功率因數(shù)校正電路及包含該功率因數(shù)校正電路的驅(qū)動(dòng)器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種功率因數(shù)校正電路及包含該功率因數(shù)校正電路的驅(qū)動(dòng)器，該功率因數(shù)校正電路包括：整流橋；開關(guān)變換電路，其輸入端連接在整流橋的輸出端；負(fù)載，連接在開關(guān)變換電路的輸出端；控制器，具有控制端和反饋端，控制端連接至開關(guān)變換電路的受控端，其特征在于，還包括連接在開關(guān)變換電路的采樣端的第一反饋回路和第二反饋回路，第一反饋回路和第二反饋回路被設(shè)計(jì)為在功率因數(shù)校正電路的正常工作狀態(tài)下，使控制器的反饋端僅接收到第一反饋回路產(chǎn)生的第一反饋信號(hào)，在功率因數(shù)校正電路的啟機(jī)狀態(tài)下，使控制器的反饋端僅接收到第二反饋回路產(chǎn)生的第二反饋信號(hào)，第二反饋回路的帶寬大于第一反饋回路的帶寬。
【專利說明】功率因數(shù)校正電路及包含該功率因數(shù)校正電路的驅(qū)動(dòng)器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及功率因數(shù)校正電路，更具體地，涉及一種能夠快速地進(jìn)行電流控制的功率因數(shù)校正電路以及包含該功率因數(shù)校正電路的驅(qū)動(dòng)器。
【背景技術(shù)】
[0002]由于單級(jí)功率因數(shù)校正電路(PFC)拓?fù)渚哂械统杀竞透咝实膬?yōu)點(diǎn)而受到人們的關(guān)注，使得在LED驅(qū)動(dòng)器中越來越多地使用單級(jí)功率因數(shù)校正電路。然而，該單級(jí)PFC拓?fù)浯嬖诘囊恍┤毕菰谟?，高的紋波電流以及啟機(jī)時(shí)的大的浪涌輸出電流。具體地，如圖la和圖lb所示，單級(jí)PFC拓?fù)浼纫ＷC高功率因數(shù)，還要變換成恒定的電流輸出，這就不得不犧牲PFC電路的反饋回路50'的響應(yīng)速度，使得通?；芈返膸捲O(shè)定在主頻率的兩倍以下，例如，在具有230V/50HZ主輸入的情況下，帶寬應(yīng)在100Hz以下，而再考慮到裕度、穩(wěn)定性等的情況下，約為40-60HZ，這種具有慢的響應(yīng)速度的反饋回路可被稱為慢反饋回路，如圖la和圖lb中所示。非常慢的響應(yīng)速度意味著啟機(jī)時(shí)輸出的電流得不到控制，這是因?yàn)閱C(jī)動(dòng)作通常在20ms內(nèi)完成并且回路響應(yīng)速度為20ms左右，從而使得在進(jìn)行啟機(jī)的0-20ms時(shí)段內(nèi)，輸出至負(fù)載的電流是不能被控制的，因此啟機(jī)時(shí)由于在輸出側(cè)產(chǎn)生浪涌電流而導(dǎo)致LED因過電流損壞的現(xiàn)象發(fā)生的幾率較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決上述問題，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種能夠快速地進(jìn)行電流控制的功率因數(shù)校正電路，這種功率因數(shù)校正電路使用雙反饋回路控制技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)輸出電流的快速控制，從而解決了 LED可能由于啟機(jī)時(shí)的過大的浪涌電流而損壞的問題。
[0004]根據(jù)本發(fā)明的功率因數(shù)校正電路，包括:整流橋；開關(guān)變換電路，所述開關(guān)變換電路的輸入端連接在整流橋的輸出端；負(fù)載，連接在所述開關(guān)變換電路的輸出端；控制器，具有控制端和反饋端，所述控制端連接至所述開關(guān)變換電路的受控端，其特征在于，還包括連接在所述開關(guān)變換電路的采樣端的第一反饋回路和第二反饋回路，所述第一反饋回路和所述第二反饋回路被設(shè)計(jì)為在所述功率因數(shù)校正電路的正常工作狀態(tài)下，使所述控制器的反饋端僅接收到所述第一反饋回路產(chǎn)生的第一反饋信號(hào)，在所述功率因數(shù)校正電路的啟機(jī)狀態(tài)下，使所述控制器的反饋端僅接收到所述第二反饋回路產(chǎn)生的第二反饋信號(hào)，所述第二反饋回路的帶寬大于所述第一反饋回路的帶寬。
[0005]本發(fā)明的構(gòu)思在于，改變了傳統(tǒng)單級(jí)功率因數(shù)校正電路中僅包括單個(gè)反饋回路，通過該反饋電路產(chǎn)生的反饋信號(hào)能夠?qū)β室驍?shù)校正控制器進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出至負(fù)載的電流的恒定控制的，但是為了滿足功率因數(shù)電路的高功率因數(shù)要求，該反饋回路的帶寬通常為40-60HZ，因此其響應(yīng)速度很慢，而不能實(shí)現(xiàn)對(duì)啟機(jī)狀態(tài)下輸出的電流進(jìn)行控制，因此，將功率因數(shù)校正電路設(shè)計(jì)為包括兩個(gè)反饋回路，即，慢反饋回路和快反饋回路，慢反饋回路與傳統(tǒng)的慢反饋回路的功能相同，如上所述，而新增加的快反饋回路用于允許功率因數(shù)控制器利用其產(chǎn)生的反饋信號(hào)來控制啟機(jī)時(shí)輸出至負(fù)載的電流，從而能夠避免啟機(jī)時(shí)的過電流損壞負(fù)載。
