Pfc電路以及應用其的led驅動電路以及pfc方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種PFC電路以及應用其的LED驅動電路以及PFC方法。所述PFC電路，連接在整流橋后，所述整流橋連接在輸入源后，其特征在于，包括二極管和電容，所述二極管的陽極與所述整流橋的高電位端連接，陰極與所述電容的一端連接，所述電容的另一端與所述整流橋的低電位端連接并接到大地；所述二極管和電容的公共端作為所述PFC電路的高電位輸出端，所述電容的另一端作為所述PFC電路的低電位輸出端。本發(fā)明通過在整流橋和輸出電路之間連接二極管和電容來進行PFC，所述二極管和電容由電路本身進行控制，其結構簡單、易于實現(xiàn)，能較好的提高PF，并且成本低。
【專利說明】PFC電路以及應用其的LED驅動電路以及PFC方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電力電子技術，具體涉及一種PFC電路以及應用其的LED驅動電路以及PFC方法。

【背景技術】
[0002]無源PFC電路不使用晶體管等有源器件，而只是由二極管、電阻、電感和電容等無源器件組成。無源PFC電路分為電感續(xù)流型和電容倍壓型。對于頻率較低、脈沖寬度較窄且幅度較大的輸入電流，電感續(xù)流型PFC電路需要很大的電感才能對PF有明顯的改善，因此會增加電路的體積，不利于電路布局；電容倍壓型PFC電路則需要至少三個二極管和兩個電容。如圖1所示的電路，該電路由輸入源、整流橋、電容倍壓型PFC電路和輸出組成。該電容倍壓型PFC電路由三個二極管和兩個電容組成，其利用整流橋后的二極管和電容來增加整流管的導通角，通過填平輸入電流的谷值，使輸入電流從尖峰脈沖變?yōu)榻咏也ǖ牟ㄐ?，但該電容倍壓型PFC電路的結構較為復雜，成本較高。


【發(fā)明內容】

[0003]有鑒于此，本發(fā)明提出了一種PFC電路以及應用其的LED驅動電路以及PFC方法，其結構簡單、易于實現(xiàn)，能較好的提高PF，并且成本低。
[0004]第一方面，提出了一種PFC電路，連接在整流橋后，所述整流橋連接在輸入源后，其特征在于，包括二極管和電容，
[0005]所述二極管的陽極與所述整流橋的高電位端連接，陰極與所述電容的一端連接，所述電容的另一端與所述整流橋的低電位端連接并接到大地；
[0006]所述二極管和電容的公共端作為所述PFC電路的高電位輸出端，所述電容的另一端作為所述PFC電路的低電位輸出端。
[0007]在所述二極管導通后，對所述電容充電，直到所述整流橋的高電位端電壓達到最大值，所述電容電壓也達到最大值，此時停止對所述電容充電并維持所述最大值，且所述二極管截止；
[0008]檢測所述整流橋的高電位端電壓，直到所述整流橋的高電位端電壓減小到設定的參考電壓，所述電容開始放電，此時所述電容電壓從所述最大值開始減小，減小到等于所述整流橋的高電位端電壓時，所述二極管導通，所述電容電壓繼續(xù)減小直到為零，且所述電容停止放電，所述電容完成了一個充放電周期。
[0009]當所述二極管截止，所述電容放電，給與所述PFC電路連接的輸出電路供電，所述二極管的陽極給與所述輸出電路連接的負載供電，所述輸出電路同時也給所述負載供電。
[0010]所述PFC電路還包括電阻，
[0011]所述電阻串聯(lián)連接在所述輸入源與整流橋之間。
[0012]在所述二極管導通后，對所述電容和電阻組成的RC電路充電。
[0013]第二方面，提出了一種LED驅動電路，包括輸出電路、負載LED和如上所述的PFC電路，
[0014]所述輸出電路的第一輸入端與所述二極管的陰極連接，第二輸入端與所述二極管的陽極連接，第一輸出端與所述負載LED的陽極連接并接到參考地，第二輸出端與所述負載LED的陰極連接并接到所述大地。
[0015]第三方面，提出了一種PFC方法，基于儲能電路:
[0016]輸入源輸出的能量經過整流橋整流，所述儲能電路對經過所述整流橋整流后輸出的能量先進行存儲，再釋放到輸出電路，以供給負載工作；
