[發明專利]一種基于輸出恒流的AC-DC隔離型變換器的數字控制器

有效

• 申請號: 201310325116.8
• 申請日: 2013-07-30
• 公開（公告）號: CN103401442A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 劉侃;何樂年;邱建平
• 申請（專利權）人: 浙江大學;蘇州日月成科技有限公司
• 主分類號: H02M7/12
• 分類號: H02M7/12;H02M3/28
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明屬于變換器控制技術領域，具體涉及一種基于輸出恒流的AC-DC隔離型變換器的數字控制器。

背景技術

由于電力電子技術本身擁有高能量密度，高效率，高可控制性等諸多優點，其技術已經在傳統能源領域和新能源領域有越來越多的應用。LED燈因其高效，節能等優點逐漸代替傳統的白熾燈。不管是家庭還是大型公眾場合，LED照明應用地越來越廣泛，LED驅動器設計技術不斷被提出，傳統LED驅動器的主電路大多采用AC-DC隔離型變換電路。

LED的發光特性完全由LED的電流決定，為了保證LED發光的穩定性和亮度，精確的恒流控制一直是LED驅動器的設計目標。傳統的LED驅動器往往是采樣LED電流進行閉環反饋，在隔離型LED驅動應用中，LED電流采樣往往需要用到光耦隔離裝置，如圖1所示，變換器中負載電阻上的輸出電壓通過光耦傳遞到原邊作為反饋電壓供控制器去調節輸出電壓，這種反饋方式需要額外的一個光耦進行隔離，增大了硬件開銷以及變換器的體積。

公開號為CN201733500U的中國專利公開了一種隔離型反激式LED驅動器的原邊恒流控制裝置，其在傳統隔離型LED驅動器的基礎上采用原邊采樣，如圖2所示，反饋電壓不是直接從負載電阻上去采樣，而是從隔離變壓器的輔助繞組上去采樣得到的輔助繞組電壓；該方法在不用光耦的情況下也能實現原邊和副邊的隔離，消除了副邊光耦隔離裝置，在一定程度上簡化了電路；但其用模擬電路控制方式相對于數字電路來講占用了較大的面積，在電路實現上對設計人員有較大的挑戰。

而采用數字電路控制方式不僅同樣可以消除光耦隔離裝置，并且隨著EDA工具的發展，數字電路的標準單元化和可綜合性使得設計人員可以使用硬件描述語言從邏輯上表達電路功能而不必去具體設計電路結構，這大大降低了設計難度和縮短了設計周期，同時具有更好的可移植性和修改性，節省了電路面積。

雖然數字實現方式相對于傳統的模擬方式來講至今在精度上仍沒有優勢，但是上述的優點使得數字實現越來越受設計人員的追捧，而如何彌補數字實現方式的精度問題成為了熱門的研究課題。

發明內容

針對現有技術所存在的上述技術問題，本發明提供了一種基于輸出恒流的AC-DC隔離型變換器的數字控制器，其采用數字電路實現，節省了電路面積，且控制精度高。

一種基于輸出恒流的AC-DC隔離型變換器的數字控制器，包括：電壓檢測單元、電流閾值計算單元、延時補償計算單元、峰值電流比較單元、PWM生成單元和驅動單元；其中：

所述的電壓檢測單元用于采集AC-DC隔離型變換器的輔助繞組電壓，并對輔助繞組電壓進行檢測，得到AC-DC隔離型變換器中主開關管的開關周期、開通時間和開通控制信號以及AC-DC隔離型變換器副邊電流的復位時間；

所述的電流閾值計算單元用于根據所述的開關周期和復位時間，計算出峰值電流的理論閾值；

所述的延時補償計算單元用于采集峰值電流比較單元輸出的關斷控制信號以及驅動單元最后一級功率開關管的柵極信號，通過對所述的關斷控制信號和柵極信號進行比較，得到兩者信號上升沿的時間差，進而計算出峰值電流的延時補償量；

所述的峰值電流比較單元用于采集AC-DC隔離型變換器的原邊峰值電流信號，并使所述的理論閾值減去延時補償量，得到峰值電流的實際閾值；進而使所述的原邊峰值電流信號與實際閾值進行比較，生成主開關管的關斷控制信號；

所述的PWM生成單元用于根據主開關管的開通控制信號和關斷控制信號，生成PWM信號；

所述的驅動單元用于對所述的PWM信號功率放大后以驅動AC-DC隔離型變換器中的主開關管。

所述的電壓檢測單元利用系統時鐘采用計數方式對AC-DC隔離型變換器的輔助繞組電壓進行檢測。

所述的主開關管的開關周期為輔助繞組電壓的信號周期。所述的復位時間為AC-DC隔離型變換器主開關管關斷時間內輔助繞組電壓線性部分的時長。所述的開通控制信號為一組窄脈沖信號，即當輔助繞組電壓每個周期中非線性部分出現第二個波谷時，所述的開通控制信號產生一個窄脈沖。所述的開通時間為主開關管在一個開關周期內處于開通狀態的時長。

所述的電流閾值計算單元根據以下算式計算峰值電流的理論閾值：