專利名稱：一種基于功率因數(shù)校正和原邊反饋控制的led照明電源控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種LED照明電源控制器，尤其涉及一種基于功率因數(shù)校正和原邊反饋控制的LED照明電源控制器。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)照明技術(shù)存在發(fā)光效率低、耗電量大、使用壽命短等缺點(diǎn)，LED照明具有壽命長、節(jié)能、安全、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，正在迅速替代傳統(tǒng)照明。傳統(tǒng)的LED驅(qū)動(dòng)電源均由交流-直流轉(zhuǎn)換器調(diào)整而來，這種系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)一是相對傳統(tǒng)照明來說驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)復(fù)雜，成本高，體積較大；二是功率因數(shù)較低，對電網(wǎng)污染大，對LED照明電源普及不利。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種LED照明電源控制器，通過采用原邊反饋控制技術(shù)(PSR技術(shù))減少外圍電路組件，降低成本，同時(shí)引入功率因數(shù)校正技術(shù)(PFC技術(shù))使LED照明電源系統(tǒng)獲得高的功率因數(shù)和效率。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案一種基于功率因數(shù)校正和原邊反饋控制的LED照明電源控制器，其特征在于，包括檢測器，用于偵測原邊變壓器電壓和原邊電流信號，將關(guān)斷時(shí)間的原邊變壓器電壓與谷值基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較得到開關(guān)開通信號，將開通時(shí)間的原邊變壓器電壓與原邊電流信號進(jìn)行運(yùn)算后與限流基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較得到開關(guān)關(guān)斷信號；時(shí)序控制器，用于根據(jù)開關(guān)開通信號、開關(guān)關(guān)斷信號和時(shí)鐘信號確定開關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間和關(guān)斷時(shí)間，輸出開通邏輯信號和關(guān)斷邏輯信號；驅(qū)動(dòng)器，用于根據(jù)開通邏輯信號和關(guān)斷邏輯信號確定開關(guān)管開通與關(guān)斷時(shí)間，并且以恒定電流驅(qū)動(dòng)開關(guān)管。優(yōu)選的，所述檢測器包括基準(zhǔn)電壓源、谷值電壓比較器、運(yùn)算放大單元、限流比較器、鎖存器，其中，所述基準(zhǔn)電壓源，用于輸出谷值基準(zhǔn)電壓和限流基準(zhǔn)電壓信號，提供給谷值電壓比較器及限流比較器用；所述谷值電壓比較器，用于比較原邊變壓器電壓與谷值基準(zhǔn)電壓，當(dāng)原邊變壓器電壓達(dá)到谷值時(shí)輸出開關(guān)開通信號；所述運(yùn)算放大單元，用于將檢測到的原邊電流信號與開通時(shí)間的原邊變壓器電壓進(jìn)行運(yùn)算，再進(jìn)行放大處理，所得結(jié)果提供給限流比較器；所述限流比較器，用于比較所述運(yùn)算放大單元的結(jié)果與限流基準(zhǔn)電壓，輸出開關(guān)關(guān)斷信號；所述鎖存器，用于鎖存開關(guān)開通信號和開關(guān)關(guān)斷信號。
優(yōu)選的，所述運(yùn)算放大單元的輸出端通過補(bǔ)償電容接地。優(yōu)選的，所述時(shí)序控制器包括振蕩器、開通時(shí)間計(jì)數(shù)器、關(guān)斷時(shí)間計(jì)數(shù)器，其中，所述振蕩器，用于產(chǎn)生時(shí)鐘信號，提供給開通時(shí)間計(jì)數(shù)器、關(guān)斷時(shí)間計(jì)數(shù)器和驅(qū)動(dòng)器使用；所述開通時(shí)間計(jì)數(shù)器，用于根據(jù)開關(guān)開通信號、開關(guān)關(guān)斷信號產(chǎn)生的導(dǎo)通時(shí)間和時(shí)鐘信號相比較產(chǎn)生開通邏輯信號；所述關(guān)斷時(shí)間計(jì)數(shù)器，用于根據(jù)開關(guān)開通信號、開關(guān)關(guān)斷信號產(chǎn)生的關(guān)斷時(shí)間和時(shí)鐘信號相比較產(chǎn)生關(guān)斷邏輯信號。優(yōu)選的，所述驅(qū)動(dòng)器包括基準(zhǔn)電流源、邏輯與門和恒流驅(qū)動(dòng)門；所述基準(zhǔn)電流源，用于輸出基準(zhǔn)電流及偏置電流信號；所述邏輯與門，用于將開通邏輯信號、關(guān)斷邏輯信號及時(shí)鐘信號進(jìn)行邏輯組合得到開關(guān)邏輯控制信號；所述恒流驅(qū)動(dòng)門，用于根據(jù)基準(zhǔn)電流信號和開關(guān)邏輯控制信號驅(qū)動(dòng)LED電源的開關(guān)管。