[0017]在所述能量從存儲到釋放的過程中，對輸入電流的相位和形狀進行控制，以跟蹤輸入電壓的波形。
[0018]所述儲能電路包括二極管和電容，
[0019]所述二極管的陽極與所述整流橋的高電位端連接，陰極與所述電容的一端連接，所述電容的另一端與所述整流橋的低電位端連接并接到大地；
[0020]所述二極管和電容的公共端作為所述儲能電路的高電位輸出端，所述電容的另一端作為所述儲能電路的低電位輸出端。
[0021]在所述二極管導通后，對所述電容充電，直到所述整流橋的高電位端電壓達到最大值，所述電容電壓也達到最大值，此時停止對所述電容充電并維持所述最大值，且所述二極管截止；
[0022]檢測所述整流橋的高電位端電壓，直到所述整流橋的高電位端電壓減小到設定的參考電壓，所述電容開始放電，此時所述電容電壓從所述最大值開始減小，減小到等于所述整流橋的高電位端電壓時，所述二極管導通，所述電容電壓繼續(xù)減小直到為零，且所述電容停止放電，所述電容完成了一個充放電周期。
[0023]當所述二極管截止，所述電容放電，給與所述儲能電路連接的輸出電路供電，所述二極管的陽極給與所述輸出電路連接的負載供電，所述輸出電路同時也給所述負載供電。
[0024]所述儲能電路還包括電阻，
[0025]所述電阻串聯(lián)連接在所述輸入源與整流橋之間。
[0026]在所述二極管導通后，對所述電容和電阻組成的RC電路充電。
[0027]本發(fā)明通過在整流橋和輸出電路之間連接二極管和電容來進行PFC，所述二極管和電容由電路本身進行控制。當二極管導通時，對電容進行充電；當整流橋的高電位端電壓達到設定的參考電壓時，電容開始放電，通過電容的充放電過程來改變輸入電流波形，以便更好地跟蹤輸入電壓波形。本發(fā)明的電路結構簡單、易于實現(xiàn)，能較好的提高PF，并且成本低。如果需要再進一步提高PF，只需在此結構上，在輸入源與整流橋之間連接電阻即可實現(xiàn)，其結構也簡單、也易于實現(xiàn)，并且成本低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]通過以下參照附圖對本發(fā)明實施例的描述，本發(fā)明的上述以及其它目的、特征和優(yōu)點將更為清楚，在附圖中:
[0029]圖1是含電容倍壓型PFC電路的電路示意圖；
[0030]圖2是本發(fā)明第一實施例的PFC電路結構示意圖；
[0031]圖3是本發(fā)明第二實施例的LED驅動電路示意圖；
[0032]圖4是本發(fā)明第二實施例的LED驅動電路的波形示意圖；
[0033]圖5是本發(fā)明第三實施例的LED驅動電路示意圖；
[0034]圖6是本發(fā)明第三實施例的LED驅動電路的波形示意圖；
[0035]圖7是本發(fā)明第四實施例的PFC方法。

【具體實施方式】
[0036]以下基于優(yōu)選實施例對本發(fā)明進行描述，但是本發(fā)明并不僅僅限于這些實施例。在下文對本發(fā)明的細節(jié)描述中，詳盡描述了一些特定的細節(jié)部分。對本領域技術人員來說沒有這些細節(jié)部分的描述也可以完全理解本發(fā)明。為了避免混淆本發(fā)明的實質，公知的方法、過程、流程、元件和電路并沒有詳細敘述。
[0037]此外，本領域普通技術人員應當理解，在此提供的附圖都是為了說明的目的，并且附圖不一定是按比例繪制的。
[0038]同時，應當理解，在以下的描述中，“電路”是指由至少一個元件或子電路通過電氣連接或電磁連接構成的導電回路。當稱元件或電路“連接到”另一元件或稱元件/電路“連接在”兩個節(jié)點之間時，它可以是直接耦接或連接到另一元件或者可以存在中間元件，元件之間的連接可以是物理上的、邏輯上的、或者其結合。相反，當稱元件“直接耦接到”或“直接連接到”另一元件時，意味著兩者不存在中間元件。
[0039]除非上下文明確要求，否則整個說明書和權利要求書中的“包括”、“包含”等類似詞語應當解釋為包含的含義而不是排他或窮舉的含義；也就是說，是“包括但不限于”的含義。
