無極性電容器降分壓整流線性led驅動電源的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電工技術領域的變流器，具體的講是一種利用無極性電容器降分壓整流線性LED驅動電源，特別涉及到利用電力電子技術控制電容器對交流電進行降分壓式整流線性輸出的LED驅動電源。
【背景技術】
[0002]與傳統的白熾燈、日光燈和市售的節能燈相比，LED照明燈在發光效率、節能環保以及使用壽命等多方面具有明顯的優勢，因此被譽為二十一世紀最有發展前景的綠色光源。基于效率和體積角度的考慮，現有LED照明燈多采用恒流開關電源和阻容壓降作為驅動電源。恒流開關電源的開關頻率一般在20-100千周，其主要濾波器件電解電容器的使用壽命很有限，一般只有幾萬小時，且使用壽命隨著溫度的升高而減少，在允許的最高溫度下工作的電解電容器，使用壽命只有數百至一千小時左右。在實際工作過程中，開關電源的高次大紋波電流沖擊及電解液和極板的介質損耗，致使電解電容器的溫度升高。在一體化的LED照明燈中，LED燈珠的溫升，令電解電容器在高溫環境中工作的現象尤為嚴重。另一方面，LED照明燈的驅動電壓與電流的關系并不是簡單的線性關系，而是呈指數關系變化。在額定電流和額定溫度的條件下工作，LED照明燈的使用壽命可達5萬小時以上，顯而易見，現有的LED驅動電源與LED照明燈的使用壽命并不匹配，這嚴重制約了 LED照明燈的飛速發展。而另一種LED照明燈的驅動電源阻容壓降雖具有結構簡單、成本低等優點，但受體積和效率的限制，、功率和功率因數(0.2左右)低，且存在不能夠對LED照明燈進行調光的缺點，也無法滿足LED照明市場的需求。
[0003]目前LED照明市場已由功率幾瓦發展到幾十至幾百瓦，而應用最為廣泛的功率是在三至二十瓦。專利申請(201310495516.3)雖然采用電容分壓整流，但LED的伏安特性致使輸入交流電壓與輸出功率呈現指數關系變化，當輸入交流電壓變化時，LED照明燈的輸出功率變化大，嚴重影響了 LED照明燈的穩定性；并且采用電解電容器，導致電路復雜、使用壽命短。由此可見，尋找一種結構簡單、成本低的LED照明燈節能驅動電源是當前電力電子技術領域亟待解決的課題。
【發明內容】
[0004]針對現有技術的不足，本實用新型要解決的技術問題是:提供一種無極性電容器降分壓整流線性LED驅動電源。該電源利用電容器降壓時的容抗產生的阻抗，實現對LED負載的交流輸入電壓與直流輸出功率的線性輸出，防止了 LED照明燈因輸入交流電壓的變化導致電流突變而損壞，以適應LED照明燈驅動的要求；由于采用電容分壓整流，降低了輸出直流電的紋波，進而減小了濾波電容器的容量；用普通電容器替代電解電容器進行濾波，提高了 LED照明燈的使用壽命。
[0005]本實用新型的工作原理:220V50Hz的交流電接入電路，經濾波電容器、第一只限流電阻和降壓電容器組成的濾波電路濾波和降壓電容器降壓后，由整流橋整流成脈動直流電，經隔離二極管、充電二極管和第二只限流電阻對第一只電容器和第二只電容器進行串聯式充電，同時第一只電容器對負載LED燈組供電；當交流電電壓低于輸出直流電壓時，直流電流經驅動電路內的驅動電阻，驅動功率開關器件導通，將存儲在第二只電容器內的電荷經放電二極管和第二只限流電阻釋放到第一只電容器中；當輸入交流電壓高于輸出直流電壓時，功率開關器件關斷。
