灯具控制系统中的升压型功率因素校正电路的利记博彩app
【专利摘要】本实用新型提供了一种灯具控制系统中的升压型功率因素校正电路，其连接在灯具控制系统的交流输入整流滤波单元后侧，包括：功率因素校正控制芯片U1和供电变压器T1，其中，供电变压器T1的原边绕组一端与交流输入整流滤波单元的信号输出端相连，另一端向外引出构成该电路的信号输出，供电变压器T1的辅助绕组一端通过二极管D32连接至串稳单元，串稳单元包括开关管Q32，开关管Q32的基极通过稳压管ZD31接地，集电极与二极管D32的阴极相连、且通过电阻R46连接至自身的基极，发射极通过二极管D34接入功率因素校正控制芯片U1的供电端口，同时在二极管D34的阴极侧还连接有稳压管ZD30，稳压管ZD31、稳压管ZD30的阳极接地。本实用新型提出的PFC电路工作稳定，效率高。
【专利说明】
灯具控制系统中的升压型功率因素校正电路
技术领域
[0001] 本实用新型涉及灯具控制技术领域，具体涉及一种灯具控制系统中的升压型功率因素校正电路。
【背景技术】
[0002] 路灯，给道路提供照明功能的灯具，泛指交通照明中路面照明范围内的灯具。随着科学技术和电子行业的发展与进步，对于诸如LED路灯等灯具的控制器系统变得越发复杂， 功能也变得越发多元化。通常，LED路灯以市电交流电作为供电电源，然后经过整流滤波电路、升压型功率因素校正电路、LLC谐振变换器控制电路和输出滤波整流电路输送给所需要供电的LED路灯。
[0003] 其中，升压型功率因素校正电路(S卩PFC升压电路)用于对馈入该电路的直流(DC) 或者交流(AC)电压进行升压，同时还能够布置为形成功率因数接近1的消耗装置(功率因数校正)。功率因素指的是有效功率与总耗电量(视在功率)之间的关系，即有效功率除以总耗电量(视在功率)的比值，该值越接近1，代表电力利用率越高。
[0004] 传统灯具控制系统的PFC升压电路:①有采用电感等分立元件构成的被动式PFC， 其结构简单、成本低，稳定性良好，但功率因数不是很高，只能达到〇.7?0.8，因此其效率也比较低，发热量也比较大;②也有以功率因素控制器芯片为主进行设计的主动式PFC，其功率因数高达0.99、低损耗和高可靠、输入电压可以从90V到270V(宽幅输入)等，由于输出DC 电压纹波很小，因此采用主动式PFC的电源不需要采用很大容量的滤波电容。在以芯片为主进行设计的主动式PFC升压电路中，芯片的供电端口通常直接经整流二极管与PFC升压电路中的供电变压器辅助绕组相连，而一旦辅助绕组上感应的电压信号出现不稳定情况甚至波动较大时，芯片工作便会受到影响，进而使得PFC升压电路不能正常运行。进一步的是，PFC 升压电路的外部开关管通断驱动缓慢，使得在对输入电流进行相位调整时存在一定的影响。
【实用新型内容】
[0005] 针对现有技术中所存在的不足，本实用新型提供了一种灯具控制系统中的升压型功率因素校正电路，该电路以功率因素控制器芯片为主进行设计，并在芯片的供电端口设计了特殊的串稳单元，保证了 PFC升压电路的正常运行。
[0006] 为实现上述目的，本实用新型采用了如下的技术方案:
[0007] —种灯具控制系统中的升压型功率因素校正电路，其连接在灯具控制系统的交流输入整流滤波单元后侧，该电路包括:
[0008] 功率因素校正控制芯片U1和供电变压器T1，其中，
[0009] 所述供电变压器T1的原边绕组一端与交流输入整流滤波单元的信号输出端相连， 另一端向外引出构成该电路的信号输出，
[0010] 所述供电变压器T1的辅助绕组一端通过二极管D32连接至一个串稳单元，所述串稳单兀包括开关管Q32,所述开关管Q32的基极通过稳压管ZD31接地，所述开关管Q32的集电极与二极管D32的阴极相连、且通过电阻R46连接至自身的基极，所述开关管Q32的发射极通过二极管D34接入功率因素校正控制芯片U1的供电端口，同时在二极管D34的阴极侧还连接有稳压管ZD30，所述稳压管ZD31、稳压管ZD30的阳极接地。
[0011] 相比于现有技术，本实用新型具有如下有益效果:
