低输出电流峰均比的CRM Flyback LED驱动器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种低输出电流峰均比的CRM?Flyback?LED驱动器，包括主功率电路和锯齿波比较及开关管驱动电路、输入电压前馈电路、第一乘法器、第二乘法器和输出电流反馈电路，所述输入电压前馈电路如下：第一分压跟随电路的输出端分别与加法电路和减法电路的一个输入端连接；第二分压峰值取样电路的输出端与减法电路的另一个输入端连接；第三分压放大电路的输出端分别与加法电路的另一输入端和第一乘法器的第三输入端连接；加法电路的输出端与第一乘法器的第二输入端连接，减法电路的输出端与第一乘法器的第一输入端连接，第一乘法器的输出端与第二乘法器的第一输入端连接，第二乘法器输出端接入锯齿波比较及开关管驱动电路的输入端。本发明降低了输出电流峰均比。
【专利说明】低输出电流峰均比的CRM Flyback LED驱动器
【技术领域】
[0001]本发明涉及电能变换装置的交流-直流变换器领域，特别是一种低输出电流峰均比的CRM Flyback LED驱动器。
【背景技术】
[0002]高亮度发光二极管LED (light-emitting diode)因其高效率、环保和长寿命等优点，已被誉为下一代“绿色”光源。LED可以采用单向脉动电流驱动，通过控制脉动电流的平均值控制LED输出光通量，但如果驱动电流峰均比过高，LED将会损坏。CRM Flyback LED驱动器具有输入输出隔离、控制简单和损耗小等优点，但在半个输入周期内开关管定导通时间时，输出电流峰均比较大，对LED正常工作不利。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种低输出电流峰均比的CRM Flyback LED驱动器，在保证CRM Flyback LED驱动器PF值大于应用要求的前提下，降低输出电流峰均比。
[0004]实现本发明目的的技术解决方案为:一种低输出电流峰均比的CRM Flyback LED驱动器，包括主功率电路和控制电路，所述主功率电路包括输入电压源vin、EMI滤波器、二极管整流电路RB、变压器T1、开关管Qb、二极管Db、滤波电容C。、滤波电感L。和负载LED，其中输入电压源Vin与EMI滤波器的输入端口连接，EMI滤波器的输出端口与二极管整流电路RB的输入端口连接，二极管整流电路RB的输出负极为参考电位零点，二极管整流电路RB的输出正极与变压器Tl的第一绕组Np的异名端连接，变压器Tl的第一绕组Np的同名端接入开关管Qb的漏极，开关管Qb的源极与参考电位零点连接，变压器T1的第二绕组Nz的异名端与参考电位零点连接，变压器T1的第三绕组Ns的同名端与二极管Db的阳极连接，二极管Db的阴极分别接入滤波电容C。的一端和滤波电感L。的一端，滤波电容C。的另一端接入参考电位零点，滤波电感L。的另一端与负载LED的阳极端连接，负载LED的两端电压为输出电压V。;
[0005]所述的控制电路包括锯齿波比较及开关管驱动电路、第一分压跟随电路、第二分压峰值取样电路、第三分压放大电路、加法电路、减法电路、第一乘法器、第二乘法器、输出电流反馈电路；其中锯齿波比较及开关管驱动电路的输出端与开关管Qb的门极连接；第一分压跟随电路的输入端与输入电压采样点Vg即二极管整流电路RB的输出正极连接，第一分压跟随电路的输出端A分别与加法电路的一个输入端和减法电路的一个输入端连接；第二分压峰值取样电路的输入端与输入电压采样点Vg即二极管整流电路RB的输出正极连接，第二分压峰值取样电路的输出端C与减法电路的另一个输入端连接；第三分压放大电路的输入端与主功率电路的输出电压V。正极连接,第三分压放大电路的输出端D分别与加法电路的另一输入端和第一乘法器的第三输入端vz连接；加法电路的输出端E与第一乘法器的第二输入端Vy连接，减法电路的输出端F与第一乘法器的第一输入端Vx连接,第一乘法器的输出端与第二乘法器的第一输入端Va连接，第二乘法器的输出端接入锯齿波比较及开关管驱动电路的输入端，输出电流反馈电路的输出端与第二乘法器的第二输入端Vb连接。
[0006]本发明与现有技术相比，其显著优点是:(1)在保持整个输入电压范围内功率因数PF值大于应用要求的前提下，有效减小了输出电流峰均比；(2)降低了 LED的损坏率，延长了所驱动LED的寿命；(3)具有安全、可靠的优点，应用前景广阔。
【专利附图】
【附图说明】:
[0007]图1是Flyback PFC变换器主电路示意图。
[0008]图2是CRM Flyback PFC变换器的电感电流波形图。
[0009]图3是功率因数PF值与Vm/nV。的关系曲线图。
[0010]图4是输出电流峰均比与V111ZnV0的关系曲线图。
[0011]图5是半个工频周期内g(on)的理想曲线和拟合曲线图。
[0012]图6是宽输入范围下临界电感值曲线图。
