專利名稱：一種原邊控制led恒流驅(qū)動(dòng)開關(guān)電源控制器及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及LED照明技術(shù)，尤其涉及功率因數(shù)調(diào)整(PFC)、可控硅調(diào)光、原邊LED恒流驅(qū)動(dòng)技術(shù)。
背景技術(shù)：
隨著LED技術(shù)的發(fā)展，LED的亮度和效率不斷提高。日常家用的LED照明不斷發(fā)展，逐漸成為節(jié)能減排、綠色照明的主流。傳統(tǒng)的交流供電的帶功率因數(shù)調(diào)整(PFC)功能的LED恒流驅(qū)動(dòng)電路，隔離型和非隔離型兩種結(jié)構(gòu)。在隔離型結(jié)構(gòu)中又有兩種控制結(jié)構(gòu)，一種是兩級(jí)控制，一種是單級(jí)控制。 相對(duì)于兩級(jí)控制來說，單級(jí)控制的電路相對(duì)簡單，成本也相對(duì)較低，本發(fā)明主要針對(duì)隔離型單級(jí)控制的LED驅(qū)動(dòng)電路。在隔離型單級(jí)控制的LED驅(qū)動(dòng)電路中，一般采用光耦反饋得到恒流控制信號(hào)，如圖1為傳統(tǒng)的反激式單級(jí)LED驅(qū)動(dòng)開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)圖。電路在副邊采樣輸出電流，由放大器120放大誤差信號(hào)，而后把該信號(hào)通過光耦傳遞到原邊的PFC控制器109，通過控制功率開關(guān)106實(shí)現(xiàn)恒流和PFC的功能。由于一般的PFC(功率因數(shù)調(diào)整)控制器是專門用于升壓模式控制，導(dǎo)致電路的PFC性能不是很理想，特別是在輸入電壓很高的情況下，功率因數(shù)下降。由于采用光耦反饋，需要在副邊增加誤差放大器，采樣輸出電流，還需要光耦來實(shí)現(xiàn)隔離，把輸出電流信號(hào)傳遞到輸入端，所需要的元件較多，電路實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜。PCB布版空間很大，不利于產(chǎn)品小型化發(fā)展趨勢(shì)，而且電路成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提出了一種原邊控制LED 恒流驅(qū)動(dòng)開關(guān)電源控制器及其方法，該控制器集成了功率因數(shù)調(diào)整、可控硅調(diào)光、原邊LED 恒流控制功能。一種原邊控制LED恒流驅(qū)動(dòng)開關(guān)電源控制器，包括振蕩器電路，所述振蕩器電路輸入控制電壓，產(chǎn)生一個(gè)振蕩頻率隨控制電壓變化的振蕩信號(hào)，所述的振蕩信號(hào)的最大占空比決定了功率開關(guān)的最大占空比，所述的振蕩信號(hào)的周期決定了開關(guān)周期，所述的控制電壓與開關(guān)電源的LED燈上的電壓降落成正比，所述的振蕩信號(hào)提供到邏輯控制電路；輸入交流平均值計(jì)算電路，計(jì)算并輸出開關(guān)電源的輸入交流電壓的平均值或有效值，輸入交流平均值計(jì)算電路的輸入端連接開關(guān)電源的輸入交流電壓的采樣電路；導(dǎo)通時(shí)間控制電路，所述導(dǎo)通時(shí)間控制電路的輸入端連接輸入交流平均值計(jì)算電路，產(chǎn)生導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)后提供給邏輯控制電路，所述導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)與輸入交流電壓平均值或有效值控成反比，當(dāng)導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)達(dá)到所述功率開關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間時(shí)，導(dǎo)通時(shí)間控制電路輸出功率開關(guān)的關(guān)斷信號(hào)；邏輯控制電路，接收所述的振蕩器電路輸出的振蕩信號(hào)和所述的導(dǎo)通時(shí)間控制電路輸出的導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)，由所述的振蕩信號(hào)得到功率開關(guān)的開通信號(hào)，由所述的導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)得到功率開關(guān)的關(guān)斷信號(hào)，輸出到驅(qū)