[0006]此外，將快反饋回路和慢反饋回路設(shè)計(jì)為在功率因數(shù)校正電路的正常工作狀態(tài)下，使控制器的反饋端僅接收到慢反饋回路產(chǎn)生的第一反饋信號(hào)，而在功率因數(shù)校正電路的啟機(jī)狀態(tài)下，使控制器的反饋端僅接收到快反饋回路產(chǎn)生的第二反饋信號(hào)，即，反饋到控制器的反饋端的反饋信號(hào)在快反饋回路和慢反饋回路之間切換，從而能夠在確保功率因數(shù)校正電路的高功率因數(shù)和實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出至負(fù)載的電流的恒定控制的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)啟機(jī)時(shí)輸出至負(fù)載的電流的限流控制，因此能夠避免啟機(jī)時(shí)因過電流對(duì)負(fù)載的損壞。
[0007]在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述第二反饋回路與所述第一反饋回路并行地連接于所述采樣端與所述反饋端之間。如此設(shè)計(jì)，可以以簡(jiǎn)單的電路結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)反饋到控制器的反饋端的反饋信號(hào)在啟機(jī)時(shí)為由快反饋回路產(chǎn)生的信號(hào)，而在正常工作狀態(tài)下為慢反饋回路產(chǎn)生的信號(hào)，從而成本較低。
[0008]在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述第一反饋回路和所述第二反饋回路設(shè)計(jì)為所述第一反饋回路的增益大于所述第二反饋回路的增益。通過將所述第一反饋回路和所述第二反饋回路設(shè)計(jì)為所述第一反饋回路的增益大于所述第二反饋回路的增益，來實(shí)現(xiàn)在所述功率因數(shù)校正電路的正常工作狀態(tài)下，所述控制器的反饋端僅接收到所述第一反饋回路產(chǎn)生的第一反饋信號(hào)，如此利用增益比來控制兩個(gè)反饋回路的信號(hào)是否能被所述控制器的反饋端接收到，可以簡(jiǎn)化電路構(gòu)造，使得設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，容易，且便于控制。
[0009]在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述第一反饋回路的帶寬為40-60HZ，所述第二反饋回路的帶寬為kHz量級(jí)。通過如此設(shè)計(jì)，能夠在電源供電電壓為230V/50HZ的情況下，利用該第一反饋回路，實(shí)現(xiàn)正常工作狀態(tài)下功率因數(shù)校正電路的高功率因數(shù)和對(duì)輸出至負(fù)載的電流的恒定控制，而且利用該第二反饋回路，實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正電路的啟機(jī)具有20ms時(shí)長(zhǎng)的情況下，對(duì)啟機(jī)時(shí)段輸出至負(fù)載的電流的限流控制。
[0010]在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述第一反饋回路包括第一運(yùn)算放大器；以及第一反饋網(wǎng)絡(luò)，所述第一反饋網(wǎng)絡(luò)包括連接于所述第一運(yùn)算放大器的異相輸入端與輸出端之間的第一補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)和一端連接至所述第一運(yùn)算放大器的異相輸入端和所述第一補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的第一電阻元件。通過在第一反饋回路中如此設(shè)置第一電阻元件，能夠確保第一反饋回路的增益的初始極點(diǎn)，從而能夠容易地調(diào)整第一反饋回路的增益相對(duì)于第二反饋回路的增益比。
