双通道DC输出防水恒流电源

摘要

本发明涉及一种双通道DC输出防水恒流电源，包括输入整流滤波电路、功率变换电路、PWM主控制器、电压反馈电路、输出整流滤波电路，形成第一输出通道，该电源还包括限流降压电路、整流稳压电路和智能切换开关电路，所述限流降压电路用于将高压的交流输入电压变换为第二低压交流输出，且限制高于额定值的电流通过，所述整流稳压电路的输入端与限流降压电路的输出端连接，用于将第二低压交流进行整流输出第二低压直流，并将第二低压直流稳定在规定范围内，所述智能切换开关电路用于根据第一输出通道输出的第一低压直流，判断是否将整流稳压电路输出的第二低压直流输出，形成第二输出通道。本发明输出功率稳定，安全可靠、使用寿命长。

说明书

技术领域

本发明涉及电源电路领域，尤其涉及一种双通道DC输出防水恒流电源。

背景技术

恒流电源的作用是将交流电转换成直流电供LED 灯使用。现有技术的恒流电源包括EMI电路、输入整流、滤波电路、功率变换电路、输出整流、滤波电路、功率因数校正电路、PWM主控制器、输出电路，这种电源优点是节能、工作转换效率高，且含有过流过压等多种保护电路装置，其存在的问题是：怕受潮进水，瞬间电流过大容易损坏开关电源的核心部分，从而导致电源无输出或者输出电压不稳定，且这种电源只有单路输出通道，一旦开关电源的核心部分损坏，LED灯就无法正常工作。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种输出功率稳定，安全可靠、使用寿命长的双通道DC输出防水恒流电源，该电源还具有防水功能。

本发明是这样实现的：一种双通道DC输出防水恒流电源，包括输入整流滤波电路、功率变换电路、PWM主控制器、电压反馈电路、输出整流滤波电路，所述输入整流滤波电路将高压的交流输入电压进行整流和滤波形成高压直流传递给PWM主控制器和功率变换电路，PWM主控制器将高压直流进行开通和关断，输出高频脉冲电压传递给功率变换电路，功率变换电路将高频脉冲电压变换为第一低压交流传递给输出整流滤波电路，所述输出整流滤波电路将第一低压交流进行整流和滤波形成第一低压直流输出，形成第一输出通道，所述电压反馈电路将检测的输出整流滤波电路输出电压误差电信号反馈到PWM主控制器，通过PWM主控制器对输出电压进行精确的调整，使输出电压保持恒定，该电源还包括限流降压电路、整流稳压电路和智能切换开关电路，所述限流降压电路的输入端与输入整流滤波电路的输入端连接，用于将高压的交流输入电压变换为第二低压交流输出，且限制高于额定值的电流通过，所述整流稳压电路的输入端与限流降压电路的输出端连接，用于将第二低压交流进行整流输出第二低压直流，并将第二低压直流稳定在规定范围内，所述智能切换开关电路用于根据第一输出通道输出的第一低压直流，判断是否将整流稳压电路输出的第二低压直流输出，形成第二输出通道。

该电源还包括防雷单元、EMI电路，所述防雷单元的输入端与交流输入端连接，防雷单元的输出端与EMI电路的输入端连接，所述EMI电路的输出端与输入整流滤波电路的输入端连接。

所述防雷单元包括第一防雷放电管D1、第二防雷放电管D2、第一压敏电阻ZT1、第二压敏电阻ZT2、第三压敏电阻ZT3、保险丝F1，所述第一防雷放电管D1一端连接交流电输入L端，第一防雷放电管D1另一端连接第一压敏电阻ZT1的一端，第一压敏电阻ZT1的另一端连接公共地，所述第二防雷放电管D2一端连接交流电输入N端，第二防雷放电管D2另一端连接第二压敏电阻ZT2的一端，第二压敏电阻ZT2的另一端连接公共地，保险丝F1的一端连接交流电输入L端，保险丝F1的另一端连接第三压敏电阻ZT3的一端，第三压敏电阻ZT3的另一端连接交流电输入N端，第三压敏电阻ZT3的两端与EMI电路输入端连接。