[0012] 本实用新型提供的升压型功率因素校正电路应用在灯具控制系统中，主要通过在供电变压器与PFC芯片的供电端口之间设计相应的串稳单元，使得PFC芯片能够控制整个校正电路工作在一个比较稳定的高效率状态，进而保证对功率因素的调整达到最优值。
【附图说明】
[0013] 图1为本实用新型所述灯具控制系统中的升压型功率因素校正电路原理图；
[0014] 图2为本实用新型所述功率因素校正控制芯片U1的低电压保护电路图。
【具体实施方式】
[0015] 为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与作用更加清楚及易于了解，下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步阐述:
[0016] 本实用新型首先对主动式PFC电路(“功率因素校正电路”的简称)进行简单概述:
[0017] 主动式PFC电路通常由高频电感、开关管和电容等元件构成，可简单归纳为升压型开关电源电路，它能将110V或220V的交流市电转变为380V甚至更高的直流高压。具有体积小，重量轻，主要是通过专用1C芯片去调整电流的波形，对电流电压间的相位差进行补偿。 主动式PFC可以达到较高的功率因数一通常可达98%以上，输入电压范围宽等优越的电气性能，但成本也相对较高。具体做法是在输入整流桥与输出滤波电容之间插入一个开关变换器线圈，以控制输入电流的波形跟随电网电压波形，使电源呈现阻性，从而提高功率因素。本实用新型下面所提到的PFC电路属于主动式校正电路，运作原理与上述类似。
[0018] 结合图1，本实用新型提出了一种灯具控制系统中的升压型功率因素校正电路，其连接在灯具控制系统的交流输入整流滤波单元后侧(即接收经过整流滤波单元处理过的信号)，该电路包括:功率因素校正控制芯片U1和供电变压器T1，其中，所述供电变压器T1的原边绕组一端(pinlO)与交流输入整流滤波单元的信号输出端相连，另一端(Pin8)向外引出构成该电路的信号输出，所述供电变压器T1的辅助绕组一端(pin4)通过二极管D32连接至一个串稳单兀，所述串稳单兀包括开关管Q32,所述开关管Q32的基极通过稳压管ZD31接地， 所述开关管Q32的集电极与二极管D32的阴极相连、且通过电阻R46连接至自身的基极，所述开关管Q32的发射极通过二极管D34接入功率因素校正控制芯片U1的供电端口，同时在二极管D34的阴极侧还连接有稳压管ZD30,所述稳压管ZD31、稳压管ZD30的阳极接地。其中，电阻 R46优先取值在3.9K，ZD31的稳定电压优先取值在18V，ZD30的稳定电压优先取值在18V。二极管D32的优先参数取值在100V/1A(100V为二极管D32承受的最大反向电压，1A为二极管 D32流过的最大正向电流，以下类似)。二极管D34的优先参数取值在40V/0.5A。
[0019] 上述方案中，在供电变压器T1辅助线圈产生的信号通过二极管D32整流后，送入到开关管Q32的集电极，此时由于稳压管ZD31的存在使得开关管Q32的基极稳压到18V，开关管 Q32的输出3脚(即发射极)会在18-0.3V左右，然后再经过D34单向导通，ZD30再次保护，可以保证功率因素校正控制芯片U1的供电端口 VCC恒工作在17V左右。此时不论电路电压如何波动，电压/电流冲击都承受在开关管Q32上，对芯片U1起到了很好的保护作用。其中稳压管 ZD31的工作电流只需要1mA不到，就可以给芯片U1提供工作所需电流，稳压管ZD31功耗低， 电路工作稳定可靠。在一些灯具控制系统中，稳压电路并没有设计开关管，那电压/电流便会完全加载稳压管上，如果芯片U1工作在重载情况下，稳压管功耗高，易损坏。
[0020] 其中上述方案优选的是，所述供电变压器T1原边绕组的所述另一端通过串联的二极管D2、热敏电阻RTH1向外引出构成升压型功率因素校正电路的信号输出，且在该信号输出端设置有滤波大电容C5X5采用红宝石电容，在规定的工作温度范围内，该电容能够长期可靠地工作，它能承受的最大直流电压在450V，即额定工作电压在450V。
