專利名稱：高轉(zhuǎn)換效率的開關(guān)電源電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種開關(guān)電源電路，進一步說是一種用于LED燈的開關(guān)電 源電路。
背景技術(shù)：
LED燈由于它的節(jié)能、環(huán)保、亮度高、壽命長等優(yōu)點，被應用在越來越多的 場合。在LED燈的實際生產(chǎn)和應用中存在著許多技術(shù)問題，其中從交流轉(zhuǎn)為直 流的效率問題， 一直是電源行業(yè)內(nèi)關(guān)心的主題，在節(jié)能當頭的今天顯得更為重 要，轉(zhuǎn)換效率從線性電源的35%到開關(guān)電源的60%我們用了幾十年時間。
據(jù)不完全統(tǒng)計，全世界每年的電源產(chǎn)量是70億只以上，平均功率為35瓦， 如果效率提高1%，全世界全年節(jié)電20億度電，所以從交流轉(zhuǎn)為直流的效率問題， 被越來越多的人所重視。 發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種高轉(zhuǎn)換效率并且超常使用壽命的開關(guān)電源電路。
本實用新型目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)
一種高轉(zhuǎn)換效率的開關(guān)電源電路，包括整流橋(D1-D4)、濾波電路、變壓 器(Tl)、控制芯片(IC)，電流(AC)經(jīng)過整流橋(D1-D4)和濾波電路濾波， 使電壓從(AC) 220V升至(DC) 320V，經(jīng)電阻(Rl、 R2)和三極管(Q2)、電阻 (R3、 R4)組成的壓控電路分壓后給控制芯片(IC)的6腳，使控制芯片(IC) 內(nèi)置的軟啟動電壓由控制芯片(IC)的電路控制達到啟動電壓，經(jīng)控制芯片(IC) 控制端l腳輸出脈沖電壓使連接在控制芯片(IC)控制端l腳的功率管(Ql)導通，連接在功率管(Ql)的集電極端的變壓器(Tl)初級得到電流，使變壓 器(Tl)的次級得到感應電流，此時次級的電流的強度又反過來感應給變壓器
(Tl)的輔助繞組，輔助繞組得到的感應電流經(jīng)三極管(Q2)得到次級反饋的負 載信號，同時經(jīng)連接在功率管(Ql)的集電極與控制芯片(IC)的諧振壓控端3 腳之間的R5、加速耦合電容C3給控制芯片(IC)的諧振壓控端3腳，控制芯片
(IC)根據(jù)壓控端3腳給出的信號，自動調(diào)整諧振的頻度和幅度，然后再經(jīng)控 制芯片(IC)的控制端l腳輸出給功率管(Ql)，此時，流經(jīng)功率管(Ql)的電 流在電阻(R6、 R7 )上產(chǎn)生壓降后，經(jīng)電阻(R8)電流信號經(jīng)控制芯片(IC) 的4腳進入控制芯片(IC)的壓控電路，調(diào)整開通時間和打開幅度，控制初級 電流的大小和維持時間，達到和次級負載相適應。
本實用新型的核心是，充分利用諧振的特點和高頻變壓器漏感控制技術(shù)， 利用漏感的的特性，并把漏感作為換能和儲能的途徑，從而使變壓器的能耗降 到非常低的水平，始終使電路處在與負載正好匹配的工作狀態(tài)，采用變壓器耦 合及感應電壓信號控制方式，相當于自動平衡的天平一樣工作，這個天平的最 大量程就是我們的最大功率設定值。最大的優(yōu)點在于，自動平衡的維持非常穩(wěn) 定，具有一定的動態(tài)維持寬度，尤其是對電流電壓同時有要求的負載，本發(fā)明 尤其適用，特別是大功率LED的驅(qū)動電源，徹底解決了 LED三大瓶頸之一，即 驅(qū)動電源本身功耗太大的的問題，對延長LED的使用壽命和LED裝置的穩(wěn)定性 作用相當明顯。