[0011]在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述第二反饋回路包括第二運(yùn)算放大器；以及第二反饋網(wǎng)絡(luò)，所述第二反饋網(wǎng)絡(luò)包括連接于所述第二運(yùn)算放大器的異相輸入端與輸出端之間的第二補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)和一端連接至所述第二運(yùn)算放大器的異相輸入端和所述第二補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)以及另一端連接至所述第一電阻元件的第二電阻元件。通過如此構(gòu)造第二反饋回路，能夠確保第二反饋回路能夠?qū)⑤敵鲋霖?fù)載的高頻信號(hào)反饋至控制器的反饋端，使得控制器能夠更精確地調(diào)整輸出至負(fù)載的電流，同時(shí)在第二反饋回路中如此設(shè)置第二電阻元件，能夠確保第二反饋回路的增益的初始極點(diǎn)，從而能夠容易地調(diào)整兩個(gè)反饋回路的增益比。
[0012]在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述第一補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)由第三電阻元件和第一電容元件串聯(lián)后再與第二電容元件并聯(lián)形成，并且所述第二補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)由第三電容元件形成。如此設(shè)計(jì)，可以使得第一反饋回路將輸出至負(fù)載的信號(hào)中的低頻成分反饋給控制器，而第二反饋回路將輸出至負(fù)載的信號(hào)中的高頻成分反饋給控制器，從而能夠?qū)崿F(xiàn)高功率因數(shù)控制以及對(duì)輸出至負(fù)載的電流的更精確地控制。此外，第一補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)和第二補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)還可以存在其他的形式，只要能夠滿足第一反饋回路的帶寬為40-60HZ，第二反饋回路的帶寬為kHz量級(jí)并且第一反饋回路的增益大于第二反饋回路的增益即可。
[0013]在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，還包括開關(guān)裝置，利用所述開關(guān)裝置來實(shí)現(xiàn)在所述啟機(jī)狀態(tài)時(shí)僅使所述第二反饋信號(hào)被反饋至所述控制器的反饋端并且在所述正常工作狀態(tài)時(shí)僅使所述第一反饋信號(hào)被反饋至所述控制器的反饋端。利用開關(guān)裝置來實(shí)現(xiàn)在不同的狀態(tài)不同反饋回路產(chǎn)生的反饋信號(hào)流向控制器的反饋端，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，且成本低。
[0014]在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述開關(guān)裝置包括第一開關(guān)和第二開關(guān)，所述第一開關(guān)連接于所述第一反饋回路的輸出端與所述控制器的反饋端之間，所述第二開關(guān)連接于所述第二反饋回路的輸出端與所述控制器的反饋端之間。通過如此設(shè)置，可以在啟機(jī)狀態(tài)下，使第一開關(guān)斷開而第二開關(guān)接通來實(shí)現(xiàn)僅第二反饋回路產(chǎn)生的反饋信號(hào)反饋到控制器的反饋端，在正常工作狀態(tài)下，使第一開關(guān)接通而第二開關(guān)斷開來實(shí)現(xiàn)僅第一反饋回路產(chǎn)生的反饋信號(hào)反饋到控制器的反饋端，從而實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)單易用。優(yōu)選地，第一開關(guān)和第二開關(guān)是二極管、三極管或M0SFET。
[0015]在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述開關(guān)變換電路包括具有初級(jí)側(cè)單元和次級(jí)側(cè)單元的變換器，所述第一反饋回路和所述第二反饋回路的輸入端連接至所述次級(jí)側(cè)單元。如此構(gòu)造，可以使得第一反饋回路和第二反饋回路采樣開關(guān)變換電路輸出給負(fù)載的信號(hào)，來實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出至負(fù)載的電流的控制以及功率因數(shù)的控制。設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單易行。