動(dòng)電路；驅(qū)動(dòng)電路，接收所述的邏輯控制電路的輸出信號(hào)，其輸出控制功率開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)當(dāng)導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)為功率開關(guān)關(guān)斷信號(hào)時(shí)，功率開關(guān)關(guān)斷；振蕩器給出下一個(gè)周期的開通信號(hào)時(shí)，功率開關(guān)開通；當(dāng)功率開關(guān)開通時(shí)，原邊峰值電流變大，變壓器存儲(chǔ)能量；當(dāng)功率開關(guān)關(guān)斷時(shí)，變壓器把存儲(chǔ)能量反激輸出到輸出端。所述控制電壓由連接到輔組繞組的采樣保持電路得到。所述控制電壓還可由連接到輔組繞組的整流濾波電路得到。當(dāng)開關(guān)電源的輸入端不需要與LED燈恒流輸出端隔離時(shí)，控制電壓直接由LED燈恒流輸出端采樣得到。為使得電路始終處于斷續(xù)工作模式，所述控制器還包括過零檢測(cè)電路，所述過零檢測(cè)電路的輸入端連接到輔助繞組，在功率開關(guān)關(guān)斷后，必須檢測(cè)到輔助繞組上的電壓過零，下一個(gè)開關(guān)周期才能開始，過零檢測(cè)電路的輸出端連接到所述振蕩器電路，控制下一個(gè)開關(guān)周期的開始。為了防止原邊電流過大，所述控制器還包括過流檢測(cè)電路，所述過流檢測(cè)電路的輸入端連接開關(guān)電源的采樣電阻，過流檢測(cè)電路的輸出端連接邏輯控制電路，當(dāng)流過功率開關(guān)的電流過大時(shí)，過流檢測(cè)電路輸出功率開關(guān)的關(guān)斷信號(hào)。為實(shí)現(xiàn)可控硅調(diào)光，所述控制器還包括可控硅調(diào)光角度計(jì)算電路，可控硅調(diào)光角度計(jì)算電路的輸入端連接開關(guān)電源的輸入交流電壓的采樣電路，計(jì)算并輸出表示可控硅導(dǎo)通角的大小的調(diào)光角度信號(hào)，可控硅調(diào)光角度計(jì)算電路的輸出端連接所述的導(dǎo)通時(shí)間控制電路，所述的調(diào)光角度信號(hào)調(diào)整功率開關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間，隨著可控硅導(dǎo)通角的減小，輸入交流電壓的有效時(shí)間變短，開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間基本不變或變短，輸出平均電流降低。所述的導(dǎo)通時(shí)間控制電路用電流峰值控制電路代替，即所述電流峰值控制電路的輸入端連接輸入交流平均值計(jì)算電路，輸出端連接邏輯控制電路，由所述的電流峰值控制電路決定開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間，電流峰值控制電路產(chǎn)生一個(gè)基準(zhǔn)電流值，當(dāng)流過功率開關(guān)的電流達(dá)到基準(zhǔn)電流值時(shí)，功率開關(guān)關(guān)斷，所述的基準(zhǔn)電流值與輸入交流電壓信號(hào)瞬時(shí)值成正比， 所述的基準(zhǔn)電流值還與所述的輸入交流電壓的平均值或有效值輸入交流電壓信號(hào)成反比， 以實(shí)現(xiàn)PFC功能和高低壓輸入情況下有相同的輸出電流，所述的電流峰值控制電路連接輸入交流平均值計(jì)算電路和交流采樣信號(hào)。用電流峰值控制電路代替導(dǎo)通時(shí)間控制電路時(shí)，為實(shí)現(xiàn)可控硅調(diào)光，所述控制器還包括可控硅調(diào)光角度計(jì)算電路，可控硅調(diào)光角度計(jì)算電路的輸入端連接開關(guān)電源的輸入交流電壓的采樣電路，計(jì)算并輸出表示可控硅導(dǎo)通角的大小的調(diào)光角度信號(hào)，可控硅調(diào)光角度計(jì)算電路的輸出端連接所述的電流峰值控制電路，所述的調(diào)光角度信號(hào)控制來控制峰值電流大小，隨著可控硅導(dǎo)通角的減小，所述的基準(zhǔn)電流值基本不變或變小，輸出平均電流降低。一種原邊控制LED恒流驅(qū)動(dòng)開關(guān)電源控制方法，所述的方法包括步驟步驟1 振蕩器產(chǎn)生一隨控制電壓變化的振蕩信號(hào)，，由所述的振蕩信號(hào)得到功率開關(guān)的開通信號(hào)，所述的振蕩信號(hào)的最大占空比決定了功率開關(guān)的最大占空比，所述的振蕩頻率決定了功率開關(guān)的最高頻率，所述的控制電壓與LED燈上的電壓降落成正比，；
