隔離型原邊反饋帶pfc的led驅動電路及其控制器的製造方法
2023-10-05 18:27:34
隔離型原邊反饋帶pfc的led驅動電路及其控制器的製造方法
【專利摘要】本發明提供了一種隔離型原邊反饋帶PFC的LED驅動電路及其控制器，該控制器包括：副邊二極體導通時間檢測模塊；第一乘法器；誤差放大器；負壓轉正壓模塊，輸入端連接反饋埠；採樣保持電路，輸入端連接負壓轉正壓模塊的輸出端，輸出端輸出被乘信號；第二乘法器，第一輸入端連接誤差放大器輸出端，第二輸入端接收被乘信號；電流感應比較器，第一輸入端接收採樣信號，第二輸入端連接第二乘法器輸出端；跟隨器，對電流基準信號進行跟隨；過零檢測模塊，用於產生過零檢測信號；觸發器，根據電流感應比較器的輸出信號以及過零檢測信號產生驅動信號。本發明有利於降低系統方案的複雜度和成本，並且有利於提高效率。
【專利說明】隔離型原邊反饋帶PFC的LED驅動電路及其控制器
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種LED驅動電路領域，尤其涉及一種隔離型原邊反饋帶PFC的LED驅動電路控制器。
【背景技術】[0002]目前，很多隔離型電源如手機充電器和大功率LED驅動器等，由於應用需求通常要求電路有輸出恆流的功能。另外，為了減輕電力汙染的危害程度，滿足國際電工委員會的諧波標準IEEE555-2和IEC1000-3-2等，上述隔離型電源還必須具備功率因數校正(PFC)功倉泛。
[0003]現有技術中比較常用的單級功率因數校正方案如下:通過檢測變壓器副邊的輸出電流，在副邊進行恆流控制之後經光耦反饋送到原邊PFC控制電路。但這種方案由於副邊電流採樣電路和光耦的存在，增加了電路的複雜性，另外，由於光耦存在老化問題，使電路的穩定性和使用壽命都受到一定影響。
[0004]針對上述問題，現有技術中存在一種解決方案，採用兼具原邊恆流控制和功率因數校正功能的控制方案，即無需副邊電流採樣和光耦元件，直接通過在隔離變壓器的原邊獲得輸出電流的信息，加以控制實現輸出恆流，並且同時實現高功率因數，如圖1所示，主要包括:原邊恆流及PFC控制器10、整流橋11、輸入電容Cin、變壓器T、開關管Q1、電流採樣模塊12、副邊二極體Ds、輸出電容Co。其中，原邊恆流及PFC控制器10可以是現有技術中能實現上述輸出恆流和PFC功能的控制晶片。衡量上述控制方案中的兩個最關鍵的指標是進線電流的高功率因數和輸出電流的恆流精度，尤其是由於採用原邊控制，輸出電流的恆流精度不如副邊恆流控制。
[0005]現有技術中一種輸出恆流的方案是通過在原邊模擬出副邊電流，將副邊輸出電流模擬出來或將副邊輸出電流的平均值計算出來，然後在原邊進行恆流控制，如圖2所示。圖2所示的恆流控制電路主要包括:控制器10、整流橋11、輸入電容Cin、變壓器T、開關管Q1、採樣電阻Rs、副邊二極體Ds、輸出電容Co、電阻R1、電阻R2。其中，控制器10包括:副邊二極體導通時間檢測模塊101、過零檢測模塊102、乘法器103、採樣保持電路104、誤差放大器105、恆導通控制器106、RS觸發器107以及驅動模塊108。
[0006]圖2所示的電路通過採樣埠 CS對原邊電流進行採樣保持以獲取原邊電流峰值及對應的副邊電流峰值。正常工作時，原邊峰值電流為IPK，由反饋埠 FB檢測到副邊二極體Ds的導通時間Ttwi,從而模擬出輸出電流:
[0007]1vt =^xnx Ipk X ?-^ψ-( I )
[0008]其中η為變壓器T的原邊繞組Np和副邊繞組Ns的匝數比，T是開關周期，Toffi是副邊二極體Ds的導通時間。
[0009]採用積分的方法求出:[0010]
【權利要求】
1.一種隔離型原邊反饋帶PFC的LED驅動電路控制器，具有採樣埠、反饋埠和驅動埠，其特徵在於，包括: 副邊二極體導通時間檢測模塊，其輸入端連接所述反饋埠，用於檢測副邊二極體導通時間； 第一乘法器，其第一輸入端與所述副邊二極體導通時間檢測模塊的輸出端相連； 誤差放大器，其第一輸入端連接所述第一乘法器的輸出端，其第二輸入端接收預設的參考電壓； 負壓轉正壓模塊，其輸入端與所述反饋埠相連，用以對所述反饋埠接收到的反饋信號進行極性轉換； 米樣保持電路，其輸入端與所述負壓轉正壓模塊的輸出端相連，其輸出端輸出與輸入信號相關聯的被乘信號； 第二乘法器，其第一輸入端連接所述誤差放大器的輸出端，其第二輸入端連接所述採樣保持電路的輸出端； 電流感應比較器，其第一輸入端連接所述採樣埠以接收採樣信號，其第二輸入端連接所述第二乘法器的輸出端； 跟隨器，其輸入端與所述第二乘法器的輸出端相連，其輸出端與所述第一乘法器的第二輸入端相連，所述跟隨器對所述第二乘法器產生的電流基準信號進行跟隨； 過零檢測模塊，其輸入端與所述反饋埠相連，對所述反饋埠的反饋信號進行過零檢測以產生過零檢測信號； 觸發器，與所述電流感應比較器和過零檢測模塊的輸出端相連，根據所述電流感應比較器的輸出信號以及所述過零檢測模塊輸出的過零檢測信號產生驅動信號，該驅動信號經由所述驅動埠輸出； 其中，所述第一乘法器將所述副邊二極體導通時間與所述跟隨器跟隨輸出的電流基準信號相乘以產生脈衝信號，所述誤差放大器將所述脈衝信號與預設的參考電壓進行誤差放大以產生誤差放大信號，所述第二乘法器將所述誤差放大信號與所述被乘信號相乘以產生所述電流基準信號。
