[發明專利]隔離型高功率因數反激式LED驅動器原邊恒流控制裝置

有效

• 申請號: 201010262204.4
• 申請日: 2010-08-20
• 公開（公告）號: CN101925236A
• 公開（公告）日: 2010-12-22
• 發明（設計）人: 謝小高
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: H05B37/02
• 分類號: H05B37/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術領域

本發明屬于開關電源技術領域，涉及一種隔離型高功率因數反激式LED驅動器原邊恒流控制裝置。

背景技術

LED的光特性通常都描述為電流的函數，而不是電壓的函數，LED的正向壓降微小變化會引起較大的LED電流變化，從而引起亮度的較大變化。所以，采用恒壓源驅動不能保證LED亮度的一致性，并且影響LED的可靠性、壽命和光衰。因此，LED通常采用恒流源驅動。

出于安全的考慮，很多的LED燈具均要求LED驅動器具備隔離功能，即實現輸出與電網輸入的電器隔離。因此，當前的LED驅動電源多采用光耦對輸出采樣進行反饋控制。通過對LED電流的進行采樣、調制，再利用光耦將調制后的信號傳送到原邊的控制芯片。在控制芯片當中，該電流信號與設置好的電流基準進行比較，以控制變換器的占空比，形成負反饋控制，實現恒流輸出。由于隔離反饋采用的光耦存在老化問題，影響電路的穩定性，同時弱化了電氣隔離的強度。

另一方面，電力電子裝置的廣泛應用，給公用電網造成嚴重污染，諧波和無功問題日益受到重視。為了減輕電力污染的危害程度，許多國家紛紛制定了相應的標準，如國際電工委員會的諧波標準IEEE555-2和IEC1000-3-2等。LED驅動器作為一種電力電子裝置，當功率超過一定值(＞5W)，也必須強制滿足以上標準。因此，大功率的LED驅動器需采用功率因數校正(Power?Factor?Correction，簡稱PFC)技術，如有源功率因數校正(Active?Power?Factor?Correction，簡稱APFC)技術來有效地抑制諧波。

反激式變換器由于成本低廉，廣泛應用于中小功率LED驅動器。目前單端反激式變換器構成的帶功率因數校正的隔離型LED驅動器大多數采用兩級結構：第一種結構如圖1所示：前級是PFC電路，后級是反激式變換器構成的直流-直流恒流電路；另一種結構如圖2所示：前級是反激式變換器構成的PFC電路，后級是恒流控制的直流-直流變換電路。兩級電路最大的缺點是電路元器件多，成本高。一種改進方案是采用單級PFC電路，如圖3所示的帶功率因數校正和副邊恒流控制的隔離型單級反激式LED驅動器。其中，恒流控制通過采樣副邊電流，并經光耦反饋到原邊控制實現。該方案同樣存在光耦老化的問題，此外副邊采樣控制電路使得電路元器件數量較多。

因此，研究隔離型高功率因數反激式LED驅動器的原邊恒流控制裝置是一項具有挑戰性的工作。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，提供了一種隔離型高功率因數反激式LED驅動器原邊恒流控制裝置。

本發明解決技術問題所采取的技術方案為：

本發明包括峰值采樣保持模塊、副邊電流模擬模塊、平均電流環、正弦半波基準模塊、正弦半波產生模塊、乘法模塊、比較模塊、電感電流過零檢測模塊、驅動脈沖產生模塊、驅動模塊。

峰值采樣保持模塊的輸出端接副邊電流模擬模塊的輸入端，副邊電流模擬模塊的輸出端接平均電流環的一個輸入端，平均電流環的另一個輸入端接正弦半波基準模塊，平均電流環的輸出端接乘法模塊的一個輸入端，乘法模塊的另一個輸入端接正弦半波產生模塊，乘法模塊的輸出端接比較模塊的一個輸入端，比較模塊的輸出端接驅動脈沖產生模塊的一個輸入端，電感電流過零檢測模塊接驅動脈沖產生模塊的另一個輸入端，驅動脈沖產生模塊的輸出端接驅動模塊。

本發明作為隔離型反激式LED驅動器的控制裝置，與反激式LED驅動器的主電路共同構成開關電源，傳統的單管反激式LED驅動器的主電路包括輸入整流器、輸入電容、吸收網絡、變壓器、原邊開關管、原邊電流采樣網絡、輸出整流器和輸出電容器。本發明的反激式LED驅動器的主電路也可以為傳統單管反激式拓撲的變結構拓撲，如雙管反激式變換器等。

所述的峰值采樣保持模塊與反激式LED驅動器主電路的原邊電流采樣網絡相連，在每個開關周期對原邊電流采樣信號進行峰值采樣保持，提取原邊電流采樣信號峰值。

所述的副邊電流模擬模塊接到峰值采樣保持模塊之后，用來模擬副邊輸出整流器電流。輸出整流器電流波形的包絡線為正弦半波，具體到單個開關周期，副邊輸出整流器電流波形為斜率線性下降的直角三角形。副邊電流模擬模塊的單個開關周期的輸出波形是一矩形波，寬度等于原邊開關管關斷時間(約等于副邊輸出整流器導通時間)，幅值等于原邊電流采樣信號單個開關周期的峰值電壓，因此面積與副邊輸出整流器電流波形面積的兩倍成比例。

所述的正弦半波基準模塊用來產生幅值固定、與反激式LED驅動器輸入整流器的輸出電壓同頻同相的正弦半波電壓信號。