低輸出電流峰均比的CRM Flyback LED驅(qū)動器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低輸出電流峰均比的CRM?Flyback?LED驅(qū)動器，包括主功率電路和鋸齒波比較及開關(guān)管驅(qū)動電路、輸入電壓前饋電路、第一乘法器、第二乘法器和輸出電流反饋電路，所述輸入電壓前饋電路如下：第一分壓跟隨電路的輸出端分別與加法電路和減法電路的一個輸入端連接；第二分壓峰值取樣電路的輸出端與減法電路的另一個輸入端連接；第三分壓放大電路的輸出端分別與加法電路的另一輸入端和第一乘法器的第三輸入端連接；加法電路的輸出端與第一乘法器的第二輸入端連接，減法電路的輸出端與第一乘法器的第一輸入端連接，第一乘法器的輸出端與第二乘法器的第一輸入端連接，第二乘法器輸出端接入鋸齒波比較及開關(guān)管驅(qū)動電路的輸入端。本發(fā)明降低了輸出電流峰均比。
【專利說明】低輸出電流峰均比的CRM Flyback LED驅(qū)動器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電能變換裝置的交流-直流變換器領(lǐng)域，特別是一種低輸出電流峰均比的CRM Flyback LED驅(qū)動器。
【背景技術(shù)】
[0002]高亮度發(fā)光二極管LED (light-emitting diode)因其高效率、環(huán)保和長壽命等優(yōu)點(diǎn)，已被譽(yù)為下一代“綠色”光源。LED可以采用單向脈動電流驅(qū)動，通過控制脈動電流的平均值控制LED輸出光通量，但如果驅(qū)動電流峰均比過高，LED將會損壞。CRM Flyback LED驅(qū)動器具有輸入輸出隔離、控制簡單和損耗小等優(yōu)點(diǎn)，但在半個輸入周期內(nèi)開關(guān)管定導(dǎo)通時間時，輸出電流峰均比較大，對LED正常工作不利。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種低輸出電流峰均比的CRM Flyback LED驅(qū)動器，在保證CRM Flyback LED驅(qū)動器PF值大于應(yīng)用要求的前提下，降低輸出電流峰均比。
[0004]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為:一種低輸出電流峰均比的CRM Flyback LED驅(qū)動器，包括主功率電路和控制電路，所述主功率電路包括輸入電壓源vin、EMI濾波器、二極管整流電路RB、變壓器T1、開關(guān)管Qb、二極管Db、濾波電容C。、濾波電感L。和負(fù)載LED，其中輸入電壓源Vin與EMI濾波器的輸入端口連接，EMI濾波器的輸出端口與二極管整流電路RB的輸入端口連接，二極管整流電路RB的輸出負(fù)極為參考電位零點(diǎn)，二極管整流電路RB的輸出正極與變壓器Tl的第一繞組Np的異名端連接，變壓器Tl的第一繞組Np的同名端接入開關(guān)管Qb的漏極，開關(guān)管Qb的源極與參考電位零點(diǎn)連接，變壓器T1的第二繞組Nz的異名端與參考電位零點(diǎn)連接，變壓器T1的第三繞組Ns的同名端與二極管Db的陽極連接，二極管Db的陰極分別接入濾波電容C。的一端和濾波電感L。的一端，濾波電容C。的另一端接入?yún)⒖茧娢涣泓c(diǎn)，濾波電感L。的另一端與負(fù)載LED的陽極端連接，負(fù)載LED的兩端電壓為輸出電壓V。;
[0005]所述的控制電路包括鋸齒波比較及開關(guān)管驅(qū)動電路、第一分壓跟隨電路、第二分壓峰值取樣電路、第三分壓放大電路、加法電路、減法電路、第一乘法器、第二乘法器、輸出電流反饋電路；其中鋸齒波比較及開關(guān)管驅(qū)動電路的輸出端與開關(guān)管Qb的門極連接；第一分壓跟隨電路的輸入端與輸入電壓采樣點(diǎn)Vg即二極管整流電路RB的輸出正極連接，第一分壓跟隨電路的輸出端A分別與加法電路的一個輸入端和減法電路的一個輸入端連接；第二分壓峰值取樣電路的輸入端與輸入電壓采樣點(diǎn)Vg即二極管整流電路RB的輸出正極連接，第二分壓峰值取樣電路的輸出端C與減法電路的另一個輸入端連接；第三分壓放大電路的輸入端與主功率電路的輸出電壓V。正極連接,第三分壓放大電路的輸出端D分別與加法電路的另一輸入端和第一乘法器的第三輸入端vz連接；加法電路的輸出端E與第一乘法器的第二輸入端Vy連接，減法電路的輸出端F與第一乘法器的第一輸入端Vx連接,第一乘法器的輸出端與第二乘法器的第一輸入端Va連接，第二乘法器的輸出端接入鋸齒波比較及開關(guān)管驅(qū)動電路的輸入端，輸出電流反饋電路的輸出端與第二乘法器的第二輸入端Vb連接。