步驟2 進(jìn)行步驟1的同時(shí)，計(jì)算開關(guān)電源的輸入交流電壓的平均值或有效值，功率開關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間與所述的輸入交流電壓平均值或有效值成反比，得到一個(gè)的導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)，當(dāng)導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)達(dá)到開關(guān)電源的功率開關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間時(shí)，功率開關(guān)關(guān)斷。步驟1所述的控制電壓由連接到輔組繞組的采樣保持電路得到。步驟1所述控制電壓還可由連接到輔組繞組的整流濾波電路得到。通過步驟1到步驟2設(shè)定的功率開關(guān)的開關(guān)周期和開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間，在反激工作模式的條件下，能實(shí)現(xiàn)輸入高低壓下和不同輸出電壓下輸出電流的恒流特性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)調(diào)整功能。所述的方法還進(jìn)一步包括所述的功率開關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間與可控硅調(diào)光角度相關(guān)， 隨著可控硅導(dǎo)通角度的減小，開關(guān)電源的輸入交流電壓的有效時(shí)間變短，開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間基本不變或變短，輸出平均電流降低。所述的步驟2可以替代為進(jìn)行步驟1的同時(shí)，計(jì)算開關(guān)電源的輸入交流電壓的平均值或有效值，同時(shí)產(chǎn)生一電流峰值信號(hào)，所述電流峰值信號(hào)與開關(guān)電源的輸入交流電壓的平均值或有效值成反比且與輸入交流電壓信號(hào)瞬時(shí)值成正比，當(dāng)流過功率開關(guān)的電流達(dá)到電流峰值信號(hào)時(shí)，功率開關(guān)關(guān)斷。所述的方法進(jìn)一步包括所述的電流峰值信號(hào)與可控硅調(diào)光角度相關(guān)，隨著可控硅導(dǎo)通角度的減小，輸入交流電壓的有效時(shí)間變短，電流峰值信號(hào)基本不變或變小，輸出平均電流降低。一種原邊控制LED驅(qū)動(dòng)開關(guān)電源，包括AC輸入整流電路(101)，輸出整流電路 (Dl)，開關(guān)電源控制器001)，功率開關(guān)(106)，隔離變壓器105，所述開關(guān)電源控制器(201) 為如上所述的原邊控制LED恒流驅(qū)動(dòng)開關(guān)電源控制器。本發(fā)明的有益效果電路采用原邊控制LED恒流驅(qū)動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)了可控硅調(diào)光、高低壓輸入情況下輸出電流恒定、具有很高的輸入功率因數(shù)；電路省去了光耦反饋、副邊的誤差放大器，直接使用變壓器隔離，提高了電路的安全性能；外圍電路簡單，降低了電路成本， PCB布版空間很小，有利于產(chǎn)品小型化。


圖1為傳統(tǒng)的反激式單級(jí)LED驅(qū)動(dòng)開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)圖；圖2為單級(jí)LED驅(qū)動(dòng)開關(guān)電源的第一實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖；圖3為單級(jí)LED驅(qū)動(dòng)開關(guān)電源的第二實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖；圖4為單級(jí)LED驅(qū)動(dòng)開關(guān)電源的第三實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖；圖5為可控硅調(diào)光角度計(jì)算的一種實(shí)現(xiàn)方式；圖6為電流峰值控制電路一種實(shí)現(xiàn)方式；圖7為導(dǎo)通時(shí)間控制電路一種實(shí)現(xiàn)方式；圖8為單級(jí)LED驅(qū)動(dòng)開關(guān)電源的第四實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖；圖9為單級(jí)LED驅(qū)動(dòng)開關(guān)電源的第五實(shí)施例結(jié)構(gòu)具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明內(nèi)容進(jìn)一步說明。