2.根據權利要求1所述的隔離型原邊反饋帶PFC的LED驅動電路控制器，其特徵在於，所述負壓轉正壓模塊包括: 第一三極體，其集電極連接電流源的輸出端，其發射極接地； 第二三極體，其基極連接所述第一三極體的基極，其發射極連接所述反饋埠 ； 電流鏡，其輸入端連接所述第二三極體的集電極，其輸出端經由電阻接地，所述電流鏡的輸出端作為所述負壓轉正壓模塊的輸出端。
3.根據權利要求1所述的隔離型原邊反饋帶PFC的LED驅動電路控制器，其特徵在於，所述採樣保持電路包括: 採樣開關，其第一端連接所述負壓轉正壓模塊的輸出端，其控制端接收所述驅動信號; 保持電容，其第一端連接所述採樣開關的第二端，其第二端接地，所述保持電容的第二端作為所述採樣保持電路的輸出端。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的隔離型原邊反饋帶PFC的LED驅動電路控制器，其特徵在於，所述LED驅動電路控制器還具有補償埠，所述補償埠與所述誤差放大器的輸出端相連，並配置為經由補償電容接地。
5.根據權利要求1至3中任一項所述的隔離型原邊反饋帶PFC的LED驅動電路控制器，其特徵在於，所述觸發器為RS觸發器，其復位輸入端連接所述電流感應比較器的輸出端，其置位輸入端連接所述過零檢測模塊的輸出端，其輸出端輸出所述驅動信號。
6.根據權利要求1至3中任一項所述的隔離型原邊反饋帶PFC的LED驅動電路控制器，其特徵在於，當外部條件改變時，所述誤差放大信號發生改變，從而影響所述電流基準信號的幅值，所述電流基準信號的幅值的改變影響所述誤差放大信號，經過負反饋達到平衡之後重新實現輸出恆流。
7.一種隔離型原邊反饋帶PFC的LED驅動電路，其特徵在於，包括: 權利要求1至6中任一項所述的控制器； 與所述控制器耦合的主電路，所述主電路為隔離型結構。
8.根據權利要求7所述的LED驅動電路，其特徵在於，所述主電路包括: 變壓器，其原邊繞組的同名端接收所述輸入信號； 開關管，其第一端連接所述原邊繞組的異名端，其第二端連接所述控制器的採樣埠並經由採樣電阻接地，其控制端連接所述控制器的驅動埠 ； 第二電阻分壓網絡，其輸 入端連接所述變壓器的輔助繞組的同名端，其輸出端連接所述控制器的反饋埠，所述輔助繞組的異名端接地； 續流二極體，其陽極連接所述變壓器的副邊繞組的異名端，所述副邊繞組的同名端接地； 其中，所述續流二極體的陰極和所述副邊繞組的同名端作為負載接入端。
9.根據權利要求8所述的LED驅動電路，其特徵在於，所述LED驅動電路的工作過程包括: 步驟(I )，使所述控制器工作在臨界導通狀態； 步驟(2)，獲得與所述輸入信號相關聯的被乘信號； 步驟(3)，所述第一乘法器確定所述脈衝信號，該脈衝信號的脈寬反映所述副邊二極體導通時間，該脈衝信號的幅值反映原邊電流信號幅度，該脈衝信號還反映輸出電流； 步驟(4)，所述誤差放大器將所述脈衝信號與預設的參考電壓進行比較，產生誤差放大信號; 步驟(5 )，所述第二乘法器205根據所述被乘信號以及誤差放大信號，產生與所述輸入信號波形一致、幅度受所述誤差放大信號控制的電流基準信號，該電流基準信號進一步反饋給所述第一乘法器，用於生成所述脈衝信號； 步驟(6)，根據所述步驟(5)得到的電流基準信號vmo以及經由所述採樣埠獲得的所述採樣信號，產生用於關斷所述開關管的驅動信號； (7)產生用於導通所述開關管的驅動信號； (8)重複所述步驟(1)- (7)，直到環路平衡為止。
10.根據權利要求8所述的LED驅動電路，其特徵在於，所述主電路還包括:輸出負載，該輸出負載的第一端連接所述續流二極體的陰極，該輸出負載的第二端連接所述副邊繞組的同名端，該輸出負載為輸出電容、LED負載或者輸出電容與LED負載的並聯其中任意一種。
11.根據權利要求8所述的LED驅動電路，其特徵在於，所述主電路還包括: 整流橋，對交流信號整流得到所述輸入信號； 輸入電容，其第一端連接所述整流橋的正輸出端，其第二端連接所述整流橋的負輸出端。`
【文檔編號】H05B37/02GK103687245SQ201310723927
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月24日 優先權日:2013年12月24日
【發明者】湯仙明, 吳建興 申請人:杭州士蘭微電子股份有限公司