[0006]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)是:(1)在保持整個輸入電壓范圍內(nèi)功率因數(shù)PF值大于應(yīng)用要求的前提下，有效減小了輸出電流峰均比；(2)降低了 LED的損壞率，延長了所驅(qū)動LED的壽命；(3)具有安全、可靠的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用前景廣闊。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0007]圖1是Flyback PFC變換器主電路示意圖。
[0008]圖2是CRM Flyback PFC變換器的電感電流波形圖。
[0009]圖3是功率因數(shù)PF值與Vm/nV。的關(guān)系曲線圖。
[0010]圖4是輸出電流峰均比與V111ZnV0的關(guān)系曲線圖。
[0011]圖5是半個工頻周期內(nèi)g(on)的理想曲線和擬合曲線圖。
[0012]圖6是寬輸入范圍下臨界電感值曲線圖。
[0013]圖7是不同輸入電壓下開關(guān)頻率在半個工頻周期內(nèi)變化曲線圖，其中(a)輸入電壓為85V，(b)輸入電壓為175V，(c)輸入電壓為265V。
[0014]圖8是原邊電流峰值I pk和有效值I.在寬范圍輸入下的曲線圖。
[0015]圖9是本發(fā)明低輸出電流峰均比的CRM Flyback LED驅(qū)動器的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]ICRM Flyback PFC變換器的工作原理
[0017]圖1是Flyback PFC變換器主電路。
[0018]不失一般性，定義輸入交流電壓Vin的表達(dá)式為
[0019]Vin (t) = V111Sincot (I)
[0020]其中Vm為輸入電壓峰值，ω=2 fline為輸入電壓角頻率，fline為輸入電壓頻率
[0021]那么輸入整流后的電壓為
[0022]Vg = Vm I sin ω? (2)
[0023]圖2為一個開關(guān)周期內(nèi)變換器的電感電流波形。當(dāng)開關(guān)管Q導(dǎo)通時，二極管D截止，原邊電感Lp兩端的電壓為vg，電流iLp由零開始以vg/Lp的斜率線性上升，那么&的峰值iLPJ)k為
[0024]
【權(quán)利要求】
1.一種低輸出電流峰均比的CRM Flyback LED驅(qū)動器，其特征在于，包括主功率電路(1)和控制電路，所述主功率電路(I)包括輸入電壓源vin、EMI濾波器、二極管整流電路RB、變壓器T1、開關(guān)管Qb、二極管Db、濾波電容C。、濾波電感L。和負(fù)載LED，其中輸入電壓源Vin與EMI濾波器的輸入端口連接，EMI濾波器的輸出端口與二極管整流電路RB的輸入端口連接，二極管整流電路RB的輸出負(fù)極為參考電位零點(diǎn)，二極管整流電路RB的輸出正極與變壓器T1的第一繞組Np的異名端連接，變壓器T1的第一繞組Np的同名端接入開關(guān)管Qb的漏極，開關(guān)管Qb的源極與參考電位零點(diǎn)連接，變壓器T1的第二繞組Nz的異名端與參考電位零點(diǎn)連接，變壓器T1的第三繞組Ns的同名端與二極管Db的陽極連接，二極管Db的陰極分別接入濾波電容C。的一端和濾波電感L。的一端，濾波電容C。的另一端接入?yún)⒖茧娢涣泓c(diǎn)，濾波電感L0的另一端與負(fù)載LED的陽極端連接，負(fù)載LED的兩端電壓為輸出電壓V。