本實用新型的另一個特點是，由于轉(zhuǎn)換效率的大幅提高，整個電路的能耗 比較小，主要的能耗器件，功率管和變壓器都處在極低能耗的水平，大大降低 了功率器件的發(fā)熱量，同時又大大提升功率器件的負載能力，并且隨著功率器 件發(fā)熱量的大幅降低，儲能源器件的使用壽命大幅提高，使得通常只用5000小時使用壽命一下子可以提高到20000小時。(在開關(guān)電源中使使用受到限制的主 要是含電解液的電解電容，業(yè)內(nèi)人士公認，電解電容的工作溫度每下降10度， 其使用壽命至少可以提高一倍，采用本實用新型可以使電解電容的溫度比普通 電源中的電解電容的工作溫度下降近30度，所以我們的電源使用壽命至少可以 提高3倍以上)。
效率的提高會為我們帶來了另一個好處，本實用新型的體積可以大大縮小， 本實用新型的體積僅為正常的一半，重量只有正常的1/3。以下結(jié)合附圖對本實用新型做進一步的說明。

圖1為本實用新型的電路結(jié)構(gòu)圖。
具體實施方式

如圖1所示，控制芯片(IC)使用的是公知的控制芯片0B2476，市電經(jīng)過 熱敏電阻(RT)和由(D1-D4)組成的整流橋加上再經(jīng)C1、 Ll、 C2組成的n型 濾波電路濾波，使電壓從(AC) 220V升至(DC) 320V，經(jīng)電阻(Rl、 R2)和三 極管(Q2)、電阻(R3、 R4)組成的壓控電路分壓后給控制芯片(IC)的6腳， 使控制芯片(IC)內(nèi)置的軟啟動電壓由控制芯片(IC)的電路控制達到啟動電壓， 經(jīng)控制芯片(IC)控制端l腳輸出脈沖電壓使連接在控制芯片(IC)控制端l 腳的功率管(Ql)導通，連接在功率管(Ql)的集電極端的變壓器(Tl)初級 得到電流，使變壓器(Tl)的次級得到感應電流，此時次級的電流的強度又反 過來感應給變壓器(Tl)的輔助繞組，輔助繞組得到的感應電流經(jīng)三極管(Q2) 得到次級反饋的負載信號，同時經(jīng)連接在功率管(Ql)的集電極與控制芯片(IC) 的諧振壓控端3腳之間的R5、加速耦合電容C3給控制芯片(IC)的諧振壓控端 3腳，控制芯片(IC)根據(jù)壓控端3腳給出的信號，自動調(diào)整諧振的頻度和幅度，然后再經(jīng)控制芯片(IC)的控制端l腳輸出給功率管(Ql)，此時，流經(jīng)功率管 (Ql)的電流在電阻(R6、 R7 )上產(chǎn)生壓降后，經(jīng)電阻(R8)電流信號經(jīng)控制 芯片(IC)的4腳進入控制芯片(IC)的壓控電路，調(diào)整開通時間和打開幅度， 控制初級電流的大小和維持時間，達到和次級負載相適應。在該電路中利用R6、 R7上形成的壓降，自動控制芯片的開通時間，達到控制輸出功率的目的；而在 變壓器原邊跨接電容耦合到控制芯片，改變了芯片工作時的相位，在漏感的影 響下打開；Rl、 R2與Q1組成的動態(tài)分壓，自動調(diào)整諧振的幅度。在電源(AC) 的輸入端還串聯(lián)有一個熱敏電阻(RT)。在上述電路中，在控制芯片(IC)的2 端與5端之間連接有二極管D5、 D6，用于保護控制芯片(IC)不過壓。
