(dòng)電源控制芯片供電電路5及高頻變壓器6，開機(jī)供電電路3及驅(qū)動(dòng)電源控制芯片供電電路5的輸出與AP3970P恒壓恒流控制電路8連接，為AP3970P恒壓恒流控制電路8中的控制芯片AP3970供電，MOSFET管漏極鉗位保護(hù)電路4及高頻變壓器6的輸出與AP3970P恒壓恒流控制電路8連接，為AP3970P恒壓恒流控制電路8中的控制芯片AP3970提供內(nèi)部的大功率管保護(hù)，高頻變壓器6通過(guò)耦合為L(zhǎng)ED燈驅(qū)動(dòng)電源直流輸出電路7提供輸入電能，LED燈驅(qū)動(dòng)電源直流輸出電路7提供LED燈驅(qū)動(dòng)電源。其中，交流輸入保護(hù)電路I由熔絲管F1、負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻R0、輸入濾潑電容CO、電感LO組成，熔絲管Fl —端連接外部220V電源的一項(xiàng)，另一端串接負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻R0，電感LO —端連接外部220V電源的另一項(xiàng)，另一端與負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻RO的一端共同做為交流輸入保護(hù)電路I的輸出，輸入濾波電容CO并聯(lián)在外部220V輸入電源的兩端。熔絲管Fl和負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻RO都是輸入電路的過(guò)流保護(hù)，當(dāng)熔絲管通過(guò)的電流超過(guò)額定電流的1.25 1.5倍時(shí)，熔絲管的熔絲就會(huì)快速熔斷；負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻是通電瞬間限流保護(hù)，電容CO的作用是濾除供電電源的高次諧波干擾，電感有電路開啟時(shí)浪涌電流以及外部、內(nèi)部電磁干擾(EMI)擬制作用。其中，整流及功率因數(shù)校正電路2由橋式整流器Dl D4，二極管D05、D06、D07，電解電容C01、C02組成，橋式整流器的Dl與D2之間，D3與D4之間的節(jié)點(diǎn)處接入交流輸入保護(hù)電路I的輸出，電容COl與二極管D05串聯(lián)后，電容C02與二極管D07串聯(lián)后分別并聯(lián)在橋式整流器Dl D4的輸出兩端，二極管D06連接在電容COl與二極管D05及電容C02與二極管D07連接的節(jié)點(diǎn)上。電路的作用是將輸入的交流經(jīng)橋式整流轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷鳎也捎弥鹆麟娐愤M(jìn)行功率因數(shù)校正，以提高電路的功率因數(shù)值，功率因數(shù)校正電路(PFC)工作原理是:迫使AC線路電流跟蹤電壓波形的瞬時(shí)變化軌跡，使電流與電壓保持同相位。其中，開機(jī)供電電路3由串聯(lián)的電阻Rl和R2組成，該串聯(lián)電路的一端連接在整流及功率因數(shù)校正電路2的輸出端，另一端與控制芯片AP3970的腳3連接，開機(jī)供電電路3的作用是在開機(jī)時(shí)給控制芯片AP3970供電，以保證在驅(qū)動(dòng)電源啟動(dòng)時(shí)正常工作。其中，MOSFET管漏極鉗位保護(hù)電路4由二極管D6、電阻R3、電容C4組成，電阻R3與電容C4并聯(lián)后與二極 管D6串接，該MOSFET管漏極鉗位保護(hù)電路4的一端與橋式整流器Dl D4的輸出連接，另一端與控制芯片AP3970的腳5腳6連接。