本发明公开了一种LED开关电源及其控制方法。该电源包括可控硅调光器、整流桥、PFC功率因数校正电路、反激式电压转换电路和输出接口，整流桥的第一输入端与可控硅调光器的一端相连，可控硅调光器的另一端与交流电源一端相连，整流桥的第二输入端与交流电源的另一端相连，整流桥的接地端接地，整流桥的输出端、PFC功率因数校正电路、反激式电压转换电路和输出接口依次相连。该方法通过反激控制芯片检测可控硅调光器的导通角，从而调整输出接口输出电压的占空比，实现调光的目的。本发明能够根据可控硅调光器的不同导通角输出对应占空比的电压，从而无需后级电路处理就能实现调光功能，调光精度高，降低了系统成本。
1.一种LED开关电源控制方法，适用于一种LED开关电源，其特征在于，LED开关电源包括可控硅调光器（1）、整流桥（2）、PFC功率因数校正电路（3）、反激式电压转换电路（4）和输出接口（5），所述整流桥（2）的第一输入端与可控硅调光器（1）的一端电连接，所述可控硅调光器（1）的另一端与交流电源（6）一端电连接，所述整流桥（2）的第二输入端与交流电源（6）的另一端电连接，所述整流桥（2）的接地端接地，所述整流桥（2）的输出端与PFC功率因数校正电路（3）的输入端电连接，所述PFC功率因数校正电路（3）的输出端与反激式电压转换电路（4）输入端电连接，所述反激式电压转换电路（4）输出端与输出接口（5）电连接，所述PFC功率因数校正电路（3）包括PFC控制芯片（7）、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R9、电容C1、二极管D1、电感L1和N沟道MOS管Q1，所述整流桥（2）的输出端与电感L1一端、电阻R1一端和电阻R9一端电连接，电感L1另一端与二极管D1的阳极和N沟道MOS管Q1的漏极电连接，二极管D1的阴极与电阻R4一端、电容C1一端和反激式电压转换电路（4）的电压输入端电连接，电容C1另一端接地，电阻R4另一端与电阻R5一端和PFC控制芯片（7）的反向检测端INV电连接，电阻R5另一端接地，电阻R9另一端与PFC控制芯片（7）的电源端VCC和反激式电压转换电路（4）的电源输入端电连接，电阻R1另一端与电阻R2一端、PFC控制芯片（7）的乘法器输入端MULT和反激式电压转换电路（4）的输入电压检测端电连接，电阻R2另一端接地，PFC控制芯片（7）的驱动端GD与N沟道MOS管Q1的栅极电连接，PFC控制芯片（7）的电流采样端CS与N沟道MOS管Q1的源极和电阻R3一端电连接，电阻R3另一端接地，PFC控制芯片（7）的接地端GND接地，所述反激式电压转换电路（4）包括反激控制芯片（8）、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电容C2、电容C3、二极管D2、二极管D3、N沟道MOS管Q2和变压器T，反激控制芯片（8）的电源端VCC与电容C2一端和二极管D2的阴极电连接，电容C2另一端接地，二极管D2的阳极为反激式电压转换电路（4）的电源输入端，反激控制芯片（8）的驱动端OUT与N沟道MOS管Q2的栅极电连接，N沟道MOS管Q2的漏极与变压器T的原边绕组异名端电连接，变压器T的原边绕组同名端为反激式电压转换电路（4）的电压输入端，N沟道MOS管Q2的源极与电阻R8一端和反激控制芯片（8）的电流采样端CS电连接，电阻R8另一端接地，反激控制芯片（8）的绕组电压检测端FB与电阻R6一端和电阻R7一端电连接，电阻R7另一端接地，电阻R6另一端与变压器T的第一副边绕组异名端电连接，变压器T的第一副边绕组同名端接地，反激控制芯片（8）的输入电压检测端VS为反激式电压转换电路（4）的输入电压检测端，反激控制芯片（8）的接地端GND接地，变压器T的第二副边绕组异名端与二极管D3的阳极电连接，二极管D3的阴极与电容C3一端和输出接口电连接，电容C3另一端与变压器T的第二副边绕组同名端和地线电连接，反激控制芯片通过输入电压检测端VS检测整流桥输出的电压，并计算得到可控硅调光器的导通角，反激控制芯片根据导通角调整驱动端OUT的输出，通过驱动端OUT控制N沟道MOS管Q2的通断，从而调整输出接口输出电压的占空比，导致LED负载的平均电流改变；