；所述的控制電路包括鋸齒波比較及開關(guān)管驅(qū)動電路(2)、第一分壓跟隨電路(3)、第二分壓峰值取樣電路(4)、第三分壓放大電路(5)、加法電路(6)、減法電路(7)、第一乘法器(8)、第二乘法器(9)、輸出電流反饋電路(10);其中鋸齒波比較及開關(guān)管驅(qū)動電路(2)的輸出端與開關(guān)管Qb的門極連接；第一分壓跟隨電路(3)的輸入端與輸入電壓采樣點(diǎn)Vg即二極管整流電路RB的輸出正極連接，第一分壓跟隨電路(3)的輸出端A分別與加法電路(6)的一個輸入端和減法電路(X)的一個輸入端連接；第二分壓峰值取樣電路(4)的輸入端與輸入電壓采樣點(diǎn)Vg即二極管整流電路RB的輸出正極連接，第二分壓峰值取樣電路(4)的輸出端C與減法電路(7)的另一個輸入端連接；第三分壓放大電路(5)的輸入端與主功率電路⑴的輸出電壓V。正極連接,第三分壓放大電路(5)的輸出端D分別與加法電路(6)的另一輸入端和第一乘法器 (8)的第三輸入端Vz連接；加法電路(6)的輸出端E與第一乘法器(8)的第二輸入端Vy連接，減法電路(7)的輸出端F與第一乘法器(8)的第一輸入端Vx連接，第一乘法器(8)的輸出端與第二乘法器(9)的第一輸入端Va連接，第二乘法器(9)的輸出端接入鋸齒波比較及開關(guān)管驅(qū)動電路⑵的輸入端，輸出電流反饋電路(10)的輸出端與第二乘法器(9)的第二輸入端Vb連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低輸出電流峰均比的CRMFlyback LED驅(qū)動器，其特征在于，所述的鋸齒波比較及開關(guān)管驅(qū)動電路(2)包括過零檢測、RS觸發(fā)器、驅(qū)動、鋸齒波發(fā)生器、第一運(yùn)算放大器A1 ;過零檢測的輸入端與變壓器T1的第二繞組Nz的同名端連接，過零檢測的輸出端與RS觸發(fā)器的S端連接，RS觸發(fā)器的R端與第一運(yùn)算放大器A1的輸出端連接，RS觸發(fā)器的Q端分別與驅(qū)動的輸入端和鋸齒波發(fā)生器的輸入端連接，鋸齒波發(fā)生器的輸出端與第一運(yùn)算放大器A1的正向輸入端連接，驅(qū)動的輸出端即鋸齒波比較及開關(guān)管驅(qū)動電路(2)的輸出端與開關(guān)管Qb的門極連接，第二乘法器(9)的輸出端接入第一運(yùn)算放大器A1反向輸入端即鋸齒波比較及開關(guān)管驅(qū)動電路⑵的輸入端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低輸出電流峰均比的CRMFlyback LED驅(qū)動器，其特征在于，所述的第一分壓跟隨電路(3)包括第二運(yùn)算放大器A2、第一電阻R1、第二電阻R2;其中第一電阻R1的一端與輸入電壓采樣點(diǎn)Vg即二極管整流電路RB的輸出正極連接，第一電阻R1的另一端與第二電阻R2 —端連接，且第一電阻R1與第二電阻R2的公共端接入第二運(yùn)算放大器4的正向輸入端，第二電阻R2的另一端與參考電位零點(diǎn)連接，第一運(yùn)算放大器A1的反向輸入端與輸出端A直接連接，構(gòu)成同相電壓跟隨器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低輸出電流峰均比的CRMFlyback LED驅(qū)動器，其特征在于，所述第二分壓峰值取樣電路(4)包括第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第一二極管Dp第一電容<^、第六電阻R6、第三運(yùn)算放大器A3 ;其中第三電阻R3的一端與輸入電壓米樣點(diǎn)Vg即二極管整流電路RB的輸出正極連接，第三電阻R3的另一端與第四電阻R4 —端連接，且第三電阻R3與第四電阻R4的公共端接入第五電阻R5的一端，第四電阻R4的另一端與參考電位零點(diǎn)連接，第五電阻R5的另一端與第一二極管D1正極串聯(lián)后經(jīng)第一二極管D1的負(fù)極接入第三運(yùn)算放大器A3的正相輸入端，第一電容C1與第六電阻R6并聯(lián)后一端與第三運(yùn)算放大器A3的正相輸入端相連、另一端接參考電位零點(diǎn)，第三運(yùn)算放大器A3的反相輸入端與輸出端C直接連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低輸出電流峰均比的CRMFlyback LED驅(qū)動器，其特征在于，所述第三分壓放大電路(5)包括第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9、第十電阻Rltl、第四運(yùn)算放大器A4 ;其中第七電阻R7的一端接參考電位零點(diǎn)，第七電阻R7的另一端與第八電阻R8的一端連接，且第七電阻R7與第八電阻R8的公共端接入第四運(yùn)算放大器A4的反相輸入端，第八電阻R8的另一端與第四運(yùn)算放大器A4的輸出端D連接，第九電阻R9的一端與主功率電路(I)的輸出電壓V。