[0040]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。此外，在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。
[0041]本發(fā)明可以被應用于任何需要提高PF的電路中，在以下的詳細描述中，僅以應用于LED驅動電路為例來說明。
[0042]圖2是本發(fā)明第一實施例的PFC電路結構示意圖。如圖2所示，一種PFC電路，連接在整流橋后，所述整流橋連接在輸入源Vin后，包括二極管Dp和電容Cp，
[0043]所述二極管Dp的陽極與所述整流橋的高電位端連接，陰極與所述電容(；的一端連接，所述電容Cp的另一端與所述整流橋的低電位端連接并接到大地；
[0044]所述二極管Dp和電容Cp的公共端作為所述PFC電路的高電位輸出端，所述電容Cp的另一端作為所述PFC電路的低電位輸出端。
[0045]在所述二極管Dp導通后，對所述電容Cp充電，直到所述整流橋的高電位端電壓達到最大值，所述電容電壓也達到最大值，此時停止對所述電容Cp充電并維持所述最大值，且所述二極管Dp截止；
[0046]檢測所述整流橋的高電位端電壓，直到所述整流橋的高電位端電壓減小到設定的參考電壓，所述電容Cp開始放電，此時所述電容電壓從所述最大值開始減小，減小到等于所述整流橋的高電位端電壓時，所述二極管Dp導通，所述電容電壓繼續(xù)減小直到為零，且所述電容Cp停止放電，所述電容Cp完成了一個充放電周期。
[0047]此處，“減小到等于所述整流橋的高電位端電壓時”是理論描述，即理論上認為所述二極管的導通壓降為零，實際是需要考慮二極管的導通壓降。
[0048]當所述二極管Dp截止，所述電容Cp放電，給與所述PFC電路連接的輸出電路供電，所述二極管Dp的陽極給與所述輸出電路連接的負載供電，所述輸出電路同時也給所述負載供電。
[0049]所述的PFC電路還包括電阻Rp，
[0050]所述電阻Rp串聯(lián)連接在所述輸入源與整流橋之間。
[0051]在所述二極管Dp導通后，對所述電容Cp和電阻Rp組成的RC電路充電。
[0052]本實施例一通過在整流橋和輸出電路之間連接二極管和電容來進行PFC，所述二極管和電容由電路本身進行控制，其結構簡單、易于實現(xiàn)，能較好的提高PF，并且成本低。如果需要再進一步提高PF，只需在此結構上，在輸入源與整流橋之間連接電阻即可實現(xiàn)，其結構也簡單、也易于實現(xiàn)，并且成本低。相比于現(xiàn)有技術中的無源PFC電路，本實施例一在提高了 PF的情況下，很好地解決了結構復雜以及成本高的問題。而且當輸入電流為窄脈沖、大電流時，本實施例一的效果會更好。
[0053]圖3是本發(fā)明第二實施例的LED驅動電路示意圖。如圖3所示，LED驅動電路，包括輸出電路、負載LED和實施例一中的PFC電路。
[0054]所述PFC電路只包括二極管Dp和電容Cp，對所述PFC電路的其他描述，與實施例一類似，在此不再贅述；
[0055]所述輸出電路的第一輸入端與所述二極管Dp的陰極連接，第二輸入端與所述二極管％的陽極連接，第一輸出端與所述負載LED的陽極連接并接到參考地，第二輸出端與所述負載LED的陰極連接并接到所述大地；
[0056]在本實施例二中，所述輸出電路與負載LED實際是串聯(lián)連接在所述整流橋的高電位端和低電位端之間。一般現(xiàn)有技術中，整流橋、輸出電路和負載LED是依次并聯(lián)。相比于現(xiàn)有技術，本實施例二中的所述輸出電路承受的電壓應力減小了，也便于將所述輸出電路進行集成，以減小電路體積，降低成本。
[0057]圖4是本發(fā)明第二實施例的LED驅動電路的波形示意圖。如圖4所示，給出了所述二極管Dp的陽極波形Vgl、所述二極管Dp的陰極波形Vg2、輸入電流波形iinl以及未進行PFC的輸入電流波形iin(without PFC)。從圖4中可知,未進行PFC時,輸入電流波形iin(withoutPFC)的脈沖寬度較窄且電流峰值高，可認為iin(without PFC)是窄脈沖、大電流。
[0058]本實施例二中的輸出電路通過檢測所述二極管Dp的陽極電壓，來控制所述二極管Dp和電容Cp。