S1：交流电源输出的交流电经过可控硅调光器后得到一个被切角的交流电，该交流电经过整流桥整流后输入到PFC功率因数校正电路；
S2： PFC功率因数校正电路使输出电流和输入电压同相位并且为正弦波，即提高功率因数，整流桥输出的直流电经过PFC功率因数校正电路处理后输入到反激式电压转换电路；
S3：反激控制芯片通过输入电压检测端VS检测整流桥输出的电压，并计算得到可控硅调光器的导通角，反激控制芯片根据导通角调整驱动端OUT的输出，通过驱动端OUT控制N沟道MOS管Q2的通断，从而调整输出接口输出电压的占空比，导致LED负载的平均电流改变，实现调光的目的；
所述N沟道MOS管Q2在反激控制芯片的驱动端OUT的控制下有2个工作周期，分别为高频开关周期T1和低频开关周期T2，低频开关周期T2包括PWM时间段D1和不工作时间段D2，低频开关周期T2的占空比为D1/(D1+D2)，也就是输出接口输出电压的占空比，反激控制芯片根据计算得到的可控硅调光器导通角调整T2占空比，在时间段D1内N沟道MOS管Q2按照高频开关周期T1工作，输出接口输出稳定的电压，在时间段D2内N沟道MOS管Q2断开，输出接口不输出电压，可控硅调光器1导通角为θ，低频开关周期T2的占空比为K，则K=θ/180°。
2.根据权利要求1所述的一种LED开关电源控制方法，其特征在于：所述高频开关周期T1为20KHZ~200KHZ，低频开关周期T2为100HZ~1KHZ。
一种LED开关电源及其控制方法
技术领域
[0001] 本发明涉及电源技术领域，尤其涉及一种LED开关电源及其控制方法。
背景技术
[0002] 目前的开关电源如图4所示，输出是一个恒定的电压或电流源，一个开关串联在负载中，需要后级电路控制开关的占空比，实现负载平均电流的改变，从而实现调光，增加的开关和后级电路增加了系统成本。
[0003] 中国专利公开号2781641，公开日2006年5月17日，实用新型的名称为开关电源，该申请案公开了一种开关电源，它包括电源开关管、脉冲调宽电路、储能滤波电容及变压器,其中脉冲调宽电路的输出端与电源开关管的控制端连接,所述变压器的电压输出端与脉冲调宽电路的输入端连接,所述储能滤波电容与变压器初级线圈的第二端连接,还包括功率因数矫正单元,所述矫正单元的输入端与整流输入连接,其中一个输出端分别与变压器初级线圈的第二端及储能滤波电容连接,另一个输出端分别与电源开关管的源极和变压器初级线圈的第一端连接。其不足之处是，该开关电源输出的是一个恒定的电压，需要后级电路处理才能实现LED调光功能，增加了系统成本。
发明内容
[0004] 本发明的目的是克服目前的开关电源要实现调光需要增加后级电路控制，增加了成本的技术问题，提供了一种LED开关电源及其控制方法，其能够根据可控硅调光器的不同导通角输出对应占空比的电压，从而无需后级电路处理就能实现调光功能，调光精度高，降低了系统成本。
[0005] 为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案予以实现：