[0021] 本实用新型更进一步的实施方案是，所述串稳单元中还包括滤波电容组，所述滤波电容组包括:连接在二极管D32阴极与地线之间的电容C36 (参数优先选取在50V/47uf， 50V为额定工作电压)，和并联在稳压管ZD31两端的电容C38(参数优先选取在25V/100uf)。 参见图1，电容C36、电容C38均采用极性电容，二者均起到对信号滤波的作用。而且在二极管 D32的阳极和供电变压器T1辅助绕组的pin4端之间还设置有电容C35。对于供电变压器T1而言，其辅助绕组侧还引出中心抽头(Pin6)接入地线，而在中心抽头和二极管D32之间还设置有二极管D33，防止PFC电感里有少许直流分量电流，防止电感饱和，降低磁滞损耗。Mos管Q1 开通，电流过C35，D33 ;Mos管Q1关断，电流过C35，D32。加C35隔直流分量。
[〇〇22]本实用新型所提供的PFC电路除了对芯片U1的供电问题进行改善以外，还为芯片 U1驱动的开关管Q1设计了加速单元。该加速单元用于加快开关管Q1的导通和关闭时上升沿和下降沿的时间。由于开关管Q1的通、断的边沿时间的快慢决定了 Q1的开通和关闭的损耗。 因此对其进行控制很有必要。
[〇〇23]具体来说，所述功率因素校正控制芯片U1具有用于驱动外部开关管Q1的信号驱动端口(7脚-DRV管脚)，所述信号驱动端口与开关管Q1的栅极之间设置有开关管加速单元，所述开关管Q1的源极通过电阻R8接地，所述开关管Q1的漏极连接至供电变压器T1原边绕组的所述另一端。所述开关管加速单元包括稳压管D31、二极管D6、电阻R6、电阻R7和开关管Q2; 其中，所述信号驱动端口连接至稳压管D31的阴极、二极管D6的阳极和开关管Q2的基极，所述稳压管D31的阳极接地，所述二极管D6的阴极通过电阻R6与开关管Q1的栅极相连，所述开关管Q2的发射极通过电阻R7与开关管Q1的栅极相连，所述开关管Q2的集电极连接至开关管 Q1的源极。
[〇〇24] 其中，稳压管D31的稳定电压优先选取在39V，R6优先选取阻值为10欧姆，R7优先选取阻值在2.2欧姆，二极管D6的优先参数取值在30V/0.2A。在图1中可以看到，Q1优先采用 M0S管，Q2优先采用PNP管。在所述开关管Q1的栅极和源极之间还设置有阻值大小在10K欧姆的电阻R5,用以保护开关管Q1。
[〇〇25] 当控制Q1导通时，芯片U1信号驱动端口( DRV管脚)输出的控制信号经过D6和R6，送至Q1栅极，R6阻值较小，促使Q1快速导通，上升沿时间短；当控制Q1断开时，芯片U1信号驱动端口(DRV管脚)输出的控制信号加载到开关管Q2的基极，使得Q2导通，此时M0S管Q1栅极信号经过二极管D6，电阻R6，R7、三极管Q2得到释放，进而加快关断。
[〇〇26]本实用新型所述的功率因素校正控制芯片U1使用临界工作模式(CrM)来保证高的功率因素和一个宽的输入电压和输出功率。参见图1，它还具有其他的管脚。其中ZCD管脚(5 脚)通过电阻R37连接至供电变压器T1辅助绕组的另一端(pin5)，其用于感应辅助线圈电压，检测CrM(临界工作模式)工作时电感是否已经失磁。FB管脚(1脚)为芯片内部误差放大器的反向输入端，当这个管脚的电压高于OVP电压或者低于UVP电压或者悬空时，芯片停止工作。因此可利用该管脚进行过压和低电压保护。从图1看到，FB管脚经过分压电阻R30、 R31、R32、RJ10、R34从电路信号输出端取压，以实现过电压保护。图2示出了芯片U1的低电压保护电路部分。当交流输入低于预设值时，芯片U1的FB管脚被强制降低到UVP，使得芯片U1 进入到待机模式。当交流输入高于预设值时，芯片U1才开始正常工作。比如预设值取在 80VAC，则当交流输入低于80VAC时，ZD20未导通，MOS管Q20截止，FB下分压只是R34，1C处于 UVP状态(欠压保护)；当交流输入高于80VAC时，ZD20反向导通，MOS管Q20导通，FB下分压由 R33//R34，正常分压点，主输出正常建立。