[0016]在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述開關(guān)變換電路還包括第三開關(guān)，所述第三開關(guān)的控制電極作為所述開關(guān)變換電路的受控端，并且所述第三開關(guān)的工作電極連接至所述初級(jí)側(cè)單元的一輸入端，所述初級(jí)側(cè)單元的另一輸入端連接至所述整流橋。如此構(gòu)造，可以通過利用PWM控制器，S卩，通過調(diào)整PWM控制器輸出至第三開關(guān)的控制電極的脈沖信號(hào)的占空比，來控制第三開關(guān)的接通與斷開的占空比，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)功率因數(shù)的控制和輸出至負(fù)載的電流的控制。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且能夠進(jìn)行精確地控制。
[0017]本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種驅(qū)動(dòng)器，包括上述功率因數(shù)校正電路中的任一種。在驅(qū)動(dòng)器具有上述功率因數(shù)校正電路的情況下，該驅(qū)動(dòng)器在能夠?qū)崿F(xiàn)高功率因數(shù)的同時(shí)還能夠避免啟機(jī)時(shí)因過電流而損壞負(fù)載。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的功率因數(shù)校正電路能夠在保證高功率因數(shù)的前提下，還能夠確保啟機(jī)時(shí)不會(huì)產(chǎn)生過電流而損壞負(fù)載。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]附圖構(gòu)成本說明書的一部分，用于幫助進(jìn)一步理解本發(fā)明。這些附圖圖解了本發(fā)明的實(shí)施例，并與說明書一起用來說明本發(fā)明的原理。在附圖中相同的部件用相同的標(biāo)號(hào)表示。圖中示出:
[0020]圖la是示出了現(xiàn)有技術(shù)的功率因數(shù)校正電路的框圖；以及圖lb是示出了圖la所示的功率因數(shù)校正電路的示意性電路圖；
[0021]圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的功率因數(shù)校正電路的第一實(shí)施例的框圖；圖3是示出了圖2所示的功率因數(shù)校正電路的詳細(xì)電路圖；
[0022]圖4是示出了圖3所示的功率因數(shù)校正電路中的兩個(gè)反饋回路的輸出電壓波形圖；
[0023]圖5a和圖5b分別示出了圖1b所示的功率因數(shù)校正電路的輸出電流的波形圖和圖3所示的功率因數(shù)校正電路的輸出電流的波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的功率因數(shù)校正電路的第一實(shí)施例的框圖。如圖2所示，功率因數(shù)校正電路I包括整流橋10,其從電源(未示出)接收電力并對(duì)所接收到的電力進(jìn)行整流；開關(guān)變換電路20，其輸入端連接至整流橋10的輸出端，用于接收來自整流橋10的電力并對(duì)電力進(jìn)行變換；負(fù)載30，其連接至開關(guān)變換電路20的輸出端以從開關(guān)變換電路20接收電力用于工作；控制器40，其控制端連接至開關(guān)變換電路20中的開關(guān)(未示出)，用于控制開關(guān)變換電路20中的開關(guān)以實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正控制和對(duì)輸出至負(fù)載電流的控制；第一反饋回路50，其輸入端連接至開關(guān)變換電路20中的采樣端并且其輸出端通向至控制器40的反饋端；以及第二反饋回路60，其輸入端連接至開關(guān)變換電路20中的采樣端并且其輸出端通向至控制器40的反饋端。
[0025]具體地，當(dāng)功率因數(shù)校正電路I處于正常穩(wěn)定工作狀態(tài)時(shí)，僅僅第一反饋回路50產(chǎn)生的第一反饋信號(hào)S5能夠流向控制器40，而第二反饋回路60不起作用，此時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正電路I的高功率因數(shù)，第一反饋回路50的控制速度設(shè)定得較慢，帶寬很低(低于電網(wǎng)頻率的2倍，約為40-60HZ)，從而進(jìn)一步使得第一反饋回路50能夠?qū)崿F(xiàn)接近恒定的輸出負(fù)載電流控制。第一反饋回路50還被稱作為慢反饋回路。
[0026]當(dāng)功率因數(shù)校正電路I進(jìn)行啟機(jī)時(shí)，僅僅第二反饋回路60產(chǎn)生的第二反饋信號(hào)S6能夠流向控制器40，而第一反饋回路50不起作用。具體地，啟機(jī)時(shí)，經(jīng)采樣端采樣的電流采樣信號(hào)突然增加，由于啟機(jī)的時(shí)長(zhǎng)約為20ms，從而需要對(duì)啟機(jī)這種輸入動(dòng)態(tài)作出快速響應(yīng)，這就要求第二反饋回路60的控制速度要快，其帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于第一反饋回路50的帶寬，本文中，通過將第二反饋回路60設(shè)計(jì)為其帶寬為幾千Hz來快速地控制啟機(jī)時(shí)輸出至負(fù)載的電流。另外，第二反饋回路60還被稱作為快反饋回路。