圖2為本發(fā)明的單級(jí)LED驅(qū)動(dòng)開關(guān)電源的第一實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖。反激式拓?fù)涞拈_關(guān)電源包含了 AC輸入整流電路101，輸出整流電路Dl，原邊控制LED恒流驅(qū)動(dòng)開關(guān)電源控制器201，功率開關(guān)106，隔離變壓器105。隔離變壓器105包括原邊、副邊和輔助繞組。原邊控制LED恒流驅(qū)動(dòng)開關(guān)電源控制器201包括振蕩器電路205，輸入交流平均值計(jì)算電路202，導(dǎo)通時(shí)間控制電路203，邏輯控制電路204，驅(qū)動(dòng)電路208，采樣保持電路 206。輸入交流平均值計(jì)算電路202計(jì)算開關(guān)電源的交流輸入電壓的平均值或有效值。 作為一種實(shí)現(xiàn)，平均值或有效值電路可以使用簡單的濾波電路就能實(shí)現(xiàn)。假設(shè)整流后的交流輸入電壓Vin為Vin = VmX Isinot (1)通過輸入交流平均值計(jì)算電路可以得到輸入交流電壓平均值或有效值Vavg Vavg = K1XVm (2)其中，Kl為常數(shù)。導(dǎo)通時(shí)間控制電路203控制功率開關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間，開關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間Ton由輸入交流電壓平均值或有效值Vavg控制
K其中，K2為常數(shù)。導(dǎo)通時(shí)間控制電路的一種實(shí)現(xiàn)參考圖7，由電流充放電結(jié)構(gòu)(包括可控電流源800，開關(guān)802，開關(guān)803，反相器801、電容805)加比較器807實(shí)現(xiàn)，當(dāng)功率開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)使得開關(guān)802導(dǎo)通，開關(guān)803關(guān)斷，電流源產(chǎn)生電流I3對(duì)電容805充電， 當(dāng)電容上電壓達(dá)到參考電壓VREF2時(shí)，比較器翻轉(zhuǎn)。這個(gè)充電時(shí)間可以計(jì)為T。n時(shí)間。設(shè)定電流I3 = K3XVavg, K3為常數(shù)，電容805的電容值為C8(15。有Ton = Vref2 X C805/(K3 X Vavg)其中，為常數(shù)。即可以實(shí)現(xiàn)公式⑶。振蕩器電路205產(chǎn)生振蕩信號(hào)，振蕩信號(hào)的頻率由采樣保持電路206控制。采樣保持電路206得到與開關(guān)電源的輸出電壓Vout的正比的值。振蕩器電路205產(chǎn)生的振蕩信號(hào)的振蕩頻率f為f = K4XVout (4)K4為常數(shù)，采樣保持電路206的輸出可以采用VCC分壓直接替換，或按照?qǐng)D8所示得到。電路穩(wěn)定工作以后，VCC的分壓值與開關(guān)電源的輸出電壓Vout成正比。當(dāng)不需要隔離時(shí)，采樣保持電路206的輸出可以采用開關(guān)電源的輸出電壓Vout的分壓直接得到，如圖9所示。當(dāng)使用光耦隔離時(shí)，可以使用光耦把輸出電壓轉(zhuǎn)換成電流耦合到控制器中，再用這個(gè)電流線性控制振蕩器，同樣可以實(shí)現(xiàn)公式的功能。假設(shè)通過設(shè)計(jì)變壓器T，開關(guān)電源設(shè)置在斷續(xù)工作模式，如果在開關(guān)開通時(shí)的電流為零，假設(shè)導(dǎo)通時(shí)間τ。η，原邊電感量為L，開關(guān)關(guān)斷時(shí)的電流峰值為Ipk，輸入電壓為Vin，整流及功率開關(guān)上的電壓降落忽略不計(jì)，開關(guān)周期Τ，則每個(gè)周期的原邊輸入平均功率為
權(quán)利要求