在這里要說明一點的是，利用變壓器(Tl)的漏感作為控制變壓器工作的 方式，正好是輸入的零電壓和零電流的時候，將漏感產(chǎn)生電流進行控制，所以 諧振的峰值和漏感的峰值相匹配，做到了電能使用率的最大化，也使得變壓器 (Tl)的功耗特別小，而產(chǎn)生的換能效果最好，并且諧振的衰減特別快，不會 產(chǎn)生高次諧波，輸出紋波也很小，原則上不需要使用Y電容，使用磁阻尼作為 電信號的采樣對象，也省去了傳統(tǒng)的光耦傳遞方式，利用控制芯片(IC)電流 采樣電阻(R6、 R7)的設定來設定最大負載，當接收到的負載電磁反饋分壓信 號反映到電流采樣端口，控制芯片(IC)自動調(diào)整輸出狀態(tài)，跟隨負載的變化 做出調(diào)整，當采樣電流超過設定值時，控制芯片(IC)內(nèi)置比較電路翻轉(zhuǎn)，限 制信號輸出，關(guān)斷電源輸出。 一旦采樣端的電流低于設定值時，控制芯片(IC) 內(nèi)置比較電路再次翻轉(zhuǎn)，根據(jù)采樣電流大小自動調(diào)整輸出狀態(tài)。
控制芯片(IC)的設計很特別，用漏感進行工作，加上外圍的改變，迫使 控制芯片(IC)在漏感產(chǎn)生的時段打開，使LRC振蕩電路處于諧振狀態(tài)，為了 使功率管從放大區(qū)到飽和區(qū)有過渡過程，我們在電路中特意設計了加速耦合電容(C3)，在反峰值沒有完全達到高峰時，磁流已經(jīng)改變方向，抑制了峰值的產(chǎn) 生，又進入了另一個諧振，周而復始，形成了多諧振的格局，所以本發(fā)明不但 對外來電網(wǎng)的干擾有特強的抑制作用，自身產(chǎn)生的振蕩波形也沒有大的尖峰， 使輸出電源的質(zhì)量比較高。利用漏感來進行換能的方法本身至少消除了漏感的 尖峰，而在輸入電壓的峰值期，電路是關(guān)斷的，零電壓和零電流時才打開，所 以整個電路的工作波形很少有尖峰出現(xiàn)。
控制芯片0B2476的本身并沒有多諧振功能，是本實用新型在外圍電路和變 壓器設計上采用的特殊方式和工藝實現(xiàn)了多諧振的漏感換能特性，達到了非常 高效的AC/DC轉(zhuǎn)換，并實現(xiàn)了極低功耗的電源，特別適合于大功率LED的驅(qū)動， 也使開關(guān)電源的使用壽命在普通元器件的條件下比一般開關(guān)電源提高了至少3 倍。具有極高的性價比。
本電路的設計，充分考慮到電網(wǎng)的質(zhì)量問題，開關(guān)機的浪涌電流問題和空 載待機狀態(tài)的能耗問題，我們在前級加上了熱敏電阻(RT)，使開機浪涌減少到
20%以下，用n型濾波使不干凈的電網(wǎng)雜波得到有效抑制，極小的次級感應反饋
能使空載時的能耗降到0. 2W左右，使本發(fā)明達到綠色電源的水平。
本實用新型經(jīng)過反復實驗和試用下，在正常情況下可以達到以下的效果
功率因素〉90%，轉(zhuǎn)換效率>90%，軟啟動2 30ms待機功耗極小，輸出紋波很小，
抗干擾能力強，輸出電流質(zhì)量高，高可靠性，超長使用壽命，超小體積，環(huán)境
溫度40 。C 60。C等。
本實用新型具備多種用途，經(jīng)外圍電路的配置的改變，可以設計成儀用電
源、軍用電源、音響電源。
1、改變加速耦合電容(C3)，可以使電路具有動態(tài)電源性能，達到音響電
源的要求。制芯片(IC) 6腳的電壓設定，可以做成紋波極 低的小功率儀用電源，或?qū)﹄娫匆蠓浅８叩木码娫础?br> 3、 改變諧振配置，可以制成抗干擾能力特別強的軍用電源或裝備電源。
4、 由于本實用新型電源的隔離性非常出色，經(jīng)三防處理后，可以在環(huán)境非 常惡劣的狀況下使用。
5、 由于本實用新型控制方式非常特殊，改變電阻(R6)或電阻(R7)可以 作為負載的動態(tài)監(jiān)控設備使用。
6、 通過改變變壓器(T1)的耦合量，可以作為自適應的高性能的鋰電池充電
器使用。