[0027]在本實(shí)施例中，將功率因數(shù)校正電路I設(shè)計(jì)為包括兩個(gè)反饋回路，即，第一反饋回路50和第二反饋回路60，其中在功率因數(shù)校正電路I的正常穩(wěn)定工作狀態(tài)下，控制器40利用接收自第一反饋回路50的控制信號(hào)來控制開關(guān)變換電路20以向LED負(fù)載提供穩(wěn)定正常工作的電流，而在功率因數(shù)校正電路I的啟機(jī)狀態(tài)下，控制器40利用接收自第二反饋回路60的反饋信號(hào)來控制開關(guān)變換電路20以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出至負(fù)載30的電流的快速控制，也就是，通過在功率因數(shù)校正電路I中設(shè)置一個(gè)快反饋回路和一個(gè)慢反饋回路，來實(shí)現(xiàn)在能夠?qū)崿F(xiàn)功率因數(shù)控制和對(duì)輸出至負(fù)載的電流的恒定控制的同時(shí)，還能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中由于反饋回路的響應(yīng)速度慢而不能控制啟機(jī)時(shí)輸出側(cè)的浪涌電流的問題。
[0028]圖3是示出了圖2所示的功率因數(shù)校正電路的詳細(xì)電路圖。如圖3所示,第一反饋回路50和第二反饋回路60并聯(lián)地連接于采樣端SP與反饋端FB之間。
[0029]如圖3所示，開關(guān)變換電路20包括開關(guān)Ql和變換器201，開關(guān)Ql是P溝道增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其柵極連接至控制器40的控制端，其基極和源極連接一起后連接至整流橋10，變換器201包括初級(jí)線圈P1和次級(jí)線圈S1，初級(jí)線圈P1的一端連接至整流橋10的輸出端，其另一端連接至開關(guān)Q1的漏極，次級(jí)線圈S1的一端連接至LED負(fù)載正端，其另一端連接至LED負(fù)載負(fù)端。第一反饋回路50包括運(yùn)算放大器XI，其同相輸入端連接至采樣端SP;補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)51，其連接至運(yùn)算放大器XI的異相輸入端與其輸出端之間；以及電阻R9，其一端連接至運(yùn)算放大器XI的異相輸入端和補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)51，其中補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)51和電阻R9共同構(gòu)成第一反饋網(wǎng)絡(luò)。在該實(shí)施例中，補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)51通過使電阻R2和電容C4串聯(lián)后再與電容C3并聯(lián)來形成。第二反饋回路60包括運(yùn)算放大器X2，其同相輸入端連接至采樣端SP ；補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)61，其連接于運(yùn)算放大器X2的異相輸入端與其輸出端之間；以及電阻R10，其一端連接至運(yùn)算放大器X2的異相輸入端，另一端連接至電阻R9的另一端，其中補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)61和電阻R10共同構(gòu)成第二反饋網(wǎng)絡(luò)。在該實(shí)施例中，補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)61由電容C8形成。
[0030]仍參照?qǐng)D3，如圖3所示，功率因數(shù)校正電路1還包括作為開關(guān)裝置的二極管D2和D8，其中二極管D2的正極端連接至第一反饋回路50的輸出端，二極管D8的正極端連接至第二反饋回路60的輸出端，二極管D2和D8的負(fù)極端相互連接一起后耦接至控制器40的反饋端FB。在該實(shí)施例中，二極管D2和D8的負(fù)極端經(jīng)光耦合器70連接至控制器40的反饋端FB。
[0031]在本實(shí)施例中，將第一反饋回路50和第二反饋回路60設(shè)計(jì)為，第二反饋回路60的帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于第一反饋回路50的帶寬，并且將第一反饋回路50和第二反饋回路60設(shè)定為在功率因數(shù)校正電路1正常穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，第一反饋回路50的增益大于第二反饋回路60的增益。