[0013]图7是不同输入电压下开关频率在半个工频周期内变化曲线图，其中(a)输入电压为85V，(b)输入电压为175V，(c)输入电压为265V。
[0014]图8是原边电流峰值I pk和有效值I.在宽范围输入下的曲线图。
[0015]图9是本发明低输出电流峰均比的CRM Flyback LED驱动器的电路结构示意图。
【具体实施方式】
[0016]ICRM Flyback PFC变换器的工作原理
[0017]图1是Flyback PFC变换器主电路。
[0018]不失一般性，定义输入交流电压Vin的表达式为
[0019]Vin (t) = V111Sincot (I)
[0020]其中Vm为输入电压峰值，ω=2 fline为输入电压角频率，fline为输入电压频率
[0021]那么输入整流后的电压为
[0022]Vg = Vm I sin ω? (2)
[0023]图2为一个开关周期内变换器的电感电流波形。当开关管Q导通时，二极管D截止，原边电感Lp两端的电压为vg，电流iLp由零开始以vg/Lp的斜率线性上升，那么&的峰值iLPJ)k为
[0024]
【权利要求】
1.一种低输出电流峰均比的CRM Flyback LED驱动器，其特征在于，包括主功率电路(1)和控制电路，所述主功率电路(I)包括输入电压源vin、EMI滤波器、二极管整流电路RB、变压器T1、开关管Qb、二极管Db、滤波电容C。、滤波电感L。和负载LED，其中输入电压源Vin与EMI滤波器的输入端口连接，EMI滤波器的输出端口与二极管整流电路RB的输入端口连接，二极管整流电路RB的输出负极为参考电位零点，二极管整流电路RB的输出正极与变压器T1的第一绕组Np的异名端连接，变压器T1的第一绕组Np的同名端接入开关管Qb的漏极，开关管Qb的源极与参考电位零点连接，变压器T1的第二绕组Nz的异名端与参考电位零点连接，变压器T1的第三绕组Ns的同名端与二极管Db的阳极连接，二极管Db的阴极分别接入滤波电容C。的一端和滤波电感L。的一端，滤波电容C。的另一端接入参考电位零点，滤波电感L0的另一端与负载LED的阳极端连接，负载LED的两端电压为输出电压V。；所述的控制电路包括锯齿波比较及开关管驱动电路(2)、第一分压跟随电路(3)、第二分压峰值取样电路(4)、第三分压放大电路(5)、加法电路(6)、减法电路(7)、第一乘法器(8)、第二乘法器(9)、输出电流反馈电路(10);其中锯齿波比较及开关管驱动电路(2)的输出端与开关管Qb的门极连接；第一分压跟随电路(3)的输入端与输入电压采样点Vg即二极管整流电路RB的输出正极连接，第一分压跟随电路(3)的输出端A分别与加法电路(6)的一个输入端和减法电路(X)的一个输入端连接；第二分压峰值取样电路(4)的输入端与输入电压采样点Vg即二极管整流电路RB的输出正极连接，第二分压峰值取样电路(4)的输出端C与减法电路(7)的另一个输入端连接；第三分压放大电路(5)的输入端与主功率电路⑴的输出电压V。正极连接,第三分压放大电路(5)的输出端D分别与加法电路(6)的另一输入端和第一乘法器 (8)的第三输入端Vz连接；加法电路(6)的输出端E与第一乘法器(8)的第二输入端Vy连接，减法电路(7)的输出端F与第一乘法器(8)的第一输入端Vx连接，第一乘法器(8)的输出端与第二乘法器(9)的第一输入端Va连接，第二乘法器(9)的输出端接入锯齿波比较及开关管驱动电路⑵的输入端，输出电流反馈电路(10)的输出端与第二乘法器(9)的第二输入端Vb连接。
2.根据权利要求1所述的低输出电流峰均比的CRMFlyback LED驱动器，其特征在于，所述的锯齿波比较及开关管驱动电路(2)包括过零检测、RS触发器、驱动、锯齿波发生器、第一运算放大器A1 ;过零检测的输入端与变压器T1的第二绕组Nz的同名端连接，过零检测的输出端与RS触发器的S端连接，RS触发器的R端与第一运算放大器A1的输出端连接，RS触发器的Q端分别与驱动的输入端和锯齿波发生器的输入端连接，锯齿波发生器的输出端与第一运算放大器A1的正向输入端连接，驱动的输出端即锯齿波比较及开关管驱动电路(2)的输出端与开关管Qb的门极连接，第二乘法器(9)的输出端接入第一运算放大器A1反向输入端即锯齿波比较及开关管驱动电路⑵的输入端。
3.根据权利要求1所述的低输出电流峰均比的CRMFlyback LED驱动器，其特征在于，所述的第一分压跟随电路(3)包括第二运算放大器A2、第一电阻R1、第二电阻R2;其中第一电阻R1的一端与输入电压采样点Vg即二极管整流电路RB的输出正极连接，第一电阻R1的另一端与第二电阻R2 —端连接，且第一电阻R1与第二电阻R2的公共端接入第二运算放大器4的正向输入端，第二电阻R2的另一端与参考电位零点连接，第一运算放大器A1的反向输入端与输出端A直接连接，构成同相电压跟随器。