所述输入整流滤波电路与功率变换电路之间连接有功率因数校正电路。

所述电压反馈电路包括取样电阻、三端稳压器和光电耦合器，所述取样电阻将输出整流滤波电路输出的电压信号进行取样后，与三端稳压器内部基准电压源进行比较之后，输出误差电流信号，通过光电耦合器输入PWM主控制器的控制端，直接控制输出占空比，获得稳定电压输出。

所述取样电阻与三端稳压器之间连接有开路保护电路，所述开路保护电路包括与所述取样电阻 连接的电压基准源U1、与所述电压基准源U1 连接的开关电路，所述开关电路与所述三端稳压器连接，所述开关电路采用型号为LM158的集成电路模块。

所述PWM主控制器采用型号为TEA1751T的开关电源控制芯片。

所述限流降压电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第二电容C2，第一电阻R1与第一电容C1并联，第二电阻R2与第二电容C2并联，第一电容C1一端连接交流电输入L端，另一端连接整流稳压电路的第一输入端，第二电容C2一端连接交流电输入N端，另一端连接整流稳压电路的第二输入端。

所述整流稳压电路包括整流桥堆B1、稳压模块U1，所述整流桥堆B1的第一输入端与限流降压电路第一输出端连接，整流桥堆B1第二输入端与限流降压电路第二输出端连接，整流桥堆B1的第一输出端与稳压模块U1的输入端连接，整流桥堆B1的第二输出端接地，稳压模块U1的输出端与智能切换开关电路连接，稳压模块U1的公共端接地。

所述智能切换开关电路包括继电器K、第三电阻R3、二极管VD1，继电器线圈一端接地，另一端分别与第三电阻R3一端、二极管VD1的负极连接，第三电阻R3的另一端与第一输出通道输出电路的正极输出端连接，二极管VD1的正极接地，继电器K的常闭触点一端与第二输出通道整流滤波电路的输出端连接，另一端与第一输出通道输出电路的正极输出端连接。

采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比，具有以下优点：本发明双通道DC输出防水恒流电源不仅包括现有技术的第一输出通道，还包括限流降压电路、整流稳压电路和智能切换开关电路组成的第二输出通道，即使本发明的第一输出通道的核心部分损坏，而无电压输出或者电压输出偏低，智能切换开关可以马上激活第二输出通道，通过第二输出通道本发明也能输出稳定的直流电压给LED灯供电，不仅起到了应急的作用，且延长了开关电源的使用寿命。

又因为第二输出通道的限流降压电路采用CBB电容降压，CBB电容用阻然胶带外包和环氧树脂密封，无需做防水工作，即使是因为雨天进了水也不影响正常的直流电压输出。

本发明包括防雷单元，客服了瞬间浪涌电流的冲击而不会烧电源，用来保护开关电源的电路部分。

本发明包括EMI电路，可以减少电磁干扰。

本发明包括功率因数控制电路、电压反馈电路、开路保护电路，使得本发明节能、工作转换效率高，输出功率稳定，安全可靠。

附图说明

图1为本发明的电路框图；

图2为本发明的原理图；

图3为本发明的电路图。

其中，1为防雷单元，2为EMI电路，3为输入整流滤波电路，4为功率因数校正电路，5为主PWM控制器，6为功率变换电路，7为输出整流滤波电路，8为输出电路,9为电压反馈电路，10为开路保护电路，11为限流降压电路，12为整流稳压电路，13为智能切换开关电路。