[0032]具體地，在本實(shí)施例中，第一反饋回路50的帶寬為1/(2 31 R2C3)，第二反饋回路60的帶寬為1/(2 311?1(|(:8)，通過設(shè)定電阻元件1?2和1?10以及電容元件C3和C8的參數(shù)，可以將第一反饋回路50的帶寬設(shè)定為40-60HZ，第二反饋回路60的帶寬設(shè)定為幾千Hz。
第一反饋回路50的增益G `= -sR(C+C)，第二反饋回路60的增益
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g = S,Q = 1 ，其中S=j2wf,通過設(shè)定各個(gè)電阻元件、電容元件的參數(shù)來保證第一
R10S*CitRlO
反饋回路50的增益大于第二反饋回路60的增益。
[0033]利用上述配置，能夠確保在功率因數(shù)校正電路1的穩(wěn)定工作狀態(tài)下，二極管D2正向?qū)ǘO管D8反向截止，從而實(shí)現(xiàn)在正常穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，控制器40僅接收到第一反饋回路50產(chǎn)生的反饋信號(hào)，而由于將第一反饋回路50的控制速度設(shè)定得很慢，帶寬很低，使得能夠?qū)崿F(xiàn)功率因數(shù)校正電路1的高功率因數(shù)以及接近恒定的輸出負(fù)載電流的控制。
[0034]此外，利用上述配置，在功率因數(shù)校正電路1的啟機(jī)狀態(tài)，由于將第一反饋回路的帶寬設(shè)定為幾十Hz，而將第二反饋回路的帶寬設(shè)定為幾千Hz，從而在約20ms的啟機(jī)時(shí)段，由于第一反饋回路50輸出的電壓是慢慢上升的，而第二反饋回路60輸出的電壓是快速上升的，因此此時(shí)由于第一反饋回路50輸出的電壓大于第二反饋回路60輸出的電壓，使得二極管D8會(huì)正向?qū)ǎO管D2會(huì)反向截止，因此，控制器40僅接收到第二反饋回路60產(chǎn)生的反饋信號(hào)。由于第二反饋回路60的帶寬被設(shè)定為幾千Hz，使得即使在為約20ms的啟機(jī)時(shí)段，第二反饋回路60也能夠?qū)㈥P(guān)于輸出至LED負(fù)載的電流的信息反饋給控制器40，從而使得控制器能夠利用從第二反饋回路60接收到的反饋信號(hào)來控制開關(guān)Q1，從而控制輸出至LED負(fù)載的電流，使得能夠避免啟機(jī)時(shí)過流而損壞LED負(fù)載。
[0035]需要說明的是，在圖3所示的功率因數(shù)校正電路中，連接在LED負(fù)載負(fù)端與次級(jí)線圈SI之間的電阻Rl是采樣電阻，該電阻兩端的電壓輸入到第一反饋回路50中的運(yùn)算放大器Xl的同相輸入端和第二反饋回路60的中的運(yùn)算放大器X2的同相輸入端，與輸入至第一反饋回路50和第二反饋回路60的運(yùn)算放大器Xl和運(yùn)算放大器X2的異相輸入端的參考電壓Vref進(jìn)行比較。通過第一反饋網(wǎng)絡(luò)和第二反饋網(wǎng)絡(luò)的調(diào)節(jié)，第一反饋回路50和第二反饋回路60產(chǎn)生的輸出信號(hào)輸出至控制器40，從而分別實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)控制和恒流控制以及對(duì)輸出至負(fù)載30的限流控制。
[0036]應(yīng)當(dāng)注意，電阻R8和電容C6組成濾波網(wǎng)絡(luò)，以使得第一反饋回路50接收到的是低頻信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定工作狀態(tài)下的功率因數(shù)控制。
[0037]另外，圖4是示出了圖3所示的功率因數(shù)校正電路中的兩個(gè)反饋回路的輸出電壓波形圖，從圖4中可以看出，在啟機(jī)時(shí)段，第二反饋回路60輸出的電壓信號(hào)大于第一反饋回路50的電壓信號(hào)，因此在該時(shí)段，二極管D8會(huì)正向?qū)?，而二極管D2會(huì)反向截止，從而僅有從第二反饋回路60輸出的電壓信號(hào)流向控制器40，然后，控制器40利用從第二反饋回路60接收到的反饋信號(hào)來控制開關(guān)變換電路20中的開關(guān)Q1，以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出至LED負(fù)載30的快速限流控制。另外，從圖4中還可以看出，在正常穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)段時(shí)，第二反饋回路60輸出的電壓信號(hào)小于第一反饋回路50輸出的電壓信號(hào)，因此在該時(shí)段，二極管D5會(huì)反向截止，而二極管D2會(huì)正向?qū)?，從而僅有從第一反饋回路50輸出的電壓信號(hào)流向控制器40，然后控制器40利用從第一反饋回路50接收到的反饋信號(hào)來控制開關(guān)變換電路20中的開關(guān)Ql，以實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)控制和對(duì)輸出負(fù)載電流的恒定控制。