1.一種原邊控制LED恒流驅(qū)動(dòng)開關(guān)電源控制器，包括振蕩器電路，所述振蕩器電路輸入控制電壓，產(chǎn)生一個(gè)振蕩頻率隨控制電壓變化的振蕩信號(hào)，所述的振蕩信號(hào)的最大占空比決定了功率開關(guān)的最大占空比，所述的振蕩信號(hào)的周期決定了功率開關(guān)的開關(guān)周期，所述的控制電壓與開關(guān)電源的LED燈上的電壓降落成正比，所述的振蕩信號(hào)提供到邏輯控制電路；輸入交流平均值計(jì)算電路，計(jì)算并輸出開關(guān)電源的輸入交流電壓的平均值或有效值， 輸入交流平均值計(jì)算電路的輸入端連接開關(guān)電源的輸入交流電壓的采樣電路；導(dǎo)通時(shí)間控制電路，所述導(dǎo)通時(shí)間控制電路的輸入端連接輸入交流平均值計(jì)算電路， 產(chǎn)生導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)后提供給邏輯控制電路，所述導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)與輸入交流電壓平均值或有效值成反比，當(dāng)導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)達(dá)到所述功率開關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間時(shí)，導(dǎo)通時(shí)間控制電路輸出功率開關(guān)的關(guān)斷信號(hào)；邏輯控制電路，接收所述的振蕩器電路輸出的振蕩信號(hào)和所述的導(dǎo)通時(shí)間控制電路輸出的導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)，由所述的振蕩信號(hào)得到功率開關(guān)的開通信號(hào)，由所述的導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)得到功率開關(guān)的關(guān)斷信號(hào)，輸出到驅(qū)動(dòng)電路；驅(qū)動(dòng)電路，接收所述的邏輯控制電路的輸出信號(hào)，其輸出控制功率開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)斷， 實(shí)現(xiàn)當(dāng)導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)為功率開關(guān)關(guān)斷信號(hào)時(shí)，功率開關(guān)關(guān)斷；當(dāng)振蕩器給出下一個(gè)周期的開通信號(hào)時(shí)，功率開關(guān)開通；當(dāng)功率開關(guān)開通時(shí)，原邊峰值電流變大，變壓器存儲(chǔ)能量； 當(dāng)功率開關(guān)關(guān)斷時(shí)，變壓器把存儲(chǔ)能量反激輸出到輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，其特征在于，所述控制電壓由連接到輔組繞組的采樣保持電路得到。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，其特征在于，所述控制電壓還可由連接到輔組繞組的整流濾波電路得到。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，其特征在于，當(dāng)所述控制器的輸入端不需要與輸出端隔離時(shí)，第一控制電壓直接由輸出端采樣得到。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，其特征在于，當(dāng)開關(guān)電源的輸入端不需要與LED燈恒流輸出端隔離時(shí)，控制電壓直接由LED燈恒流輸出端采樣得到。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，其特征在于，還包括過零檢測(cè)電路，所述過零檢測(cè)電路的輸入端連接到輔助繞組，在功率開關(guān)關(guān)斷后，必須檢測(cè)到輔助繞組上的電壓過零， 下一個(gè)開關(guān)周期才能開始，過零檢測(cè)電路的輸出端連接到所述振蕩器電路，控制下一個(gè)開下一個(gè)開關(guān)周期才能開始，過零檢測(cè)電路的輸出端連接到所述振蕩器電路，控制下一個(gè)開關(guān)周期的開始。