具体实施方式

参见图1和图2，一种双通道DC输出防水恒流电源，包括输入整流滤波电路3、功率变换电路6、PWM主控制器5、电压反馈电路9、输出整流滤波电路7，优选地，该电源还包括防雷单元1、EMI电路2，所述防雷单元1的输入端与交流输入端连接，防雷单元1的输出端与EMI电路2的输入端连接，所述EMI电路2的输出端与输入整流滤波电路3的输入端连接，所述输入整流滤波电路3将高压的交流输入电压进行整流和滤波形成高压直流传递给PWM主控制器5和功率变换电路6，所述输入整流滤波电路3与功率变换电路6之间连接有功率因数校正电路4，本实施例的功率因数校正电路4通过PWM主控制器5控制，当然，功率因数校正电路也可以通过单独的PFC控制器控制。所述PWM主控制器5将高压直流进行开通和关断，输出高频脉冲电压传递给功率变换电路6，功率变换电路6将高频脉冲电压变换为第一低压交流传递给输出整流滤波电路7，所述输出整流滤波电路7将第一低压交流进行整流和滤波形成第一低压直流输出，形成第一输出通道，优选地，所述输出整流滤波电路7输出端连接有输出电路8。所述电压反馈电路9将检测的输出电路输出电压误差电信号反馈到PWM主控制器5，通过PWM主控制器5对输出电压进行精确的调整，使输出电压保持恒定，该电源还包括限流降压电路11、整流稳压电路12和智能切换开关电路13，所述限流降压电路11的输入端与输入整流滤波电路3的输入端连接，用于将高压的交流输入电压变换为第二低压交流输出，且限制高于额定值的电流通过，当然，所述限流降压电路11的输入端也可以连接交流输入端或防雷单元的输出端，本实施例的限流降压电路的输入端与防雷单元的输出端连接。所述整流稳压电路12的输入端与限流降压电路11的输出端连接，用于将第二低压交流进行整流输出第二低压直流，并将第二低压直流稳定在规定范围内，所述智能切换开关电路13用于根据第一输出通道输出的第一低压直流，判断是否将整流稳压电路输出的第二低压直流输出，形成第二输出通道。所述输出电路8与PWM主控制器5之间设有开路保护电路10。

参见图3，所述防雷单元包括第一防雷放电管D1、第二防雷放电管D2、第一压敏电阻ZT1、第二压敏电阻ZT2、第三压敏电阻ZT3、保险丝F1，所述第一防雷放电管D1一端连接交流电输入L端，第一防雷放电管D1另一端连接第一压敏电阻ZT1的一端，第一压敏电阻ZT1的另一端连接公共地，所述第二防雷放电管D2一端连接交流电输入N端，第二防雷放电管D2另一端连接第二压敏电阻ZT2的一端，第二压敏电阻ZT2的另一端连接公共地，保险丝F1的一端连接交流电输入L端，保险丝F1的另一端连接第三压敏电阻ZT3的一端，第三压敏电阻ZT3的另一端连接交流电输入N端，第三压敏电阻ZT3的两端与EMI电路输入端连接。

参见图3，EMI电路包括共模电感LX1、共模电感LX2、电容CX1、电阻R4、电阻R5，共模电感LX1的两个输入端与防雷单元的两个输出端连接，两个输出端与电容CX1的两端连接，电阻R4与电阻R5串联后并联在电容CX1的两端，共模电感LX2的两个输入端分别与共模电感LX1的两个输出端连接，共模电感LX2的两个输出端与输入整流滤波电路的两个输入端连接。

参见图3，输入整流滤波电路包括桥式整流器B2、电感L1、电容C3，电感L1、电容C3组成LC滤波电路，其中，桥式整流器B2的两个输入端与EMI电路的两个输出端连接，桥式整流器B2的第一输出端接地，电容C3的两端与桥式整流器B2的两个输出端连接，电感L1一端与桥式整流器B2的第二输出端连接，另一端与功率因数校正电路的输入端连接。

参见图3，所述功率因数校正电路包括电感线圈T1、开关管Q1、整流二极管VD2、输出滤波电容C4，所述开关管Q1通过PWM主控制器控制其开通和关断。所述电感线圈T1的两个输入端与输入整流滤波电路的两个输出端连接，电感线圈T1的第一输出端与开关管Q1的漏极、整流二极管VD2正极连接，整流二极管VD2负极与输出滤波电容C4正极、功率变换电路的输入端连接，输出滤波电容C4负极接地，所述PWM主控制器通过电压和电流的检测量，经模拟运算而产生的高频驱动脉冲，来控制开关管Q1的导通与关断，从而控制流经电感线圈T1的电流，迫使交流电源输入电流的波形及相位均与输入电压的波形和相位趋于一致，使功率因数得到很大的改善。