正極連接，第九電阻R9的另一端與第十電阻Rltl的一端連接，且第九電阻R9與第十電阻Rltl的公共端接入第四運(yùn)算放大器A4的正相輸入端。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低輸出電流峰均比的CRMFlyback LED驅(qū)動器，其特征在于，所述加法電路(6)包括第十五電阻R15、第十六電阻R16、第十七電阻R17、第十八電阻R18、第十九電阻R19、第五運(yùn)算放大器A5;其中第十五電阻R15—端與第一分壓跟隨電路(3)的輸出端A連接、另一端接入第五運(yùn)算放大器A5的正向輸入端，第十六電阻R16—端與第三分壓放大電路(5)輸出端D連接、另一端接入第五運(yùn)算放大器、的正向輸入端，第十七電阻R17 —端與第五運(yùn)算放大器A5的正向輸入端連接、另一端接入?yún)⒖键c(diǎn)位零點(diǎn)，第十八電阻R18—端接入第五運(yùn)算放大器A5的反向輸入端、另一端接入?yún)⒖键c(diǎn)位零點(diǎn)，第十九電阻R19接入第五運(yùn)算放大器A5的反向輸入端和輸出端E之間,加法電路(6)輸出端E與第一乘法器(8)的第二輸入端Vy連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低輸出電流峰均比的CRMFlyback LED驅(qū)動器，其特征在于，所述減法電路⑵包括第十一電阻Rn、第十二電阻R12、第十三電阻R13、第十四電阻R14、第六運(yùn)算放大器A6;其中第十一電阻R11—端與第一分壓跟隨電路(3)的輸出端A連接，另一端連接到第六運(yùn)算放大器A6的反向輸入端，第十二電阻R12連接到第六運(yùn)算放大器A6的反向輸入端與輸出端F之間，第十三電阻R13—端連接到第二分壓峰值取樣電路(4)的輸出端C，第十三電阻R13的另一端接入第六運(yùn)算放大器慫的正向輸入端，第十四電阻R14的一端接入第六運(yùn)算放大器A6的正向輸入端，第十四電阻R14的另一端與參考電位零點(diǎn)連接，第六運(yùn)算放大器A6的輸出端即減法電路(7)的輸出端F接入第一乘法器(8)的第一輸入端vx。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低輸出電流峰均比的CRMFlyback LED驅(qū)動器，其特征在于，所述輸出電流反饋電路(10)包括第二變壓器T2、第二二極管D2、第二十電阻R2tl、第二十一電阻R21、第二電容C2、第三電容C3、第二十二電阻R22、第七運(yùn)算放大器A7 ;其中第二變壓器T2的原邊同名端與主功率電路(I)的變壓器T1的第三繞組Ns的異名端連接，第二變壓器T2的原邊異名端與參考電位零點(diǎn)連接，第二變壓器T2的副邊同名端與第二二極管D2正極連接，第二變壓器T2的副邊異名端與第二十電阻R2tl串聯(lián)后與第二二極管D2負(fù)極連接，第二十電阻R2tl與第二二極管D2的公共端接入第二十一電阻R21的一端，第二十一電阻R21的另一端與第二電容C2的一端連接，且第二十一電阻R21與第二電容C2的公共端接入第七運(yùn)算放大器A7的反相輸入端，第二電容C2的另一端與參考電位零點(diǎn)連接，第二十二電阻R22與第三電容C3串聯(lián)后接入第七運(yùn)算放大器A7的反向輸入端和輸出端之間，第七運(yùn)算放大器A7的正向輸入端與輸入電壓參考點(diǎn)Vtjg連接，第七運(yùn)算放大器A7的輸出端即輸出電流反饋電路(10)的輸出端接入第二乘法器(9)的第二輸入端vb。
【文檔編號】H02M7/12GK103813591SQ201410056250
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年2月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月19日
【發(fā)明者】姚凱, 畢曉鵬, 呂建國, 付曉勇, 孟慶賽 申請人:南京理工大學(xué)