權(quán)利要求1、一種高轉(zhuǎn)換效率的開關(guān)電源電路，其特征在于包括整流橋(D1-D4)、濾波電路、變壓器(T1)、控制芯片(IC)，電流(AC)經(jīng)過整流橋(D1-D4)和濾波電路濾波，使電壓從(AC)220V升至(DC)320V，經(jīng)電阻(R1、R2)和三極管(Q2)、電阻(R3、R4)組成的壓控電路分壓后給控制芯片(IC)的6腳，使控制芯片(IC)內(nèi)置的軟啟動電壓由控制芯片(IC)的電路控制達到啟動電壓，經(jīng)控制芯片(IC)控制端1腳輸出脈沖電壓使連接在控制芯片(IC)控制端1腳的功率管(Q1)導通，連接在功率管(Q1)的集電極端的變壓器(T1)初級得到電流，使變壓器(T1)的次級得到感應電流，此時次級的電流的強度又反過來感應給變壓器(T1)的輔助繞組，輔助繞組得到的感應電流經(jīng)三極管(Q2)得到次級反饋的負載信號，同時經(jīng)連接在功率管(Q1)的集電極與控制芯片(IC)的諧振壓控端3腳之間的R5、加速耦合電容C3給控制芯片(IC)的諧振壓控端3腳，控制芯片(IC)根據(jù)壓控端3腳給出的信號，自動調(diào)整諧振的頻度和幅度，然后再經(jīng)控制芯片(IC)的控制端1腳輸出給功率管(Q1)，此時，流經(jīng)功率管(Q1)的電流在電阻(R6、R7)上產(chǎn)生壓降后，經(jīng)電阻(R8)電流信號經(jīng)控制芯片(IC)的4腳進入控制芯片(IC)的壓控電路，調(diào)整開通時間和打開幅度，控制初級電流的大小和維持時間，達到和次級負載相適應。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高轉(zhuǎn)換效率的開關(guān)電源電路，其特征在于在電 源(AC)的輸入端串聯(lián)一個熱敏電阻(RT)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高轉(zhuǎn)換效率的開關(guān)電源電路，其特征在于Rl、 R2與Ql組成的動態(tài)分壓，自動調(diào)整諧振的幅度。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高轉(zhuǎn)換效率的開關(guān)電源電路，其特征在于利用 R6、 R7上形成的壓降，自動控制芯片的開通時間，達到控制輸出功率的目的。
5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的高轉(zhuǎn)換效率的開關(guān)電源電路，其特征在于在 控制芯片(IC)的2端與5端之間連接有二極管D5、 D6，用于保護控制芯片(IC) 不過壓。
專利摘要本實用新型涉及一種開關(guān)電源電路，本實用新型所述電路的控制芯片(IC)用漏感進行工作，加上控制芯片外圍電路的改變，迫使控制芯片(IC)在漏感產(chǎn)生的時段打開，使LRC振蕩電路處于諧振狀態(tài)，為了使功率管從放大區(qū)到飽和區(qū)有過渡過程，在電路中設計了加速耦合電容(C3)，在反峰值沒有完全達到高峰時，磁流已經(jīng)改變方向，抑制了峰值的產(chǎn)生，又進入了另一個諧振，周而復始，形成了多諧振的格局，所以本實用新型不但對外來電網(wǎng)的干擾有特強的抑制作用，自身產(chǎn)生的振蕩波形也沒有大的尖峰，使輸出電源的質(zhì)量比較高。
文檔編號H05B37/00GK201430705SQ20092004100
公開日2010年3月24日 申請日期2009年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月9日
發(fā)明者翁延鳴 申請人:翁延鳴