参见图3，功率变换电路包括高频变压器T2、开关管Q2，高频变压器T2初级绕组的一端与开关管Q2的漏极连接，另一端与功率因数校正电路的输出端连接，高频变压器T2初级绕组的一端与另一端之间连接有RC整流滤波电路，RC整流滤波电路包括二极管VD3、电容C5、电阻R7、R8、R9，二极管VD3与电容C5串联在高频变压器T2初级绕组的两端，电阻R7、R8、R9串联后与电容C5并联，高频变压器T2的次级绕组与输出整流滤波电路的输入端连接。

参见图3，所述PWM主控制器采用型号为TEA1751T的开关电源控制芯片。TEA1751T包含有电流、电压、短路等保护电路。所述TEA1751T包含一个功率因数控制器和一个反激式电路控制器。所述TEA1751T的引脚介绍如下：TEA1751T的1脚为电源电压，2脚为接地，3脚为反激控制输入，4脚为进行反激去磁时间和过压保护的辅助绕组输入，5脚为通用的锁死保护功能输入，6脚为PFC的频率补偿脚，7脚为主电压的取样检测输入，8脚为PFC去磁时间辅助绕组输入，9脚为PFC输出电压取样输入，10脚为反激可编程电流取样输入，11脚为PFC的可编程电流取样输入，12脚为PFC 的MOSFET栅极驱动输出，13脚为反激控制的MOSFET栅极驱动输出，14脚为高压安全隔离管脚，15脚不连接，16脚为反激部分的高压启动和谷底取样。

所述TEA1751T的1脚与功率变换电路高频变压器T2的辅助绕组连接，用于给TEA1751T供电，高频变压器T2的辅助绕组与TEA1751T的1脚之间设有由二极管VD9、电阻R14、电容C13 、C14组成的二极管整流滤波电路，其中，二极管VD9、电阻R14串联在高频变压器T2的辅助绕组与TEA1751T的1脚之间，电容C13 、C14一端连接TEA1751T的1脚，另一端接地。TEA1751T的2脚接地。TEA1751T的3脚与电压反馈电路的输出端连接，用于TEA1751T的反激控制输入，TEA1751T的3脚通过电容C15、C16接地，电容C15、C16并联。TEA1751T的4脚与功率变换电路的高频变压器T2的辅助绕通过电阻R15连接，用于进行反激去磁时间和过压保护的辅助绕组输入。TEA1751T的5脚通过电容C17接地，用于通用的锁死保护功能输入。TEA1751T的6脚通过并联的电容C18和电容C19接地，用于PFC的频率补偿脚。TEA1751T的7脚通过电阻R16连接在EMI电路的电阻R4和电阻R5之间，TEA1751T的7脚通过电阻R17接地，用于主电压的取样检测输入，电阻R17两端并联有电容C20。TEA1751T的8脚与功率因数校正电路的电感线圈T1通过电阻R18连接，用于PFC去磁时间辅助绕组输入。TEA1751T的9脚与功率因数校正电路的输出端通过电阻R19、R20连接，TEA1751T的9脚通过电阻R21接地，用于PFC输出电压取样输入，电阻R21两端并联有电容C21。TEA1751T的10脚与功率变换电路的场效应管Q2的源极通过电阻R22、R23连接，电阻R22和电容C22并联，功率变换电路的场效应管Q2的源极通过电阻R10接地，用于反激可编程电流取样输入。TEA1751T的11脚与功率因数校正电路的场效应管Q1的源极通过电阻R25、R26连接，电阻R25和电容C23并联，功率因数校正电路的场效应管Q1的源极通过电阻R6接地，用于PFC的可编程电流取样输入。 TEA1751T的12脚与功率因数校正电路的场效应管Q1的栅极通过电阻R27连接，用于PFC 的MOSFET栅极驱动输出。TEA1751T的13脚与功率变换电路的场效应管Q2的栅极通过电阻R28连接，用于反激控制的MOSFET栅极驱动输出。TEA1751T的14脚通过电容C24接地。TEA1751T的15脚不连接。TEA1751T的16脚与功率变换电路的高频变压器T2的初级绕组通过电阻R29连接，用于反激部分的高压启动和谷底取样。