[0006]該電路的工作步驟和物理過程是:交流電經第一只限流電阻和降壓電容器降壓后，由整流橋整流成脈動直流電，再經隔離二極管、充電二極管和第二只限流電阻對第一只電容器和第二只電容器進行串聯充電，第一只電容器同時向LED燈組負載供電；當輸入交流電壓低于第一只電容器的輸出電壓，隔離二極管的負極電壓為正時，功率開關器件的控制極得到驅動電壓而導通，控制第二只電容器經放電二極管和第二只限流電阻對第一只電容器進行放電；當隔離二極管的反向電壓降到低于功率開關器件控制極關斷電壓時，功率開關器件關斷，第一只電容器的兩端電壓作為輸出電壓；由降壓電容器產生的容抗限制了流過負載LED組的電流，達到輸入交流電壓在一定范圍內變化與輸出功率呈線性關系，避免了 LED照明燈因兩端電壓變化而產生的電流突變造成的損壞。
[0007]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是，一種無極性電容器降分壓整流線性LED驅動電源由輸入端L和N、降壓整流電路、分壓電路、輸出端+和-、負載(發光管組)DZ構成。所述的降壓整流電路由濾波電容器C4和C5、第一只限流電阻RX1、過壓保護瞬態吸收元件TVS、降壓電容器Cl、放電電阻Rl和整流橋DL構成；所述的分壓電路由放電二極管D1、充電二極管D2和隔離二極管D3、第一只電容器C2和第二只電容器C3、驅動電阻R2和釋放電阻R3、穩壓二極管DW、功率開關器件BGl和第二只限流電阻RX2構成。
[0008]在上述方案中，所述放電電阻Rl用于當交流電路斷開時釋放存儲在降壓電容器Cl內的電荷，防止交流電再次接通時電源電壓與降壓電容器Cl存儲的電壓疊加而損壞電路內器件。
[0009]在上述方案中，所述的穩壓二極管DW是用來保護功率開關器件BGl的控制極電壓不超過正常使用電壓，釋放電阻R3用來釋放功率開關器件BGl控制極與陰極間電荷。
[0010]在上述方案中，所述的功率開關器件可以是三極管、場效應管和IGBT中的一種。
[0011]當所述的無極性電容器降分壓整流線性LED驅動電源的功率大于7瓦時，為了降低損耗，限流電阻RXl和RX2應用電感進行替代。
[0012]一種無極性電容器降分壓整流線性LED驅動電源的各電路連接關系如下:輸入端L連接到降壓整流電路內的濾波電容器C4的一端和限流電阻RXl的一端，限流電阻RXl的另一端與濾波電容器C5的一端、過壓保護瞬態吸收元件TVS的一端、降壓電容器Cl和放電電阻Rl并聯后的一端相連接，降壓電容器Cl的另一端和整流橋DL的一個輸入端相接，輸入端N與濾波電容器C4的另一端、濾波電容器C5的另一端、過壓保護瞬態吸收元件TVS的另一端和整流橋DL的另一個輸入端相連接；分壓電路內的電阻RX2的一端、驅動電阻R2的一端和放電二極管Dl的負極與降壓整流電路內的整流橋DL的正輸出端相接，降壓整流電路內的整流橋DL的負極輸出端與分壓電路內的驅動電阻R2的另一端、穩壓二極管DW和隔離二極管D3反向并聯后再與釋放電阻R3并聯的一端、隔離二極管D3的負極和功率開關器件BGl的控制極相連接，分壓電路內的限流電阻RX2的另一端與電容器C2的一端和輸出端+極相連接，放電二極管Dl的正極與充電二極管D2的負極和電容器C3的一端相連接，電容器C3的另一端與隔離二極管D3的正極和功率開關器件BGl的陰極相連接，輸出端的-極與功率開關器件BGl的陽極、充電二極管D2的正極和電容器C2的另一端相連接，輸出端的+和-極與負載(發光管組)DZ的正負極相接。
[0013]本實用新型有益效果在于，由于采用電容器降壓，利用電容器的容抗，使輸入電壓與輸出功率為線性關系；采用了電容器分壓整流，減小了直流輸出紋波電壓，進而減小了現有的輸出濾波電容器容量，提高了工作效率和功率因數；降壓與分壓結合，提高了功率因數和效率，延長了 LED照明燈的使用壽命，縮小了電路的體積。在功率大于三至二十瓦時替代阻容式LED驅動電路節能效果更為明顯。
【附圖說明】
[0014]圖1無極性電容器降分壓整流線性LED驅動電源原理圖
[0015]圖中標號:
[0016]1.降壓整流電路
[0017]2.分壓電路
[0018]圖2