[0006] 本发明的一种LED开关电源，包括可控硅调光器、整流桥、PFC功率因数校正电路、反激式电压转换电路和输出接口，所述整流桥的第一输入端与可控硅调光器的一端电连接，所述可控硅调光器的另一端与交流电源一端电连接，所述整流桥的第二输入端与交流电源的另一端电连接，所述整流桥的接地端接地，所述整流桥的输出端与PFC功率因数校正电路的输入端电连接，所述PFC功率因数校正电路的输出端与反激式电压转换电路输入端电连接，所述反激式电压转换电路输出端与输出接口电连接。
[0007] 在本技术方案中，使用时，LED负载的正极与输出接口电连接，LED负载的负极接地。可通过转动可控硅调光器上旋钮调节可控硅调光器的导通角。交流电源为220V市电，从市电输入的交流电经过可控硅调光器得到一个被切角的交流电，该交流电经过整流桥整流后输入到PFC功率因数校正电路，PFC功率因数校正电路使输出电流和输入电压同相位并且为正弦波，即提高功率因数，同时PFC功率因数校正电路能够使整个电路表现为电阻特性，从而能实现无闪烁的调光。整流电桥输出的直流电经过PFC功率因数校正电路处理后输入到反激式电压转换电路，反激式电压转换电路将输入电压转换为LED负载需要的电压从输出接口输出，同时，反激式电压转换电路检测整流桥输出的电压，计算出可控硅调光器的导通角，并根据导通角调整输出接口输出电压的占空比，导致LED负载的平均电流改变，实现调光的目的。
[0008] 作为优选，所述PFC功率因数校正电路包括PFC控制芯片、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R9、电容C1、二极管D1、电感L1和N沟道MOS管Q1，所述整流桥的输出端与电感L1一端、电阻R1一端和电阻R9一端电连接，电感L1另一端与二极管D1的阳极和N沟道MOS管Q1的漏极电连接，二极管D1的阴极与电阻R4一端、电容C1一端和反激式电压转换电路的电压输入端电连接，电容C1另一端接地，电阻R4另一端与电阻R5一端和PFC控制芯片的反向检测端INV电连接，电阻R5另一端接地，电阻R9另一端与PFC控制芯片的电源端VCC和反激式电压转换电路的电源输入端电连接，电阻R1另一端与电阻R2一端、PFC控制芯片的乘法器输入端MULT和反激式电压转换电路的输入电压检测端电连接，电阻R2另一端接地，PFC控制芯片的驱动端GD与N沟道MOS管Q1的栅极电连接，PFC控制芯片的电流采样端CS与N沟道MOS管Q1的源极和电阻R3一端电连接，电阻R3另一端接地，PFC控制芯片的接地端GND接地。PFC控制芯片可采用L6561芯片或L6562芯片。PFC功率因数校正电路的工作由PFC控制芯片控制，使输出电流和输入电压同相位并且为正弦波，即提高功率因数。
[0009] 作为优选，所述反激式电压转换电路包括反激控制芯片、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电容C2、电容C3、二极管D2、二极管D3、N沟道MOS管Q2和变压器T，反激控制芯片的电源端VCC与电容C2一端和二极管D2的阴极电连接，电容C2另一端接地，二极管D2的阳极为反激式电压转换电路的电源输入端，反激控制芯片的驱动端OUT与N沟道MOS管Q2的栅极电连接，N沟道MOS管Q2的漏极与变压器T的原边绕组异名端电连接，变压器T的原边绕组同名端为反激式电压转换电路的电压输入端，N沟道MOS管Q2的源极与电阻R8一端和反激控制芯片的电流采样端CS电连接，电阻R8另一端接地，反激控制芯片的绕组电压检测端FB与电阻R6一端和电阻R7一端电连接，电阻R7另一端接地，电阻R6另一端与变压器T的第一副边绕组异名端电连接，变压器T的第一副边绕组同名端接地，反激控制芯片的输入电压检测端VS为反激式电压转换电路的输入电压检测端，反激控制芯片的接地端GND接地，变压器T的第二副边绕组异名端与二极管D3的阳极电连接，二极管D3的阴极与电容C3一端和输出接口电连接，电容C3另一端与变压器T的第二副边绕组同名端和地线电连接。