参见图3，输出整流滤波电路包括由五个二极管VD4、VD5、VD6、VD7、VD8和两个电容C6、C7组成的整流电路以及由两个电容C8和C9组成的滤波电路，其中，二极管VD4的负极与二极管VD5的负极连接，二极管VD4的正极与二极管VD5的正极连接，二极管VD4的正极与功率变换电路的第一输出端连接，功率变换电路的第二输出端接地，二极管VD4的负极通过电容C6、二极管VD6 、VD7、VD8和电容C7接地，其中，电容C6、二极管VD6和电容C7依次串联，二极管VD7的正极与电容C7的负极连接，二极管VD7的负极与电容C6的负极连接，二极管VD8的正极与二极管VD6的负极连接，二极管VD8的负极与二极管VD4的负极连接，电容C8、C9的正极与二极管VD4的负极连接，电容C8、C9的负极接地。

参见图3，输出电路包括三个电容C10、C11和C12、两个电阻R12、R13以及电感L2，电感L2的一输入端与输出整流滤波电路的输出端连接，电感L2的另一输入端接地，输出整流滤波电路的输出端通过电阻R12、R13、电容C11接地，其中，电阻R12、R13并联后与电容C11串联，输出整流滤波电路的输出端通过电容C10接地，电感L2的两输出端分别与正、负极输出端连接，电容C12并联在正、负极输出端。

参见图3，电压反馈电路检测高频开关变压器输出电压误差电信号反馈到开关电源芯片，通过开关电源芯片对输出电压进行精确的调整，使输出电压保持恒定。所述电压反馈电路包括取样电阻、三端稳压器MCP和光电耦合器，所述取样电阻将输出电路输出的电压信号进行取样后，与三端稳压器内部基准电压源进行比较之后，输出误差电流信号，（三端稳压器内部包含基准电压源、误差放大器和开关式晶体管驱动器，用来作为TEA1751T的外部误差放大器）通过光电耦合器输入PWM主控制器的控制端，直接控制输出占空比，获得稳定电压输出。所述取样电阻与三端稳压器之间连接有开路保护电路，所述开路保护电路包括与所述取样电阻连接的电压基准源、与所述电压基准源连接的开关电路，所述开关电路与所述三端稳压器连接，所述开关电路采用型号为LM158的集成电路模块，LM158包含了两个独立的高增益，频率补偿运算放大器。所述三端稳压器包括三极管VZ1和稳压管ZD1，稳压管ZD1的负极与三极管VZ1的基极B连接，稳压管ZD1的正极接地，三极管VZ1的基极B连接光电耦合器U4的第一输入端，光电耦合器U4的第二输入端通过电阻R30连接33V电压，光电耦合器U4的第一输出端连接TEA1751T的3脚，光电耦合器U4的第二输出端接地。

所述LM158的引脚说明如下：1脚为输出，2脚为反相输入，3脚为非反相输入端，4脚为接地端，5脚为非反相输入，6脚为反相输入，7脚为输出，8脚为电源电压。

所述LM158的 1脚与三极管VZ1的集电极C连接。LM158的2脚与输出电路的输出端通过电阻R33连接，电阻R33两端并联电容C30，LM158的2脚通过电阻R34接地，LM158的2脚与LM158的 1脚通过电容C31连接。LM158的3脚与输出电路的输出端通过取样电阻R31连接，LM158的3脚连接电压基准源Q3的输出端，电压基准源Q3的输入端通过电容C25接地。 LM158的4脚接地。LM158的5脚与LM158的3脚通过并联的电阻R35、R36连接，LM158的5脚通过并联的电阻R37、R38接地，电容C29并联在取样电阻R37两端。LM158的6脚通过电阻R39接地，电阻R39两端并联电容C28。LM158的7脚与LM158的6脚通过电容C27连接，LM158的7脚与三极管VZ1的发射极E连接。LM158的8脚通过电阻R31连接33V电压，电容C26一端与LM158的8脚连接，另一端接地，稳压管ZD2并联在电容C26两端。

