隔离型原边反馈带pfc的led驱动电路及其控制器的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种隔离型原边反馈带PFC的LED驱动电路及其控制器，该控制器包括：副边二极管导通时间检测模块；第一乘法器；误差放大器；负压转正压模块，输入端连接反馈端口；采样保持电路，输入端连接负压转正压模块的输出端，输出端输出被乘信号；第二乘法器，第一输入端连接误差放大器输出端，第二输入端接收被乘信号；电流感应比较器，第一输入端接收采样信号，第二输入端连接第二乘法器输出端；跟随器，对电流基准信号进行跟随；过零检测模块，用于产生过零检测信号；触发器，根据电流感应比较器的输出信号以及过零检测信号产生驱动信号。本发明有利于降低系统方案的复杂度和成本，并且有利于提高效率。
【专利说明】隔离型原边反馈带PFC的LED驱动电路及其控制器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种LED驱动电路领域，尤其涉及一种隔离型原边反馈带PFC的LED驱动电路控制器。
【背景技术】[0002]目前，很多隔离型电源如手机充电器和大功率LED驱动器等，由于应用需求通常要求电路有输出恒流的功能。另外，为了减轻电力污染的危害程度，满足国际电工委员会的谐波标准IEEE555-2和IEC1000-3-2等，上述隔离型电源还必须具备功率因数校正(PFC)功倉泛。
[0003]现有技术中比较常用的单级功率因数校正方案如下:通过检测变压器副边的输出电流，在副边进行恒流控制之后经光耦反馈送到原边PFC控制电路。但这种方案由于副边电流采样电路和光耦的存在，增加了电路的复杂性，另外，由于光耦存在老化问题，使电路的稳定性和使用寿命都受到一定影响。
[0004]针对上述问题，现有技术中存在一种解决方案，采用兼具原边恒流控制和功率因数校正功能的控制方案，即无需副边电流采样和光耦元件，直接通过在隔离变压器的原边获得输出电流的信息，加以控制实现输出恒流，并且同时实现高功率因数，如图1所示，主要包括:原边恒流及PFC控制器10、整流桥11、输入电容Cin、变压器T、开关管Q1、电流采样模块12、副边二极管Ds、输出电容Co。其中，原边恒流及PFC控制器10可以是现有技术中能实现上述输出恒流和PFC功能的控制芯片。衡量上述控制方案中的两个最关键的指标是进线电流的高功率因数和输出电流的恒流精度，尤其是由于采用原边控制，输出电流的恒流精度不如副边恒流控制。
[0005]现有技术中一种输出恒流的方案是通过在原边模拟出副边电流，将副边输出电流模拟出来或将副边输出电流的平均值计算出来，然后在原边进行恒流控制，如图2所示。图2所示的恒流控制电路主要包括:控制器10、整流桥11、输入电容Cin、变压器T、开关管Q1、采样电阻Rs、副边二极管Ds、输出电容Co、电阻R1、电阻R2。其中，控制器10包括:副边二极管导通时间检测模块101、过零检测模块102、乘法器103、采样保持电路104、误差放大器105、恒导通控制器106、RS触发器107以及驱动模块108。
[0006]图2所示的电路通过采样端口 CS对原边电流进行采样保持以获取原边电流峰值及对应的副边电流峰值。正常工作时，原边峰值电流为IPK，由反馈端口 FB检测到副边二极管Ds的导通时间Ttwi,从而模拟出输出电流:
[0007]1vt =^xnx Ipk X ?-^ψ-( I )
[0008]其中η为变压器T的原边绕组Np和副边绕组Ns的匝数比，T是开关周期，Toffi是副边二极管Ds的导通时间。
[0009]采用积分的方法求出:[0010]
【权利要求】
1.一种隔离型原边反馈带PFC的LED驱动电路控制器，具有采样端口、反馈端口和驱动端口，其特征在于，包括: 副边二极管导通时间检测模块，其输入端连接所述反馈端口，用于检测副边二极管导通时间； 第一乘法器，其第一输入端与所述副边二极管导通时间检测模块的输出端相连； 误差放大器，其第一输入端连接所述第一乘法器的输出端，其第二输入端接收预设的参考电压； 负压转正压模块，其输入端与所述反馈端口相连，用以对所述反馈端口接收到的反馈信号进行极性转换； 米样保持电路，其输入端与所述负压转正压模块的输出端相连，其输出端输出与输入信号相关联的被乘信号； 第二乘法器，其第一输入端连接所述误差放大器的输出端，其第二输入端连接所述采样保持电路的输出端； 电流感应比较器，其第一输入端连接所述采样端口以接收采样信号，其第二输入端连接所述第二乘法器的输出端； 跟随器，其输入端与所述第二乘法器的输出端相连，其输出端与所述第一乘法器的第二输入端相连，所述跟随器对所述第二乘法器产生的电流基准信号进行跟随； 过零检测模块，其输入端与所述反馈端口相连，对所述反馈端口的反馈信号进行过零检测以产生过零检测信号； 触发器，与所述电流感应比较器和过零检测模块的输出端相连，根据所述电流感应比较器的输出信号以及所述过零检测模块输出的过零检测信号产生驱动信号，该驱动信号经由所述驱动端口输出； 其中，所述第一乘法器将所述副边二极管导通时间与所述跟随器跟随输出的电流基准信号相乘以产生脉冲信号，所述误差放大器将所述脉冲信号与预设的参考电压进行误差放大以产生误差放大信号，所述第二乘法器将所述误差放大信号与所述被乘信号相乘以产生所述电流基准信号。