[0038]為了便于理解，還給出了現(xiàn)有技術(shù)中的功率因數(shù)校正電路的輸出電流波形圖和本發(fā)明中的功率因數(shù)校正電路的輸出電流的波形圖，如圖5a和圖5b所示。從圖5a和圖5b中可以看出，現(xiàn)有技術(shù)中的功率因數(shù)校正電路的輸出電流在啟機(jī)時(shí)間會(huì)存在過沖，而在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的功率因數(shù)校正電路的輸出電流中，啟機(jī)時(shí)的輸出電流與穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下的輸出電流近似相等，不存在輸出過沖電流。因此，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的功率因數(shù)校正電路能夠避免因啟機(jī)時(shí)的過電流將LED負(fù)載損壞。
[0039]應(yīng)當(dāng)注意，在本實(shí)施例中，控制器40是PWM控制器，其通過控制輸出的脈沖的占空比來實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)變換電路20中的開關(guān)Ql的控制。
[0040]在根據(jù)本發(fā)明的功率因數(shù)校正電路的另一實(shí)施例中，補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)51和補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)61可以有多種變形，其可由電容和電阻的串并聯(lián)來形成，只要能夠保證第一反饋回路的增益大于第二反饋回路的增益，第一反饋回路的帶寬為幾十Hz，第二反饋回路的帶寬為幾千Hz即可。
[0041]在根據(jù)本發(fā)明的功率因數(shù)校正電路的另一實(shí)施例中，可以使用三極管、MOSFET來代替二極管D2和D8作為開關(guān)裝置，其具體的設(shè)計(jì)方式是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明中的教導(dǎo)容易設(shè)計(jì)出的，因此在此不再贅述。
[0042]可以將以上所述的功率因數(shù)校正電路應(yīng)用于用于驅(qū)動(dòng)LED負(fù)載的驅(qū)動(dòng)器中。在驅(qū)動(dòng)器具有上述功率因數(shù)校正電路的情況下，該驅(qū)動(dòng)器在能夠?qū)崿F(xiàn)高功率因數(shù)的同時(shí)還能夠避免啟機(jī)時(shí)因過電流而損壞LED負(fù)載。[0043]以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種功率因數(shù)校正電路(1)，包括:整流橋(10);開關(guān)變換電路(20)，所述開關(guān)變換電路(20)的輸入端連接在所述整流橋(10)的輸出端；負(fù)載(30)，連接在所述開關(guān)變換電路(20)的輸出端；控制器(40)，具有控制端和反饋端(FB)，所述控制端連接至所述開關(guān)變換電路(20 )的受控端，其特征在于，還包括連接在所述開關(guān)變換電路(20 )的采樣端(SP )的第一反饋回路(50)和第二反饋回路(60)，所述第一反饋回路(50)和所述第二反饋回路(60)被設(shè)計(jì)為在所述功率因數(shù)校正電路(I)的正常工作狀態(tài)下，使所述控制器(40)的所述反饋端(FB)僅接收到所述第一反饋回路(50)產(chǎn)生的第一反饋信號(hào)(S5)，在所述功率因數(shù)校正電路(I)的啟機(jī)狀態(tài)下，使所述控制器(40)的所述反饋端(FB)僅接收到所述第二反饋回路產(chǎn)生(60)的第二反饋信號(hào)(S6)，所述第二反饋回路(60)的帶寬大于所述第一反饋回路(50)的帶寬(50)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率因數(shù)校正電路，其特征在于，所述第二反饋回路(60)與所述第一反饋回路(50 )并行地連接于所述采樣端(SP)與所述反饋端(FB )之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率因數(shù)校正電路，其特征在于，所述第一反饋回路(50)和所述第二反饋回路(60)設(shè)計(jì)為所述第一反饋回路(50)的增益大于所述第二反饋回路(60)的增益。