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，其特征在于還包括過流檢測(cè)電路，所述過流檢測(cè)電路的輸入端連接開關(guān)電源的采樣電阻，過流檢測(cè)電路的輸出端連接邏輯控制電路，當(dāng)流過功率開關(guān)的電流過大時(shí)，過流檢測(cè)電路輸出功率開關(guān)的關(guān)斷信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，其特征在于，還包括可控硅調(diào)光角度計(jì)算電路，，可控硅調(diào)光角度計(jì)算電路的輸入端連接開關(guān)電源的輸入交流電壓的采樣電路，計(jì)算并輸出表示可控硅導(dǎo)通角的大小的調(diào)光角度信號(hào)，可控硅調(diào)光角度計(jì)算電路的輸出端連接所述的導(dǎo)通時(shí)間控制電路，所述的調(diào)光角度信號(hào)調(diào)整功率開關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間，隨著可控硅導(dǎo)通角的減小，輸入交流電壓的有效時(shí)間變短，開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間基本不變或變短，輸出平均電流降低。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，其特征在于，所述的導(dǎo)通時(shí)間控制電路用電流峰值控制電路代替，即所述電流峰值控制電路的輸入端連接輸入交流平均值計(jì)算電路，輸出端連接邏輯控制電路，由所述的電流峰值控制電路決定開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間，電流峰值控制電路產(chǎn)生一個(gè)基準(zhǔn)電流值，當(dāng)流過功率開關(guān)的電流達(dá)到基準(zhǔn)電流值時(shí)，功率開關(guān)關(guān)斷，所述的基準(zhǔn)電流值與輸入交流電壓信號(hào)瞬時(shí)值成正比，所述的基準(zhǔn)電流值還與所述的輸入交流電壓的平均值或有效值輸入交流電壓信號(hào)成反比，以實(shí)現(xiàn)PFC功能和高低壓輸入情況下有相同的輸出電流，所述的電流峰值控制電路連接輸入交流平均值計(jì)算電路和交流采樣信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制器，其特征在于所述控制器還包括可控硅調(diào)光角度計(jì)算電路，可控硅調(diào)光角度計(jì)算電路的輸入端連接開關(guān)電源的輸入交流電壓的采樣電路，計(jì)算并輸出表示可控硅導(dǎo)通角的大小的調(diào)光角度信號(hào)，可控硅調(diào)光角度計(jì)算電路的輸出端連接所述的電流峰值控制電路，所述的調(diào)光角度信號(hào)控制來控制峰值電流大小，隨著可控硅導(dǎo)通角的減小，所述的基準(zhǔn)電流值基本不變或變小，輸出平均電流降低。
11.一種原邊控制LED恒流驅(qū)動(dòng)開關(guān)電源控制方法，其特征在于包括步驟步驟1 振蕩器產(chǎn)生一隨控制電壓變化的振蕩信號(hào)，，由所述的振蕩信號(hào)得到功率開關(guān)的開通信號(hào)，所述的振蕩信號(hào)的最大占空比決定了功率開關(guān)的最大占空比，所述的振蕩頻率決定了功率開關(guān)的最高頻率，所述的控制電壓與LED燈上的電壓降落成正比；步驟2 進(jìn)行步驟1的同時(shí)，計(jì)算開關(guān)電源的輸入交流電壓的平均值或有效值，功率開關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間與所述的輸入交流電壓平均值或有效值成反比，得到一個(gè)的導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)，當(dāng)導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)達(dá)到開關(guān)電源的功率開關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間時(shí)，功率開關(guān)關(guān)斷。
12.如權(quán)利要求11所述方法，其特征在于步驟1所述的控制電壓由連接到輔組繞組的采樣保持電路得到。
13.如權(quán)利要求11所述方法，其特征在于步驟1所述的控制電壓由連接到輔組繞組的整流濾波電路得到。
14.如權(quán)利要求11所述方法，其特征在于所述的功率開關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間與可控硅調(diào)光角度相關(guān)，隨著可控硅導(dǎo)通角度的減小，開關(guān)電源的輸入交流電壓的有效時(shí)間變短，開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間基本不變或變短，輸出平均電流降低。