2.根据权利要求1所述的隔离型原边反馈带PFC的LED驱动电路控制器，其特征在于，所述负压转正压模块包括: 第一三极管，其集电极连接电流源的输出端，其发射极接地； 第二三极管，其基极连接所述第一三极管的基极，其发射极连接所述反馈端口 ； 电流镜，其输入端连接所述第二三极管的集电极，其输出端经由电阻接地，所述电流镜的输出端作为所述负压转正压模块的输出端。
3.根据权利要求1所述的隔离型原边反馈带PFC的LED驱动电路控制器，其特征在于，所述采样保持电路包括: 采样开关，其第一端连接所述负压转正压模块的输出端，其控制端接收所述驱动信号; 保持电容，其第一端连接所述采样开关的第二端，其第二端接地，所述保持电容的第二端作为所述采样保持电路的输出端。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的隔离型原边反馈带PFC的LED驱动电路控制器，其特征在于，所述LED驱动电路控制器还具有补偿端口，所述补偿端口与所述误差放大器的输出端相连，并配置为经由补偿电容接地。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的隔离型原边反馈带PFC的LED驱动电路控制器，其特征在于，所述触发器为RS触发器，其复位输入端连接所述电流感应比较器的输出端，其置位输入端连接所述过零检测模块的输出端，其输出端输出所述驱动信号。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的隔离型原边反馈带PFC的LED驱动电路控制器，其特征在于，当外部条件改变时，所述误差放大信号发生改变，从而影响所述电流基准信号的幅值，所述电流基准信号的幅值的改变影响所述误差放大信号，经过负反馈达到平衡之后重新实现输出恒流。
7.一种隔离型原边反馈带PFC的LED驱动电路，其特征在于，包括: 权利要求1至6中任一项所述的控制器； 与所述控制器耦合的主电路，所述主电路为隔离型结构。
8.根据权利要求7所述的LED驱动电路，其特征在于，所述主电路包括: 变压器，其原边绕组的同名端接收所述输入信号； 开关管，其第一端连接所述原边绕组的异名端，其第二端连接所述控制器的采样端口并经由采样电阻接地，其控制端连接所述控制器的驱动端口 ； 第二电阻分压网络，其输 入端连接所述变压器的辅助绕组的同名端，其输出端连接所述控制器的反馈端口，所述辅助绕组的异名端接地； 续流二极管，其阳极连接所述变压器的副边绕组的异名端，所述副边绕组的同名端接地； 其中，所述续流二极管的阴极和所述副边绕组的同名端作为负载接入端。
9.根据权利要求8所述的LED驱动电路，其特征在于，所述LED驱动电路的工作过程包括: 步骤(I )，使所述控制器工作在临界导通状态； 步骤(2)，获得与所述输入信号相关联的被乘信号； 步骤(3)，所述第一乘法器确定所述脉冲信号，该脉冲信号的脉宽反映所述副边二极管导通时间，该脉冲信号的幅值反映原边电流信号幅度，该脉冲信号还反映输出电流； 步骤(4)，所述误差放大器将所述脉冲信号与预设的参考电压进行比较，产生误差放大信号; 步骤(5 )，所述第二乘法器205根据所述被乘信号以及误差放大信号，产生与所述输入信号波形一致、幅度受所述误差放大信号控制的电流基准信号，该电流基准信号进一步反馈给所述第一乘法器，用于生成所述脉冲信号； 步骤(6)，根据所述步骤(5)得到的电流基准信号vmo以及经由所述采样端口获得的所述采样信号，产生用于关断所述开关管的驱动信号； (7)产生用于导通所述开关管的驱动信号； (8)重复所述步骤(1)- (7)，直到环路平衡为止。
10.根据权利要求8所述的LED驱动电路，其特征在于，所述主电路还包括:输出负载，该输出负载的第一端连接所述续流二极管的阴极，该输出负载的第二端连接所述副边绕组的同名端，该输出负载为输出电容、LED负载或者输出电容与LED负载的并联其中任意一种。
11.根据权利要求8所述的LED驱动电路，其特征在于，所述主电路还包括: 整流桥，对交流信号整流得到所述输入信号； 输入电容，其第一端连接所述整流桥的正输出端，其第二端连接所述整流桥的负输出端。`
【文档编号】H05B37/02GK103687245SQ201310723927
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月24日 优先权日:2013年12月24日
【发明者】汤仙明, 吴建兴 申请人:杭州士兰微电子股份有限公司