[0059]下面介紹具體工作過程:
[0060]tl時刻，整流橋導通，產生輸入電流iin并且瞬間達到最大值，二極管Dp導通，Vgl與Vg2的波形相同，此時開始對電容Cp充電；
[0061]到t2時刻，Vgl達到峰值，同時Vg2也達到峰值，輸入電流iinl逐漸減小，電容Cp的電壓也達到最大值，t2時刻結束，Vgl開始減小，Vg2等于電容Cp的電壓最大值，此時二極管Dp的陰極電壓Vg2大于陽極電壓Vgl，二極管Dp截止，輸入電流iinl減小到零，電容Cp的電壓最大值維持到t3時刻；
[0062]到t3時刻，Vgl減小到設定的參考電壓，此時電容Cp開始放電，Vg2也開始減?。?br> [0063]在t3到t4時刻之間，Vgl減小的慢，Vg2減小的快，會出現(xiàn)Vgl大于Vg2的時刻，在該時刻，二極管Dp導通；
[0064]到t4時刻，Vg2減小到零，電容Cp放電結束。
[0065]從圖4中可知，與輸入電流波形iin(without PFC)相比,輸入電流iinl得到了比較好的改善，提高了 PF。
[0066]本實施例二通過在整流橋和輸出電路之間連接二極管和電容來進行PFC，并將其應用到LED驅動電路中。所述二極管和電容由電路本身進行控制，其結構簡單、易于實現(xiàn)，能較好的提高PF，并且成本低。而且在所述LED驅動電路中，其輸入電流為窄脈沖、大電流，與未加入PFC電路的情況相比，實施例一中的PFC電路確實提高了 PF。
[0067]圖5是本發(fā)明第三實施例的LED驅動電路示意圖。如圖5所示,LED驅動電路,包括輸出電路、負載LED和實施例一中的PFC電路。
[0068]所述PFC電路不僅包括二極管Dp和電容Cp，還包括電阻Rp，對所述PFC電路的其他描述，與實施例一類似，在此不再贅述。
[0069]其中，所述電阻Rp串聯(lián)連接在所述輸入源Vin與所述整流橋之間。理解為:所述電阻Rp既可以串聯(lián)連接在從所述輸入源Vin正極到所述整流橋的支路上，也可以串聯(lián)連接在從所述整流橋回到所述輸入源Vin負極的支路上。
[0070]所述輸出電路的第一輸入端與所述二極管Dp的陰極連接，第二輸入端與所述二極管％的陽極連接，第一輸出端與所述負載LED的陽極連接并接到參考地，第二輸出端與所述負載LED的陰極連接并接到所述大地；
[0071]在本實施例三中，所述輸出電路與負載LED實際是串聯(lián)連接在所述整流橋的高電位端和低電位端之間。一般現(xiàn)有技術中，整流橋、輸出電路和負載LED是依次并聯(lián)。相比于現(xiàn)有技術，本實施例三中的所述輸出電路承受的電壓應力減小了，也便于將所述輸出電路進行集成，以減小電路體積，降低成本。
[0072]圖6是本發(fā)明第三實施例的LED驅動電路的波形示意圖。如圖6所示，給出了所述二極管Dp的陽極波形Vgl、所述二極管Dp的陰極波形Vg2、輸入電流波形iin2以及未連接電阻Rp的輸入電流波形iinl。本實施例三的輸入電流波形iin2只需與實施例二中的未連接電阻Rp的輸入電流波形iinl相比即可。
[0073]本實施例三中的輸出電路通過檢測所述二極管Dp的陽極電壓，來控制所述二極管Dp和電容Cp。
[0074]下面介紹具體工作過程:
[0075]&時刻，整流橋導通，產生輸入電流iin2，由于存在電阻Rp，可以改善初始時刻輸入電流iin2的上升斜率。在實施例二中，當二極管Dp導通后，輸入電流iinl作為電容Cp的充電電流，不存在時間常數(shù)，即一瞬間充電電流就達到峰值，但在本實施例三中，當二極管Dp導通后，輸入電流iin2作為電阻Rp和電容Cp的充電電流，開始對電容Cp和電阻Rp組成的RC電路充電，由于存在時間常數(shù)RP*CP，所以輸入電流iin2是逐漸上升。此時二極管Dp導通，Vgl與Vg2的波形相同。
[0076]t2到t4時刻的工作原理，與實施例二中的描述相同，在此不再贅述。
[0077]從圖6中可知，與未連接電阻RpW輸入電流波形iinl相比，輸入電流iin2得到了更好的改善，提高了 PF。
[0078]為了驗證上述實施例，下面給出具體實驗數(shù)據(jù):