反激控制芯片可采用IW3620芯片或IW3612芯片。变压器T将输入的电压转换为LED负载需要的电压从输出接口输出，反激控制芯片通过输入电压检测端VS检测整流桥输出的电压，并计算得到可控硅调光器的导通角，反激控制芯片根据导通角调整驱动端OUT的输出，通过驱动端OUT控制N沟道MOS管Q2的通断，从而调整输出接口输出电压的占空比，导致LED负载的平均电流改变，实现调光的目的。变压器T的原边和副边电气隔离，使得输出不与电网共地。
[0010] 本发明的一种LED开关电源控制方法，包括以下步骤：
[0011] S1：交流电源输出的交流电经过可控硅调光器后得到一个被切角的交流电，该交流电经过整流桥整流后输入到PFC功率因数校正电路；
[0012] S2： PFC功率因数校正电路使输出电流和输入电压同相位并且为正弦波，即提高功率因数，整流桥输出的直流电经过PFC功率因数校正电路处理后输入到反激式电压转换电路；
[0013] S3：反激控制芯片通过输入电压检测端VS检测整流桥输出的电压，并计算得到可控硅调光器的导通角，反激控制芯片根据导通角调整驱动端OUT的输出，通过驱动端OUT控制N沟道MOS管Q2的通断，从而调整输出接口输出电压的占空比，导致LED负载的平均电流改变，实现调光的目的。
[0014] 作为优选，所述N沟道MOS管Q2在反激控制芯片的驱动端OUT的控制下有2个工作周期，分别为高频开关周期T1和低频开关周期T2，低频开关周期T2包括PWM时间段D1和不工作时间段D2，低频开关周期T2的占空比为D1/(D1+D2)，也就是输出接口输出电压的占空比，反激控制芯片根据计算得到的可控硅调光器导通角调整T2占空比，在时间段D1内N沟道MOS管Q2按照高频开关周期T1工作，输出接口输出稳定的电压，在时间段D2内N沟道MOS管Q2断开，输出接口不输出电压。
[0015] 当可控硅调光器导通角180度时，输入电压接近正弦波，反激控制芯片的输入电压检测端VS检测到电源电压没有切角，则反激控制芯片的驱动端OUT输出无中断PWM信号，N沟道MOS管Q2按照高频开关周期T1工作，输出接口输出一直流电压。当可控硅调光器导通角变化时，反激控制芯片的输入电压检测端VS检测到电压被切角，并且切角大小可以运算得到，则反激控制芯片内部根据这个切角大小，调整驱动端OUT输出，在高频开关周期T1的基础上，引入另一个低频周期T2。我们可以指定在T2周期内，有PWM的时间段为D1，开关不工作的时间段为D2，则D1/(D1+D2)为T2的占空比，也就是输出接口输出电压的占空比。在D2期间，反激控制芯片的供电由PFC功率因数校正电路提供，这样反激控制芯片不会因为D2期间掉电。
[0016] 作为优选，所述高频开关周期T1为20KHZ~200KHZ，低频开关周期T2为100HZ~1KHZ。
[0017] 本发明的实质效果是：（1）能够根据可控硅调光器的不同导通角输出对应占空比的电压，从而无需后级电路处理就能实现调光功能，调光精度高，降低了系统成本。（2）在PWM开关周期T1的基础上引入另一个低频周期T2，调节了输出大小，实现了无闪烁调光，同时能并联多路LED负载同时工作。
附图说明
[0018] 图1是本发明的一种电路原理连接框图；
[0019] 图2是本发明的一种电路原理图；
[0020] 图3是本发明的N沟道MOS管Q2栅极的输入电压波形图；
[0021] 图4是现有开关电源的结构示意图。