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的功率因數(shù)校正電路，其特征在于，所述第一反饋回路(50)的帶寬為40-60HZ，所述第二反饋回路(60)的帶寬為kHz量級(jí)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率因數(shù)校正電路，其特征在于，所述第一反饋回路(50)包括第一運(yùn)算放大器(XI);以及第一反饋網(wǎng)絡(luò)，所述第一反饋網(wǎng)絡(luò)包括連接于所述第一運(yùn)算放大器(Xl)的異相輸入端與輸出端之間的第一補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)(51)和一端連接至所述第一運(yùn)算放大器(Xl)的異相輸入端和所述第一補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)(51)的第一電阻元件(R9)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的功率因數(shù)校正電路，其特征在于，所述第二反饋回路(60)包括第二運(yùn)算放大器(X2);以及第二反饋網(wǎng)絡(luò)，所述第二反饋網(wǎng)絡(luò)包括連接于所述第二運(yùn)算放大器(X2)的異相輸入端與輸出端之間的第二補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)(61)和一端連接至所述第二運(yùn)算放大器(X2)的異相輸入端和所述第二補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)(61)以及另一端連接至所述第一電阻元件(R9)的第二電阻元件(RlO)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的功率因數(shù)校正電路，其特征在于，所述第一補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)(51)由第三電阻元件(R2)和第一電容元件(C4)串聯(lián)后再與第二電容元件(C3)并聯(lián)形成，并且所述第二補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)由第三電容元件(CS )形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率因數(shù)校正電路，其特征在于，還包括開關(guān)裝置(D2，D8)，利用所述開關(guān)裝置(D2，D8)來實(shí)現(xiàn)在所述啟機(jī)狀態(tài)時(shí)僅使所述第二反饋信號(hào)(S6)被反饋至所述控制器(40)的所述反饋端(FB)并且在所述正常工作狀態(tài)時(shí)僅使所述第一反饋信號(hào)(S5 )被反饋至所述控制器(40 )的所述反饋端(FB )。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的功率因數(shù)校正電路，其特征在于，所述開關(guān)裝置包括第一開關(guān)(D2)和第二開關(guān)(D8)，所述第一開關(guān)(D2)連接于所述第一反饋回路(50)的輸出端與所述控制器(40)的所述反饋端(FB)之間，所述第二開關(guān)(D8)連接于所述第二反饋回路(60)的輸出端與所述控制器(40)的所述反饋端(FB)之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的功率因數(shù)校正電路，其特征在于，所述第一開關(guān)(D2)和所述第二開關(guān)(D8 )是二極管、三極管或MOSFET。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率因數(shù)校正電路，其特征在于，所述開關(guān)變換電路(20)包括具有初級(jí)側(cè)單元(P1)和次級(jí)側(cè)單元(S1)的變換器(201)，所述第一反饋回路(50)和所述第二反饋回路(60)的輸入端耦接至所述次級(jí)側(cè)單元(S1)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的功率因數(shù)校正電路，其特征在于，所述開關(guān)變換電路(20)還包括第三開關(guān)(Q1)，所述第三開關(guān)(Q1)的控制電極作為所述開關(guān)變換電路(20)的所述受控端，并且所述第三開關(guān)(Q1)的工作電極連接至所述初級(jí)側(cè)單元(P1)的一輸入端，所述初級(jí)側(cè)單元(P1)的另一輸入端連接至所述整流橋(10)。
13.—種驅(qū)動(dòng)器，包括根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)所述的功率因數(shù)校正電路。
【文檔編號(hào)】H02M1/42GK103683894SQ201210320911
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2012年8月31日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月31日
【發(fā)明者】魏澤科, 張泉, 莊錫河, 林丹 申請(qǐng)人:歐司朗股份有限公司