15.如權(quán)利要求11所述方法，其特征在于所述的步驟2可以替代為進(jìn)行步驟1的同時(shí)，計(jì)算開關(guān)電源的輸入交流電壓的平均值或有效值，同時(shí)產(chǎn)生一電流峰值信號(hào)，所述電流峰值信號(hào)與開關(guān)電源的輸入交流電壓的平均值或有效值成反比且與輸入交流電壓信號(hào)瞬時(shí)值成正比，當(dāng)流過功率開關(guān)的電流達(dá)到電流峰值信號(hào)時(shí)，功率開關(guān)關(guān)斷。
16.如權(quán)利要求15所述方法，其特征在于所述的電流峰值信號(hào)與可控硅調(diào)光角度相關(guān)，隨著可控硅導(dǎo)通角度的減小，輸入交流電壓的有效時(shí)間變短，電流峰值信號(hào)基本不變或變小，輸出平均電流降低。
17.一種原邊控制LED驅(qū)動(dòng)開關(guān)電源，包括AC輸入整流電路(101)，輸出整流電路 (Dl)，開關(guān)電源控制器001)，功率開關(guān)(106)，隔離變壓器(105)，其特征在于所述開關(guān)電源控制器包括振蕩器電路，所述振蕩器電路輸入控制電壓，產(chǎn)生一個(gè)振蕩頻率隨控制電壓變化的振蕩信號(hào)，所述的振蕩信號(hào)的最大占空比決定了功率開關(guān)的最大占空比，所述的振蕩信號(hào)的周期決定了開關(guān)周期，所述的控制電壓與開關(guān)電源的LED燈上的電壓降落成正比，所述的振蕩信號(hào)提供到邏輯控制電路；輸入交流平均值計(jì)算電路，計(jì)算并輸出開關(guān)電源的輸入交流電壓的平均值或有效值， 輸入交流平均值計(jì)算電路的輸入端連接開關(guān)電源的輸入交流電壓的采樣電路；導(dǎo)通時(shí)間控制電路，所述導(dǎo)通時(shí)間控制電路的輸入端連接輸入交流平均值計(jì)算電路， 產(chǎn)生導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)后提供給邏輯控制電路，所述導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)與輸入交流電壓平均值或有效值成反比，當(dāng)導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)達(dá)到所述功率開關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間時(shí)，導(dǎo)通時(shí)間控制電路輸出功率開關(guān)的關(guān)斷信號(hào)；邏輯控制電路，接收所述的振蕩器電路輸出的振蕩信號(hào)和所述的導(dǎo)通時(shí)間控制電路輸出的導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)，由所述的振蕩信號(hào)得到功率開關(guān)的開通信號(hào)，由所述的導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)得到功率開關(guān)的關(guān)斷信號(hào)，輸出到驅(qū)動(dòng)電路；驅(qū)動(dòng)電路，接收所述的邏輯控制電路的輸出信號(hào)，其輸出控制功率開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)斷， 實(shí)現(xiàn)當(dāng)導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)為功率開關(guān)關(guān)斷信號(hào)時(shí)，功率開關(guān)關(guān)斷；振蕩器給出下一個(gè)周期的開通信號(hào)時(shí)，功率開關(guān)開通；當(dāng)功率開關(guān)開通時(shí)，原邊峰值電流變大，變壓器存儲(chǔ)能量； 當(dāng)功率開關(guān)關(guān)斷時(shí)，變壓器把存儲(chǔ)能量輸出到輸出端。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的控制器，其特征在于，所述控制電壓由連接到輔組繞組的采樣保持電路得到。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的控制器，其特征在于，所述控制電壓還可由連接到輔組繞組的整流濾波電路得到。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的控制器，其特征在于，當(dāng)所述控制器的輸入端不需要與輸出端隔離時(shí)，第一控制電壓直接由輸出端采樣得到。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的控制器，其特征在于，當(dāng)開關(guān)電源的輸入端不需要與LED燈恒流輸出端隔離時(shí)，控制電壓直接由LED燈恒流輸出端采樣得到。