[0022] 图中：1、可控硅调光器，2、整流桥，3、PFC功率因数校正电路，4、反激式电压转换电路，5、输出接口，6、交流电源，7、PFC控制芯片，8、反激控制芯片，9、LED负载。
具体实施方式
[0023] 下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
[0024] 实施例：本发明的一种LED开关电源，如图1所示，包括可控硅调光器1、整流桥2、PFC功率因数校正电路3、反激式电压转换电路4和输出接口5，整流桥2的第一输入端与可控硅调光器1的一端电连接，可控硅调光器1的另一端与交流电源6一端电连接，整流桥2的第二输入端与交流电源6的另一端电连接，整流桥2的接地端接地，整流桥2的输出端与PFC功率因数校正电路3的输入端电连接，PFC功率因数校正电路3的输出端与反激式电压转换电路4输入端电连接，反激式电压转换电路4输出端与输出接口5电连接。
[0025] 如图2所示，PFC功率因数校正电路3包括PFC控制芯片7、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R9、电容C1、二极管D1、电感L1和N沟道MOS管Q1，反激式电压转换电路4包括反激控制芯片8、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电容C2、电容C3、二极管D2、二极管D3、N沟道MOS管Q2和变压器T，整流桥2的输出端与电感L1一端、电阻R1一端和电阻R9一端电连接，电感L1另一端与二极管D1的阳极和N沟道MOS管Q1的漏极电连接，二极管D1的阴极与电阻R4一端、电容C1一端和变压器T的原边绕组同名端电连接，电容C1另一端接地，电阻R4另一端与电阻R5一端和PFC控制芯片7的反向检测端INV电连接，电阻R5另一端接地，电阻R9另一端与PFC控制芯片7的电源端VCC和二极管D2的阳极电连接，电阻R1另一端与电阻R2一端、PFC控制芯片7的乘法器输入端MULT和反激控制芯片8的输入电压检测端VS电连接，电阻R2另一端接地，PFC控制芯片7的驱动端GD与N沟道MOS管Q1的栅极电连接，PFC控制芯片的电流采样端CS与N沟道MOS管Q1的源极和电阻R3一端电连接，电阻R3另一端接地，PFC控制芯片7的接地端GND接地，二极管D2的阴极与电容C2一端和反激控制芯片8的电源端VCC电连接，电容C2另一端接地，反激控制芯片8的驱动端OUT与N沟道MOS管Q2的栅极电连接，N沟道MOS管Q2的漏极与变压器T的原边绕组异名端电连接，N沟道MOS管Q2的源极与电阻R8一端和反激控制芯片8的电流采样端CS电连接，电阻R8另一端接地，反激控制芯片8的绕组电压检测端FB与电阻R6一端和电阻R7一端电连接，电阻R7另一端接地，电阻R6另一端与变压器T的第一副边绕组异名端电连接，变压器T的第一副边绕组同名端接地，反激控制芯片8的接地端GND接地，变压器T的第二副边绕组异名端与二极管D3的阳极电连接，二极管D3的阴极与电容C3一端和输出接口5电连接，电容C3另一端与变压器T的第二副边绕组同名端和地线电连接。
[0026] LED负载9的正极与输出接口5电连接，LED负载的负极与限流电阻一端电连接，限流电阻另一端接地。转动可控硅调光器1上的旋钮可调节可控硅调光器1的导通角。交流电源6为220V市电，从市电输入的交流电经过可控硅调光器1得到一个被切角的交流电，该交流电经过整流桥2整流后输入到PFC功率因数校正电路3。PFC功率因数校正电路3的工作由PFC控制芯片7控制，PFC控制芯片7采用L6561芯片，PFC控制芯片7通过乘法器输入端MULT检测整流桥2输出的电压，通过反向检测端INV检测输出电压，通过电流采样端CS采样电流，通过驱动端GD控制N沟道MOS管Q1的通断。PFC功率因数校正电路