該電路是一個(gè)漏極嵌位保護(hù)電路，它的作用是對(duì)AP3970內(nèi)部的大功率管進(jìn)行保護(hù)，以防大功率管被擊穿，本驅(qū)動(dòng)電源是一個(gè)反激式開關(guān)電源，每當(dāng)功率管由導(dǎo)通變成截至?xí)r，再看關(guān)電源的一次繞組上就會(huì)產(chǎn)生尖峰電壓和感應(yīng)電壓，其中的尖峰電壓是由于高頻變壓器存在漏感(即漏感產(chǎn)生的自感)而形成，它與整流濾潑后產(chǎn)生的直流高壓Ul和感應(yīng)電壓Uor疊加在一起，加在功率管的漏極上，很容易損壞功率管，為此，必須增加漏極嵌位保護(hù)電路，對(duì)尖峰電壓進(jìn)行嵌位或吸收。電阻R3和電容C4是吸收元件，D6是阻塞二極管，組成R、C、VD型嵌位電路。其中，驅(qū)動(dòng)電源控制芯片供電電路5由二極管D5、電容C3、電容R4和變壓器Nfb繞組組成，電容C3與電容R4并聯(lián)后，一端連接地，另一端串接二極管D5后與變壓器Nfb繞組的正端連接，變壓器Nfb繞組的另一端接地。驅(qū)動(dòng)電源控制芯片供電電路5在電路啟動(dòng)后，由Nfb繞組的感應(yīng)電壓經(jīng)整流濾波產(chǎn)生直流電壓，為控制芯片正常工作提供穩(wěn)定的直流電壓。電源啟動(dòng)瞬間控制芯片AP3970由R1、R2供電，電路啟動(dòng)后R1、R2就完成了任務(wù)。其中，高頻變壓器6是高頻變壓器Tl，其輸入繞組有Nfb繞組及Np繞組，Nfb繞組的連接如上所述，Np繞組的兩端分別連接橋式整流的輸出及控制芯片AP3970的腳5腳6，其輸出繞組為Ns。高頻變壓器是開關(guān)電源的重要部件，它起到儲(chǔ)存能量、傳輸能量的作用。其中，LED燈驅(qū)動(dòng)電源直流輸出電路7由高頻變壓器Ns繞組、串接在Ns繞組輸出正極端的快恢復(fù)二極管D7及并聯(lián)在Ns繞組兩端的濾波電容C5和負(fù)載電阻R9組成。其中，AP3970P恒壓恒流控制電路8是驅(qū)動(dòng)電源的控制電路，核心是控制芯片AP3970,再配以連接在控制芯片AP3970腳I與地之間的電容C2、電阻R7并聯(lián)電阻R8后連接在控制芯片AP3970腳4與地之間、電阻R5串接電阻R6后連接在Nfb繞組正極端與地之間，并且電阻R5與電阻R6之間的節(jié)點(diǎn)與控制芯片AP3970的腳2連接，控制芯片AP3970的腳8接地。電容C2是直流輸出補(bǔ)償電容；R5、R6是原邊反饋電壓采樣電阻，它們的比值與變壓器繞組比值決定輸出電壓的高低；R7、R8電阻是大功率驅(qū)動(dòng)管源極電阻，是電流采樣電阻，通過(guò)改變這兩個(gè)并聯(lián)電阻的大小就可以控制輸出電流的大小?？刂菩酒珹P3970是控制部分的核心，是一個(gè)頻率調(diào)制芯片(PFM)。特點(diǎn)是:源邊反饋(PSR)恒壓/恒流(CV/CC)控制，功率開關(guān)管內(nèi)置集成；極低啟動(dòng)電流:0.2μ A ;內(nèi)置軟啟動(dòng)、過(guò)壓保護(hù)、短路保護(hù)。該驅(qū)動(dòng)電源的工作原理:該驅(qū)動(dòng)電源是一個(gè)開關(guān)直流穩(wěn)壓電源，是一個(gè)斷續(xù)模式單端隔離反激AC-DC變換器。工作原理是:在功率管(內(nèi)置)VT飽和導(dǎo)通期間，輸入電壓(整流濾波后的直流電壓)Ui加到高頻變壓器Tl初級(jí)繞組Np，同“.”名端相對(duì)非同名端為正，次級(jí)繞組Ns 二極管D7反向截止，高頻變壓器作為電感運(yùn)行；當(dāng)功率管VT關(guān)斷時(shí)，高頻變壓器每個(gè)繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)“.”端為負(fù)，次級(jí)二極管D7正偏導(dǎo)通，磁芯磁通不能突變，勵(lì)磁磁勢(shì)不變，滿足i2p/ilp=Np/Ns關(guān)系，作為變壓器運(yùn)行，將導(dǎo)通期間存儲(chǔ)的磁場(chǎng)能量傳輸?shù)截?fù)載，在整個(gè)負(fù)載和輸入電壓范圍內(nèi)，在截止時(shí)間內(nèi)次級(jí)電流下降到零。如果輸出電容C5足夠大，輸出電壓Uo在充電與放電時(shí)間內(nèi)基本不變。這是一個(gè)頻率調(diào)制控制芯片(PFM)，當(dāng)輸入電壓變化或負(fù)載變化(即輸出電流發(fā)生變化)，會(huì)通過(guò)采 樣電阻反饋到芯片相應(yīng)輸入端，芯片就會(huì)改變工作頻率，保持輸出電壓、電流的穩(wěn)定。