22.根據(jù)權(quán)利要求17所述的控制器，其特征在于，還包括過零檢測(cè)電路，所述過零檢測(cè)電路的輸入端連接到輔助繞組，在功率開關(guān)關(guān)斷后，必須檢測(cè)到輔助繞組上的電壓過零，下一個(gè)開關(guān)周期才能開始，過零檢測(cè)電路的輸出端連接到所述振蕩器電路，控制下一個(gè)開關(guān)周期的開始。
23.根據(jù)權(quán)利要求17所述的控制器，其特征在于還包括過流檢測(cè)電路，所述過流檢測(cè)電路的輸入端連接開關(guān)電源的采樣電阻，過流檢測(cè)電路的輸出端連接邏輯控制電路，當(dāng)流過功率開關(guān)的電流過大時(shí)，過流檢測(cè)電路輸出功率開關(guān)的關(guān)斷信號(hào)。
24.根據(jù)權(quán)利要求17所述的控制器，其特征在于，還包括可控硅調(diào)光角度計(jì)算電路，， 可控硅調(diào)光角度計(jì)算電路的輸入端連接開關(guān)電源的輸入交流電壓的采樣電路，計(jì)算并輸出表示可控硅導(dǎo)通角的大小的調(diào)光角度信號(hào)，可控硅調(diào)光角度計(jì)算電路的輸出端連接所述的導(dǎo)通時(shí)間控制電路，所述的調(diào)光角度信號(hào)調(diào)整功率開關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間，隨著可控硅導(dǎo)通角的減小，輸入交流電壓的有效時(shí)間變短，開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間基本不變或變短，輸出平均電流降低。
25.根據(jù)權(quán)利要求17所述的控制器，其特征在于，所述的導(dǎo)通時(shí)間控制電路用電流峰值控制電路代替，即所述電流峰值控制電路的輸入端連接輸入交流平均值計(jì)算電路，輸出端連接邏輯控制電路，由所述的電流峰值控制電路決定開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間，電流峰值控制電路產(chǎn)生一個(gè)基準(zhǔn)電流值，當(dāng)流過功率開關(guān)的電流達(dá)到基準(zhǔn)電流值時(shí)，功率開關(guān)關(guān)斷，所述的基準(zhǔn)電流值與輸入交流電壓信號(hào)瞬時(shí)值成正比，所述的基準(zhǔn)電流值還與所述的輸入交流電壓的平均值或有效值輸入交流電壓信號(hào)成反比，以實(shí)現(xiàn)PFC功能和高低壓輸入情況下有相同的輸出電流，所述的電流峰值控制電路連接輸入交流平均值計(jì)算電路和交流采樣信號(hào)。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的控制器，其特征在于所述控制器還包括可控硅調(diào)光角度計(jì)算電路，可控硅調(diào)光角度計(jì)算電路的輸入端連接開關(guān)電源的輸入交流電壓的采樣電路，計(jì)算并輸出表示可控硅導(dǎo)通角的大小的調(diào)光角度信號(hào)，可控硅調(diào)光角度計(jì)算電路的輸出端連接所述的電流峰值控制電路，所述的調(diào)光角度信號(hào)控制來控制峰值電流大小，隨著可控硅導(dǎo)通角的減小，所述的基準(zhǔn)電流值基本不變或變小，輸出平均電流降低。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種原邊控制LED恒流驅(qū)動(dòng)開關(guān)電源控制器及其方法和使用該開關(guān)電源控制器構(gòu)成的開關(guān)電源，所述的開關(guān)電源控制器包括振蕩器電路、輸入交流平均值計(jì)算電路、導(dǎo)通時(shí)間控制電路、邏輯控制電路以及驅(qū)動(dòng)電路。控制器采用原邊控制的辦法來控制LED恒流驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了可控硅調(diào)光、高低壓輸入情況下輸出電流相同、高功率因數(shù)，直接使用變壓器隔離，提高了電路的安全性能，外圍電路簡單，降低了電路成本，PCB布版空間很小，有利于產(chǎn)品小型化。
文檔編號(hào)H05B37/02GK102364990SQ20111003453
公開日2012年2月29日 申請(qǐng)日期2011年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月1日
發(fā)明者吳建興, 姚云龍 申請(qǐng)人:杭州士蘭微電子股份有限公司