3使输出电流和输入电压同相位并且为正弦波，即提高功率因数，同时PFC功率因数校正电路3能够使整个电路表现为电阻特性，从而能实现无闪烁的调光。
[0027] 整流桥2输出的直流电经过PFC功率因数校正电路3处理后输入到反激式电压转换电路4。反激式电压转换电路4由反激控制芯片8控制，反激控制芯片8采用IW3620芯片，反激控制芯片8通过输入电压检测端VS检测整流桥2输出的电压，通过电流采样端CS采样电流，通过绕组电压检测端FB检测变压器T第一副边绕组的电压，通过驱动端OUT控制N沟道MOS管Q2的通断。变压器T将输入的电压转换为LED负载9需要的电压从输出接口5输出，反激控制芯片8通过输入电压检测端VS检测整流桥2输出的电压，并计算得到可控硅调光器1的导通角，反激控制芯片8根据导通角调整驱动端OUT的输出，通过驱动端OUT控制N沟道MOS管Q2的通断，从而调整输出接口5输出电压的占空比，导致LED负载9的平均电流改变，实现调光的目的。变压器T的原边和副边电气隔离，使得输出不与电网共地。
[0028] 本实施例的一种LED开关电源控制方法，适用于上述的一种LED开关电源，包括以下步骤：
[0029] S1：交流电源6输出的交流电经过可控硅调光器1后得到一个被切角的交流电，该交流电经过整流桥2整流后输入到PFC功率因数校正电路3；
[0030] S2： PFC功率因数校正电路3使输出电流和输入电压同相位并且为正弦波，即提高功率因数，整流桥2输出的直流电经过PFC功率因数校正电路3处理后输入到反激式电压转换电路4；
[0031] S3：反激控制芯片8通过输入电压检测端VS检测整流桥2输出的电压，并计算得到可控硅调光器1的导通角，反激控制芯片8根据导通角调整驱动端OUT的输出，通过驱动端OUT控制N沟道MOS管Q2的通断，从而调整输出接口5输出电压的占空比，导致LED负载9的平均电流改变，实现调光的目的。
[0032] N沟道MOS管Q2在反激控制芯片8的驱动端OUT的控制下有2个工作周期，分别为高频开关周期T1和低频开关周期T2，如图3所示。低频开关周期T2包括PWM时间段D1和不工作时间段D2，低频开关周期T2的占空比为D1/(D1+D2)，也就是输出接口5输出电压的占空比，反激控制芯片8根据计算得到的可控硅调光器1导通角调整T2占空比，在时间段D1内N沟道MOS管Q2按照高频开关周期T1工作，输出接口5输出稳定的电压，在时间段D2内N沟道MOS管Q2断开，输出接口5不输出电压。设定可控硅调光器1导通角为θ，低频开关周期T2的占空比为K，则K=θ/180°。
[0033] 高频开关周期T1为60KHZ，低频开关周期T2为200HZ。当可控硅调光器1导通角为180度时，输入电压接近正弦波，反激控制芯片8的输入电压检测端VS检测到电源电压没有切角，则反激控制芯片8的驱动端OUT输出无中断PWM信号，N沟道MOS管Q2按照高频开关周期T1工作，输出接口5输出一直流电压。当可控硅调光器1导通角变化时，反激控制芯片8的输入电压检测端VS检测到电压被切角，并且运算得到切角大小，反激控制芯片8根据这个切角大小调整驱动端OUT输出，在高频开关周期T1的基础上，引入另一个低频周期T2。在T2周期内，有PWM的时间段为D1，开关不工作的时间段为D2，则D1/(D1+D2)为T2的占空比，通过调节T2的占空比调节输出接口5输出电压的占空比，导致LED负载9的平均电流改变，实现无闪烁调光的目的，LED负载9亮度的调节精度高。在D2期间，反激控制芯片8的供电由PFC功率因数校正电路3提供，这样反激控制芯片8不会因为D2期间掉电。