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述的PFC+PSR LED照明電源控制技術(shù)通過檢測器偵測LED照明電源系統(tǒng)的原邊變壓器谷值電壓產(chǎn)生電源開通信號，由振蕩器產(chǎn)生的固定系統(tǒng)時(shí)鐘通過開通時(shí)間計(jì)數(shù)器確定LED照明電源開關(guān)的固定導(dǎo)通時(shí)間，由關(guān)斷時(shí)間計(jì)數(shù)器將第N次的開關(guān)關(guān)斷時(shí)間與最小/最大關(guān)斷時(shí)間進(jìn)行比較，以屏蔽/輸出關(guān)斷時(shí)間信號。最后通過恒定電流驅(qū)動(dòng)器控制LED照明電源開關(guān)的開通與關(guān)斷。本發(fā)明通過采用原邊反饋控制技術(shù)(PSR技術(shù))減少外圍電路組件，降低成本，同時(shí)引入功率因數(shù)校正控制技術(shù)使LED照明電源系統(tǒng)獲得高功率因數(shù)和效率。


圖1是本發(fā)明所述的LED照明電源的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本發(fā)明所述的LED照明電源包括的檢測器的結(jié)構(gòu)框圖；圖3是本發(fā)明所述的LED照明電源包括的轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)框圖；圖4是本發(fā)明所述的LED照明電源包括的驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)框圖；圖5為本發(fā)明所述的LED照明電源谷值電壓采樣功能時(shí)序圖；圖6是本發(fā)明所述的LED照明電源的典型應(yīng)用電路圖；圖7是本發(fā)明所述的LED照明電源的第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖；圖8是本發(fā)明所述的LED照明電源的PFC控制功能的時(shí)序圖。
具體實(shí)施例方式為使得本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)表達(dá)得更加清楚明白，下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明再做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。本發(fā)明的具體實(shí)施的方式不僅限于下面的描述，現(xiàn)結(jié)合附圖加以進(jìn)一步的說明。如圖1所示，本發(fā)明所述的LED光源的調(diào)節(jié)裝置的第一實(shí)施例包括檢測器3、時(shí)序控制器4和驅(qū)動(dòng)器5 ；所述檢測器3的輸入信號是系統(tǒng)原邊電壓/電流信號，所述檢測器3的輸出信號是N22，N22包括電壓檢測信號和電流檢測信號；所述時(shí)序控制器4的輸入信號是所述檢測器3的輸出信號N22，所述時(shí)序控制器4輸出開通信號及關(guān)斷信號N23;所述驅(qū)動(dòng)器5的輸入信號是轉(zhuǎn)換器202輸出的基準(zhǔn)電壓信號N23和經(jīng)過開關(guān)電源后的電源輸入信號；所述檢測器3，用于偵測原邊變壓器工作電壓，當(dāng)原邊開關(guān)電壓達(dá)到谷值時(shí)輸出谷值電壓檢測信號，并結(jié)合原邊反饋控制技術(shù)使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)可以不需要次級邊的反饋電路的控制模式；所述時(shí)序控制器4，用于確定LED照明電源開關(guān)的固定導(dǎo)通時(shí)間，及根據(jù)電壓檢測信號/電流檢測信號控制LED照明電源開關(guān)的關(guān)斷時(shí)間；所述驅(qū)動(dòng)器5，用于在LED光源的電源開關(guān)第N次開啟后，根據(jù)控制邏輯信號調(diào)節(jié)LED光源的亮度及輸入電流控制第N+1次開關(guān)的開啟時(shí)間與關(guān)斷時(shí)間；N為正整數(shù)。本發(fā)明所述的功率因數(shù)校正技術(shù)的理論推導(dǎo)如下，本發(fā)明所述LED照明電源采用谷值電壓開啟技術(shù)，由所述電壓檢測器檢測原邊變壓器谷值電壓得到開關(guān)開啟信號，即邊界導(dǎo)通模式。首先假設(shè)系統(tǒng)PF值為I可以推出瞬時(shí)輸入功率的正弦平方定律，
權(quán)利要求