4.根据权利要求1所述的低输出电流峰均比的CRMFlyback LED驱动器，其特征在于，所述第二分压峰值取样电路(4)包括第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第一二极管Dp第一电容<^、第六电阻R6、第三运算放大器A3 ;其中第三电阻R3的一端与输入电压米样点Vg即二极管整流电路RB的输出正极连接，第三电阻R3的另一端与第四电阻R4 —端连接，且第三电阻R3与第四电阻R4的公共端接入第五电阻R5的一端，第四电阻R4的另一端与参考电位零点连接，第五电阻R5的另一端与第一二极管D1正极串联后经第一二极管D1的负极接入第三运算放大器A3的正相输入端，第一电容C1与第六电阻R6并联后一端与第三运算放大器A3的正相输入端相连、另一端接参考电位零点，第三运算放大器A3的反相输入端与输出端C直接连接。
5.根据权利要求1所述的低输出电流峰均比的CRMFlyback LED驱动器，其特征在于，所述第三分压放大电路(5)包括第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻Rltl、第四运算放大器A4 ;其中第七电阻R7的一端接参考电位零点，第七电阻R7的另一端与第八电阻R8的一端连接，且第七电阻R7与第八电阻R8的公共端接入第四运算放大器A4的反相输入端，第八电阻R8的另一端与第四运算放大器A4的输出端D连接，第九电阻R9的一端与主功率电路(I)的输出电压V。正极连接，第九电阻R9的另一端与第十电阻Rltl的一端连接，且第九电阻R9与第十电阻Rltl的公共端接入第四运算放大器A4的正相输入端。
6.根据权利要求1所述的低输出电流峰均比的CRMFlyback LED驱动器，其特征在于，所述加法电路(6)包括第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第五运算放大器A5;其中第十五电阻R15—端与第一分压跟随电路(3)的输出端A连接、另一端接入第五运算放大器A5的正向输入端，第十六电阻R16—端与第三分压放大电路(5)输出端D连接、另一端接入第五运算放大器、的正向输入端，第十七电阻R17 —端与第五运算放大器A5的正向输入端连接、另一端接入参考点位零点，第十八电阻R18—端接入第五运算放大器A5的反向输入端、另一端接入参考点位零点，第十九电阻R19接入第五运算放大器A5的反向输入端和输出端E之间,加法电路(6)输出端E与第一乘法器(8)的第二输入端Vy连接。
7.根据权利要求1所述的低输出电流峰均比的CRMFlyback LED驱动器，其特征在于，所述减法电路⑵包括第十一电阻Rn、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第六运算放大器A6;其中第十一电阻R11—端与第一分压跟随电路(3)的输出端A连接，另一端连接到第六运算放大器A6的反向输入端，第十二电阻R12连接到第六运算放大器A6的反向输入端与输出端F之间，第十三电阻R13—端连接到第二分压峰值取样电路(4)的输出端C，第十三电阻R13的另一端接入第六运算放大器怂的正向输入端，第十四电阻R14的一端接入第六运算放大器A6的正向输入端，第十四电阻R14的另一端与参考电位零点连接，第六运算放大器A6的输出端即减法电路(7)的输出端F接入第一乘法器(8)的第一输入端vx。
8.根据权利要求1所述的低输出电流峰均比的CRMFlyback LED驱动器，其特征在于，所述输出电流反馈电路(10)包括第二变压器T2、第二二极管D2、第二十电阻R2tl、第二十一电阻R21、第二电容C2、第三电容C3、第二十二电阻R22、第七运算放大器A7 ;其中第二变压器T2的原边同名端与主功率电路(I)的变压器T1的第三绕组Ns的异名端连接，第二变压器T2的原边异名端与参考电位零点连接，第二变压器T2的副边同名端与第二二极管D2正极连接，第二变压器T2的副边异名端与第二十电阻R2tl串联后与第二二极管D2负极连接，第二十电阻R2tl与第二二极管D2的公共端接入第二十一电阻R21的一端，第二十一电阻R21的另一端与第二电容C2的一端连接，且第二十一电阻R21与第二电容C2的公共端接入第七运算放大器A7的反相输入端，第二电容C2的另一端与参考电位零点连接，第二十二电阻R22与第三电容C3串联后接入第七运算放大器A7的反向输入端和输出端之间，第七运算放大器A7的正向输入端与输入电压参考点Vtjg连接，第七运算放大器A7的输出端即输出电流反馈电路(10)的输出端接入第二乘法器(9)的第二输入端vb。
【文档编号】H02M7/12GK103813591SQ201410056250
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2014年2月19日 优先权日:2014年2月19日
【发明者】姚凯, 毕晓鹏, 吕建国, 付晓勇, 孟庆赛 申请人:南京理工大学