[0079]

【權利要求】
1.一種PFC電路，連接在整流橋后，所述整流橋連接在輸入源后，其特征在于，包括二極管和電容， 所述二極管的陽極與所述整流橋的高電位端連接，陰極與所述電容的一端連接，所述電容的另一端與所述整流橋的低電位端連接并接到大地； 所述二極管和電容的公共端作為所述PFC電路的高電位輸出端，所述電容的另一端作為所述PFC電路的低電位輸出端。
2.根據(jù)權利要求1所述的PFC電路，其特征在于， 在所述二極管導通后，對所述電容充電，直到所述整流橋的高電位端電壓達到最大值，所述電容電壓也達到最大值，此時停止對所述電容充電并維持所述最大值，且所述二極管截止； 檢測所述整流橋的高電位端電壓，直到所述整流橋的高電位端電壓減小到設定的參考電壓，所述電容開始放電，此時所述電容電壓從所述最大值開始減小，減小到等于所述整流橋的高電位端電壓時，所述二極管導通，所述電容電壓繼續(xù)減小直到為零，且所述電容停止放電，所述電容完成了一個充放電周期。
3.根據(jù)權利要求2所述的PFC電路，其特征在于， 當所述二極管截止，所述電容放電，給與所述PFC電路連接的輸出電路供電，所述二極管的陽極給與所述輸出電路連接的負載供電，所述輸出電路同時也給所述負載供電。
4.根據(jù)權利要求2所述的PFC電路，其特征在于，還包括電阻， 所述電阻串聯(lián)連接在所述輸入源與整流橋之間。
5.根據(jù)權利要求4所述的PFC電路，其特征在于， 在所述二極管導通后，對所述電容和電阻組成的RC電路充電。
6.一種LED驅動電路，包括輸出電路、負載LED和如權利要求1_5中任一項所述的PFC電路，其特征在于， 所述輸出電路的第一輸入端與所述二極管的陰極連接，第二輸入端與所述二極管的陽極連接，第一輸出端與所述負載LED的陽極連接并接到參考地，第二輸出端與所述負載LED的陰極連接并接到所述大地。
7.—種PFC方法，其特征在于，基于儲能電路: 輸入源輸出的能量經過整流橋整流，所述儲能電路對經過所述整流橋整流后輸出的能量先進行存儲，再釋放到輸出電路，以供給負載工作； 在所述能量從存儲到釋放的過程中，對輸入電流的相位和形狀進行控制，以跟蹤輸入電壓的波形。
8.根據(jù)權利要求7所述的PFC方法，其特征在于，所述儲能電路包括二極管和電容， 所述二極管的陽極與所述整流橋的高電位端連接，陰極與所述電容的一端連接，所述電容的另一端與所述整流橋的低電位端連接并接到大地； 所述二極管和電容的公共端作為所述儲能電路的高電位輸出端，所述電容的另一端作為所述儲能電路的低電位輸出端。
9.根據(jù)權利要求8所述的PFC方法，其特征在于， 在所述二極管導通后，對所述電容充電，直到所述整流橋的高電位端電壓達到最大值，所述電容電壓也達到最大值，此時停止對所述電容充電并維持所述最大值，且所述二極管截止； 檢測所述整流橋的高電位端電壓，直到所述整流橋的高電位端電壓減小到設定的參考電壓，所述電容開始放電，此時所述電容電壓從所述最大值開始減小，減小到等于所述整流橋的高電位端電壓時，所述二極管導通，所述電容電壓繼續(xù)減小直到為零，且所述電容停止放電，所述電容完成了一個充放電周期。
10.根據(jù)權利要求9所述的PFC方法，其特征在于， 當所述二極管截止，所述電容放電，給與所述儲能電路連接的輸出電路供電，所述二極管的陽極給與所述輸出電路連接的負載供電，所述輸出電路同時也給所述負載供電。
11.根據(jù)權利要求9所述的PFC方法，其特征在于，所述儲能電路還包括電阻， 所述電阻串聯(lián)連接在所述輸入源與整流橋之間。
12.根據(jù)權利要 求11所述的PFC方法，其特征在于， 在所述二極管導通后，對所述電容和電阻組成的RC電路充電。
【文檔編號】H05B37/02GK104078987SQ201410285837
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年6月24日 優(yōu)先權日:2014年6月24日
【發(fā)明者】黃曉冬, 趙晨 申請人:矽力杰半導體技術(杭州)有限公司