1.一種基于功率因數(shù)校正和原邊反饋控制的LED照明電源控制器，其特征在于，包括: 檢測器，用于偵測原邊變壓器電壓和原邊電流信號，將關(guān)斷時(shí)間的原邊變壓器電壓與谷值基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較得到開關(guān)開通信號，將開通時(shí)間的原邊變壓器電壓與原邊電流信號進(jìn)行運(yùn)算后與限流基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較得到開關(guān)關(guān)斷信號； 時(shí)序控制器，用于根據(jù)開關(guān)開通信號、開關(guān)關(guān)斷信號和時(shí)鐘信號確定開關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間和關(guān)斷時(shí)間，輸出開通邏輯信號和關(guān)斷邏輯信號； 驅(qū)動(dòng)器，用于根據(jù)開通邏輯信號和關(guān)斷邏輯信號確定開關(guān)管開通與關(guān)斷時(shí)間，并且以恒定電流驅(qū)動(dòng)開關(guān)管。
2.如權(quán)利要求1所述的基于功率因數(shù)校正和原邊反饋控制的LED照明電源控制器，其特征在于: 所述檢測器包括基準(zhǔn)電壓源、谷值電壓比較器、運(yùn)算放大單元、限流比較器、鎖存器，其中， 所述基準(zhǔn)電壓源，用于輸出谷值基準(zhǔn)電壓和限流基準(zhǔn)電壓信號，提供給谷值電壓比較器及限流比較器用； 所述谷值電壓比較器，用于比較原邊變壓器電壓與谷值基準(zhǔn)電壓，當(dāng)原邊變壓器電壓達(dá)到谷值時(shí)輸出開關(guān)開通信號； 所述運(yùn)算放大單元，用于將檢測到的原邊電流信號與開通時(shí)間的原邊變壓器電壓進(jìn)行運(yùn)算，再進(jìn)行放大處理，所得結(jié)果提供給限流比較器； 所述限流比較器，用于比較所述運(yùn)算放大單元的結(jié)果與限流基準(zhǔn)電壓，輸出開關(guān)關(guān)斷信號;` 所述鎖存器，用于鎖存開關(guān)開通信號和開關(guān)關(guān)斷信號。
3.如權(quán)利要求2所述的基于功率因數(shù)校正和原邊反饋控制的LED照明電源控制器，其特征在于: 所述運(yùn)算放大單元的輸出端通過補(bǔ)償電容接地。
4.如權(quán)利要求1所述的基于功率因數(shù)校正和原邊反饋控制的LED照明電源控制器，其特征在于: 所述時(shí)序控制器包括振蕩器、開通時(shí)間計(jì)數(shù)器、關(guān)斷時(shí)間計(jì)數(shù)器，其中， 所述振蕩器，用于產(chǎn)生時(shí)鐘信號，提供給開通時(shí)間計(jì)數(shù)器、關(guān)斷時(shí)間計(jì)數(shù)器和驅(qū)動(dòng)器使用； 所述開通時(shí)間計(jì)數(shù)器，用于根據(jù)開關(guān)開通信號、開關(guān)關(guān)斷信號產(chǎn)生的導(dǎo)通時(shí)間和時(shí)鐘信號相比較產(chǎn)生開通邏輯信號； 所述關(guān)斷時(shí)間計(jì)數(shù)器，用于根據(jù)開關(guān)開通信號、開關(guān)關(guān)斷信號產(chǎn)生的關(guān)斷時(shí)間和時(shí)鐘信號相比較產(chǎn)生關(guān)斷邏輯信號。
5.如權(quán)利要求1所述的基于功率因數(shù)校正和原邊反饋控制的LED照明電源控制器，其特征在于: 所述驅(qū)動(dòng)器包括基準(zhǔn)電流源、邏輯與門和恒流驅(qū)動(dòng)門； 所述基準(zhǔn)電流源，用于輸出基準(zhǔn)電流及偏置電流信號； 所述邏輯與門，用于將開通邏輯信號、關(guān)斷邏輯信號及時(shí)鐘信號進(jìn)行邏輯組合得到開關(guān)邏輯控制信號；所述恒流驅(qū)動(dòng)門， 用于根據(jù)基準(zhǔn)電流信號和開關(guān)邏輯控制信號驅(qū)動(dòng)LED電源的開關(guān)管。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于功率因數(shù)校正和原邊反饋控制的LED驅(qū)動(dòng)電路，包括檢測器，用于偵測原邊變壓器電壓和原邊電流信號，輸出開關(guān)開通信號和開關(guān)關(guān)斷信號；時(shí)序控制器，根據(jù)開關(guān)開通信號、開關(guān)關(guān)斷信號和時(shí)鐘信號輸出開通邏輯信號和關(guān)斷邏輯信號；驅(qū)動(dòng)器，用于根據(jù)開通邏輯信號和關(guān)斷邏輯信號確定開關(guān)管開通與關(guān)斷時(shí)間，并且以恒定電流驅(qū)動(dòng)開關(guān)管。本發(fā)明采用的功率因數(shù)校正PFC控制技術(shù)使功率因數(shù)接近1，提高供電效率，減少電網(wǎng)污染，采用的原邊反饋PSR控制技術(shù)，在原邊即可采樣次級邊電壓及電流信號，大大減少外圍器件數(shù)量，降低系統(tǒng)成本及成品體積，這兩種控制技術(shù)的完美結(jié)合為LED照明的推廣和普及提供有利條件。
文檔編號H05B37/02GK103079316SQ20131000585
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月8日
發(fā)明者劉洪濤, 朱樟明, 勵(lì)勇遠(yuǎn) 申請人:成都啟臣微電子有限公司