權(quán)利要求1.一種高功率因數(shù)的AP3970P的LED驅(qū)動(dòng)電源電路，其特征在于:包括交流輸入保護(hù)電路、整流及功率因數(shù)校正電路、開機(jī)供電電路、MOSFET管漏極鉗位保護(hù)電路、驅(qū)動(dòng)電源控制芯片供電電路、高頻變壓器、LED燈驅(qū)動(dòng)電源直流輸出電路及AP3970P恒壓恒流控制電路，交流輸入保護(hù)電路接入外部電網(wǎng)220V電源后輸出給整流及功率因數(shù)校正電路，整流及功率因數(shù)校正電路將輸入的交流經(jīng)橋式整流轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷?，且進(jìn)行功率因數(shù)校正后輸出給開機(jī)供電電路、MOSFET管漏極鉗位保護(hù)電路、驅(qū)動(dòng)電源控制芯片供電電路及高頻變壓器，開機(jī)供電電路及驅(qū)動(dòng)電源控制芯片供電電路的輸出與AP3970P恒壓恒流控制電路連接，為AP3970P恒壓恒流控制電路中的控制芯片AP3970供電，MOSFET管漏極鉗位保護(hù)電路及高頻變壓器的輸出與AP3970P恒壓恒流控制電路連接，為AP3970P恒壓恒流控制電路中的控制芯片AP3970提供內(nèi)部的大功率管保護(hù)， 高頻變壓器通過(guò)耦合為L(zhǎng)ED燈驅(qū)動(dòng)電源直流輸出電路提供輸入電能，LED燈驅(qū)動(dòng)電源直流輸出電路提供LED燈驅(qū)動(dòng)電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率因數(shù)的AP3970P的LED驅(qū)動(dòng)電源電路，其特征在于:所述AP3970P恒壓恒流控制電路包括控制芯片AP3970、電容C2、電阻R5、R6、R7、R8，電容C2連接在控制芯片AP3970腳I與地之間，電阻R7并聯(lián)電阻R8后連接在控制芯片AP3970腳4與地之間，電阻R5串接電阻R6后連接在高頻變壓器的Nfb繞組正極端與地之間，并且電阻R5與電阻R6之間的節(jié)點(diǎn)與控制芯片AP3970的腳2連接，控制芯片AP3970的腳8接地。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種高功率因數(shù)的AP3970P的LED驅(qū)動(dòng)電源電路，該電路的交流輸入保護(hù)電路接入外部電源后輸出給整流及功率因數(shù)校正電路，整流及功率因數(shù)校正電路為開機(jī)供電電路、MOSFET管漏極鉗位保護(hù)電路、驅(qū)動(dòng)電源控制芯片供電電路及高頻變壓器供電，開機(jī)供電電路及驅(qū)動(dòng)電源控制芯片供電電路為AP3970P恒壓恒流控制電路中的控制芯片AP3970供電，MOSFET管漏極鉗位保護(hù)電路及高頻變壓器的輸出為AP3970P恒壓恒流控制電路中的控制芯片AP3970提供保護(hù)，高頻變壓器通過(guò)耦合為L(zhǎng)ED燈驅(qū)動(dòng)電源直流輸出電路提供輸入電能。本實(shí)用新型驅(qū)動(dòng)電源以BCD公司AP3970為控制芯片，配以經(jīng)過(guò)多重優(yōu)化的外圍電路組成，做到了高功率因數(shù)達(dá)0.9以上、效率達(dá)85﹪以上，多重保護(hù)、電路工作穩(wěn)定，生產(chǎn)成本低。
文檔編號(hào)H05B37/02GK203136273SQ201320118280
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月15日
發(fā)明者田津龍 申請(qǐng)人:田津龍