[發明專利]準諧振AC/DC反激轉換器初級側調節控制方法和設備

有效

• 申請號: 201611188106.4
• 申請日: 2016-12-20
• 公開（公告）號: CN107565823B
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發明（設計）人: G·格里蒂
• 申請（專利權）人: 意法半導體股份有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M7/48
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華

提供了準諧振AC/DC反激轉換器初級側調節控制方法和設備。初級側控制的高功率因子、低總諧波失真、準諧振轉換器將AC電源功率線輸入轉換為DC輸出，以用于為諸如LED串的負載供電。AC電源功率線輸入被供應到由功率開關控制的變壓器。一種用于控制功率級的功率晶體管的設備包括整形器電路，整形器電路包括第一電流生成器，第一電流生成器被配置為響應于偏置電壓信號來輸出第一電流，并且基于第一電流生成參考電壓信號。偏置電路包括第二電流生成器，第二電流生成器被配置為響應于補償電壓信號來輸出第二電流，并且基于第二電流來生成偏置電壓。誤差檢測電路包括第三電流生成器，第三電流生成器被配置為響應于參考電壓信號來輸出第三電流，并且基于第三電流來生成補償電壓信號。驅動器電路具有配置為接收參考電壓信號的第一輸入并且具有配置為驅動功率晶體管的輸出。

技術領域

本公開一般地涉及轉換器，并且更具體地涉及用于準諧振AC/DC反激式轉換器的控制設備和方法。

背景技術

轉換器，特別是用于燈泡更換的基于發光二極管(LED)的燈的線下驅動器，通常期望具有大于0.9的功率因子、低總諧波失真(THD)和安全隔離。同時，出于成本原因，期望在不利用在轉換器的初級側和次級側之間的閉合反饋回路的情況下，調節由這種轉換器按對適當LED驅動所需要的而生成的輸出DC電流。以這種方式，不再需要次級側的電流感測元件、電壓參考和誤差放大器以及光隔離器或光耦合器，光隔離器或光耦合器用于將所生成的誤差信號從次級側傳輸到初級側的控制電路。這被稱為無光耦(opto-less)調節。除了無光耦調節，近來相當重視的是由這種轉換器產生的ac輸入電流的總諧波失真(THD)，并且在一些地理區域中實現THD10％正在成為市場需求。

高功率因子(高PF)反激式轉換器能夠通過簡單且便宜的功率級來滿足功率因子和隔離規范。在高PF反激式轉換器中，如在任何高PF轉換器拓撲中，在接收AC電源輸入電壓的輸入整流器橋之后不存在能量儲存電容器。因此，作為對轉換器的功率級的輸入電壓的從整流器電橋輸出的電壓是整流正弦波。為了實現高PF和低THD，對整流器橋的輸入電流必須是正弦形的，并且必須跟蹤供應到整流器橋的AC電源輸入電壓，由此產生與時間相關的輸入到輸出功率流。結果，來自整流器橋的輸出電流包含AC電源輸入電壓的頻率的兩倍的大AC分量。

準諧振(QR)反激式轉換器通常在適當的延遲之后，與轉換器的變壓器退磁(即次級電流已經變為零)的時刻同步地使功率開關接通。這允許接通在退磁之后的漏極電壓振蕩的谷中發生，這通常被稱為“谷切換”。通常，使用峰值電流模式控制，因此功率開關的關斷是通過電流感測信號達到編程到控制回路中的值來確定的，該控制回路調節來自轉換器的輸出電壓或電流。

在諸如LED照明市場的市場中，當前的趨勢是提供用于驅動LED的轉換器的緊湊且低成本的解決方案，同時在LED電流調節、功率因子PF、失真THD和效率方面保持高性能。例如，轉換器可以被包含在需要滿足特定性能標準的產品中，諸如在Energy STAR規范中闡述的特定性能標準。在LED照明市場中，這些轉換器通常是包括模擬除法器電路的QR反激式轉換器，其在包含轉換器電路的集成電路的硅面積方面通常是不可忽略的部分。這增加了這種QR反激式轉換器的成本和復雜性。此外，這樣的QR反激式轉換器通常包括線路感測電路，用于感測供應到轉換器的瞬時整流的AC電源輸入電壓。在這種線路感測電路中的功率損耗可以是例如10mW-15mW。一些最新的市場要求，諸如EU COC Ver.5和美國DOE Feb.2014，規定在無負載條件下整個轉換器的總功率消耗低于75mW-100mW。結果，線路感測電路中的功率損耗可能不再被認為是不重要或可忽略的。需要改進的QR反激式轉換器電路和方法以滿足當前的市場需求。

發明內容

本公開的一個實施例是一種準諧振(QR)反激式轉換器，具有正弦輸入電流以便于僅使用在轉換器的初級側可提供的量來實現低總諧波失真THD和高功率因子(Hi-PF)和注入控制。