参见图3，所述限流降压电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第二电容C2、保险丝F2，第一电阻R1与第一电容C1并联，第二电阻R2与第二电容C2并联，第一电容C1一端连接交流电输入L端，另一端连接保险丝F2一端，保险丝F2另一端连接整流稳压电路的第一输入端，第二电容C2一端连接交流电输入N端，另一端连接整流稳压电路的第二输入端。第一电阻R1、第二电阻R2为给第一电容C1、第二电容C2提供泄放通路的泄放电阻，用于在停止工作后，泄放掉第一电容C1、第二电容C2两端存储的电能。第一、二电容可以采用CBB电容。

参见图3，所述整流稳压电路包括整流桥堆B1、稳压模块U1，所述稳压模块U1为可调三端稳压器 LM150/250350，所述整流桥堆B1的第一输入端与限流降压电路第一输出端连接，整流桥堆B1第二输入端与限流降压电路第二输出端连接，整流桥堆B1的第一输出端与稳压模块U1的输入端连接，整流桥堆B1的第二输出端接地，稳压模块U1的输出端与智能切换开关电路连接，稳压模块U1的公共端接地。

参见图3，所述智能切换开关电路包括继电器K、第三电阻R3、二极管VD1，继电器线圈一端接地，另一端分别与第三电阻R3一端、二极管VD1的负极连接，第三电阻R3的另一端与第一输出通道输出电路的正极输出端连接，二极管VD1的正极接地，继电器K的常闭触点一端与第二输出通道整流滤波电路的输出端连接，另一端与第一输出通道输出电路的正极输出端连接。

参照图1至图3，第一输出通道的工作过程如下：当外部交流电输入（AC75V～280V）引入至交流输入端，首先由EMI电路对其进行抗干扰滤波处理，然后进行整流滤波，输出直流电压，再通过功率因数校正电路，滤除线路电流中的谐波分量，在功率变换电路的初级绕组得到高频高压脉冲电压，通过磁场耦合，在功率变换电路次级绕组和辅助绕组分别得到高频低压脉冲电压，次级绕组的感应电压经输出整流滤波电路进行整流和滤波处理后输出33V的直流电压。辅助绕组感应电压作为进行反激去磁时间和过压保护的辅助绕组输入和经二极管整流滤波电路后输出直流控制电压给PWM主控制器供电。当出现输入电压大幅度变化、负载变化、温度变化等因数时，通过电压反馈电路检测到输出电压的改变，控制电压改变，电压反馈电路检测的变化量输送至PWM主控制器触发脉冲宽度改变，以保证输出电压的稳定。

第二输出通道的工作过程如下：当外部交流电输入（AC75V～280V）引入至交流输入端，首先由限流降压电路对其进行限流降压处理，然后进行整流、稳压，输出33V直流电压。当第一输出通道出现故障，而无电压输出或者电压输出偏低时，智能切换开关的继电器线圈断电，继电器K的常闭触点闭合，第二直流电压输出通道开始给LED灯供电。

本发明的防雷单元是雨天打雷时用来保护开关电源电路部分的。第一直流电压输出通道的功率变换电路要做绝缘用灌胶来防水，不然进水会烧坏电源的核心部件，而第二直流电压输出通道是电容降压，无需做防水工作，就算是把电源整个PCB板丢进水里也不会影响电源的正常输出，具有使用寿命长等优点。

对于本领域技术人员来说由以上描述可得出一系列的改进，这些改进应纳入诸从属权利要求的保护范围内。电源中三端稳压器U1型号的改变，开关电源控制芯片U2型号的改变，集成电路模块U3型号的改变，光电耦合器U4型号的改变，电压反馈电路的改变，高频变压器T2的改变，输出电压V+大小的改变，并不脱离从属权利要求的保护范围。