[〇〇27]额外的，在图1中芯片U1的2脚为Control管脚，其为芯片内部的误差放大器的输出端。在该管脚和地之间本案发明人设置了由C41、C42、R35构成的反馈网络，利用该反馈网络可以设置回路带宽，一个低的带宽可以产生一个高的功率因素和一个低的总谐波失真。芯片U1的3脚为Ct管脚，该管脚产生一个电流源来给外部的计时电容C43充电。这个电路通过与芯片内部的分得Vcontrol的一个电压比较控制功率开关的开通时间。在开通时间结束时，Ct pin给外部电容C43放电。其中Ct管脚还连接到R38与R45的串接点，电阻R45的另一端通过串联的R44、R43连接到交流输入滤波整流单元后侧，电阻R38的另一端通过电容C39接地。芯片U1的4脚为CS管脚，该管脚通过电阻R36连接到开关管Q1的源极，当CS电压超过内部的Vilim时，驱动关断。接到CS pin的感应电阻决定了最大的开关电流。
[0028]最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种灯具控制系统中的升压型功率因素校正电路，其连接在灯具控制系统的交流输 入整流滤波单元后侧，其特征在于，该电路包括: 功率因素校正控制芯片U1和供电变压器T1，其中， 所述供电变压器T1的原边绕组一端与交流输入整流滤波单元的信号输出端相连，另一 端向外引出构成该电路的信号输出， 所述供电变压器T1的辅助绕组一端通过二极管D32连接至一个串稳单元，所述串稳单 兀包括开关管Q32,所述开关管Q32的基极通过稳压管ZD31接地，所述开关管Q32的集电极与 二极管D32的阴极相连、且通过电阻R46连接至自身的基极，所述开关管Q32的发射极通过二 极管D34接入功率因素校正控制芯片U1的供电端口，同时在二极管D34的阴极侧还连接有稳 压管ZD30，所述稳压管ZD31、稳压管ZD30的阳极接地。2.如权利要求1所述的灯具控制系统中的升压型功率因素校正电路，其特征在于，所述 串稳单元中还包括滤波电容组，所述滤波电容组包括:连接在二极管D32阴极与地线之间的 电容C36,和并联在稳压管ZD30两端的电容C38。3.如权利要求1或2所述的灯具控制系统中的升压型功率因素校正电路，其特征在于， 在二极管D32的阳极和供电变压器T1辅助绕组的所述一端之间还设置有电容C35。4.如权利要求3所述的灯具控制系统中的升压型功率因素校正电路，其特征在于，所述 功率因素校正控制芯片U1具有用于驱动外部开关管Q1的信号驱动端口，所述信号驱动端口 与开关管Q1的栅极之间设置有开关管加速单元，其中， 所述开关管Q1的源极通过电阻R8接地，所述开关管Q1的漏极连接至供电变压器T1原边 绕组的所述另一端。5.如权利要求4所述的灯具控制系统中的升压型功率因素校正电路，其特征在于，所述 开关管加速单元包括稳压管D31、二极管D6、电阻R6、电阻R7和开关管Q2; 其中，所述信号驱动端口连接至稳压管D31的阴极、二极管D6的阳极和开关管Q2的基 极，所述稳压管D31的阳极接地，所述二极管D6的阴极通过电阻R6与开关管Q1的栅极相连， 所述开关管Q2的发射极通过电阻R7与开关管Q1的栅极相连，所述开关管Q2的集电极连接至 开关管Q1的源极。6.如权利要求4或5所述的灯具控制系统中的升压型功率因素校正电路，其特征在于， 所述开关管Q1的栅极和源极之间还设置有阻值大小在10K欧姆的电阻R5。7.如权利要求1所述的灯具控制系统中的升压型功率因素校正电路，其特征在于，所述 供电变压器T1原边绕组的所述另一端通过串联的二极管D2、热敏电阻RTH1向外引出构成升 压型功率因素校正电路的信号输出，且在该信号输出端设置有滤波大电容C5。
【文档编号】H05B37/02GK205726617SQ201620658101
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年6月28日
【发明人】王科, 胡特奇, 李长建, 张彬, 朱黎丽
【申请人】重庆灿源电子有限公司